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[脉搏传感器]脉搏传感器是如何测量心血管信号的

日期:2022-07-29

反射型光电容积脉搏波 (PPG) 脉冲传感器广泛用于消费市场以测量心血管信号。与发光二极管(LED)和光电探测器(PD)在不同芯片中的片外封装方案不同,提出了一种新型环形结构的GaN集成光电芯片来实现PPG脉冲传感器。集成的光电芯片由两个多量子阱(MQW)二极管组成。对于更高的灵敏度,中央和外围 MQW 二极管分别适合作为 LED 和 PD。结果表明,基于蓝光LED外延片的集成光电芯片更适合基于器件性能的集成PPG传感器。而且,从指尖采集的PPG脉冲信号的幅度比从手腕采集的要高。


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脉搏传感器一、测量光吸收

与许多其他可穿戴健身追踪器类似,Apple Watch依靠绿色 LED 灯来实现一种称为光体积描记法(或 PPG)的方法。由于血液会吸收绿光,并且每次脉冲都会导致血流激增,因此确定心率就是测量绿光吸收的变化。在锻炼期间,Apple Watch 通过每秒在您的手腕上闪烁数百次绿光来实现这一点,然后使用光电二极管测量光吸收。


脉搏传感器二、光电容积描记图

传感器以非常简单的光反射方式工作。使用的原理称为光电容积描记图。休息是来自传感器的数据处理中使用的算法的发挥。根据光电容积描记图的原理,用于反射的光通常是红色或绿色。在所有其他心跳传感器中,这两个灯也使用了我上面推荐的那个。接收到的光被转换为电压信号脉冲,直接发送到低逻辑电平微控制器,或者通过使用介于两者之间的运算放大器。该电路中使用的运算放大器是 MCP6001RT,它最适合每个微控制器的可用逻辑电平。有关更多信息,请访问上面提供的运算放大器数据表。


脉搏传感器三、光电探测器

血流变化或心率等心血管信号可以为临床应用中的患者诊断、老年人和心脏病患者的日常健康护理以及持续的运动健康监测提供有价值的信息[ 1-3 ]。反射式光电容积脉搏波 (PPG) 脉冲传感器 [ 4 – 8] 具有无创测量、成本低、响应快、结构简单、测试方法方便等特点,是消费市场获取心血管信号的首选。一个基本的 PPG 传感器只需要一个光发射器来照亮皮肤组织和一个光电探测器 (PD) 来检测与微血管床中血容量变化相关的光强度的微小变化。


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脉搏传感器四、反射式传感器

与使用红外光源的透射式 PPG 传感器 [ 9-11 ]相比,一般使用绿色光源的反射式传感器可以放置在人体皮肤的各个部位以检测反射光,并且不易受来自热应力 [ 11]。光发射器和 PD 之间更短的距离有助于提高反射光比和最终的设备性能。因此,陈等人。最近开发了一种基于集成光电芯片的 PPG 脉冲传感器 [ 12] 其中LED和PD在一个芯片上,蓝宝石基板可以直接接触皮肤。LED和PD之间的距离可以达到微米级,这是现有的片外封装无法实现的。


脉搏传感器五、光电芯片

所示的基于绿色外延片的 PD 的 IV 特性 呈现出相同的对比度。比较图 2 中的结果。 3 (a)和3(b)表示基于蓝色外延片的集成光电芯片的PD具有较大的光电流。为了解释这种现象,测量了基于蓝色和绿色 LED 外延片的 MQW 二极管的电致发光 (EL) 光谱和响应光谱 (RS)。如图 4所示,蓝色 MQW 二极管的 EL 光谱和 RS 的重叠波长明显大于绿色 MQW 二极管。因此,基于蓝光LED外延片的集成光电芯片更适合基于器件性能的集成PPG传感器。


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以上就是关于脉搏传感器是如何测量心血管信号的的分享,相信大家在看了以上的总结之后,也已经对这方面的知识有了一定的了解,想要了解更多关于脉搏传感器以及心率传感器的知识资讯,可以前往官网的客服进行咨询。


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