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uPSD3234反射式紅外心率檢測儀電路設計

作者: 時(shí)間:2016-12-02 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
  本文提出了一種基于uPSD3234反射式紅外心率檢測儀的設計方案。方案以單片機uPSD3234作為系統的核心部件,采用匹配濾波等數字信號處理方法得到心率數據,將微電子技術(shù)與生物醫學(xué)工程技術(shù)緊密地結合在一起,達到 了方案設計的要求,實(shí)現了對人體心率的測量。脈搏波源于心臟搏動(dòng)并由心臟向外周動(dòng)脈傳播。它所呈現出的形態(tài)、強度、 速率和節律等綜合信息, 很大程度上反映出人體心血管系統中許多生理病理的血 液特征。心率是一項重要的生理指標。它是指單位時(shí)間內心臟搏動(dòng)的次數, 是臨 床常規診斷的生理指標。為了測量心率信號,有許多技術(shù)可以應用,例如:血液測量,心聲測量,ECG 測量等等。本文探討利用血液的高度不透明性及組織與血液透光性的極大 差異,通過(guò)光電脈搏傳感器獲取脈搏信號,經(jīng)過(guò)模-數轉換(A/D)后,采樣數據經(jīng)數字化分析處理,以實(shí)現對人體心率的測量。

  心率信號采集預處理電路

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201612/324816.htm

  脈搏信號采集預處理電路主要是將脈搏波轉換成電信號, 并進(jìn)行初步高頻濾 波預處理。 其關(guān)鍵部分就是光電式脈搏傳感器。 光電式脈搏傳感器按光的接收方 式可分為透射式和反射式兩種。 反射式不僅可以精確測得血管內容積變化, 而且在實(shí)際應用中反射式只需將傳感器接觸身體任何部位, 當照射部位的血流量隨心臟跳動(dòng)而改變時(shí), 紅外線(xiàn)接 收探頭便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動(dòng)脈搏動(dòng)光脈沖信號, 從而采集到 心臟搏動(dòng)信號。

  本設計采用了反射式紅外傳感器。光電式脈搏傳感器采用紅外對 管 KP-2012F3C 和 KP-2012P3C,反射式排列。 KP-2012F3C 具有良好的表皮 照明度,電流一般設在20mA,亮度由軟件通過(guò) PWM 電流來(lái)進(jìn)行控制,這樣能 夠使紅外 LED 工作在飽和區域,發(fā)出穩定光強的光。KP-2012P3C 晶體管采 用交流耦合結構來(lái)增強對微弱信號放大。 經(jīng)晶體管 檢測出來(lái)的信號采樣時(shí)分兩路。 一路是直流信號線(xiàn)路。 它是晶體管輸出經(jīng)射隨輸 入單片機的 A/D 轉換通道口0, 可用來(lái)檢測晶體管是否處于有效工作狀態(tài); 另一 路是交流信號線(xiàn)路。 它是先經(jīng)一射極跟隨器輸入到兩級濾波成形電路然后再輸入 單片機的 A/D 轉換通道1.該濾波 電路為兩級帶通濾波電路, 由于脈搏波的頻譜 蘊含豐富病理信息,特別是在5~40Hz 這個(gè)區間的頻譜攜帶了大量與冠心病病 變有關(guān)的信息,故考慮到今后功能的 擴展,預處理電路的上下限頻率設計為48Hz 和0.86Hz。

  本方案所設計的反射式紅外心率檢測儀主要單片機 uPSD3234作為系統的 核心部件, 采用匹配濾波等數字信號處理方法得到心率數據, 將微電子技術(shù)與生物醫學(xué)工程技術(shù)緊密地結合在一起, 達到了方案設計的要求。 并且, 本方案已成 功應用于健身產(chǎn)品跑步機中, 具有一定的創(chuàng )新性和實(shí)際應用價(jià)值, 并且有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。



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