数据驱动下的光电脉搏传感器设计与噪声解析
数据驱动光电脉搏传感器设计与噪声解析
导语：脉搏检测的关键技术在于传感器设计和微弱信号的提取问题。本文初步探讨了脉搏传感器的设计，并取得了可喜的实验结果。
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，从主动脉根部开始沿整个动脉系统传播，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，反映出心血管系统中许多生理病理特征。
传统的心率测量采用的是人工诊断方式，而无创测量又称非侵入式测量，其重要特征是不侵入机体，不造成创伤，通常在体外或体表间接测量生理和生物参数。生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量信号的一种关键设备。光电式脉搏传感器基于光电容积法制成，通过监测手指末端透光度来间接检测出脉搏信号。这类传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点，本文讨论的是基于此类型传感器的设计和实现。
光电式脉搏传感器原理与结构
2.1 光电式脈博傳遞原理：
根据朗伯比尔定律，在一定波长下物质吸光度与其浓度成正比。当恒定波长照射到组织上时，通过组织吸收、反射衰减后，可以得到被照射部位组织结构特征变化。
2.2 光電式心跳傳遞結構：
从图6為恒流源控制電路, 在電路中R1兩端的電壓值恒等於稳压二极管D1 的稳压值,因此流经R1 的电流值恒定, 控制使三极管Q1 处于放大状态, 那么流过发光二极管D3 的电流值恒定, 因此发光二极管D3 能输出稳定光强的光。
光電式心跳傳遞製作
3.1 光敏元件：
使用一种集成化新型OPT101 作为本次研究中的主要组件，该芯片结合了内置放大功能，可以直接输出更高质量且更小幅度变化对应到的信号。
3.2 发射灯源：
为了充分利用这些效应，将选择一束适合 OPT101 灵敏范围内的一个固定的红色激励灯作为我们的激励源，以确保我们可以最大程度地捕捕到来自目标区域的手臂肌肉活动所产生的心跳信号。
实验測試與雜訊分析
4.1 环境亮度对心跳计数影响分析：
环境亮度对心跳计数有显著影响，因为它会改变皮肤下的血液流量，这样就能引起更多或较少皮肤细胞接受到激励灯发出的红色激励灯辐射。在进行实际测试时，我们需要考虑如何最小化这种干扰因素，使得我们的计数结果尽可能准确。此外，我们还需考虑其他可能干扰计数过程如运动噪声以及电子设备产生的问题。