基于光电技术的脉搏测量方法

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  • 1 引言

      脉搏测量属于检测有无脉博的测量,有脉搏时遮挡光线,无脉搏时透光强,所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点,指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降;耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。

    2 脉搏信号的拾取

      脉搏信号拾取电路如图1所示,IClA接为单位 增益缓冲器以产生2.5V的基准电压。

    基于光电技术的脉搏测量方法

      红外接收二极管在红外光的照射下能产生电能,单个二极管能产生O.4 V电压,0.5 mA电流。BPW83型红外接收二极管和IR333型红外发射二极管工作波长都是940 nm,在指夹中,红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。红外发射二极管中的电流越大,发射角度越小,产生的发射强度就越大。在图l中,RO选100 Ω是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的。R0过大,通过红外发射二极管的电流偏小,BPW83型红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。反之,R0过小,通过的电流偏大,红外接收二极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。当红外发射二极管发射的红外光直接照射到红外接收二极管上时,IC1B的反相输入端电位大于同相输入端电位,Vi为“O”。当手指处于测量位置时,会出现二种情况:一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光,但是,由于红外接收二极管中存在暗电流,仍有lμA的暗电流会造成Vi电位略低于2.5 V。二是有脉期。当有跳动的脉搏时,血脉使手指透光性变差,红外接收二极管中的暗电流减小,Vi电位上升。

      由此看来,所谓脉搏信号的拾取实际上是通过红外接收二极管,在有脉和无脉时暗电流的微弱变化,再经过IClB的放大而得到的。所拾取的信号为2μV左右的电压信号。

    3 信号的放大

      按人体脉搏在运动后最高跳动次数达240次/分计算来设计低通放大器,它由IC2A和C04等组成,如图2所示。转折频率由R07、C04、R08和C05决定,放大倍数由R08和R06的比值决定。

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