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光学心率传感器的工作原理及结构组成是怎样的?

来源:华强商城 发布时间:2020-06-15

摘要: 光学心率传感器是智能穿戴设备中最为普及的用于心率检测的传感器之一,它采用电光溶剂脉搏波描记法(PPG)来测量心率及其他生物计量指标。光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率:光发射器 、光电二极管和模拟前端、加速计、算法。

光学心率传感器是智能穿戴设备中最为普及的用于心率检测的传感器之一,它采用电光溶剂脉搏波描记法(PPG)来测量心率及其他生物计量指标。光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率:光发射器 、光电二极管和模拟前端、加速计、算法。


光学心率传感器


光学心率传感器的工作原理是怎样的?


光学心率传感器的测量原理是:通过电容灯光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号,再经过电信号转换成数字信号,再根据血液的吸光率算出心率。简化测量过程就是:发射光——转换成电信号——转换成数字信号。


当光照透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时光照有一定的衰减的。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的(前提是测量部位没有大幅度的运动),但是血液不同,由于动脉里有血液的流动,那么对光的吸收自然也有所变化。当我们把光转换成电信号时,正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号,就能反应出血液流动的特点。我们把这种技术叫做光电容积脉搏波描记法PPG。



光学心率传感器的结构组成介绍


光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率:


光发射器 - 通常至少由两个光发射二极管(LED)构成,它们会将光波照进皮肤内部。


光电二极管和模拟前端(AFE) - 这些元件捕获穿戴者折射的光,并将这些模拟信号转换成数字信号用于计算可实际应用的心率数据。


加速计 - 加速计可测量运动,与光信号结合运用,作为PPG算法的输入。


算法 - 算法能够处理来自AFE和加速计的信号,然后将处理后的信号叠加到PPG波形上,由此可生成持续的、运动容错心率数据和其他生物计量数据。



如何提高光学心率传感手表测量的准确性?


提升光学心率传感手表测量的准确性,应注意以下几点:


确认手表紧贴于手腕不松动,以减少摆臂时手表的移位,但也不可太紧以免影响血液循环;


佩戴手表于手腕外侧,表背的感应面应贴近皮肤,避开桡骨头和尺骨茎突;


避免将手表配戴于黑色刺青上。

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