醫用電子電路設計及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

周潤景，邢婧編著 著

圖書標籤:

• 醫用電子電路
• 生物醫學工程
• 電路設計
• 醫療器械
• 模擬電路
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 信號處理
• 傳感器技術
• 儀器儀錶

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121314070

商品編碼：13150513016

齣版時間：2017-05-01

作  者:周潤景,邢婧 編著 定  價:39.8 齣 版 社:電子工業齣版社 齣版日期:2017年05月01日 頁  數:211 裝  幀:平裝 ISBN:9787121314070 ●項目1 疲勞檢測與消除電路設計
●設計任務
●基本要求
●設計思路
●係統組成
●電路原理圖
●模塊詳解
●軟件設計
●調試與仿真
●電路PCB設計圖
●實物測試
●思考與練習
●項目2 精神壓力自測電路設計
●設計任務
●基本要求
●設計思路
●係統組成
●電路原理圖
●模塊詳解
●Proteus仿真
●部分目錄

內容簡介

本書介紹瞭14個典型的醫用電子電路設計案例,內容包含疲勞檢測與消除電路設計，精神壓力自測電路設計，助聽、催眠、增強記憶三用電路設計，聲光電子催眠電路設計，視力保護測光電路設計，脈衝電療電路設計，心率檢測電路設計，血管彈性測量電路設計，呼吸測量電路設計，口吃矯正器電路設計，心音測量電路設計，電子治療儀電路設計，心電信號顯示檢測儀設計，基於脈搏波的提取電路設計。這些案例均來源於作者多年的實際科研項目，因此具有很強的實用性。通過對本書的學習和實踐，讀者可以很快掌握常用醫用電子電路設計的基礎知識及應用方法。 周潤景,邢婧 編著 周潤景教授，中國電子學會不錯會員，IEEE/EMBS會員，國傢自然科學基金項目"高速數字係統的信號與電源完整性聯閤設計與優化”等多項國 傢級、省部級科研項目負責人，主要從事模式識彆與智能係統、控製工程的研究與教學工作，具有豐富的教學與科研經驗。 前言    本書通過一係列特定案例分析，嚮讀者詳細地介紹瞭醫用電子電路的設計思路和方法，是一本獨特的實用技術書籍。    全書介紹瞭14個電路設計，包括疲勞檢測與消除電路設計，精神壓力自測電路設計，助聽、催眠、增強記憶三用電路設計，聲光電子催眠電路設計，視力保護測光電路設計，脈衝電療電路設計，心率檢測電路設計，血管彈性測量電路設計，呼吸測量電路設計，口吃矯正器電路設計，心音測量電路設計，電子治療儀電路設計，心電信號顯示檢測儀設計，基於脈搏波的提取電路設計。書中詳細介紹瞭電路的設計任務、基本要求、原理及具體的設計、PCB設計等內容，並且用Proteus和Multism軟件對電路進行瞭功能仿真，驗證瞭電路工作的正確性，提高瞭電路開發效率，降低瞭開發成本，使讀者能夠更深刻地理解電路的工作原理，學習醫用電子電路的設計方等

《智能傳感器技術與係統集成》 內容簡介： 本書係統深入地探討瞭智能傳感器技術的核心概念、關鍵理論、前沿進展及其在實際係統中的集成應用。內容涵蓋瞭從傳感器的工作原理、信號采集與處理，到微處理器控製、數據通信、以及最終係統級的構建與優化。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解並掌握如何設計、開發和部署高效、可靠的智能傳感器係統，以應對日益增長的智能化應用需求。 第一部分：智能傳感器基礎理論與關鍵技術 第一章：傳感器技術概覽與發展趨勢 本章首先對傳感器的基本概念、分類及其在現代科技中的重要地位進行概述。我們將迴顧傳感器技術的發展曆程，從早期的模擬傳感器到如今蓬勃發展的數字和智能傳感器。重點將放在智能傳感器的定義、特徵（如自學習、自適應、自診斷、高精度、低功耗等）及其相對於傳統傳感器的優勢。同時，本章還將展望智能傳感器技術未來的發展方嚮，包括微型化、多功能集成、物聯網（IoT）驅動的應用、人工智能（AI）與傳感器的融閤、新型材料的應用以及環境友好型傳感器等，為讀者構建一個宏觀的技術認知框架。 第二章：核心傳感器原理與材料 本章將深入剖析各類主流傳感器的基本工作原理。我們將詳細介紹以下幾類傳感器： 物理量傳感器： 如溫度傳感器（熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器）、壓力傳感器（壓阻式、電容式、壓電式）、位移傳感器（LVDT、編碼器、超聲波傳感器）、力傳感器（應變片式）、光傳感器（光電二極管、光敏電阻、CMOS/CCD圖像傳感器）等。 化學量傳感器： 如氣體傳感器（半導體氧化物、電化學式、催化燃燒式）、濕度傳感器（電容式、電阻式）、pH傳感器、生物傳感器等。 生物醫學傳感器： 探討用於體徵監測（心電、血氧、血壓）、血糖檢測、生物標記物分析等生物醫學應用傳感器的原理。 新型傳感器技術： 介紹MEMS（微機電係統）傳感器、納米傳感器、柔性傳感器、光學傳感器（如光縴傳感器）等前沿技術，並討論其潛在的應用前景。 此外，本章還將對用於製造這些傳感器的關鍵材料進行討論，包括半導體材料、壓電材料、鐵電材料、光學材料、生物相容性材料等，分析不同材料特性對傳感器性能的影響。 第三章：信號采集與調理技術 傳感器輸齣的原始信號往往是微弱的、帶有噪聲的，並且可能與後續處理單元的信號電平不匹配。本章將詳細介紹信號采集與調理的關鍵技術，以確保信號的準確性和可靠性。內容包括： 信號放大： 討論各種放大器的設計與選擇，如跨阻放大器（TIA）、儀錶放大器、運算放大器等，以及它們在不同信號類型下的應用。 濾波技術： 介紹低通、高通、帶通、帶阻濾波器的設計原理與實現方法，以及在時域和頻域中的噪聲抑製策略。 阻抗匹配： 闡述阻抗不匹配對信號傳輸的影響，以及如何通過阻抗匹配網絡優化信號傳輸效率。 隔離技術： 介紹光隔離、磁隔離等技術，用於保護傳感器和後端電路免受高壓或共模噪聲的乾擾。 傳感器接口電路設計： 講解為不同類型傳感器設計的專用接口電路，確保信號的高保真度。 第四章：數字信號處理與特徵提取 從經過調理的模擬信號中提取有用的信息是智能傳感器的核心。本章將聚焦數字信號處理（DSP）技術在傳感器數據分析中的應用。內容包括： 模數轉換（ADC）： 詳細介紹不同ADC架構（逐次逼近、Σ-Δ、流水綫、並行等）的原理、性能指標（分辨率、采樣率、綫性度）及其選擇依據。 數字濾波算法： 介紹FIR（有限脈衝響應）和IIR（無限脈衝響應）數字濾波器的設計與實現，以及自適應濾波器的原理及其在動態噪聲抑製中的應用。 特徵提取技術： 探討用於從傳感器數據中提取關鍵特徵的算法，如傅裏葉變換（FFT）用於頻域分析，小波變換用於時頻分析，以及基於統計的方法（均值、方差、峰值檢測）和模式識彆技術。 數據壓縮與降維： 介紹主成分分析（PCA）、獨立成分分析（ICA）等降維技術，以及霍夫曼編碼、算術編碼等數據壓縮技術，以減少數據存儲和傳輸的負擔。 第二部分：智能傳感器係統設計與集成 第五章：微處理器與嵌入式控製 智能傳感器的“智能”很大程度上依賴於其內置的微處理器或微控製器。本章將深入探討微處理器在智能傳感器係統中的角色與設計。 微控製器架構與選型： 介紹RISC/CISC架構、CPU核、存儲器（RAM、ROM、Flash）、外設接口（ADC、DAC、PWM、UART、SPI、I2C）等核心組成部分。分析不同微控製器係列（如ARM Cortex-M、AVR、PIC）的特性、功耗、性能及應用場景。 嵌入式軟件開發： 討論傳感器驅動程序的設計、實時操作係統（RTOS）的應用、中斷處理機製、任務調度策略以及固件更新（OTA）等。 功耗管理： 重點介紹低功耗設計技術，包括休眠模式、動態電壓頻率調整（DVFS）、硬件加速器利用以及能量采集技術的整閤，以延長電池壽命或實現無源運行。 數字信號處理硬件加速： 探討DSP指令集、專用硬件加速器（如FFT引擎）如何提高數據處理效率。 第六章：通信協議與網絡互聯 智能傳感器係統通常需要與其他設備或雲平颱進行通信。本章將重點關注傳感器數據通信的協議與網絡集成。 有綫通信接口： 詳細介紹UART、SPI、I2C、CAN、Ethernet等常見有綫通信協議的工作原理、接口規範、優缺點及其適用場景。 無綫通信技術： 深入探討低功耗廣域網（LPWAN）技術，如LoRa、NB-IoT、Sigfox；短距離無綫技術，如Bluetooth Low Energy (BLE)、Zigbee、Wi-Fi。分析它們的覆蓋範圍、功耗、數據速率、成本和安全特性。 物聯網（IoT）通信協議： 介紹MQTT、CoAP、HTTP等在IoT應用中廣泛使用的消息傳輸協議，分析它們的發布/訂閱模式、資源受限設備支持以及與雲平颱的對接。 網絡拓撲與架構： 討論點對點、星型、總綫型、網狀等網絡拓撲結構，以及邊緣計算、雲端計算在傳感器網絡中的部署模式。 第七章：係統集成與開發平颱 將獨立的傳感器模塊、處理器和通信單元有效地集成起來，構建一個功能完善的智能傳感器係統是最終目標。本章將涵蓋係統集成過程的關鍵方麵。 模塊化設計與協同： 介紹如何進行模塊化設計，以便於組裝、測試和維護。討論不同技術領域的工程師（硬件、軟件、嵌入式）如何協同工作。 PCB設計與布局： 講解PCB（印刷電路闆）設計中的關鍵考慮因素，如信號完整性、電源完整性、電磁兼容性（EMC）、散熱以及元器件布局優化。 集成開發環境（IDE）與仿真工具： 介紹常用的嵌入式IDE、仿真器、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具，以及軟件仿真、代碼編輯器、編譯器、調試器等軟件開發工具鏈。 原型開發與測試： 強調原型開發的重要性，以及如何通過各種測試（功能測試、性能測試、環境測試、可靠性測試）來驗證係統的設計。 第八章：數據融閤與高級分析 當多個傳感器協同工作時，通過數據融閤可以獲得比單個傳感器更全麵、更準確的信息。本章將探討數據融閤的技術與高級分析方法。 多傳感器數據融閤： 介紹不同層級的數據融閤方法，包括低級融閤（原始數據融閤）、中級融閤（特徵融閤）和高級融閤（決策融閤）。探討卡爾曼濾波、粒子濾波等在狀態估計與跟蹤中的應用。 機器學習與人工智能在傳感器數據中的應用： 介紹如何利用監督學習（分類、迴歸）、無監督學習（聚類、異常檢測）和深度學習（CNN、RNN、LSTM）等模型來分析傳感器數據，實現智能識彆、預測和決策。 時間序列分析： 探討用於分析傳感器生成的時間序列數據的技術，如 ARIMA 模型、趨勢分析、周期性檢測等，以理解係統行為的變化和預測未來趨勢。 不確定性量化與置信度評估： 介紹如何評估傳感器測量和融閤結果的不確定性，並提供置信度度量，以便於上層應用做齣更可靠的判斷。 第三部分：智能傳感器應用與未來展望 第九章：典型應用案例分析 本章將通過具體的應用案例，展示智能傳感器技術在各個領域的實際應用價值。 智能傢居： 智能溫控、安防監控、空氣質量監測、智能照明等。 工業自動化與物聯網（IIoT）： 狀態監測、預測性維護、生産過程優化、智能倉儲等。 智慧城市： 交通管理、環境監測（空氣、水質、噪音）、智慧能源、公共安全等。 可穿戴設備與健康監測： 運動追蹤、生命體徵監測（心率、血氧、睡眠）、疾病早期預警等。 自動駕駛與機器人： 環境感知（激光雷達、攝像頭、毫米波雷達）、定位導航、障礙物檢測與避障等。 農業物聯網： 土壤監測、精準灌溉、作物生長狀態評估、病蟲害預警等。 本章將深入分析每個案例背後的技術挑戰、解決方案以及帶來的效益。 第十章：智能傳感器係統的可靠性、安全與倫理考量 隨著智能傳感器係統應用的普及，其可靠性、安全性以及相關的倫理問題也日益受到關注。 可靠性設計與測試： 探討極端環境下的傳感器性能、老化效應、故障模式分析（FMEA）以及冗餘設計等提高係統可靠性的方法。 數據安全與隱私保護： 介紹數據加密、訪問控製、身份認證等安全措施，以及在傳感器數據采集、傳輸和存儲過程中如何保護用戶隱私。 電磁兼容性（EMC）與抗乾擾設計： 講解如何設計和測試傳感器係統以滿足EMC標準，減少電磁乾擾對設備性能的影響。 倫理與社會影響： 討論智能傳感器技術可能帶來的倫理挑戰，如數據濫用、算法偏見、就業影響以及社會公平性等問題，並提齣相應的思考和應對策略。 第十一章：前沿技術與未來趨勢 本章將對智能傳感器領域的最新研究動態和未來發展趨勢進行展望。 AIoT（人工智能與物聯網）的深度融閤： 探討AI算法在邊緣端傳感器上的部署，實現更快速、更智能的本地化決策。 數字孿生與傳感器網絡： 介紹如何利用傳感器數據構建物理世界的數字孿生，實現更精細化的模擬、預測和控製。 無源與能量采集傳感器： 關注無需外部電源供電的傳感器技術，以及利用環境能量（如光、熱、振動）進行能量采集的最新進展。 生物集成與神經接口傳感器： 探討將傳感器與生物體進行更深層次的交互，例如用於腦機接口、體內監測等。 可持續性與綠色傳感器： 討論開發環境友好型材料、低能耗設計以及可迴收傳感器等，以應對日益嚴峻的環境挑戰。 通過對本書內容的係統學習，讀者將能夠掌握智能傳感器技術的設計原理、實現方法和應用實踐，為開發下一代智能化係統打下堅實的基礎。本書適閤高等院校相關專業的學生、科研人員、以及從事嵌入式係統、物聯網、自動化、機器人、醫療電子等領域的工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個已經在這個行業摸爬滾打多年的老兵來說，能看到一本如此詳實且具有前瞻性的著作，實在是一種幸運。這本書在對經典醫用電子電路設計原則進行梳理的同時，也積極擁抱瞭最新的技術發展趨勢。書中關於“生物傳感器接口電路”的深入講解，尤其是我感興趣的部分。傳統的生物傳感器往往需要復雜的信號調理電路，而這本書不僅介紹瞭各種新興的生物傳感技術，如基於微流控和納米材料的傳感器，還詳細闡述瞭如何設計與之匹配的高精度、低功耗接口電路，這對於推動下一代診斷和監測技術的進步至關重要。另外，在“無綫醫療通信”這一章節，作者並沒有停留在基礎的無綫協議介紹，而是深入探討瞭如何在醫療設備中實現低功耗、高可靠性以及安全的無綫數據傳輸，例如對低功耗藍牙（BLE）、Zigbee等協議在心電圖、血糖監測等設備中的具體應用進行瞭分析，並給齣瞭實現方案。這本書的另一個亮點在於，它充分考慮到瞭法規遵從性在醫療器械開發中的重要性。書中對“IEC 60601係列標準”的應用和理解進行瞭詳細的闡釋，這對於任何希望將産品推嚮市場的工程師來說，都是不可或缺的知識。它不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於如何在嚴謹的法規框架下實現創新和可靠性的指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於那些希望在醫療器械領域進行創新設計，或是深耕現有産品改進的工程師來說，無疑是一場及時雨。它所提供的不僅僅是知識的集閤，更是一種解決問題的思路和方法論。書中對於各種醫用電子電路的剖析，從原理的引入，到關鍵參數的分析，再到實際應用中的挑戰與應對，都體現瞭作者深厚的行業經驗和嚴謹的科學態度。我特彆欣賞書中對“電磁兼容性（EMC）”這一關鍵環節的詳盡論述。在醫療設備領域，EMC問題直接關係到設備的安全性、穩定性和準確性，這本書從理論基礎到實際布綫、屏蔽、濾波等多個層麵提供瞭切實可行的解決方案，這對於避免設備在復雜電磁環境下齣現故障至關重要。此外，書中關於“低功耗設計”的章節也讓我受益匪淺。在許多便攜式醫療設備，如可穿戴健康監測器或植入式電子設備中，延長電池壽命是設計的核心目標之一。作者通過分析不同電路架構的功耗特性，以及介紹各種低功耗器件和設計技巧，為我們提供瞭寶貴的參考。書中列舉的案例研究，覆蓋瞭從基本的生命體徵監測到更復雜的診斷成像設備的輔助電路，這些案例不僅具有很強的代錶性，而且提供瞭可供藉鑒的設計思路和工程實踐。它不是一本簡單的教科書，而更像是一位經驗豐富的設計師在與你進行一對一的技術交流，分享他的智慧和心得。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初涉醫療電子行業的學生，一直以來都對這個領域充滿熱情，但苦於缺乏係統性的知識體係。這本書就像一位經驗豐富的引路人，為我打開瞭一扇通往醫用電子電路設計奧秘的大門。最讓我驚喜的是，它並沒有迴避那些看似枯燥的技術細節，而是將它們巧妙地融入到解決實際問題的過程中。例如，在介紹“模擬前端”設計時，作者並沒有隻羅列放大器和濾波器，而是詳細解釋瞭為什麼選擇特定的運算放大器以獲得更高的增值和更低的噪聲，以及如何根據信號的頻率特性來設計最佳的濾波器截止頻率。書中對“數字信號處理（DSP）”在醫療設備中的應用也進行瞭深入的探討。我之前對DSP的理解僅停留在理論層麵，但這本書通過講解如何在醫學影像處理、生物信號濾波和模式識彆等方麵的具體應用，讓我看到瞭DSP的強大力量和實際價值。特彆是關於“實時操作係統（RTOS）”在醫療設備控製中的作用，書中提供瞭詳盡的解析，讓我理解瞭如何通過RTOS來管理復雜的任務調度，確保醫療設備在緊急情況下也能穩定可靠地運行。此外，本書對“人體安全”和“電擊防護”的論述也讓我印象深刻，這充分體現瞭作者對醫療電子産品安全性的高度重視，提供瞭許多寶貴的工程設計指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是為那些對生物醫學工程領域充滿好奇，但又對底層技術感到一絲畏懼的讀者量身打造的。初翻開時，那些復雜的電路圖和專業的術語確實讓人望而卻步，仿佛置身於一個陌生的技術迷宮。然而，作者用一種非常親切的方式，循序漸進地引導我們走進醫用電子電路的世界。他們沒有上來就拋齣高難度的理論，而是從基礎的電子元件入手，比如電阻、電容、晶體管，用生動的類比和圖示解釋瞭它們在人體生理信號檢測中的作用。我尤其喜歡作者在解釋“差分放大器”時，將其比作一個“能分辨細微差異的耳朵”，非常形象地勾勒齣瞭它在區分信號和噪聲方麵的關鍵功能。接著，書中詳細闡述瞭各種傳感器的工作原理，從心電圖的電極放置到脈搏血氧儀的光電轉換，再到體溫傳感器的熱電效應，每一個環節都講解得透徹而清晰。讓我印象深刻的是，作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是結閤瞭實際的電路設計和應用案例，例如如何設計一個低噪聲的前置放大器來捕捉微弱的心髒電信號，或者如何構建一個能夠穩定輸齣精確電壓的電源模塊來保證醫療設備的可靠性。書中提供的電路圖雖然專業，但作者附加的注釋和解釋，加上一些邏輯框圖，使得理解起來不再睏難。我感覺自己不再是被動地接受信息，而是真的在參與到這個設計過程中，思考每一個組件的選型和連接的意義。對於想要跨入這個領域，或者僅僅是對“醫療設備是如何工作的”感到好奇的讀者來說，這本書無疑是一扇絕佳的入門之門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它能夠將看似遙不可及的高端醫療設備，通過邏輯清晰的電路設計，變得觸手可及。它不是那種隻能讓實驗室裏的專傢閱讀的晦澀文獻，而是為那些希望理解“黑匣子”內部運作，並有可能參與到其中設計的讀者所準備的。我被書中對於“醫療級電源設計”的嚴謹性所摺服。醫療設備的電源必須具備極高的穩定性和安全性，任何微小的波動都可能導緻嚴重的後果。這本書詳細分析瞭各種電源拓撲的優缺點，以及在隔離、濾波、過壓保護等方麵的設計考量，並給齣瞭具體的電路實現方案，這讓我對醫療電源的可靠性有瞭全新的認識。同時，書中對“故障診斷和安全監測”機製的闡述也讓我受益匪淺。在醫療設備的設計中，能夠及時發現並隔離潛在的故障，是保障患者安全的關鍵。作者通過講解如何在電路中集成自檢功能、冗餘設計以及異常狀態報警機製，為我們提供瞭一套全麵的安全防護體係。這本書的行文風格也非常討喜，作者能夠用通俗易懂的語言解釋復雜的概念，並通過大量的插圖和流程圖來輔助理解，使得學習過程變得輕鬆而高效。對於任何想要深入瞭解醫用電子電路設計，並希望將其應用於實際産品開發的讀者來說，這本書都將是一個寶貴的財富。