一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征7。脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的,在人体指尖组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。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,其中非血液组织的光吸收量是恒定的,而在血液中,静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的,可以忽略。因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源照射下,通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号7。
322光电传感器的结构光电传感器的结构
传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。采用GaAs红外发光二极管作为光源时,可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能,它的特性是将光信号转换为电信号。在本设计中,红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。从光源发出的光除被手指组织吸收以外,一部分由血液漫反射返回,其余部分透射出来。光电式脉搏传感器按照光的接收方式可分为透射式和反射式2种8。其中透射式的发射光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置,接收的是透射光,这种方法可较好地反映出心律的时间关系。因此本系统采用了指套式的透射型光电传感器实现了光电隔离减少了对后级模拟电路的干扰。结构如图32所示。
图32透射式光电传感器
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f323光电传感器检测原理
检测原理是随着心脏的搏动,人体组织半透明度随之改变:当血液送到人体组织时,组织的半透明度减小,当血液流回心脏,组织半透明度则增大;这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显5。因此本设计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的手指部位,经过手指组织的反射和衰减由装在该部位旁边的光敏三管来接收其透射光并把它转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化,所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动的于是红外接收三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。故只要把此电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示9,即可实时的测出脉搏的次数。
324信号采集电路信号采集电路
图33是脉搏信号的采集电路,U3是红外发射和接收装置,由于红外发射二极管中的电流越大,发射角度越小,产生的发射强度就越大,所以对R21阻值的选取要求较高。R21选择270同时r