光电脉搏传感器研制与噪声数据分析
光电脉搏传感器的研制与噪声分析
导语：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。本文对光电脉搏传感器的设计进行了初步探讨，并取得了可喜的实验结果。
1 引言
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，很大程度上反映出心血管系统中许多生理病理的血流特征。
2 光电式脉搏传感器原理与结构
2.1 光电式脉搏传感器原理
根据朗伯比尔定律，物质在一定波长处吸光度和其浓度成正比。当恒定波长光照射到组织上时，通过组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织结构特征。指尖厚度相对其他组织而言比较薄，因此透过手指后的检测到的光强较大，为何选择指尖作为测量部位。
2.2 光电式 脈 搏 传 感 器 结 构
从发出的光除被手指组织吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来。根据接收方式，可分为透射式和反射式两种，本文讨论的是基于透射式图像处理方法，可以较好地反映出心律时间关系，但不能精确测量出血液容积变化本文侧重于这方面研究。
3 光电式 脈 搏 传 感 器 制 作 技术
3.1 光敏元件选择与集成化设计
为了克服放大器空载输出对干扰的问题，本文采用了一种新型集成型高灵敏度低功耗优质LED驱动IC OPT101，该芯片将感光部件和放大功能集成在同一个芯片内部，以提高系统效率并减少外界干扰影响。
3.2 发射光源选择与控制技术
为了充分利用元件效果，将考虑到接收端元件响应曲线及不同生物体中的HbO2 和Hb 对于不同波长之反应差异，以及该差异如何影响穿过人体的手指末端下方整体透明度发生变化，从而确定最佳发射灯源使用频段（如805 nm）。
4 实验验证及其噪声分析策略：
恒流源控制电路: 采用稳压二极管D1 和三极管Q1 来实现恒流供给。
脉搏信号调理: 使用可控直流输出来滤除直流背景信号，然后再通过简单放大以及低通滤波来提取真正的心跳信号。
环境噪声抑制: 采用密封套装设计避免环境干扰，同时涂抹内层表面以消除二次回折效应。
5 结论：
本研究成功开发了一款适用于非侵入性生命监护设备的人类耳温监测仪具备良好的准确性、高灵敏性且具有良好的耐久性。未来工作将包括进一步优化仪具性能提升用户友好性，并扩展应用领域至更广泛场景。此外，还计划开展多个受试者间数据共享以便深入理解各个群体的心跳模式差异，以及针对特定健康状况或疾病状态进行专门测试，以增进患者诊断精确性。在此基础上，我们预期能推广这一创新技术至临床实践，有助于改善医疗保健服务质量并降低成本。