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脉冲测量技术研究现状综述

时间:2021-06-17 22:03来源:毕业论文
随着科学技术的发展,脉冲测量技术不断发展,脉冲的测量精度也越来越高。国内外已开发了许多不同类型的脉冲测量仪,脉冲测试已经不再局限于传统的手工测试 方法或听诊器测试方
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随着科学技术的发展,脉冲测量技术不断发展,脉冲的测量精度也越来越高。国内外已开发了许多不同类型的脉冲测量仪,脉冲测试已经不再局限于传统的手工测试 方法或听诊器测试方法,而是采用电子测量仪器进行脉搏测量。电子测量技术的以极 快的速度朝着数字化,自动化方向发展。设计一款性能良好、测量结构简单、有良好 的推广和应用价值的脉搏测量仪的关键是脉搏传感器的选择。起初用于体育测量的脉 搏测试集中在接触式传感器的研究,这种传感器的开发利用手指静脉,耳脉搏测量都 有自己的优点和缺点[1]。指脉搏测量是最为方便,简单的方法,但手指上的汗腺和手 指夹常年污染可能会降低灵敏度的测量。耳脉搏测量相对清洁,传感器使用环境污染 少,易于维护。但耳静脉薄弱,尤其是在季节变化的时候,所测量的信号受环境温度 的影响较为明显,导致结果不准确[2]。近年来,国内外致力于发展非侵入性非接触式 传感器,这种传感器的一个重要特征是检测非侵入性测量的主体部分,身体不会造成 创伤,能自动消除仪器误差的系统且精度高。

通过参考大量资料,大家对脉搏的测量提出了众多的方案,各有各的优缺点,下 面对可行性较高的几例进行了分析:68529

方案一:试验中所用的指尖透射型光电传感器,可以实现光电隔离,降低模拟电 路的后级的干扰。光发射二极管发出的光经手指血液吸收和衰减后由光电二极管接收 的。因为在流动过程中的手指动脉血液的周期性变化,所以它在光吸收和衰减的变化 周期性,因此感光二极管的输出信号的变化就反映了动脉血波动。脉冲波是一种微弱 缓慢变化的生理信号,很容易受到环境噪声和身体运动的干扰。利用过采样技术,通 过脉冲信号高速采样提高采样精度,使用一个高分辨率的等效信号转换,从而提高信 号的信噪比,改善动态范围。且模拟信号光电转换到数字信号无需使用任何的信号调 节器(放大器和滤波器电路)。因此最终使用 ADC841 芯片进行脉冲信号采集,信号 处理和脉冲频率计算等用途[3]。

方案二:本方案中使用由红外发射二极管和接收三极管组成的光电传感器,在恒 定波长的光源照射下,可以通过检测透射过手指的光强间接测量人体的脉搏信号。红 外接收三极管和红外发射二极管的相应摆放位置对脉搏测量信号的获取很重要。脉搏 信号的采集电路中红外发射二极管中的电流越大,发射角度越小,产生的发射强度就 越大,因此对电阻的选取要求较高,需根据要求适当选择。我们取脉搏跳动 200 次/ 分钟来设计低通放大器,频率为 3.3Hz,使用 LM324 四运放电路,具有电源电压范 围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉的优点。整形电路采用电压比较器 U2C 和单稳态多谐振荡器 U2A 减小触发误差。处理电路采用 89C51 单片机为核心元件,论文网

准确地对数据进行运算和根据实际情况进行编程,具备所用外围元件少,轻巧省电, 故障率低的优点。并接 LED 数码管显示,可直观获得脉搏测量数据。传感器在获取 信号时采用密封的指套式包装方式,整个外壳采用不透光的介质和颜色可减小外界环 境光的影响。本方案测量仪系统实现简单、功能稳定、使用方便,应用广泛,具有实 际意义[4]。

方案三:传感器的选择:(1)前端可采用高度集成化的传感器他 HK-2000B,它 已经将灵敏度温度补偿组件、感温组件和信号调理电路都已经集成在传感器中。所以 HK-2000B 传感器信号所绘制的脉搏波形清晰稳定,而且在使用时无需搭建前置放大 电路,但体积过大,价格较高。(2)由 PVDF 压电薄膜构成的 PVDF 压电传感器[5]。 相比较其他压电材料相比,PVDF 压电薄膜具有压电系数大、频率响应范围宽、动态 范围大、转换灵敏度高、机械性能强度高、声阻抗易匹配等优点,且重量轻、柔软不 脆[6]。以上两种方案分辨率、灵敏度等指标两种传感器均符合要求,但由于成本原因, 选择 PVDF 压电传感器。放大电路要求共模和差模输入阻抗极高、输出阻抗很低、的 增益精确和稳定、且共模抑制比高,所以最终采用低功耗放大器 AD620,它适合做 小信号的前置放大级,经 AD620 放大后的小信号失真度小。考虑脉搏信号的特点, 只要设计出一个 0.5Hz~20Hz 的带通滤波器即可。滤波电路决定使用双运放 LM358, 它内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。再通过二级放大 电路将信号放大到符合 AD 转换的要求,从而使前置放大器不会由于放大倍数过高而 波形的失真。然后再将放大信号传至单片机实现信号的上位机传输。并可通过上位机 显示。串口通信使用 RS-232 标准串口,需+5V 单电源供电。为了避免电网引入 50Hz 工频信号对电路的干扰,选用 5V 干电池组成电源电路供电。 脉冲测量技术研究现状综述:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_77095.html

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