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。

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。这些波所呈现出的形态、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特征。

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，当恒定波长光照射到组织上时，被照射部位组织中的光吸收量在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。指尖厚度相对其他组织而言比较薄，因此光电式脈拍傳感器测量部位通常在指尖。

手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液組織與動靜不變，所以可以认为光透过手指后的变化仅由動靜引起，在恒定波长下的检测透过手指后的变化将可以间接测量到的静态信号。

2.2 光电式脈拍傳感器結構

从发出的光除被手指組織吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来。根据这点，可以分为透射式和反射式两种，前者发明于同一侧接受的是透射灯，而后者发明于同一侧接受的是漫反射回来的灯，本文讨论的是基于透射式的心跳傳感设备，侧重于心跳訊號測量。

光電型心臟率計製造方法

3.1 光敏元件选择

由于采用不同的光敏元件有着多种实现方法，其主要有光敏電阻、半導體二極體、三極體以及硅電池。在傳統的心跳傳感技術設計中，通常采用獨立之間將各種半導體裝置合併使用，以利用半導體之效應改變輸出之電流，但這些都需要後續放大機制來調整以避免干擾。此時為了解決此問題，本文採用了一種集成化設計方式——OPT101，這種集成化設計有效地克服了後端運算放大機械空載時對於輸出之影響，並且芯片输出的电压信号可以通过外部精密电子组件进行调节，有利于芯片适应整体设计，同时也减小系统功耗。

3.2 发送单色激励源选取

为了充分利用设备效果，对发送单色激励源需考虑其灵敏度范围内，与光敏元件相关联的一致性，以确保最佳工作状态图4 为OPT101 的响应曲线显示其灵敏度分布图5 为HbO₂ 和Hb 对不同频率红外辐照能量吸收系数差异明显，从图可见805 nm 波长处，该物质对于红外辐照能量吸收较低，因此该点作为选择优选点。而且考虑到在805 nm 波长下HbO₂ 和Hb 的吸收值差异最大，可以提高检测灵活性并降低误差概率，因此本研究建议使用805 nm 单色激励源来提供最优性能效益。这一点也是基于之前实验研究得出的结论，我们将会进一步测试是否能够达到预期效果，并寻找更好的解决方案以提升这个项目成功可能性。

实验测试与噪声分析

为了确保数据质量并减少环境干扰影响，我们采取以下措施：

使用封闭型套筒包装使得内部环境更加稳定。

在套筒内部涂抹黑色的材料来抑制背景亮度造成的问题。

采用高斯滤波处理程序去除杂音。

通过软件调整参数来优化信号处理过程，从而提高准确性并降低误差幅度。