基于STC89C52的多通道脈搏采集系統(tǒng)設(shè)計
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3．1 傳感器的選擇
脈搏傳感器的選擇對于整個采集系統(tǒng)的設(shè)計非常重要。脈搏傳感器的基本功能就是將切脈壓力和橈動脈搏動壓力這樣一些物理量(非電量)轉(zhuǎn)換成為便于測量的電信號。因此要求傳感器具有一定的檢測重復(fù)性和線性，可以重復(fù)使用，而且測得的數(shù)據(jù)具有一定的精度；其次，環(huán)境溫度對其影響較小，可以保證在較大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)具有一定的精度；同時，還需具有一定的靈敏度和穩(wěn)定性。
3．1．1 SC0073傳感器
該傳感器采用壓電復(fù)合材料作為換能元件，信號通過特殊的匹配層傳遞到換能元件上變成電荷量，再經(jīng)傳感器內(nèi)部放大電路轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。該傳感器是一種高性能低成本的振動傳感器，具有靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬、抗過載及沖擊能力強(qiáng)、抗干擾性好、操作簡便等特點。通過測試該型號傳感器性能基本滿足條件，但是信號穩(wěn)定性欠佳，尤其是柱狀的結(jié)構(gòu)外形，導(dǎo)致其無法與腕帶方便的配合。
3．1．2 HK-2000B脈搏傳感器
HK-2000B脈搏傳感器采用高度集成化工藝將力敏組件、靈敏度溫度補(bǔ)償組件、感溫組件、信號調(diào)理電路集成在傳感器內(nèi)。主要特點是靈敏度高、抗干擾性能強(qiáng)、過載能力大、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長。實驗發(fā)現(xiàn)由HK-2000B提取信號繪制的脈搏波形清晰穩(wěn)定，使用時無需搭建前置放大電路，但體積過大，無法對三個脈位進(jìn)行同時測量。
3．1．3 PVDF壓電傳感器
PVDF壓電傳感器由PVDF壓電薄膜構(gòu)成。與其他壓電材料相比，PVDF壓電薄膜具有壓電系數(shù)大、頻響寬、動態(tài)范圍大、力電轉(zhuǎn)換靈敏度高、機(jī)械性能強(qiáng)度高、聲阻抗易匹配等特點，且重量輕、柔軟不脆。對該傳感器的測試如下：分辨率、靈敏度等指標(biāo)均符合要求，而且得到的脈搏波形與HK-2000B獲得質(zhì)量相當(dāng)。綜合以上對比，本設(shè)計方案中選取PVDF壓電傳感器作為脈搏測量傳感器。
3．1．4 BP300T壓力傳感器
本系統(tǒng)中使用BP300T壓力傳感器監(jiān)測腕帶壓力。BP300系列壓力傳感器是專為電子血壓計開發(fā)的一款壓力傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠性好、通用性強(qiáng)等優(yōu)點。
3．2 信號調(diào)理電路
脈搏信號處理電路主要是對檢測到的微弱脈搏電信號進(jìn)行信號處理，并濾去多余的噪聲信號。考慮到脈搏信號為超低頻信號，極易引入工頻干擾，而且采集到的脈搏電壓信號幅度通常在0～20 mV之間，并不符合A／D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的范圍(一般為-5～+5 V)。鑒于以上特點，PVDF脈搏傳感器和壓力檢測傳感器均使用以下調(diào)理電路。
3．2．1 前置放大電路設(shè)計分析
前置放大電路對于脈搏波信號采集來說至關(guān)重要，考慮到脈搏信號的特點，為了放大噪聲環(huán)境中傳感器輸出的弱信號，對于放大器要求具有：極高的共模和差模輸入阻抗；很低的輸出阻抗；精確和穩(wěn)定的增益；極高的共模抑制比?；谝陨戏治?，選用ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的低功耗、高精度儀表放大器AD620作為前置放大的核心器件。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/194765.htm
圖3是AD620的簡化示意圖，AD620由三個放大器組成，其內(nèi)部采用“三運算放大器”典型電路，僅需要一只外接電阻便可使增益在1～1 000之間任意調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)是通過1腳和8腳間的阻抗Rg來實現(xiàn)的。AD620管腳圖如圖4所示。前置放大電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。
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