导语：脉搏检测的关键在于传感器设计与微弱信号提取。本文初步探讨了脉搏传感器设计，取得了可喜实验结果。

引言：

心室周期性收缩和舒张导致主动脉收缩和舒张，产生血流波形，从主动脉开始沿整个动脉系统向外扩散，这就是脉搏波。这些波形的形态、强度、速率及节律等信息反映出心血管系统许多生理病理特征。中医中有对脉诊技术，它虽然在中医上效果卓著，但受人为因素影响较大，测量精度不高。无创测量（Noninvasive Measurement）是指不侵入机体，不造成创伤，通常在体表间接测量生理或生物参数。

生物医学传感器是获取生物信息并转换成易于测量信号的关键工具。光电式脉搏传感器通过监测手指末端透光度间接检测到脉搏信号。这类传感器结构简单，无损伤，可重复使用，本文主要讨论基于光电式设计及其实现。

光电式脉搏传感器原理与结构

2.1 原理

根据朗伯比尔定律，当恒定波长照射组织时，被照射部位组织吸收、反射衰减后的光强反映其结构特征。当手指内静止血液容积变化小于皮肤其他非血液组织时，可以认为手指后检测到的光强变化仅由动态血液充盈引起，而这部分变更可以通过固定波长的照明下的手指透过后的光强来间接捕捉到。

2.2 结构

从发出的光除被吸收外，一部分漫反射返回，其余透射出来。根据接受方式分为透射式和反射式两种，其中透射式发源点距离相等对称布置，以便更好地捕捉时间关系；但不能精确计量容积变化；而反射型则可以精确计量。本文侧重于透射型，并着眼于准确计量。

3. 光电式脈拍傳 感 器 制 造

3.1 光敏元件

不同材料组合可形成多种实现方法，其中主要包括独立元件如半导体效应改变输出电流。但由于输出极低且对放大要求严格，因此采用集成化设计如OPT101，将消除了后端运算放大对输出干扰问题，同时集成化减少功耗。

3.2 发送源选择

为了利用最佳效果，考虑综合因素选用适当波长作为最优选择图4展示OPT101响应曲线显示某一范围内HbO2 和Hb 对805 nm 波长吸收差异明显，此处选择以最大限度提高灵敏度。在图5 中显示不同含氧红蛋白吸收系数差异，对805 nm 的吸收较低，有利于提高灵敏度因此本文采用805 nm 作为发源点。

3.3 恒流控制回路

为了稳定供给避免环境影响需恒流回路[4] 来控制发源点供应使得在采样过程中的发源点保持稳定的条件下提供尽可能同一的激励以便确定是否存在必要调整。此过程需要一个单独用于均衡直流值R1 两端常数二极管D1 输出值相同三极管Q1 处断开状态，使得D3 提供固定的稳定性这样就能够保证每次观察都能获得相同条件下的数据。

4. 实验测试与噪声分析：

环境背景干扰抑制:

电磁干扰抑制:

运动噪声抑制:

综上所述，本研究旨在探索不同类型的生物医学传感器，并特别关注如何通过优化设计来改善基于光学原理的手持型心率监控设备性能，以及如何降低环境噪声干扰，以提高用户体验。此项工作预期将为未来发展具有广泛应用前景的心率监控技术提供基础知识，为相关领域研究者提供宝贵参考资料。此外，该项目还可能促进新兴医疗科技领域对于实时健康管理需求的一般解决方案，如个性化医疗服务、智能家居系统以及远程医疗服务等方面进行进一步深入开发和创新应用。