光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理

2021/11/06 19:15 · 传感器知识资讯 ·  · 光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理已关闭评论
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光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理相关推荐工控机在高速公路气象信息采集系统的解决方案高速公路气象采集系统是由安装在高速公路沿线的各个气象监测站采集现场气象信息,通过运营商网络将监测数据….发表于10-2617:

光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理  第1张

光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理

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-M -M 位置传感器配套仪表

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

电气特征

线路电源电压要求?(VDC):
9 – 30

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(mA):
4 – 20

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC):
0 – 10

励磁电压?(Vrms):
3

信号特征

励磁频率?(kHz):
7.5

主体特性

信号调节 - LVDT/RVDT 重量?(g):
117

机械附件

信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
DIN 3

使用环境

工作温度范围?:
-20 – 75?°C?[?0 – 165?°F?]

操作/应用

...

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-006 -006 线性位移传感器 - LVDT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

目前没有详细产品特性的在线信息。?

发表于 08-21 02:00 ?

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-012 -012 线性位移传感器 - LVDT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

目前没有详细产品特性的在线信息。?

发表于 08-21 02:00 ?

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-006 -006 线性位移传感器 - LVDT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

目前没有详细产品特性的在线信息。?

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-012 -012 线性位移传感器 - LVDT

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电气特征

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 电源电压?(V):
±15

模拟输出?:
±10 V

电气连接?:
PT02A-10-6P

主体特性

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外形尺寸?:
圆柱形

弹簧回弹式?:
分离式铁芯, 分离式铁芯

壳体特性

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外壳材料?:
不锈钢

外壳直径?:
4.78?mm?[?.188?in?]

使用环境

工作温度范围?:
0 – 70?°C?[?32 – 158?°F?]

环境规范?:
1,000 PSI 压力

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-M -M 角位移传感器 - RVDTRVIT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。?

产品类型特性

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 类型?:
RVDT

结构特性

电气连接?:
M12.5 针

电气特征

Input Current (Max)?(mA):
25

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 输出类型?:
0 – 10 VDC

主体特性

角度感应范围?(°):
0 – 120

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 重量?(g):
99

外壳材料?:

机械附件

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 安装?:
Servo Groove

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-00 -00 即插即用加速度传感器

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
5 针连接器

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
4 – 30

零加速输出?(mV):
±50

信号特征

频率响应?(Hz):
0-1500

主体特性

轴数?:
1

重量?:
16?g?[?.56?oz?]

材料?:
不锈钢

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-1 -1 角度位置传感器 - 空心轴旋转变压器

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。?

结构特性

Resolver Size?:
21

Pole Pairs?:
1

其他

Angular Error?('):
20

发表于 08-21 01:00 ?

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315-120 315-120 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

即插即用加速度计传感器类型?:
电缆组件

发表于 08-21 01:00 ?

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-00 341A-240 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

即插即用加速度计传感器类型?:
电缆组件

发表于 08-21 01:00 ?

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4000A-005-060 4000A-005-060 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
一体式电缆

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
8 – 36

零加速输出?(mV):
±100

励磁电流?(mA):
5

信号特征

频率响应?(Hz):
0-300

主体特性

轴数?:
1

重量?:
7?g?[?.245?oz?]

...

发表于 08-21 01:00 ?

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4000A-050-030 4000A-050-030 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
一体式电缆

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
8 – 36

零加速输出?(mV):
±100

励磁电流?(mA):
5

信号特征

频率响应?(Hz):
0-800

主体特性

轴数?:
1

重量?:
7?g?[?.245?oz?]

...

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603-0100-120 603-0100-120 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
20.8 x 20.8 x 14.5

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
100...

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-00 610-12K-276 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
14.6 x 10.2 x 7.6

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
...

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-000 -000 位置传感器配套仪表

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电气特征

线路电源电压要求?(VDC):
±12, ±15

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC):
±10

励磁电压?(Vrms):
3

信号特征

励磁频率?(kHz):
2.5 – 10

机械附件

信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
Printed Circuit Board Edge or Terminal Block

使用环境

工作温度范围?:
-1 – 55?°C?[?30 – 130?°F?]

其他

传感器类型?:
带 5 或 6 根导线的 LVDT 或 RVDT

传感器通道?:
1

...

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-000 -000 线性位移传感器 - LVDT

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使用环境

工作温度范围?:
5 – 60?°C?[?41 – 140?°F?]

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7104A-0050 7104A-0050 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
IEPE

即插即用加速度计传感器类型?:
交流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
10-32 同轴连接器

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±5

励磁电压?(VDC):
18 – 30

励磁电流?(mA):
2 – 10

信号特征

频率响应?(Hz):
0.3-

主体特性

轴数?:
1

重量?:
8.6?g?[?.303?oz?]

材料?:
不锈钢

...

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-020 -020 倾角传感器和倾角仪

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结构特性

接口?:
模拟

电气特征

电源电压?(VDC):
12 – 24

模拟接口?(mA):
4 – 20

端接特性

倾角传感器和测斜仪安装?:
垂直

尺寸

尺寸?(mm):
最多 70

倾角传感器和测斜仪精确度?(°):
最多 +/- .5

分辨率?(°):
最多 +/- .01

使用环境

测量原理?:
液体

工作温度范围?:
-25 – 60?°C?[?-13 – 140?°F?]

包装特性

倾...

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-00 AST4300AP4P1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
非易燃压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
10 英尺导管

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

压力?:
344.73?bar?[?5000?psi?]

工作温度范围?:
-40 – 80?°C?[?-40 – 176?°F?]

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-00 AST4600AP4W1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
防爆型压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
导管 2 m 引线

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

工作温度范围?(°C):
-40 – 85

工作温度范围?(°F):
-40 – 185, -40 – 185

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

...

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光电脉搏传感器:光电脉搏传感器

光电传感器的工作原理及分类

光电传感器是一种采用光电元件作为检测元件的传感器,它是将被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号来实现控制的。 光电传感器的工作原理: 光电传感器三部分构成,分别为

2021-08-21 09:26:48

光电传感器工作原理

光电传感器是一种以光电元件来完成检测功能的传感器。它首先将被测量的变化以光信号的变化来表示,然后将光信号进一步转换成电信号以完成传感的功能。光电检测具有精度高、反应快、非接触等诸多优点,因此光电传感器

2021-07-30 17:06:20

光电传感器和光纤传感器的区别是什么

光纤传感器和光电传感器作为两种典型的传感器,其在生产测量当中的应用都是比较广泛的,那么两者究竟有什么区别呢?我整理了相关资料,接下来就从以下7个方面对二者的区别进行逐一的分析。 1 定义不同 光电传感器

2021-06-13 10:41:00

台信光电式标签传感器传感器PC-D-C6L

台信光电式标签传感器传感器PC-D-C6L

资料下载

台信电气 2021-09-06 10:51:04

光电传感器的连续路径识别算法及实现

光电传感器的连续路径识别算法及实现

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2021-05-26 14:17:46

光电传感器技术卞保民著课件下载

光电传感器技术卞保民著课件下载

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2021-04-09 17:14:28

MSP430嵌入式系统的数字脉搏计研究

本仪器利用光电传感器获取脉搏信号,经 G L324 模块实现信号的放大和整形,由单片机完成周期的测定并换算为每分钟脉搏数,再送液晶显示模块显示。低功耗和微型化设计,实现了脉搏测量便携化。

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2018-04-24 09:51:52

红外脉搏传感器资料

关于HKG-07系列详细的红外脉搏传感器资料

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香客无线电 2017-03-17 14:21:57

持续复购光敏传感器,光电传感器,TI OPT3006YMFR免费样品

光敏传感器是常见的传感器之一,它的种类繁多,主要有:光电管、光电管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。

2021-05-08 14:56:19

光纤传感器与光电传感器之间的区别是什么

光纤传感器是一种放大器分离型的光电传感器,光纤传感器中也有对射型、回归反射型和扩散反射型。光纤传感器的功能与光电传感器有些类似,均可远距离检测物体是否存在。不同的是,光纤传感器的体型较光电传感器小

2020-12-16 14:38:01

光学心率传感器的作用

光电容积脉搏波描记法,这个名字读起来实在是高端,其实说简单点就是利用光测量脉搏的一种技术:血液是红色的,反射红光,吸收绿光。穿戴设备通过光学心率传感器检测特定时间手腕处流通的血液量。

2020-11-20 14:53:57

光电液位传感器的优缺点

光电液位传感器又分为单点式与多点式,单点光电液位传感器仅能检测某一个点的液位变化情况。比如将单点式光电液位传感器安装在水箱底部位置,那么这个液位传感器只能检测水箱底部的位置是属于有水状态或是属于无水状态。

2020-11-18 11:12:11

光纤传感器与光电传感器之间的区别以及应用介绍

实光纤传感器属于光电传感器中的一种,相对来说,光纤传感器通常比普通的光电传感器的精度要高,普通的光电传感器是指传感器上直接发光、收光,由于光的扩散等原因,收光量的大小无法精确控制,即导致检测的精度

2020-11-05 14:19:43

光电传感器的分类

光电传感器在电子元件探测领域有着极为重要的应用,在信号转换当中光电信号转换的难度颇大,一则存在着能量损耗,二则某些内外环境的干预会使光电信号转化的效率和质量等受到干扰和影响,优品质的光电传感器问世后得到了诸多行业的支持。

2020-06-16 09:15:21

脉搏传感器原理说明

在我的世界里,脉搏传感器分别有好多种,分别有脉搏传感器、压力传感器、声波传感器、光学传感器、测力传感器、力敏传感器。这都是老师一个一个讲解给我们的。在老师给我们一个一个讲解下有讲解到脉搏传感器原理

2020-05-31 09:13:04

怎么选择光电传感器

光电传感器一般至少有9种以上传感模式,使用两个光源,有三种封装尺寸,5种以上的检测范围,并可以使用各种安装方式、输出与工作电压的组合购买。这产生了令人困扰的种类繁多的候选传感器可能性,使人难以选择。那么我们该怎么选择光电传感器呢?

2020-03-15 16:01:00

一文知道光纤传感器和光电传感器的区别

光纤传感器和光电传感器都是通过光电原理设计传感器,广泛应用于自动化设备上。光电传感器较为简单一些,价格也较低,常用于检测较大的物体;光纤传感器可以检测较为精细的物体。

2020-03-04 14:28:36

激光传感器与光电传感器的区别

激光传感器也是属于光电传感器里的一种,因为光源不同,制造成本就不同,所以就把激光传感器和光电传感器区分开了。

2020-03-02 14:47:35

脉搏传感器的原理说明

脉搏传感器分别有好多种,分别有脉搏传感器、压力传感器、声波传感器、光学传感器、测力传感器、力敏传感器。这都是老师一个一个讲解给我们的。在老师给我们一个一个讲解下有讲解到脉搏传感器原理,在我们对脉搏

2020-02-21 20:15:36

光电式传感器可分为哪几类_光电传感器生活应用

光电传感器分为光敏电阻传感器和光敏晶体管传感器。

2020-01-08 09:11:25

脉搏传感器的类型及主要参数解析

脉搏传感器主要应用在医疗设备下,用来检测类似心率的,一般常见的类型主要是以光电为主,有分立式和一体式两种,发射部份有采用可见光和红外光两种。

2019-12-19 15:32:58

激光传感器与光电传感器的区别及应用原理解析

激光传感器与光电传感器的不同之处就是激光传感器可以说是超极版的光电传感器。

2019-11-20 14:31:24

光纤传感器与光电传感器两者之间有什么差异

光电传感器:用光电元件作敏感元件的光电传感器,其种类繁多,用途广泛。

2019-11-05 14:13:11

光纤传感器与光电传感器的区别

光纤传感器与光电传感器有相似的地方,但有着极大的区别,应用的场合也不同

2019-10-07 14:33:00

光电传感器有哪些用途?

光电传感器大家都知道是一种常用的测量仪器,应用的范围也是非常广泛的。那么大家都是知道光电传感器的实际用途是什么呢?其实光电传感器对于我们日常的生活也是起着很大的作用的,像是光电传感器在烟尘监测可以监测污染的程度,不仅如此光电传感器在光电检测中也发挥着很大的作用,下面就来具体介绍一下吧。

2018-08-23 17:21:05

超灵敏脉搏传感器可以对血管疾病进行诊断和预警

据悉,此次研发的新器件在测试中,成功将脉搏振动直接转化为高达1.52V的电信号,其信噪比是光电脉搏传感器的10倍,价格是后者的1/5。将该脉搏传感器与蓝牙模块集成整合,可实现脉搏信号的无线传输,并

2018-07-05 06:33:00

ROHM开发出支持压力和血管年龄测量的高速脉搏传感器“BH1792GLC”

全球知名半导体制造商ROHM面向智能手表和智能手环等可穿戴式设备,开发出实现1024Hz高速采样、支持压力测量和血管年龄测量的光电式脉搏传感器“BH1792GLC”。

2018-04-03 14:15:48

光电感应器怎么调节_光电传感器工作原理分析

本文开始介绍了光电传感器的定义和光电传感器的特点,其次阐述了光电传感器的结构和光电感应器开关的调节方法与步骤,最后阐述了光电传感器工作原理及应用。

2018-03-14 17:14:31

光电传感器怎么调节_光电传感器使用方法

本文开始阐述了光电传感器概念与光电传感器特点,其次阐述了光电传感器分类和工作方式与光电传感器工作原理,最后介绍了光电传感器怎么调节和光电传感器的使用方法。

2018-03-06 13:58:34

光电传感器的应用实例_光电传感器工作原理_光电传感器接线图

本文主要介绍了光电传感器结构、光电传感器工作原理好光电传感器特点、最后对光电传感器应用案例和光电传感器接线图进行了详细的介绍。

2018-01-08 15:21:16

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光电脉搏传感器:一文读懂光电式脉搏传感器的原理  第2张

光电脉搏传感器:光电脉搏传感器_1

脉搏传感器,指的是用于检测脉搏相关信号的传感器。

目录

1.什么是光电脉搏传感器
2.光电脉搏传感器原理
3.光电脉搏传感器作用

1.什么是光电脉搏传感器

图片来源于网络

光电脉搏传感器按照输出方式有模拟输出、数字输出两种。按照采集信号的方式主要可以分为压电式、压阻式、光电式等三种。其中压电式和压阻式通过微压力型的材料(压电片、电桥等)将脉搏跳动的压力过程转换为信号输出。光电式脉搏传感器则通过反射或对射式的方式,将血管在脉搏跳动过程中透光率的变化转换为信号输出。

脉搏传感器按照输出方式有模拟输出、数字输出两种。按照采集信号的方式主要可以分为压电式、压阻式、光电式等三种,其中光电式多数为红外光。

2.光电脉搏传感器原理
利用特定波长红外线(典型的有 570、870um)对血管末端血液微循环产生的血液容积的变化的敏感特性,检测由于心脏的跳动,引起指尖的血液中血氧蛋白含量变化,经过信号放大、调整等电路处理后,可以输出同步于脉搏跳动的脉冲信号,从而计算出脉率,也可以输出反映指尖血容积变化的完整的脉搏波波形信号。主要应用于临床上脉率的测量、监测和脉搏波的病理分析。还可计算血氧饱和度。

3.光电脉搏传感器作用
光电脉搏传感器主要应用在医疗设备、教学设备,教学实训等领域,如血氧测量、心率监测、中医脉象诊断等等。

光电脉搏传感器:光电脉搏传感器相关技术全面解读

  引 言
  人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张, 使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播, 这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息, 很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。
  传统的脉搏测量采用脉诊方式, 中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用, 但是受人为的影响因素较大, 测量精度不高。无创测量(Noninvasive Meas2urement s) 又称非侵入式测量或间接测量, 其重要特征是测量的探测部分不侵入机体, 不造成机体创伤, 通常在体外, 尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。
  生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器, 通过对手指末端透光度的监测, 间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点, 本文讨论的就是基于光电式脉搏传感器的设计和具体实现。
  光电式脉搏传感器的原理和结构
  a.光电式脉搏传感器的原理
  根据朗伯比尔(Lamber Beer) 定律, 物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时, 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。
  脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的, 在人体指尖, 组织中的动脉成分含量高, 而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄, 透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。
  光电脉搏传感器的研制和噪声分析手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织, 其中非血液组织的光吸收量是恒定的, 而在血液中, 静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的, 可以忽略, 因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的, 那么在恒定波长的光源的照射下, 通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。
  b.光电式脉搏传感器的结构
  从光源发出的光除被手指组织吸收以外, 一部分由血液漫反射返回。其余部分透射出来。光电式脉搏传感器按照光的接收方式可分为透射式和反射式2 种, 其中透射式的发射光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置,接收的是透射光, 这种方法可较好地反映出心律的时间关系, 但不能精确测量出血液容积量的变化; 反射式的发射光源和光敏器件位于同一侧, 接收的是血液漫反射回来的光, 此信号可以精确地测得血管内容积变化。本文讨论的是透射式脉搏传感器, 侧重于脉搏信号的测量。
  光电式脉搏传感器的制作
  a.光敏器件
  光电式脉搏传感器由于采用不同的光敏元件有着多种实现方法, 其中光敏元件主要有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和硅光电池。在传统的光电式脉搏传感器设计中, 通常采用的是独立光敏元件, 利用半导体的光电效应改变输出的电流, 通常光敏元器件输出的电流极低, 容易受到外界干扰, 而且对后续的放大器的要求比较严格, 需要放大器空载时的电流输出较小, 避免放大器空载输出电流对脉搏信号测量的干扰, 这样对于普通的放大器就不能直接应用在光敏元件的后端。
  在本文中, 采用一种新型的光敏元件OPT101 , 该元件将感光部件和放大器集成在同一个芯片内部, 这种集成化的设计方式有效地克服了后端运算放大器空载电流输出对光敏部件输出电流的影响, 而且芯片输出的电压信号可以通过外部的精密电阻进行调节, 有利于芯片适应整体的电路设计, 同时芯片的集成化设计也能够减小系统的功耗。
  b.发射光源
  光电式脉搏传感器主要由光源、光敏器件, 以及相应的信号调理控制电路构成。为了充分利用器件的效果, 光源和光敏元件的选择是综合考虑的, 光源的波长应该落在光敏元件检测灵敏度较高的波段内, 图4 为OPT101 的光波长响应曲线。
  脉搏信号主要由动脉血的充盈引起, 而血液中还原血红蛋白( Hb) 和氧合血红蛋白( HbO2 ) 含量变化将造成透光率的变化, 当氧合血红蛋白和还原血红蛋白对光的吸收量相等时, 透射光的强度将主要由动脉血管的收缩和舒张引起, 此时能够比较准确地反映出脉搏信号。图5 为血红蛋白的光吸收曲线, 从图中可以看出, 血液中HbO2 和Hb 对于不同波长光的吸收系数的差异明显, 而且2 条曲线好几个不同的交点, 考虑到在805 nm 波长处, 血红蛋白的光吸收率比较低, 那么透射过手指的光强较大, 有利于光敏器件的接收, 因此发射光源的波长选择为805 nm。
  c.恒的波长3 恒流源控制电路
  在脉搏信号测量过程中, 为了尽量减少光源供电波动对测量脉搏信号的影响, 需要恒流电路[4] 来控制光源的稳定供电, 使在脉搏测量过程中, 发射光源发出的光强是恒定的。
  图6 为恒流源电路, 在电路中R1 两端的电压值恒等于稳压二极管D1 的稳压值,因此流经R1 的电流值恒定,控制使三极管Q1 处于放大状态, 那么流过发光二极管D3 的电流值恒定,因此发光二极管D3 能输出稳定光强的光。
  d.脉搏信号调理电路
  芯片OPT101 中输出的脉搏信号为直流和交流叠加的混合电压信号, 其中交流信号中包含了脉搏信息, 因此信号调理电路先要滤除叠加的直流信号, 再对交流信号进行放大。滤除直流信号可以通过一个电容来实现, 但是电容在隔直流的同时可能造成脉搏信号的部分失真。较为理想的方式是采用一个减法器来实现绝大部分直流电平的滤除, 由于不同受试者的手指的透光率不同, 测量到的直流电平不同, 因此需要一个来实现相应的直流电平的滤除,本文就是采用可控直流电平输出和减法器来实现脉搏信号的提取。在得到包含有脉搏信号的交流信号后, 只要通过简单的放大电路和低通滤波电路即可实现脉搏信号的提取。
  光电式脉搏传感器的实验测量和噪声分析
  在测量过程中, 前端测量到的脉搏信号十分微弱, 容易受到外界环境干扰, 因此需要对脉搏传感器的干扰噪声进行分析, 从光电式脉搏传感器设计的技术角度减少干扰, 使之能够准确测量到脉搏信号。光电式脉搏传感器的干扰主要有测量环境光干扰、电磁干扰、测量过程运动噪声, 下面对上述情况结合实验测量做进一步的分析。
  a.环境光对脉搏传感器测量的影响
  在光电式脉搏传感器中, 光敏器件接收到的光信号不仅包含脉搏信息的透射光信号, 而且包含测量环境下的背景光信号, 由于动脉搏动引起的光强变化比背景光的变化微弱得多, 因此在测量过程当中要保持测量背景光的恒定, 减少背景光的干扰。
  测量环境下的背景光包含环境光和在测量过程中引起的二次反射光。为了减少环境光对脉搏信号测量的影响, 同时考虑到传感器使用的方便性, 采用密封的指套式的包装方式, 整个外壳采用不透光的介质和颜色, 尽量减小外界环境光的影响。为了避免测量过程中的二次反射光的影响, 在指套式传感器的内层表面涂上一层吸光材料, 这样能有效减少二次反射光的干扰。
  由图7 的图形明显可知, 加上指套式外壳后的脉搏传感器测量到的脉搏波形比较平滑。这是因为加指套式的脉搏传感器中环境光在测量过程中基本上不受外界环境光的影响, 而且能够有效减少二次反射光, 使照射到手指上的光波长单一, 所以得到的脉搏信号较为稳定, 没有明显的重叠杂波信号, 能够很好地体现出脉搏波形的特征。
  b.电磁干扰对脉搏传感器的影响
  通过光电转换得到的包含脉搏信息的电信号一般比较微弱, 容易受到外界电磁信号的干扰, 在传统的光电式脉搏传感器电路中, 由于光敏器件和一级放大电路是分离的, 那么在信号的传递过程就很容易受到外界电磁干扰,通常在一级放大电路采用电磁屏蔽的方式来消除电磁干扰。本系统采用了新型的光敏器件, 在芯片内部集成光敏器和一级放大电路, 有效地抑制了外界电磁信号对原始脉搏信号的干扰。
  工频干扰是电路中最常见的干扰, 脉搏信号变化缓慢, 特别容易受到工频信号的干扰, 因此对工频信号干扰的抑制是保证脉搏信号测量精度的主要措施之一。通常脉搏信号的频率范围在013~30 Hz 之间, 小于工频50 Hz ,因此通过低通滤波器可以有效滤除工频干扰, 这在信号调理电路中容易实现; 同时可以在控制电路中对光源进行脉冲调制。这样不但能够降低系统的功耗, 而且能够在一定程度上减小外界的电磁干扰。在脉搏信号数据采集后, 可以通过数据处理法方法进一步滤除工频信号的干扰。
  c. 测量过程中运动噪声
  在测量过程当中, 通常情况下手指和光电式脉搏传感器可能产生相对的运动, 这样对脉搏测量产生误差, 可以通过2 个方面减少运动噪声误差: 一是改善指套式传感器的机械抗运动性, 比如说使指套能够更紧的夹在手指上, 不易松动; 二是从脉搏信号处理的角度, 通过算法来减小误差,对于传感器的设计, 现在采用的主要是第一个途径。
  结 语
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