基于光电采集的脉搏信号检测系统

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:magihao
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本论文以与人体心血管系统疾病密切相关的脉搏信号为切入点,契合穿戴式医疗设备的研究热点,提出了一种贴耳式脉搏传感器,并分析了其采集到脉搏信号的噪声特点。本论文的研究内容包括:脉搏信号的采集方法、脉搏信号的特征分析方法、贴耳式脉搏传感器运用合适的采集方法采集脉搏信号,并选用合适的方法分析下述几种情况下采集到的脉搏信号,得出变化规律和主要结论。  首先,在运动过程中,传感器难免会发生位置、距离的偏置,同时也伴随着皮肤出汗等因素影响。所以,本论文采用非接触式的光电原理采集脉搏信号。同时,充分考虑了脉搏信号频率主要集中在0-25Hz区域和强度大约在0.5mV左右的特点,在采集电路加入滤波和放大电路。与此同时在单片机控制下,将数据通过串口传至上位机存储并显示出来。整款贴耳式光电脉搏采集装置,硬件是直径大约为6mm的圆形。分析在运动情况下脉搏信号的变化规律,本论文系统地测量了由运动引起的传感器位置、距离的偏置和皮肤出汗的因素影响,再采用时域和频率分析方法对脉搏信号进行分析,从而得到较为精确的结论。  其次,本论文发现以下几点规律和结论。光电式脉搏传感器在耳廓耳甲腔处发生位置偏置后采集到的脉搏信号,波形的变化趋势依然一致;幅值稍有差异,其差异与耳廓处血管分布密切相关。分析光电式脉搏传感器距离偏置引起的脉搏信号的差异发现:从时域来看,传感器从远到近时,脉搏信号的周期逐渐减小,幅度下降;误差主要来源于接收光通量的差异。光电式脉搏传感器分别在皮肤湿润和干燥的情况下采集脉搏信号,通过时域和频域对比分析发现:在皮肤干燥情况下,采集到的脉搏信号是平稳的,由于皮肤湿润的干扰是一种静态因素,所以在皮肤湿润的情况下采集的脉搏信号也是平稳的;脉搏信号在湿润的情况比在干燥的情况下低频信号更为丰富,该低频信号主要由汗液体积的变化造成的。  最后,传感器位置偏置的误差,可通过多次实验耳廓耳甲腔血管引起的静态误差规律得到,从而减小位置偏置对脉搏信号的影响。在装置周围加上遮蔽装置,使得反射光更多地被脉搏传感器接收,进而减小因距离偏置给脉搏信号造成的误差。同时,通过研究来得到汗液对光的反射影响,以降低汗液在光电式脉搏信号的误差。  贴耳式脉搏传感器体积小,可以嵌入到蓝牙耳机中,通过无线传输脉搏信号的数据,更好为百姓实时监测自己心血管系统的生理情况提供保障。跟随着穿戴式医疗设备的发展潮流,微型化和精确化将是贴耳式脉搏传感器的发展方向。  
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