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基于光电检测的脉搏信号采集系统的设计文献综述

 2020-04-23 19:55:13  

1.目的及意义

(1)光电检测技术

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的,它首先把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.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。

随着科学技术的发展人们对测量精度有了更高的要求,这就促使光电传感器不得不随着时代步伐而更新,改善光电传感器性能的主要手段就是应用新材料、新技术制造性能更优越的光电元件。例如今天光电传感器的雏形,是一种小的金属圆柱形设备,发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源的一种坚固的白炽灯传感器。由于这种传感器存在各种缺陷,逐渐在测量领域销声匿迹。到了光纤出现,因为它的各种优越的性能,于是出现了光纤与传感器配套使用的无源元件,另外光纤不受任何电磁信号的干扰,并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。

近年来,光电传感器种类日益增多,应用领域也越来越广泛,例如近来一种红外光电传感器已在智能车方面得了到应用,其中一种基于红外传感器的智能车的核心就是反射式红外传感器,它运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块;另外一种基于红外传感器的自寻迹小车则利用红外传感器来采集数据.

光电传感器具有其他传感器所不能取代优越性,因此它发展前景非常好,应用也会越来越广泛.

(2)脉搏采集与分析

脉搏波可看成主要是由心脏的收缩与舒张以及血液在沿血管的流动过程中所遇到的各种阻力相互作用而形成。我国传统医学的中医脉象和脉搏波的波形形态也有着密切的关系。因而脉搏信号地准确采集与合理分析对于疾病的预防、健康监测以及对疾病诊治过程给予科学合理的指导均具有非常重要的意义。通过对脉搏波信号采集,提取相关的特征参数并进行分析,克服传统中医脉诊主观因素的影响,为脉搏信息的定量分析、综合诊断提供依据,以推动医学仪器和医疗诊断的不断发展。

脉搏波信号的测量方法有很多,传统的中医脉诊使用的是手指触诊。但是触诊切脉技巧复杂,难以掌握以及运用,且不便于客观记录和临床分析。现今常用的方法,是利用电极或传感器接触人体的探测部位,再经过模拟信号放大、滤波、信号处理得出人体的生理信号。按照信号采集的原理划分,有压力脉搏波传感器和光电容积脉搏波传感器两种常见传感器。第一种是压力脉搏波传感器,它是将桡动脉搏动压力转换成便于测量的电量。压力脉搏波反映的是血管内血流压力随时间的变化,波形的形态、幅值、频率包含有心血管系统极为丰富的生理病理信息。但是,压力脉搏波传感器对于测试环境、传感器灵敏度要求较高,致使压力脉搏波传感器使用受限。第二种是光电容积脉搏波传感器,其原理是透过组织的光线随着血管内血流的变化而变化,通过将接收到的光信号转换成电信号来反映脉搏波的信息,这种传感器套在指端就能测量出动脉脉搏信息,使用方便且性能稳定,所以应用较为广泛。而与压力脉搏波相比,容积脉搏波可能会丢失心血管某些信息,且目前对容积脉搏波所包含的生理信息和波形特征等机理的研究较少。因而,对于获取准确而全面的脉搏波信息,还需进行更为深入的研究。

脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展:

(1) 自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。

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