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量出色光光电信号的交直流成份之比△W’/△W与标准血氧计测量的血氧饱和度,利用最小二乘法二次曲线拟合技术,确定常数A,B,C就可以得到血氧饱和度经验公式。2系统硬件设计根据血氧饱和度的测量原理,基于C8051F020单片机的血氧饱和度测量仪的组成结构参见图1。该系统的基本工作过程是由单片机产生的时序控制信号,交替驱动两个光二极管分时照射手指,将光电接收器输出的信号通过放大滤波处理后送入单片机进行数据处理并计算出血氧饱和度。
f2.1探头电路
无创血氧饱和度的探头是由两个不同波长红光、红外光的发光二极管、一个光电接收器组成。探头部分的电路如图2所示。C8051F020单片机产生时序控制信号,交替驱动红光和红外光二极管作为测量信号。由于红光和红外光是分时驱动的,所以测量信号可以共用同一信号通道进行放大和滤波,而不会相互产生干扰,避免了双通道传输中由于通道特性不相同而引起的误差。
2.2I/V转换电路
I/V转换电路的作用是将光电接收器接收的光电流信号转换成与透射光强成正比的电压信号,由于实际检测的光电流很小,反馈电阻大小取20MΩ,同时两端并联一个小电容形成积分电路,可以进一步减小输入电流噪声。实际电路如图3所示。另外由于光电流很小,容易
受外界干扰,所使用的运算放大器必须具有高输入电阻、低的偏执电流和低的电压噪声,
ADI公司出品的AD795能满足上述要求,实现电流到电压的精确转换。
f2.3滤波电路由AD795送出的血氧信号通常带有不同程度的高频干扰,需要进行低通滤波进一步滤出检测过程中产生的高频噪声。考虑到使用二阶滤波电路结构简单,并且具有良好的频率特性,因此采用了巴特沃斯低通滤波器进行低通滤波,该滤波电路的截止频率为23Hz。其电路如图4所示。信号通过该滤波器后,能有效地提高信噪比,抑制噪声。
2.4自动增益电路信号经过滤波以后,进入自动增益环节。自动增益电路由同向比例放大电路构成,其电路如图5所示,与固定增益放大不同的是:在运放的反向端和输入端跨接的不是普通电阻,而是通过总线控制的数字电位器X9241,每片X9241内置四个电位器,每个电位器由64个电阻串联而成,通过数字接口控制电阻触点的开关实现滑动端的滑动,从而改变了反馈电阻的阻值,实现了反馈电阻64级可调。该环节克服了个体差异造成的血氧信号只通过固定放大倍数后影响了测量精度的缺点,实现了了增益自动调节的目的。3系统软件设计血氧检测模块软件包括A/D采样和数据滤波、自动增益调节、r
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