Sensores Y Transductores Biomedicos

Asignatura: Bioinstrumentación
Escuela de Ingeniería Biomédica
Ciclo I/2012

SENSORES Y TRANSDUCTORES

IDEAS CLAVE
El principal objetivo de la bioinstrumentación es la medición de
bioeventos.
Un sensor es aquel elemento que permite transformar una forma de
energía en otra, es particularmente interesante cuando el cambio se
hace a una variable eléctrica.
Las variables eléctricas máscomunes son la resistividad,
capacitancia, inductancia o flujo magnético, y su variación se refleja
en cambios de voltaje, corriente y resistencia.
Así por ejemplo hay dispositivos que cambian su resistividad de
acuerdo a una variable física como la temperatura o luminosidad.
Otros dispositivos cambian sus propiedades de resistividad al
momento de aplicarles un esfuerzo que produzca enellos una
deformación como en el caso de las galgas extensiométricas (strain
gages).

Existe una inmensa variedad de sensores disponibles en el
mercado: sensores que generan una corriente eléctrica tras la
aplicación de una fuerza como lo es el caso de los sensores
piezoeléctricos, o sensores que cambian las propiedades de
conducción según una variable externa.
Consecuentemente no es unasorpresa que una forma de
clasificar los sensores sea de acuerdo a la variable eléctrica que
se modifica a través de la variable física.
También se puedan clasificar de acuerdo a la variable física que
ellos puedan sensar.
Estudiaremos sensores que afectan directamente una variable
eléctrica como la capacitancia, inductancia y resistividad; pero
además sensores sensibles a cambio envariables físicas tales
como la temperatura y la deformación.

ALGUNOS TIPOS BASICOS DE TRANSDUCTORES
Transductores sensibles Transductores sensibles a
a deformación y
temperatura
desplazamiento

Resistivos

Termocuplas

Capacitivos

Termo-resistores

Inductivos

Sensores de radiación

Piezoeléctricos

CONCEPTOS BÁSICOS
Es importante diferenciar términos como: transductor,sensor y
actuador.
Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía
a otra.
Un sensor convierte un parámetro físico a una salida eléctrica.
Un actuador convierte una energía eléctrica a una salida física.
Un bioinstrumento debe obedecer la 1ª regla de Kelvin: “el
instrumento no debe alterar el evento que está midiendo” y además
debe obedecer 3 criterios: linealidad deamplitud, respuesta en
frecuencia adecuada y ausencia de distorsión de fase.
La linealidad en la amplitud se refiere a la habilidad del transductor
para producir una señal de salida que sea directamente proporcional
a la amplitud de entrada

La histéresis afecta la linealidad y específicamente mide la
habilidad que posee el transductor de producir una salida
que siga la entradaindependientemente de la dirección de
cambio de la entrada. Se acostumbra medir la histéresis
como un porcentaje. Un buen ejemplo de histéresis en el
cuerpo humano lo constituyen los pulmones durante la
respiración. En un dispositivo bien diseñado la histéresis
debería ser menor al 1%.
La respuesta en frecuencia y la ausencia de distorsión de
fase conciernen a la habilidad del transductor para produciruna señal de salida que siga los cambios rápidos y lentos
que presente el evento. La respuesta en frecuencia debe
incluir armónicos. Para la ausencia de distorsión de fase se
requiere que el sensor mantenga las diferencias en las
componentes de frecuencia senoidal.

LOS SENSORES RESISTIVOS
La variación en la resistencia de distintos dispositivos se ha
utilizado
reiterativamente
paraconvertir
temperatura
y
desplazamiento mecánico en señales de naturaleza eléctrica.
La resistencia de distintos elementos se ve afectada por la
temperatura, material, forma geométrica y otras variables.
Los tipos más comunes de sensores resistivos los constituyen los
potenciómetros, las galgas extensiométricas y las termoresistencias, estás últimas serán estudiadas con los sensores de...