新聞中心

EEPW首頁 > 測試測量 > 設計應用 > 基于光電技術的脈搏測量原理

基于光電技術的脈搏測量原理

作者: 時間:2017-02-27 來源:網(wǎng)絡 收藏

1 引言

脈搏測量屬于檢測有無脈博的測量,有脈搏時遮擋光線,無脈搏時透光強,所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。用于體育測量用的脈搏測量大致有指脈和耳脈二種方式。這二種測量方式各有優(yōu)缺點,指脈測量比較方便、簡單,但因為手指上的汗腺較多,指夾常年使用,污染可能會使測量靈敏度下降;耳脈測量比較干凈,傳感器使用環(huán)境污染少,容易維護。但因耳脈較弱,尤其是當季節(jié)變化時,所測信號受環(huán)境溫度影響明顯,造成測量結果不準確。

2 脈搏信號的拾取

脈搏信號拾取電路如圖1所示,IClA接為單位 增益緩沖器以產(chǎn)生2.5V的基準電壓。




紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能,單個二極管能產(chǎn)生O.4 V電壓,0.5 mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發(fā)射二極管工作波長都是940 nm,在指夾中,紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發(fā)射二極管中的電流越大,發(fā)射角度越小,產(chǎn)生的發(fā)射強度就越大。在圖l中,RO選100 Ω是基于紅外接收二極管感應紅外光靈敏度考慮的。R0過大,通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小,BPW83型紅外接收二極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時的信號。反之,R0過小,通過的電流偏大,紅外接收二極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。當紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時,IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位,Vi為“O”。當手指處于測量位置時,會出現(xiàn)二種情況:一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光,但是,由于紅外接收二極管中存在暗電流,仍有l(wèi)μA的暗電流會造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當有跳動的脈搏時,血脈使手指透光性變差,紅外接收二極管中的暗電流減小,Vi電位上升。

由此看來,所謂脈搏信號的拾取實際上是通過紅外接收二極管,在有脈和無脈時暗電流的微弱變化,再經(jīng)過IClB的放大而得到的。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。

3 信號的放大

按人體脈搏在運動后最高跳動次數(shù)達240次/分計算來設計低通放大器,它由IC2A和C04等組成,如圖2所示。轉折頻率由R07、C04、R08和C05決定,放大倍數(shù)由R08和R06的比值決定。




根據(jù)二階低通濾波器的傳遞函數(shù),可得




按人的脈搏最高為4 Hz考慮,低頻特性是令人滿意的。

需要說明的是,以上分析是在忽略C03的條件下做出的,如果考慮C03的話,那么:

由此可見,C03沒有影響頻率特性的分析,它的作用只是隔直。

二級放大器兼比較器如圖3所示。Rpll用以調整系統(tǒng)的放大倍數(shù),C06用以防止放大器自激。采用二級放大,零點漂移不很明顯,在O.1 V左右。所以將比較器的閾值電壓設計成O.25 V,以確保濾除干擾信號。采用比較器的好處是能有效地克服零點漂移所造成的影響,提高測量的準確性。


上一頁 1 2 下一頁

評論


技術專區(qū)

關閉