光电脉搏检测电路设计报告

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电类课程设--脉搏跳动测量电路设计

目录一已知参数和设计要求 (1)1.1 基本要求 (2)1.2 发挥部分 (2)1.3 课程设计工作计划 (2)1.4 学生应完成的工作：（1）完成基本设计要求；（2）完成课 (2)二设计方案 (2)2.1 设计原理： (2)2.2 系统原理框图： (3)2.3单元电路设计 (3)2.3.1放大电路 (3)2.3.2 滤波电路 (4)2.3.3整形电路 (4)2.3.4 LM234引脚图 (5)2.3.5数显电路 (6)2.3.6单片机和报警电路 (6)2.3.7单片机程序设计流程图： (7)2.4总电路图 (10)三心得体会 (11)四参考文献 (12)一、已知参数和设计要求设计一个脉搏跳动测量电路。

设计参数：脉搏跳动传感器为模拟信号:5--50mv,噪声信号小于20mv。

要求1、基本要求：（1）电压比较用施密特触发器；（2）显示每分钟跳动值；（3）循环显示，每隔10s刷新一次，显示前一分钟的心跳次数，显示最小位为1次。

（4）每分钟跳动小于60、大于130时进行声光报警；正常心跳次数时蜂鸣器不响，绿灯亮；非正常心跳次数时蜂鸣器响，红灯亮。

2、发挥部分：选定传感器；判断测量范围中的异常。

3、课程设计工作计划：第一周完成资料查询、总体方案设计及部分电路设计；第二周完成具体电路设计及设计报告4、学生应完成的工作：（1）完成基本设计要求；（2）完成课程设计报告。

二、设计方案1、设计原理：电路由传感器模拟信号、信号放大电路、滤波电路、整形电路、单片机电路、数码显示电路和报警电路等六部分组成。

传感器模拟信号经过信号放大电路进行放大，再由一个二阶压控有源低通滤波器滤掉信号中的噪声信号，然后信号经过有555定时器构成的施密特触发器对信号波形进行整形后输入到单片机中，单片机采用8051单片机，在单片机中对信号计数，然后输出到数显电路和报警电路。

数显电路显示每分钟跳动数，报警电路对于正常心跳次数时蜂鸣器不响，绿灯亮；非正常心跳次数时蜂鸣器响，红灯亮。

人体脉搏波检测电路

人体脉搏波检测电路设计报告精82 蔡暻煊20080105352010/9/13目录一、综述 (4)1.课题背景 (4)2.实验任务 (5)3.实验预期目标 (5)二、总体方案设计 (5)三、电路设计 (6)1.时钟信号产生 (6)2.倍频电路 (7)3.计数信号产生 (8)4.计数电路 (8)5.显示电路 (9)6.清零信号的产生 (10)四、电路整体工作原理 (12)1.整体电路图 (12)2.工作流程简述 (13)五、实验数据分析 (13)六、总结与改进方案 (14)1.实习过程中的难点 (14)2.仍然存在的问题 (14)3.实习收获与感想 (15)4.改进方案 (15)1)使用数字器件 (15)2)使用单片机 (16)七、附录 (16)1.器件汇总（数字电路部分） (16)2.芯片管脚图汇总（数字电路部分） (17)3.实际电路照片 (19)八、参考文献 (23)一、综述1.课题背景1) 光电容积法测量脉搏的发展背景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 Measurements) 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、可重复性好等优点。

光电脉搏血氧心率仪电路设计

第３３卷第６期
２１００年ｌ２月
电子器件
ＣｉｅｅＪｕａｏｌｃｒｎＤｖｃｓｈｎｓｏｍｌｆｅｔｅｉｅＥｏ
Ｖ０．３Ｎｏ６１３．Ｄｅ．２０ｅ０ｌ
ＣｉｃｉｓｇｆＰｈｔｅｅｔｉｌｅＯｘｍｅｅｒｕｔＤｅｉｎｏｏｏｌｃｒｃＰｕｓｉｔｒ
ｔｅｓｇａｃｕｓｔｎｃｒｕｔｉｎｌｐｏｅｓｎｉｃｉｆｒｔｓｉｇｔｅｂｏｄｏｙｅｎｅｒａｅａｈａｅｔｈｉｎｌａｑｉｉｉｉｃｉ，ｓｇａｒｃｓｉｇｃｒｕｔｏｅｔｈｌｏｘｇｎａｄｈａｒｔｔｔｅｓｍｉｏｎｔｍｅ，
关键词：血氧饱和度；脉搏血氧测量原理；硅光电池；单片机ＳＣ９５ＲＴ８Ｃ８Ｄ＋
中图分类号：３３１ＲＨ３．
文献标识码：Ａ
文章编号：０５—９９（００００８０１０４０２１）６— ７６— ４
随着生活节奏的加快，生活水平的提高，们对人人体健康意识也随之提高，望能随时的对自身某希
ａｈｅｔｇｒｓｌｓｗｉｌｂｉｐａｅｙＬＣＤ．Ｆｏｃｕｌｐｅｓｎｅｔｎｎｄｔｅｔｓｉｅｕｔｌｅｄｓｌｙｄｂｎｒａｔａｒｏｓｔｓｉｇ，ｔｅｂｏｄｏｙｅｓｆｏ９ｏ９ｎｈｌｏｘｇｎｉｒｍ３ｔ８ａｄｔｅｈａａｅｉｏ７ｏ７ｈｅｒｒｔｓｆｍ０ｔ５，ａｔｍｅｔｈｃｕｌｔｓｉｇｒｑｉｅｎｔｔｒｎｄｉｅｓｔｅａｔａｅｔｎｅｕｒｍｅ．Ｔｈｙｔｍａｄａｔｇｓｏｗｏｔｅｓｓｅｈｓａｖｎａｅｆｌｃｓ，ｏ

光电脉搏测量仪

光电脉搏测量仪设计报告一、设计意义从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。

目前医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。

为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高，因此，需要有使用更加方便，测量精度更高的设备。

二、关键技术脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。

并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。

本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。

本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。

三、硬件设计3.1 设计框图光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。

本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。

脉搏测量仪硬件框图如图1所示。

当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。

由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。

该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。

单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。

3.2脉搏信号采集与放大整形目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。

光电脉搏测试报告

光电脉搏检测电路测试报告电路总体设计思路：电路总体要求：1．稳定提取人体手指信号2．对频率在0.5-20Hz内信号进行有效放大3．将50Hz干扰尽量滤除4．将脉搏波信号放大至伏量级进行观察单元电路测试与分析：1．光电传感电路电路主要功能：提取人体指端脉搏信号，将其转化为电信号输出。

测试方法：测试者平稳的将手指轻压光敏三极管上方，尽量覆盖它的透明部分，用发光二极管或其他光源照射手指。

测试结果：输出端得到约为4V直流信号，在其基础上有交流信号的变化，幅值约为1mV。

测试分析：光发射部分：测试时采用了实验室的台灯照射手指，因其功率较大，实验效果较好。

光接受部分：光敏三极管阻值随光照发生变化，从有到无变化范围为20-400k欧姆，通电后光敏三极管两端分压范围约为1-4V。

手指轻压在金属封装的光敏三极管上，基本遮住了光接受部分，减少了环境光的干扰，通电时从输出端测得信号为3.96V直流信号基础上含有交流信号，交流信号幅值为0.940mV频率为50Hz，即为光电传感器转化得到的人体脉搏信号，由于信号微弱，被工频干扰所覆盖。

2．前级处理、放大电路电路主要功能：去除直流低频信号，抑制高频信号，对50Hz工频干扰进行初步衰减，同时对有用的脉搏信号进行了初步的放大。

测试方法：用实验室信号发生器输入同一幅值的正弦信号，通过调节输入不同的频率用示波器进行输出信号幅值的观察。

测试结果：输入信号幅值为80mV理论放大10倍，截止频率为23Hz。

实验数据如下：f(Hz) 5.786 7.035 9.17 14.11 16.05 18.02 20.9 23.41 30.81 40.29 50.02 100 V(V) 0.45 0.506 0.562 0.6 0.597 0.584 0.564 0.543 0.479 0.405 0.348 0.19 可见，实际放大7.5倍左右，截止频率在30多Hz，在50Hz有4.35倍的放大。

脉搏采集放大电路设计报告

脉搏采集放大电路设计报告
内容简要：人体脉搏计的设计是基于传感器，放大电路，显示电路等基础电路的基础上，实现对人体脉搏的精确测量。

其设计初衷是适用于各年龄阶段的人群，方便快捷的测量脉搏次数，并用十进制数显示出来。

具体的各部分电路接下来将介绍。

传感器信号：传感器采用了红外光电转换器，作用是通过红外光照射人的手指
的血脉流动情况，把脉搏跳动转换为电信号。

放大电路：由于人体脉搏跳动经过传感器后的初始信号电压值很小，所以利用反相放大器将采集的电压信号放大约50倍。

又因为该信号不规则，将接入有源滤波电路，对电路进行低通滤波的同时，再次将电压信号放大1.6倍左右。

该电路使信号得到80倍的放大，充分的放大方便了后面的工作电路。

整形电路：本电路旨在采用滞回电压比较器对前面放大以后的信号进行整形，使信号更规则，最终输出矩形信号。

倍频电路：倍频电路的作用是对放大整形后的脉搏信号进行4倍频处理，以便在15s内测出1min内的人体脉搏跳动次数，从而缩短测量时间，以提高诊断效率。

基准时间产生电路：基准时间产生电路的功能是产生一个周期为30s（即脉冲宽度为15s）的脉冲信号，以控制在15s内完成一分钟的测量任务。

具体各部分是由555定时器产生一个周期为0.5秒的脉冲信号，然后用一个D触发器进行二分频得到周期为1s的脉冲信号。

再经过由74LS161构成的十五进制计数器，进行十五分频，再经D触发器二分频，产生一个周期为30s的方波，即一个脉
宽为15s的脉冲信号。

脉搏测试仪报告

脉搏测试仪工作原理本设计采用单片机AT89C51为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。

脉搏测量仪硬件框图如下图2.1 所示：图 2.1 脉搏测量仪的工作原理当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。

该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。

单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到液晶显示。

光电传感器的原理根据朗伯一比尔(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、反射衰减外部中断信号光电传感器低通放大器比较器和振荡器单片机 AT89C51数码显示电路外部晶振后，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[7]。

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。

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[7]。

光电传感器的结构传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。

采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。

红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。

在本设计中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。

电子脉搏计电路设计

电子脉搏计电路设计一、设计任务与要求为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力，通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。

电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。

它是用来测量频率较低的小信号。

要求：(1)实现在1min内测量脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于±4次/min。

二、原理电路设计正常人的脉搏次数是每分钟60～80次（婴儿为90～140次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏计的用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求应该是:（1）.要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。

（2）.对转换后的电信号要进行放大和整形处理，以保证其它电路能正常加工和处理。

（3）.在很短的时间（若干秒）内，测出经放大后的电信号频率值。

总之，脉搏计的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。

可见，脉搏计的主要组成部分是计数器和数字显示器。

1 .设计方案比较脉搏计的上述功能要求，可采用两个不同的方案来实现：1）.把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间内（一分钟或半分钟）进行计数，并用数字显示其计数值，从而直接得到每分钟的脉搏数。

2）.测量脉搏跳动固定次数（比如5次，10次）所需的时间，然后转换为没分钟的脉搏数。

这两种方案比较起来，第一种更直观，所需的电路结构更简单些；第二种方案的测量误差比较小，但实现起来电路要复杂些。

为了使脉搏计轻巧而便宜，通常采用第一种方案。

本文进行的设计就基于这一方案。

下图为选用方案的方框图：此电路需达到如下要求：（1）设计一个数字脉搏计，要求用十进制数字显示被测人体脉搏每分钟跳动次数，测量范围30~160次/min 。

（2）短时间内（5~15s ）测出每分钟的脉搏跳动次数，误差为±4次/min 。

光电脉搏测量电路测试报告

光电脉搏测量电路测试报告整个系统准备用四节1.5v 干电池供电，运放采用lm324，下面是其性能参数： LM324LM324四运放放大器是内含四个特性近似相同的高增益、内补偿放大器的单电源（也可以是双电源）运算放大器。

电路可以在+5V 或+15V 下工作，功耗低，每个运放静态功耗约0.8mA ，但驱动电流可达40 mA 。

LM324主要参数电压增益 100dB 单位增益带宽 1MHz 单电源工作范围 3V----30VDC 每个运放功耗（V+=5V 时） 1mV/op.Amp 输入失调电压 2mV （最大值7mV ）输入偏置电流 50nA----150 nA 输入失调电流 5nA----50 nA 输入共模电压范围 0----V+-1.5VDC （单电源时） V- ----V+-1.5VDC （双电源时）输出电压幅度 0----V+-1.5VDC （单电源时）输出电流 40mA 放大器间隔离度 -120dB （f0:1kHz----20kHz ）4.单元电路1．光发射电路：本电路的依据是电压电流转化电路，所以为了LED 能够稳定的工作，在输入部分放了一个稳压管从而提供稳定电压，使得发光二极管能得到较稳定的电流。

以1N4678为稳压器件，在Vi ＝3V 的情况下，为得到1.8V 的稳压输出，则需要串联R2＝300Ω。

又因为实验室中的发光二极管在20mA 左右，所以I ＝1.8/R1，计算出R1＝900Ω。

2．光电转换VoViR2R1此电路是以电流电压转换电路为基础设计出来的。

电路特点：光电二极管输出短路电流与输出光强有良好的线性关系。

反馈电路为一个一阶低通滤波器，在放大的同时可以进行滤波，这样有效的抑制工频干扰。

右图相对左图加了一个RC 回路，这是因为光电池的电流非常小，运放偏置电流可能会对其造成影响，故设计成右图。

以提高电路可靠性。

我使用的光电池是2DU-34,经测量光电流在普通台灯照射下只能达到0.1μA 左右。

光电式指脉搏波心率检测仪实验报告

光电式指脉搏波心率检测仪实验报告一．实验目的①掌握光电法脉搏信号检测、心律检测显示原理，电路设计、制作、调试方法；②初步掌握电子电路读图、分析方法；③初步掌握电子电路设计、计算方法；④掌握电子电路连接、焊接、制作、调试技术；⑤掌握常用电子元器件的辨识、参数、使用注意事项；⑥初步了解电路的实验板电路制作和PCB板设计制作；⑦掌握电路制作常用工具及其使用。

二．实验器材电路板，各种电子元器件，电焊笔，焊锡丝，焊铁架，尖嘴钳，剥线钳，铜丝，镊子，十字螺丝刀，一字螺丝刀等三．实验原理人体手指末端微血管随动脉搏动发生容积变化，若用一束光透过指端的血管其输出光强也将随之变化；利用光敏元件可将光信号转换成电信号输出,即可获得指端容积脉搏波信号。

光电传感器根据其接收光的方向又分为反射式和透射式，透射式的光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，从光源发出的光穿过皮肤进入深层组织，除被皮肤、色素、指甲、血液等吸收外，一部分被血液漫反射，其余则透射出来，这种方法可较好地指示心律的时间关系，并可用于脉搏测量，但不利于精确度量容积；反射式的测量原理与透射式的基本相同，所不同的是探测头中的发射光源和光敏器件位于同一侧，接收的是漫反射回来的光，此信号可精确地测得血管内容积变化。

四．实验电路图1.信号检测电路包括光电转换电路、滤波放大电路、以及滞回比较器电路。

如图1。

图1 信号检测电路1.1光电转换电路光电转换电路由光电传感器、1R 、2R 、4R 组成，1R 的作用是限流，提供光电转换器中发光二极管稳定的正向电流，使发光二极管发出稳定的光，光电三极管受到发光二极管的光照后，产生光电流，2R 的作用是分压，4R 的作用是将光电转化后的电流变化转化为电压的变化，便于进行进一步处理。

1.2前级放大由R 3、R 5、R 6以及N 1构成同相比例运算放大电路，此时测量N 1的输入电压及4R 的端电压约为0.1V （该电压因传感器的灵敏度不同稍有变化）。

脉搏测量实验报告结论(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过设计并实现一个基于ATmega8微控制器的脉搏测量与显示系统，验证脉搏测量技术的可行性和实用性，并探索其在实际应用中的潜在价值。

实验过程中，我们对脉搏信号的采集、处理、显示以及存储等环节进行了深入研究，取得了以下结论。

二、实验方法1. 硬件组成：实验中使用了ATmega8微控制器、LCD1602显示器、DS1302时钟芯片、AT24C02存储芯片、蜂鸣器、按键以及脉搏测量电路等。

2. 系统设计：采用模块化设计方法，将脉搏测量、显示、报警和数据存储等功能模块进行集成，形成一个完整的脉搏测量与显示系统。

3. 脉搏信号采集：利用脉搏测量电路将人体脉搏信号转换为电信号，通过ATmega8微控制器进行采样和处理。

4. 脉搏信号处理：对采集到的脉搏信号进行滤波、放大、去噪等处理，提取脉搏信号的频率和幅度信息。

5. 显示与报警：将处理后的脉搏信号在LCD1602显示器上实时显示，并根据设定的上下限值判断是否触发报警。

6. 数据存储：利用AT24C02存储芯片将测量数据、设定的上下限值以及报警状态等信息进行存储，实现数据的掉电保护。

三、实验结果与分析1. 脉搏信号采集：实验中成功采集到人体脉搏信号，并进行了有效处理，提取出脉搏信号的频率和幅度信息。

2. 显示与报警：系统实时显示脉搏测量结果，并根据设定的上下限值判断是否触发报警。

实验结果表明，系统对脉搏信号的检测和报警功能均达到了预期效果。

3. 数据存储：实验过程中，成功将测量数据、设定的上下限值以及报警状态等信息存储在AT24C02芯片中，实现了数据的掉电保护。

4. 实验误差分析：实验过程中，脉搏信号的采集和处理过程中可能存在一定的误差。

通过对实验数据进行统计分析，得出以下结论：（1）脉搏信号采集误差：主要受脉搏测量电路性能和人体脉搏信号波动的影响，误差范围在±5%以内。

（2）脉搏信号处理误差：主要受滤波、放大、去噪等处理环节的影响，误差范围在±3%以内。

设计报告-光电脉搏信号检测电路

医用电子设计报告光电脉搏信号检测电路一、设计目的与意义脉搏的概念：脉搏的广义内容包括心尖搏动波、动脉波和静脉波。

其共同特点是频率甚低。

动脉脉搏为一般所说的脉搏，由心脏节律性地收缩和舒张引起主动脉中的容积和压力发生改变，从而使动脉管壁出现振动而产生的。

脉搏产生后沿管壁向全身动脉传播，在身体浅表有动脉通过的部位，都可触摸到脉搏。

所以动脉波的测量相对来说比较方便。

正常动脉波形如图。

它由以下几个部分组成。

上升支：在心室快速射血期，动脉血压迅速上升，管壁被扩张，形成脉搏波形中的上升支；下降支：心室射血的后期。

射血速度减慢，进入主动脉的血量少于由主动脉流向外周的血量，故被扩张的大动脉开始回缩，动脉血压逐渐降低，形成脉搏波形中下降支的前段。

随后，心室舒张，动脉血压继续下降，形成下降支的其余部分。

因为心室舒张时室内压下降，主动脉内的血液向心室方向返流。

这一返流使主动脉瓣很快关闭。

返流的血液使主动脉根部的容积增大，并且受到闭合的主动脉瓣阻挡，发生一个返折波，因此在降中峡的后面形成一个短暂的向上的小波，称为降中波。

老年人或者高血压病人由于血管顺应性较差，所以降中波不明显或者消失。

血管弹性不良而硬化时，上升及下降段也均呈陡峭状。

脉搏能反映心血管系统多方面的状态，如心跳的频率和节律、心脏的收缩力、血管充盈度、动脉管壁的弹性等等。

所以脉搏的测定是一项重要的临床检查顶目。

中医更将扪脉作为诊治疾病的主要方法。

在中医现代化研究中，对脉搏的分析更为细致，可以分辨出迟脉、数脉、代脉、浮脉、弦脉、滑脉和涩脉等等。

其中有以频率之不同而区分的（如迟脉、数脉），有以节律区分的（如结脉、代脉），有以深浅和形态区分的（如弦脉、滑脉、涩脉）等。

这就要求在设计脉搏传感器时，要对其灵敏度、频响、拾取信号的方向等作认真的考虑。

二、系统设计光电转换器的设计：①原理：利用光电池的光生电流大小与被测光的照度成正比的特性，用光电池作为光电变换器件。

生物体组织对波长大于600nm 的红光和近红外光线吸收的较少，透过较多。

光电脉搏检测电路

光电脉搏检测电路设计报告报告人：陈云指导教师：李刚2007年1月12日目录1.系统设计 (3)1.1设计目的 (3)1.2整体电路 (4)2.单元电路设计 (4)2.1光发射电路 (4)2.2光电转换电路 (5)2.3前级放大 (5)2.4滤波电路 (6)2.5后级放大 (6)3.系统测试 (6)3.1测试仪器 (7)3.2单元电路测试 (7)3.3系统整体测试 (9)4.总结 (9)参考文献 (9)光电脉搏检测电路摘要：本电路由光电池、LM324等构成，实现对光电脉搏信号的提取和放大。

采用目前效果较好光电池的电流转电压电路实现对脉搏的测量。

整个电路的简化能够有效减小器件间匹配和级联引起的干扰，提高脉搏测量精度。

在实验测试过程中，采用该光电式脉搏传感器对人体的脉搏进行实时测量，得到比较理想的脉搏波形，为实现脉搏信息的提取和分析提供了参考方案。

1．系统设计1．1设计目的1．近年来，随着生活水平的不断提高，人民对健康的观念和医疗的认识也在发生着变化，开始从单纯对疾病的治疗，逐渐转向积极预防和促进健康。

而现在社会的快节奏和高压力引起的“亚健康状态”人群的增加使得人们开始越来越注重家庭医疗保健和体育锻炼。

脉搏波中包含有丰富的人体生理信号，因此脉搏波的监测在医疗保健和体育锻炼监测中都有重要的意义和广泛的应用。

2．通过亲自动手设计分析制作电路，能让我们从质上对从人体上如何取得医学信号及怎样处理有了一定的了解。

系统组成框图如下：1．2整体电路2．单元电路设计根据设计思路将整体电路分成五大模块介绍。

光发射电路、光电转换电路、前级放大、滤波电路及后级放大。

2．1光发射电路光发射电路采用了常见恒流源电路，通过稳压管使流过R1的电流为一定值，进而保证流过LED的电流为恒定值。

电路参数如下：（以下参数均是结合实验室现有元件取用，与理论上有些误差）稳压管：2V三级管：8050LED：850nmR1：65Ω(20mA)R2：390Ω(5~10mA)2．2光电转换电路光电转换电路采用了电流转电压型电路，根据米勒定律光电池的负载电阻为R=Rf/(A+1)。

脉搏测试仪设计报告

便携式脉搏测试仪•摘要：本设计由六个模块组成：脉搏信号的收集模块，放大滤波模块，信号调理模块，信息处理模块，控制显示模块和电源模块组成。

光电脉搏检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。

当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。

利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。

本题目的难点在于怎样在噪声和干扰中采集微弱的脉搏信号以及电池供电条件下使用双电源运放。

•关键词：脉搏数字显示•Abstract:The design consists of six modules: pulse signal collection module, an amplifying and filtering module, a signal conditioning module, information processing module, display module and a power module control.Photoelectric pulse detection principle is: as the beating of the heart, human tissue translucent degree change. When the blood to the body tissue, tissue translucency decreases; when the blood flow to the heart, tissue semi-transparency increases, this phenomenon in human tissues thinner finger, earlobe and other parts of the most obvious. Using 600-1000nm wavelength red light or infrared light emitting diode produces light irradiation to human finger, earlobe and other parts, use at the site of the other side or the same side next to the photoelectric receiving tube to detect tissue transparency, information can be converted into electrical signals. The subject of the difficulty lies in how the noise and interference in the acquisition of weak pulse signal and battery power supply under the conditions of the use of dual power operational amplifier.•Keywords: pulse digital display一、系统方案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。

模拟电路课程设计报告脉搏测试仪设计

脉搏测试仪设计1、设计目的〔1〕熟悉脉搏测试仪的电路组成，工作原理和设计方法；〔2〕加深对电子电路的掌握，学会基于模拟电路的课程设计。

2、设计任务脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成局部。

它是用来测量频率较低的小信号〔传感器输出电压一般为几毫伏〕。

具体要求：〔1〕实现在30~60秒测量1分钟的脉搏数。

正常人脉搏数为60~80次/min，婴儿为90~100次/min，老人为100~150次/min〔2〕用传感器将脉搏跳动的转换为电压信号并放大整形和滤波。

〔3〕测试误差不小于2/min。

3、设计要求〔1〕合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图〔运用Multisim电路仿真软件〕；〔2〕选择常用的电器元件〔说明电器元件选择的过程和依据〕；(3) 对电路进展局部或整体仿真分析；〔4〕按照规要求，按时提交课程设计报告，并完成相应辩论。

4、参考资料〔l〕立主编. 电工学实验指导. ：高等教育，2005〔2〕高桔祥主编. 电子技术根底实验与课程设计. ：电子工业，2004〔3〕云，等编著.现代电子技术实践课程指导.：机械工业，2003目录一、设计要求3二、设计的作用、目的3三、设计的具体表达41、系统概述42、单元电路设计、仿真与分析5四、心得体会及建议17五、附录19六、参考文献20脉搏测试仪设计报告一、设计要求脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成局部。

它是用来测量频率较低的小信号〔传感器输出电压一般为几毫伏〕。

具体要求：1、实现在30~60秒测量1分钟的脉搏数。

正常人脉搏数为60~80次/min，婴儿为90~100次/min，老人为100~150次/min。

2、用传感器将脉搏跳的动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。

3、测试误差不小于2/min。

二、设计的作用、目的脉搏是常见的生理现象，是心脏和血管状态等重要的生理信息的外在反映；因此，脉搏测量不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息，而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息。

频分双波长脉搏波检测电路-设计报告

频分双波长光电脉搏检测电路设计报告
1.设计背景
人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，对临床诊断具有重大的意义。

以前脉搏波的测量是靠把脉，只能粗略估计血压和计算心率，又慢又不方便。

而光电法是一种简便有效的无创测量方法，但检测的信号常会受到背景光的干扰，对后级信号处理带来较大的不便。

本文利用光电效应设计了一个人体脉搏检测电路，能基本去除外界噪音影响，并在示波器上呈现出放大后的人体脉搏波。

对临床诊断有一定的帮助。

2.总体方案设计
用ICL8038集成函数发生器产生正弦波。

将正弦波输入血氧探头。

将血氧探头夹在人的手指上，探头会将发射到人手指上的红光和红外光用光电传感器接收并转化为2个电信号，即脉搏波，并且2个信号会调制到2个正弦信号的幅值上，最后从探头内输出。

输出的信号会分别经过带通滤波器，过滤信号外的噪声。

之后，信号分别经过前置放大电路，然后经过整流后进入各自的包络解调电路，将脉搏波从载波中解调出来。

最后将解调出的信号进行二次滤波后，分别输入两个级联的运放，进行信号放大。

最后输出到示波器。

3.方案中的各个单元电路设计
3.1脉搏波信号的检测、接收和调制，通过血氧探头完成，输入探头的2个正弦信号由函数发生
器产生
3.2探头输出的信号为调幅信，通过带通滤波器滤出，输出为滤波后的调制的信号
3.3使用一个仪用放大器将信号放大
3.4使用全波精密整流电路对放大后信号整流
3.5使用包络解调，得到脉搏波信号
3.6将脉搏波信号再次滤波
3.7将从滤波器输出的信号输入运放，级联放大，得到放大后的脉搏波信号。

课程设计光电脉搏检测电路设计报告

光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。

当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。

这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。

2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。

脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。

所以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富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 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。

3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。

人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。

人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。

同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。

设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息, 为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。

双波长频分光电脉搏波测量电路(最终报告)

课程报告（设计报告+调试报告）课程名称：测控电路课题项目：双波长频分光电脉搏波测量电路课题仪器：红外发光二极管、红外发光二极管、OPT101等系别：光电信息与通信工程学院专业：测控技术与仪器班级/学号:学生姓名:实验日期:成绩：指导教师：目录一、题目介绍(一)设计背景(二)设计目的(三)设计原理(四)设计任务(五)预期目标二、设计部分(一)总体方案设计(二)各部分电路具体分析1、正弦波的产生2、发光二极管3、光敏二极管4、带通滤波器5、解调6、差模放大器（AD620）7、单片机三、测试部分1、正弦波的产生2、发光二极管3、光敏二极管（OPT101）4、带通滤波器5、解调6、差模放大器（AD620）7、低通滤波8、单片机（用单片机产生1KHz和10KHz的方波，1号管脚1KHz，2号管脚10KHz）9、噪声分析10、实际输出波形四、实验心得五、参考文献六、附录附录一：全电路仿真图附录二：PCB布线图附录三：元器件清单一、题目介绍(一) 设计背景过去人们测量脉搏时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法无疑都不便于室外场所使用。

所以需要设计一个便于测量脉搏的仪器——双波长频分光电脉搏波测量电路。

它采用红光及红外线来进行检测采集人体的脉搏，检测的部位为被检测人的任意一个手指。

(二) 设计目的1、掌握光电传感器的选择及其接口电路的设计，特别是主动驱动方式的光电传感器的设计；2、了解频分方式的信号调试、分离与解调，并针对信号的特点设计相应的信号处理电路，理解对测量系统的一般要求（精度、测量范围、响应速度），了解电路参数的测量。

（三）设计原理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。

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光电脉搏检测电路设计报告
天津大学精仪学院生物医学工程一班
张静翀3004202334
脉搏波的概述
1.脉搏波的定义
脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。

这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。

2.脉搏信息
血液在人体内循环流动过程中，经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。

脉搏波不仅受到心脏状况的影响，同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。

所以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富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，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。

3.脉搏测量的意义
脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。

人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。

人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势，如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变，而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。

同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。

设计目的与意义
目的
应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路
通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息
意义
通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分
诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号
系统设计
1.测量信号的特征
人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。

脉搏波的频率属于低频，且信息微弱，噪声强，因而信噪比低。

脉搏波频率范围是0.1~60Hz，主要频率分量一般在20Hz内。

人体手指末端含有丰富的小动脉，它们和其它部位的动脉一样, 含有丰富的信息。

2.测量原理
随着心脏的跳动手指尖的微血管发生相应的脉搏的容积变化，光发射电路发出的特定波长的光透过手指到光电器件，此过程被检测生理量(人体的脉搏)转换成光信号，通过光电器件转换为电信号，送入前级放大电路将信号适当放大，经过滤波电路除去其中的噪声得到需要频率范围内的信号，再将脉搏信号进行放大和后级的处理，通过示波器显示出来，进一步进行观测。

3.系统结构
总体框图:
电源:实验室5V、12V直流电源
光电传感器:
滤波放大电路部分:
4.可能存在的干扰
环境光对脉搏传感器测量的影响
测量过程人体运动的噪声
人体其他信号的干扰
检测电路的噪声
50Hz工频干扰
单元电路设计
1.光电传感器:
光发射电路
采用发射波长范围在600~700nm 的红色发光二极管,发光二极管的压降一般为1.5~2.0
V ，其工作电流一般取10~20 mA 为宜，所以选取R1=150欧姆。

光转换电路
比较光电池、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管后，决定采用光敏三极管，因为在光源范围内有较高的灵敏度，随光线变换有较好的线性，且对光电流有放大作用。

实验中采用型号为3DU31的NPN 型光敏三极管，主要技术参数：反向击穿电压/V ≥15 最高工作电压/V 10 暗电流/μA ≤0.3 光电流/mA ＞2 最大耗散功率/mW 30 峰值波长/nm 880
R2主要起分压限流作用，3DU31阻值在十几千欧至几百千欧范围，所以选取R2=100k 欧姆。

2.前级处理、放大电路
由一个隔直低通反相放大器组成，去除直流电压，抑制高频信号，对50Hz 工频干扰进行初步衰减，同时对有用的脉搏信号进行了初步的放大。

设置处级放大倍数为10倍，截止频率范围为0.05-20Hz 。

根据3
4
R R A =
，选取R3=100K ，R4=1M 。

同时为消除偏置电压，在正输入端和地间接入R5，大小为R3与R4并联的阻值，选取91K 。

根据RC
πω21
=
，低端截止频率设为0.05Hz,因为R3为100K ，所以选取C1=4.7uF 。

低端截止频率大致在0.03Hz 。

低通滤波截止频率设为20Hz ，因为R4=1M ，所以选取C2=6800Pf ，截止频率大致为23Hz 。

3.滤波电路
该滤波部分采用三阶巴特沃斯低通滤波器，设置截止频率f=10Hz 。

根据归一化方法选择R6=R7=R8=100K,C3=0.56uF,C4=0.22uF,C5=0.033uF
该低通滤波电路保留了有用的脉搏低频信号，对50Hz 工频等噪声进行了较大的衰减，能基本达到实验的要求。

4.后级放大电路
采用可变增益反相放大电路
反相放大器由于电阻的最大取值不能超过10M 欧姆，如果要提高反相放大器的输入阻抗，则电路的增益就压要受到限制。

我采用的这种的反相放大器可以避免这种限制，既有较高的输入阻抗又可取得足够的增益。

如果选取R10远大于R11、R12，则放大器的增益可用下式近似计算：
⎪⎭
⎫
⎝⎛+-
=12111910R R R R A 设R9=100K ，R10=1M ，R11：量程为10K 的电位器，R12=1K ，R13=91K 。

C6与R12构成低通滤波，截止频率为20Hz ，根据公式增益范围为11-110。

总体电路设计
补充：
如果进一步提高电路的稳定度和减少噪声的来源，可考虑为发光二极管电路增设恒流源电路，使LED发出稳定的光源，增加测量精度。

电路图如下：
此电路可以给发光二极管提供恒定的电压，以发出恒定光强的光。

D为稳压管，作为恒流源加在晶体管Q1的基极上，由于基极偏压稳定，集电极电流Ic≈Ie也稳定，根据Ic≈Ie=(V0-Vbe)/R2即使电源电压变化Ic=Ie也不会改变，从而使发光二极管法稳定的光。

可将传感器部分做成可固定在手指上的指套式传感器，减少相对环境噪声和相对运动带来的噪声。

噪声处理及注意事项
光敏三极管采用金属封装类型，避免手指外环境光的干扰
放大器采用LM347，高信噪比，低偏置电流
电路中尽量避免采用大于1uF的电容
测量时测量者尽量保持稳定，减少手指与传感器间的相对运动
小结
应用透射式光电传感器：红色发光二极管发出光线，透过手指照射到光敏三极管上进行光电转换
从传感器出来的脉搏信号为几毫伏至十几毫伏，设置共放大100-1100倍，放大分为前级放大和后级放大，前者放大10倍，后者放大10~110倍，最后将脉搏信号放大到伏级供示波器观察，对不同的测量者可调节电位器到合适的幅度进行观察。

脉搏信号主要能量区域集中在20Hz以下，滤波通过隔直电容和低通滤波器完成，前者消去直流和部分超低频信号的影响，后者将高频信号滤除，对50Hz工频干扰进行主要的衰减，设定其范围在0.05~10Hz，此外，两级放大电路也对20Hz以上的信号进行了衰减。

发展前景
无创伤检测技术将是未来医学工程发展的重要方向，而人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，对临床具有重大的意义，光电检测脉搏是一种有效的途径，例如：光电容积法（检测手指血容量的变化）是当今测量脉搏信号的一种有效方法，也可以通过这种方法测量血氧饱和度，氧分压、心搏出量等生理信号，为临床诊断提供了强有力的技术支持。

最近，日本学者又提出了以脉搏波传导速度与血压的相关性来间接测量血压，用检测分析脉搏波的方法估计血压的课题，足见脉搏检测的应用有着良好的发展前景。

而且脉搏检测可以做的简单轻便，易于普及，相信将来会有更大的应用。