光电式脉搏波监测系统
光电容积脉搏波原理
光电容积脉搏波原理引言：光电容积脉搏波（Photoplethysmography，PPG）是一种非侵入性的生物测量技术，通过测量皮肤血管中的血液容积变化来获取脉搏波信号。
该技术广泛应用于医疗领域，用于监测心率、血压、血氧饱和度等生理指标。
本文将介绍光电容积脉搏波的原理及其在临床中的应用。
一、光电容积脉搏波的原理光电容积脉搏波是基于光电效应的测量原理，通过红外光源照射皮肤组织，被照射的组织反射出的光线被光电传感器接收并转化为电信号。
当心脏搏动时，血液流动使得皮肤血管的容积发生变化，从而引起被照射组织的反射光强发生变化。
光电传感器将接收到的光信号转化为电信号，并经过放大和滤波等处理后，得到脉搏波信号。
二、光电容积脉搏波信号的特点光电容积脉搏波信号具有以下几个特点：1. 信号波形：脉搏波信号呈现出典型的起伏波形，其中的波峰表示心脏收缩时的血液流动峰值，波谷表示心脏舒张时的血液流动最小值。
2. 信号幅度：脉搏波信号的幅度与皮肤血管的血液容积变化有关，因此可以通过信号的幅度变化来反映血液容积的变化情况。
3. 信号频率：脉搏波信号的频率与心率有关，通过计算信号的周期，可以得到心率的信息。
三、光电容积脉搏波的应用1. 心率监测：光电容积脉搏波可以实时监测心率的变化，通过连续监测心率，可以及时发现心律失常等心脏疾病。
2. 血压监测：通过测量光电容积脉搏波信号的幅度变化，可以估计血压的变化趋势，从而提供血压监测的参考依据。
3. 血氧饱和度监测：光电容积脉搏波可以间接估计血氧饱和度，通过分析脉搏波信号中的波峰和波谷，可以得到血氧饱和度的信息。
4. 运动监测：通过测量光电容积脉搏波信号的幅度和频率变化，可以评估人体在运动过程中的代谢情况，为运动训练提供指导。
四、光电容积脉搏波的优势和局限性光电容积脉搏波作为一种非侵入性的生物测量技术，具有以下优势：1. 无创伤：不需要穿刺皮肤，避免了传统测量方法的疼痛和感染风险。
2. 实时性：光电容积脉搏波可以实时监测生理指标的变化，提供即时反馈。
光电监测心率方案
光电监测心率方案1. 引言光电监测心率是一种非侵入式的监测心率的方法，通过使用光电传感器来检测心率的变化。
本文将介绍光电监测心率的原理、应用场景、硬件和软件方案，以及相关的优缺点和注意事项。
2. 原理光电监测心率的原理基于反射式光电技术。
通过一个发光二极管（LED）发出红外光或绿色光，血液中的红色血红蛋白能够吸收这些光线，而血液中的脉搏会导致血液的流动和光线的吸收程度发生变化。
光电传感器接收到反射回来的光线，并通过计算光线的变化来获取心率数据。
3. 应用场景光电监测心率方案广泛应用于健康监测设备和运动追踪设备中。
以下是一些常见的应用场景：•智能手环和智能手表：通过佩戴在手腕上的设备，可以实时监测用户的心率，并提供健康报告和提醒功能。
•运动耳机：通过在耳机上集成光电传感器，可以在运动过程中监测用户的心率，为用户提供运动数据和健身建议。
•医疗设备：光电监测心率方案也可以应用于一些医疗设备中，用于监测和记录患者的心率变化。
4. 硬件方案4.1 发光二极管（LED）选择合适的发光二极管是设计光电监测心率方案的重要一环。
常见的有红外光LED和绿色光LED两种选择。
红外光LED对肤色的影响较小，适用于长时间佩戴，但对环境光的影响较大。
绿色光LED的环境光干扰较小，但对皮肤过敏较敏感的人可能产生不适。
4.2 光电传感器光电传感器用于接收反射回来的光线，并将其转换为电信号。
常见的光电传感器有光电二极管（Photodiode）和光电三极管（Phototransistor）。
光电二极管具有较高的灵敏度和响应速度，适用于高精度的心率监测。
光电三极管灵敏度较低，但成本更低。
4.3 信号处理器信号处理器主要用于对光电传感器的信号进行滤波、放大等处理，以提取出准确的心率数据。
常见的信号处理器包括专用的心率处理芯片和通用的微控制器（MCU）。
4.4 供电和通信模块光电监测心率方案通常需要电池供电，并通过蓝牙、无线电频率等模块与手机或其他设备进行通信。
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。
光电心率原理
光电心率原理光电心率监测技术是一种通过光电传感器来监测人体心率的技术。
它利用光电传感器对皮肤微血管的血流情况进行监测，从而得出心率数据。
这种技术已经被广泛运用在各类智能手环、智能手表等可穿戴设备上，成为了现代健康管理的重要工具之一。
在光电心率监测技术中，光电传感器发射出的光线会穿透皮肤，并被微血管所吸收。
由于心跳会导致微血管的血流量发生变化，因此光电传感器接收到的光线强度也会随之发生变化。
通过对这种光线强度的变化进行监测和分析，就可以得出人体的心率数据。
光电心率监测技术的原理主要包括两个方面，光的吸收和光的散射。
在皮肤组织中，血液对不同波长的光有不同的吸收能力，因此可以通过测量不同波长光线的吸收情况来得出血液的含氧量，从而间接得出心率数据。
另一方面，当心跳导致微血管的血流量发生变化时，会导致皮肤组织对光的散射情况也发生变化，通过监测这种光线散射的变化，同样可以得出心率数据。
光电心率监测技术相比传统的心率监测方式具有许多优势。
首先，它不需要使用传统心率带那样需要紧贴皮肤并且容易滑落的设备，而是通过佩戴在手腕上的设备就可以实现心率监测，使用起来更加方便。
其次，光电心率监测技术可以实现24小时不间断的心率监测，能够更加全面地了解个体的心率变化情况。
此外，光电心率监测技术还可以实现对运动中的心率变化进行实时监测，能够更好地指导运动健身。
然而，光电心率监测技术也存在一些局限性。
首先，由于光线的穿透深度和血管的深度有限，因此在某些情况下可能无法准确监测到心率数据，例如在手部运动时。
其次，光电心率监测技术对设备本身的精度要求较高，需要保证光电传感器的稳定性和准确性，这也增加了设备的制造成本。
总的来说，光电心率监测技术作为一种新型的心率监测技术，具有许多优势和潜力。
随着科技的不断进步和人们对健康管理的重视程度的提高，相信光电心率监测技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。
光电脉搏
方案2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1.5~2.0V ，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 880R2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。
光电脉搏检测.
方案一1.1课题研究背景及意义随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命,而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病。
在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。
因此，心率计很快产生并得到发展。
随着单片机技术的发展、人们的生活节奏加快，设计一种以使用方便为前提，能够快速测出人心率的心率计，不仅是临床者的需要，也是体育训练者和外出旅游者的需要。
1.2国内外现状传统的脉搏测量采用诊脉方式，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。
为了克服上述测量方法的不足，国内外脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。
1.3研究内容利用血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点，可通过光电传感器对脉搏信号进行检测，并通过单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试技术。
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。
光电式脉搏传感器作为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。
根据光电容积法原理，从改善光源、消除景光噪声、电磁屏蔽和提高信噪比四个方面出发，研究改进方法，对提高使用的灵活性和准确度有着重大意义。
通过光电传感器对脉搏信号进行检测，并用单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试技术。
第2章系统设计2.1光电式脉搏传感器的原理和结构2.1.1 光电式脉搏传感器的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。
根据郎伯-比尔（Lambert－beer）定律,物质在一定波长处的吸光度和它的浓度成正比，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在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。
一种基于绿光的可穿戴式光电容积脉搏波测量系统
一种基于绿光的可穿戴式光电容积脉搏波测量系统李皙茹;许金林;李晓风;元沐南;谭海波【摘要】脉搏波中蕴含丰富的血流动力学信息。
利用无创的方法检测脉搏波并推导出人体心血管系统生理、病理特征成为研究的热点。
设计一套可穿戴式的脉搏波提取设备，该设备包括MCU控制模块、信号采集模块、蓝牙模块、电源模块。
分析光电容积法获取脉搏波的原理，采用523 nm绿光和环境光学传感器作为设备核心，详解描述了硬件开发模型，给出了信号处理部分的关键代码。
实验结果表明，所设计的脉搏波提取设备在手腕、手指和额头等部位，能够很好地描绘脉搏波，具有很强的应用性。
%The pulse wave contains rich hemodynamic information. The non⁃invasive method used to detect the pulse wave and deduce the physiological and pathological features of human cardiovascular system becomes the research hotspot. A set of wearable pulse wave extraction device was designed,which includes MCU control module,signal acquisition module,power supply module,and Bluetooth module. The principle of photoplethysmography(PPG)to acquire the pulse wave is analyzed. The luminous diode at 523 nm and environmental optical sensor are taken as the core of the device. The hardware development mod⁃el is described in detail,and the key codes of signal processing are given. The experiment results indicate that the designed pulse wave extraction device can describe the pulse wave of wrists,fingers and forehead,and has good applicability.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)020【总页数】4页(P125-128)【关键词】脉搏波提取;无创检测方法;光电容积脉搏波;信号处理【作者】李皙茹;许金林;李晓风;元沐南;谭海波【作者单位】中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 230031; 中国科学技术大学，安徽合肥 230031;中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031;中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 230031;中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 230031; 中国科学技术大学，安徽合肥230031;中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】TN98-34;TP391.4;R331心血管疾病（Cardio Vascular Diseases，CVDs）作为最能威胁人类健康的一种疾病，其病因涉及人体内运输血液的组织和包括心脏、动脉血管、静脉血管在内的循环系统［1］。
光电脉搏信号检测电路设计
光电脉搏信号检测电路设计生物医学工程１班－唐维－3004202327摘要：系统采用硅光电池做为光电效应手指脉搏传感器识取脉搏信号。
信号经放大后采用低通放大器克服干扰。
关键词：脉搏测量放大器二阶低通一、前言脉诊在我国已具有2600多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。
随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。
利用血液是高度不透明的液体,光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点, 可通过传感器对脉搏信号进行检测,这种技术具有先进性、实用性和稳定性,同时也是生物医学工程领域的发展方向。
本文将详细介绍一种光传导式的脉搏信号检测电路，并说明所涉及到的问题和方法。
二、系统设计1 系统目标设计及意义设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。
2 设计思想（1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。
（2）按正常人脉搏数为60~80次/min ，老人为100~150次/min ，在运动后最高跳动次数为240次/ min 设计低通放大器。
5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。
（3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz 干扰。
基于光电容积脉搏波的抗运动心率及血氧提取算法研究
基于光电容积脉搏波的抗运动心率及血氧提取算法研究一、本文概述随着科技的进步和人们对健康的日益关注，心率和血氧等生理参数的实时监测已成为一种常见的健康管理方式。
特别是在运动场景下，对心率和血氧的准确监测更是对运动员健康和运动表现的重要保障。
然而，运动状态下的生理参数提取受到多种因素的干扰，如身体运动引起的信号噪声、环境变化等，使得准确提取变得困难。
因此，研究一种能够在运动状态下准确提取心率和血氧的算法具有重要意义。
本文旨在研究基于光电容积脉搏波（Photoplethysmography，PPG）的抗运动心率及血氧提取算法。
文章将介绍光电容积脉搏波的基本原理及其在心率和血氧监测中的应用。
接着，文章将分析运动状态下心率和血氧提取面临的挑战，如信号噪声、运动伪影等问题。
然后，文章将详细介绍所研究的抗运动心率及血氧提取算法的设计和实现过程，包括信号预处理、特征提取、算法优化等方面。
文章将通过实验验证所提算法的有效性和准确性，为运动健康监测技术的发展提供有力支持。
本文的研究不仅有助于提升运动状态下生理参数提取的准确性，还为相关领域的算法研究和应用提供了有益的参考。
本文的研究成果对于推动运动健康监测技术的发展，提高运动员的训练效果和健康管理水平具有重要的现实意义和应用价值。
二、光电容积脉搏波理论基础光电容积脉搏波（Photoplethysmography，PPG）是一种无创、非侵入性的生物医学信号测量技术，它基于光在人体组织中的传播和吸收特性来检测和分析生理信号。
其理论基础主要涉及到光在生物组织中的散射和吸收、动脉血容积变化与光强的关系，以及光电转换原理。
当光线通过人体组织时，会发生散射和吸收两种主要的光学现象。
散射是由于光线在组织中的微小颗粒（如细胞、红细胞等）上发生方向改变，而吸收则是由于组织对光能量的消耗。
在PPG测量中，这两种现象都会影响到光信号的强度和形态。
PPG信号主要反映的是动脉血容积的变化。
当心脏收缩时，动脉血容积增加，导致更多的光被吸收或散射；而在心脏舒张期，动脉血容积减少，光在组织中传播时受到的阻碍相应减少。
基于光电脉搏波的心率检测系统的设计
基于光电脉搏波的心率检测系统的设计作者：徐涵李丕丁来源：《光学仪器》2018年第06期文章编号： 1005-5630（2018）06-0086-05摘要：脈搏是反映人体生理健康状况的重要生理现象，心率作为重要的人体健康参数，临床上与许多疾病有着密切的关系。
人体手指末端含有丰富的小动脉和丰富的生理信息，结合在临床医学应用中发展很快的光电检测技术，提取出指尖脉搏波信息，然后通过一系列优化算法从指尖脉搏波信息中获得较为准确的心率值。
关键词：光电检测; 透射; 脉搏波; 心率中图分类号： TN 29文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2018.06.013引言心率测量在大众医疗方面以及体育运动事业方面都有着广泛的应用。
心率作为一个重要的生理参数在对新生儿的监护以及病人运动和睡眠研究等各个方面都发挥着很重要的作用。
因此，心率的便捷、精确测量对诸如心血管疾病预防以及临床的诊断和治疗具有重要意义[1]。
近年来，光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这主要是因为光能避开强烈的电磁干扰，有很高的绝缘性，且可非侵入地检测病人各种症状信息。
脉搏波是心脏的搏动（振动）沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，用光电法提取指尖脉搏波信息已受到了从事生物医学仪器研究的专家和学者的关注。
因为光电检测具有无创和抗干扰的特性，所以目前很多心率检测都采用光电检测的方法。
手指含有丰富的动脉，和其他位置的动脉一样携带着人体心率信息，因此本文使用光电透射式的检测方法，即通过测试光透过手指后的光强变化来实现心率检测。
在检测过程中，由于血液以及肌肉组织对光有吸收衰减作用，光电接收器接收到的光强度会发生改变，其中组织、肌肉等对光的吸收在整个血液循环中是保持不变的，而血液容积在心脏搏动过程中呈周期性的变化[2-3]。
本文设计的心率检测系统引入了epc系列光电传感器和配套放大电路，二者都采用CSP 封装，芯片尺寸为1.65 mm×1.65 mm，因此整体空间占用率小，具有成本低、测量效率和准确度高等优点。
光电心率原理
光电心率原理光电心率监测技术是一种基于光电传感器的生理信号采集技术，它通过检测人体皮肤的微小血管扩张和收缩来实时监测心率。
这项技术已经被广泛应用于各种智能穿戴设备和医疗设备中，如智能手环、智能手表和医用心率监测仪器等。
本文将对光电心率监测技术的原理进行介绍，以帮助读者更好地理解这一技术的工作原理和应用。
光电心率监测技术的原理基于光电传感器对人体微小血管的光学检测。
当心脏跳动时，血液会被推送到皮肤表面，导致微小血管的扩张和收缩。
光电传感器通过发射一束红外光束进入皮肤组织，然后测量光束经过皮肤组织后的反射光强度。
由于血液的颜色和光线的吸收特性，当血液被推送到皮肤表面时，反射光的强度会发生变化。
这种变化可以被光电传感器检测到并转换成电信号，然后通过信号处理器进行处理和分析，最终得到心率的监测结果。
光电心率监测技术的优势在于其非侵入性和实时性。
相比传统的心率监测方法，如胸带式心率监测仪器，光电心率监测技术无需与人体直接接触，能够更加舒适和方便地进行心率监测。
同时，由于光电传感器对微小血管的光学检测具有很高的灵敏度，可以实时监测心率的变化，能够及时发现异常情况并进行预警。
除了心率监测外，光电传感技术还可以应用于其他生理信号的监测，如血氧饱和度和血压等。
通过不同波长的光源和相应的传感器，可以实现对不同生理信号的监测和分析，为医疗诊断和健康管理提供更多的数据支持。
总的来说，光电心率监测技术是一种基于光电传感器的生理信号采集技术，通过光学检测人体微小血管的扩张和收缩来实时监测心率。
它具有非侵入性、实时性和高灵敏度的优势，已经被广泛应用于智能穿戴设备和医疗设备中。
随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，光电心率监测技术将在健康管理和医疗诊断领域发挥越来越重要的作用。
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）。
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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.1设计目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.2整体电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.单元电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.1光发射电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.2光电转换电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.3前级放大⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.4滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.5后级放大⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63. 系统测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63.1测试仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2单元电路测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.3系统整体测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯94.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。
多通道光电容积脉搏波
多通道光电容积脉搏波
多通道光电容积脉搏波（Multi-Channel Photoplethysmography, M-PPG）是一种用于测量心率和血压波动的无创测量技术。
该技术通过
在人体皮肤上放置多个光敏传感器来监测血液的流动和脉搏变化，从
而获取生理参数的数据。
M-PPG技术可以同时测量多个通道的信号，从而得到更加准确的
心率和血压波动的数据分析。
该技术在医疗保健领域有着广泛的应用，可以用于血压监测、心血管疾病筛查、运动生理学、睡眠监测等多种
场合。
除了医疗保健领域，M-PPG技术还可以被应用于人机交互技术、
身体姿态识别等领域。
在智能穿戴领域，该技术可以被用作心率计、
血压计等设备的核心传感器，为用户提供全面的健康监测。
随着传感器技术和数据分析算法的不断发展，M-PPG技术将会更
加成熟，应用范围也将更加广泛。
未来，我们有理由相信这项技术会
为人类的健康、生活和科学研究带来不可替代的价值。
光电容积脉搏波
光电容积脉搏波
光电容积脉搏波（PAC）是一种有节奏的脉搏，其频率可以在每分钟几十次到数百次之间变化。
PAC由一系列短暂的光电容积峰组成，其强度随每一个脉冲的时间而减弱。
PAC主要由人或动物视觉系统中的degenerate型受体细胞发出。
光的脉冲来源于神经轴突的放电，其脉冲强度处于低到中水平，脉冲速率将大概位于每分钟几十次到数百次之间。
PAC波可用于研究视网膜及其他视觉系统的功能，可以用于了解视网膜神经元以及视觉逃避反应活动的相对快慢，以及模拟类似视觉系统的传感器的性能。
无创光电容积脉搏波检测分析系统
无创光电容积脉搏波检测分析系统聂冬;崔萌;朱贻盛;牛金海【摘要】Objective Photoplethysmography(PPG)is a hot topic in the study of cardiovascular diseases now.For a quick and precise detection,we presented a non-invasive PPG detection and analysis system. Methods In the system was consisted of two parts,MCU and process units.The MCU cored with a MSP430 was utilized to detect the finger'S PPG first,then the signals were transmitted to a personal computer(PC)through RS232 serial or radio frequency(RF)chips.At last,the PC was used to analyze the signal to arterial information.During the process,MCU analyzed the heartrate(HR),blood oxygen saturation(SaO2)in real time.PC assessed arterial stiffimss index(SI),reflect index(RI).Results To test the hardware and arterial algorithm,we acquired and analyzed 20 temale subjects'PPG signals by the system.Experiment showed that the system recorded the contour information quickly and precisely,and described the the parameters SI and RI for arterial characteristic change.Conclusions It is a usetul system for the collection and analysis of PPG signals.%目的光电容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)信号是目前心血管生理病理研究的应用热点之一.针对准确、快速的应用需求,本文设计一种无创PPG检测分析系统.方法该系统分为前端采集装置和信号处理两部分,其中前端装置以MSP430为核心,完成指端PPG信号的采集、处理与传输;计算机(personal computer,PC)则根据指端PPG 信号分析受试者血管弹性信息.在检测过程中,采集前端实时获取心率(heart rate,HR)和血氧饱和度(blood oxygen saturation,SaO2)信息,PC计算的参数有血管硬化系数(stiffness index,SI)和血管反射系数(reflect index,RI).结果通过年轻组和年长组的对比实验证明,系统能快速准确采集指端PPG形态特征,能准确描述SI 和RI参数变化,其对动脉弹性的评估具有一定参考价值.结论该系统是适用于PPG 信号采集与分析的实验装置.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(031)001【总页数】5页(P77-80,86)【关键词】无创检测;脉搏容积波;血氧饱和度;动脉硬化;MSP430【作者】聂冬;崔萌;朱贻盛;牛金海【作者单位】上海交通大学,上海200240;上海交通大学,上海200240;上海交通大学,上海200240;上海交通大学,上海200240【正文语种】中文【中图分类】R318.60 引言光电容积脉搏波(photoplethymography，PPG)是利用光电技术记录的人体组织中血液容积变化波形。
nm波长处,血红蛋白的光吸收率比较低,那么反射光强
光电式脉搏波无线测量系统东南大学王晨迪, 王衡，朱文琦（东南大学生物科学与医学工程学院，江苏省南京市210096）指导教师：汪丰副教授摘要：本项目研制的光电式脉搏波无线测量系统包括脉搏波测量模块，无线收发模块和计算机分析处理软件三大部分。
结合光电容积法的特点，充分利用了TI公司OPT101等芯片的特性，设计高通、低通、工频陷波器对输出信号进行处理；使用集成了模数转换的CC2430单片机芯片完成检测心率、无线通信等功能；计算机分析软件通过USB接口与无线接收模块交换数据，接收脉搏波信号，可动态实时观察脉搏波数据，并进行分析处理，通过本文提出的基于小波变换的阈值去噪改进算法，快速有效地分离脉搏波信号和噪声；依靠智能分析算法辅助医生进行各波段特征提取、进行节律异常，血管弹性和血液粘性等快速诊断，迅速关注异常脉搏波，指导用户了解自身健康状况和帮助医护人员进行下一步医疗措施。
关键词：光电脉搏波，传感器，无线传输，小波去噪，智能分析Abstract: The photoelectric pulse wave wireless measurement system developed in this project includes pulse wave measurement module, wireless transceiver modules, and computer analysis software. Combined with the characteristics of photoelectric volume method, we have made full use of the OPT101 and other chips from TI company designing high-pass, low pass, power frequency notch filter to process the output signals; By the use of the integration of the analog-digital conversion of the CC2430 microcontroller chip, the heart rate detection, wireless communications and other functions have been accomplished; computer analysis software can exchange data with the wireless receiver module via USB interface to receive the pulse wave signal and fulfill dynamic real-time observation of pulse wave data and analyzed treatment. Using the proposed threshold denoising Algorithm based on wavelet transform, the pulse wave signal and noise can be separated quickly and effectively; the intelligence analysis algorithms can assist doctors with feature extraction, and rhythm abnormalities, blood vessel elasticity and blood viscosity and other rapid diagnosis and pay attention to abnormal pulse wave promptly, guiding the user to understand their own health status and help medical staff medical measures on the next step.Key Words: Photoelectric pulse wave, sensors, wireless transmission, wavelet denoising, intelligent analysis一、引言脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，脉搏波的波形幅度和形态，包含了反映心脏和血管状况的重要生理信息。
光电容积脉搏法
光电容积脉搏法简介光电容积脉搏法是一种非侵入性的心率和脉搏波形监测技术，通过检测光线在血液中的吸收变化来间接测量心率和血流动力学参数。
本文将对光电容积脉搏法的原理、应用以及优势进行详细探讨。
原理光电容积脉搏法基于光吸收定律，利用LED光源发射的光线经过血液时会被不同程度地吸收，血红蛋白对红光和红外光的吸收率不同，这种差异可用于测量心率和脉搏波形。
光电容积脉搏法使用传感器（通常为光电二极管）将反射或透射回的光信号转化为电信号。
通过分析这些电信号的幅度和周期变化，可以计算出心率和血流动力学参数。
应用1. 临床监护光电容积脉搏法可用于监测患者的心率和脉搏波形，有助于了解患者的血流动力学状态。
在手术室、重症监护室和康复病房等环境中，通过光电容积脉搏法可以对患者的心脏功能进行实时监测，并及时判断和处理心脏相关的问题。
2. 运动生理学研究光电容积脉搏法可以在运动过程中实时监测运动员的心率和血流动力学参数，帮助了解运动员的心血管适应性和疲劳状况。
这对于制定科学合理的训练计划和提高运动表现具有重要意义。
3. 心血管疾病诊断光电容积脉搏法可以用于心血管疾病的早期诊断，通过监测脉搏波形的变化，可以判断是否存在心血管疾病风险。
同时，光电容积脉搏法还可以对患者的血流动力学参数进行动态监测，及时发现心血管疾病的变化。
优势1.非侵入性：光电容积脉搏法不需要插管或穿刺，通过对皮肤表面的光信号进行监测，避免了传统测量心率和血流动力学参数的不便和不适。
2.实时性：光电容积脉搏法可以实时监测心率和血流动力学参数的变化，提供即时的生理数据，有助于及时调整治疗方案或训练计划。
3.精确度：光电容积脉搏法具有较高的测量精度，可靠地反映心脏功能和血流动力学状态的变化。
使用步骤1.安装传感器：将光电二极管传感器安装在需要监测的部位，通常是手指或耳垂。
2.连接设备：将传感器与监测设备连接，确保信号传输的稳定和可靠。
3.启动设备：启动监测设备，等待信号稳定后开始测量。
基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测共3篇
基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测共3篇基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测1基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测随着医学技术的不断发展，人们对于医疗健康的重视程度也在不断提高。
呼吸监测作为一种基本的生命体征监测方式，在临床上应用越来越广泛。
本文将介绍一种基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测方法。
光电容积脉搏波（PPG）是一种非侵入性监测心跳的技术。
它通过透过皮肤感测微弱红外光的反射来监测心跳。
目前，PPG 技术已经广泛应用于移动设备上的心率监测。
在PPG技术的基础上，人们开始探索如何通过PPG技术来监测呼吸频率。
呼吸监测是评估病人的生命体征的关键因素之一，目前的呼吸频率监测方法主要包括胸部腹部的运动监测、呼气二氧化碳监测、声波呼吸监测等。
然而，这些方法都有一些局限性，比如容易受到一些因素的影响，如腰部的运动、说话等。
另外，有些方法需要接触皮肤，对于病人既不舒服也不方便。
基于PPG技术的呼吸频率监测方法，不受上述因素的影响，而且无需接触皮肤。
由于呼吸对于心跳有着较大的影响，呼吸的变化可以通过PPG信号的微弱波动来检测。
具体实现方法为：通过PPG信号分析，获得心跳间隔的变化情况，再通过一些信号处理算法，计算出呼吸频率的变化情况。
这种基于PPG技术的呼吸频率监测方法不仅可以应用于住院患者的呼吸监测，而且可以用于呼吸健康管理。
特别是对于慢性呼吸系统疾病的患者来说，如哮喘、肺气肿等，这种呼吸频率监测方法的意义更加重大。
通过对于呼吸频率的监测，可以有效评估患者的呼吸情况，及时发现病情变化，调整和规范治疗计划。
当然，这种基于PPG技术的呼吸频率监测方法仍存在一些局限性。
例如，这种方法需要动态观察1~2分钟以上才能得出准确的呼吸频率。
同时，也需要避免一些可能影响PPG信号的因素，如肢体运动等。
总之，基于光电容积脉搏波的呼吸频率监测方法是一种有着很大潜力的新型呼吸监测方法。
在未来，它的应用前景非常广阔，将有望在医疗健康领域发挥更加重要的作用基于PPG技术的呼吸频率监测方法具有许多优点，例如无需接触皮肤，不受腰部运动等因素的影响。