傳感器技術(shù)在微量注射泵中的應用

0 引言
微量注射泵是臨床醫療和生命科學(xué)研究中一種經(jīng)常使用的，長(cháng)時(shí)問(wèn)進(jìn)行均勻微量注射的儀器?，F今國內外微量注射泵面臨的難點(diǎn)是精度不夠和成本比較高。國內同類(lèi)產(chǎn)品采用軟件控制注射的精度，這導致儀器容錯性很差，并且只能使用單一廠(chǎng)家的注射器。而國外同類(lèi)產(chǎn)品采用電位計控制注射的精度，要達到相對高的精度則對電位計的要求很高。
傳感器是一種能感受或響應規定的被測量物理量，并按一定規律轉換成可用信號輸出的器件或裝置，它可將輸入變量轉換成可供檢測的電信號，并將各種參量送入計算機系統，進(jìn)行智能監測、控制，是測量系統中的一種前置部件。近年來(lái)，傳感器的應用正朝著(zhù)兩個(gè)方向發(fā)展，一是單一功能傳感器朝著(zhù)多用途傳感器的綜合應用發(fā)展；二是傳感器與微處理機接口，既改進(jìn)傳感器的測量精度和可靠性，又提高微處理機的運算精度，二者相輔相成。當前，傳感器已廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、交通、能源、宇宙空間、資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護、自然災害預報、醫療保健以及癌癥診斷等各個(gè)領(lǐng)域。
本文研究了幾種傳感器在測量中的應用，選取了容柵傳感器等傳感器用于微量注射泵系統的設計，成功地提高了注射精度，并兼容多個(gè)廠(chǎng)家的注射器，增強了微量注射泵的功能。本文將闡述這些傳感器在微量注射泵中的應用。

1 容柵傳感器
容柵傳感器是一種基于變面積工作原理，可測量大位移的電容式數字傳感器，與其它數字式位移傳感器，如光柵、感應同步器等相比，具有體積小、結構簡(jiǎn)單、分辨率和準確度高、測量速度快、功耗小、成本低、對使用環(huán)境要求不高等突出的特點(diǎn)，因此在電子測量技術(shù)中占有十分重要的地位。隨著(zhù)測量技術(shù)向精密化、高速化、自動(dòng)化、集成化、智能化、經(jīng)濟化、非接觸化和多功能化方向的發(fā)展，容柵傳感器的應用越來(lái)越廣泛。
本系統中主要是對直線(xiàn)位移的測量，所以采用直線(xiàn)型容柵傳感器。容柵傳感器的結構非常類(lèi)似于平行板電容器，它是由一組排列成柵狀結構的平行板電容器并聯(lián)而成的，如果把隨時(shí)間變化的周期信號，通過(guò)電子電路的控制，在同一瞬間以不同的相位分布，分別加載于順序排列的柵狀電容器各個(gè)柵極上，則在另一公共極板上，任一瞬間產(chǎn)生的感應信號將與該瞬間加載的激勵信號具有相同的相位分布。

容柵傳感器動(dòng)柵、定柵各極板之間形成的電容的等效電路如圖1所示，設C1(x)，C2(x)，C3(x)……C8(x)為動(dòng)柵上48塊極板與定柵上相應極板所構成的電容量，它是位移x的函數，假設小發(fā)射極板與反射極板完全覆蓋時(shí)兩者之間的電容為C0，每一塊小發(fā)射極板的寬度為w，則由圖可知，當0≤x≤w 時(shí)，C 8(x)=C 0(x)／w，C 1(x)=C 2(x)=C 3(x)=C 0，C 4(x)=C 0(1-x／w)，c5(x)=c6(x)=c7(x)=0。由此可以得出整個(gè)量程中兩極板之間的電容量隨位移x的變化規律。