【導讀】療中,受到廣泛重視。目前，"摸脈"方法仍然是醫(yī)生診斷疾病所采用的。一種普遍技術(shù)手段。脈搏波所呈現(xiàn)出的綜合信息，如形態(tài)（波形）、強。體心血管系統(tǒng)中的生理和病理的血流特性，其醫(yī)學價值重大。由于人體的生物信號處于強噪聲背景下,脈搏波作為一種低頻微。集和觀察的要求。血壓分為動脈血壓與靜脈血壓，在臨床醫(yī)學上所說的血壓。指的是動脈血壓。大于140mmHg且舒張壓大于90mmHg時為高血壓。臨床上還需要對危重病人和手術(shù)中的病人實行血壓的連續(xù)。監(jiān)護，以防止病人出現(xiàn)意外，便于醫(yī)護人員及時采取措施。檢測是非常重要的檢測項目。人體的外圍血液循環(huán)狀況包括動脈脈搏。環(huán)障礙等，同時也有助于觀察血液動力狀態(tài)的改變。度的測量包括有創(chuàng)測量和無創(chuàng)測量兩種方法。造成痛苦甚至感染。無創(chuàng)測量是基于光譜測量原理，利用光源照射被。測部位，根據(jù)在接收端接收到的光信號來計算人體的血氧飽和度。法為參考，設計出了無創(chuàng)透射式脈搏波波形傳感放大器。

　　

【正文】 7 可看出，其幅頻響應就更接近理想特性。 圖 37 n 階巴特沃斯濾波電路的幅頻響應 二階高通濾波電路 為了將信號中的直流成分濾除，為此設計了如圖 38 的高通濾波器。其截止頻率為： 1 0 .0 82f H zRC???， 等效品質(zhì)因數(shù) 1132VFQ A???【 15】 。 燕山大學里仁學院課程設計論文 23 圖 38 二階高通濾波電路 如果將圖 35 所示二階壓控電壓源低通濾波電路中的 R 和 C 位置互換，則可得到二階壓控電壓源高通濾波電路，如圖 38 所示。由于二階高通濾波電路與二 階低通濾波電路在結(jié)構(gòu)上存在對偶關(guān)系，他們的傳遞函數(shù)和幅頻響應也存在對偶關(guān)系。 燕山大學里仁學院課程設計論文 24 圖 39 二階高通濾波電路的幅頻響應 考慮到高通濾波電路在電路結(jié)構(gòu)、傳遞函數(shù)和幅頻響應與低通濾波電路的對偶關(guān)系，將二階低通濾波電路的傳遞函數(shù)表達式 (334)中的 sRC 用 1/( )sRC 代替，則可得二階高通濾波電路的傳遞函數(shù)為 ? ?? ? 21113VFVFAAsA s R C s R C? ??? ? ? ???? (341) 令 13 VFQ A? ?， 1n RC?? 則 ? ? 222 2 2 2V F onnnnA s A sAss s s s??????? ? ? ? (342) 式 (342)為二階高通濾波電路傳遞函數(shù)的典型表達式。將式中的 s用 sj?? 代替， 則 可得二階高通濾波電路的頻率響應特性方程為 燕山大學里仁學院課程設計論文 25 即有 ? ?2212 0 l g | | 2 0 l g1o nnAjAQ?????????? ???? ???????? ?? (343) 由式 (343)可畫出其幅頻響應曲線，如圖 39 所示。由圖可見，二階高通濾波電路和低通濾波電路的幅頻特性具有對偶關(guān)系。如以0??? 為對稱軸 ， 二階高通濾波電路的 ? ?20 lg | / |oA j A? (當 n??? 時 )隨? 升高而增大，而二階低通低通濾波電路的 ? ?20 lg | / |oA j A? （當 n???時 ）則隨 ? 升高而減小。二階高通濾波電路在 n???? (如 / 10n??? )時，其幅頻響應以 40dB/十倍頻程的斜率上升。由式 (341)知，只有當3o VFAA??時，電路才能穩(wěn)定地工作。 二級放大及電平提升電路 低通濾波后得到的脈搏波信號比較微弱，為此再設計一級放大電路，將脈搏信號幅度放大到伏級，以便于采集。又由于人體呼吸、移位等原因造成的基線漂移干擾使脈搏波信號中含有負值，而考慮到后續(xù)電路中采用的 A/D 采樣范圍為 0~，為此設計了一級電平抬高電路，將電壓幅度抬升到 0~ 之間，如圖 310 所示。 燕山大學里仁學院課程設計論文 26 圖 310 信號放大及電平提升電路 后續(xù)采樣電路多采用低功耗 微 處理器，一般電源電壓為 。有時由于人體的運動 和光強的突然變化，容易引起輸出波形的突變。 所以在最后接一個 穩(wěn)壓管，用于保護處理器。 第四 章 . 系統(tǒng)運行結(jié)果測試 采集電路測試 用示波器直接測量光電接受管的輸出電壓波形，剛開始輸出信號變化不明顯，后來考慮是接受管的串聯(lián)電阻太小，微弱的電流變化反應在電阻的電壓變化上不明顯。把電阻的阻值調(diào)大后輸出信號有明顯的變化。如圖 41 所示。 燕山大學里仁學院課程設計論文 27 圖 41 PPG 信號采集調(diào)理輸出波形 初級放大和濾波電路功能測試 將探測頭的輸出信號作為放大和濾波電路的輸入信號，開始時發(fā)現(xiàn)放大電路的輸出是一個接近 于放大部分供電電壓的直流信號。經(jīng)過Multisim 電路仿真軟件 仿真發(fā)現(xiàn)原因是放大倍數(shù)太大，將放大倍數(shù)調(diào)小后輸出信號就正常了。低通濾波電路截止頻率開始時為 40Hz，但是輸出的脈搏信號，噪聲太大了，后來將截止頻率降低到 30Hz，并在電源部分加上濾波電容，輸出信號就比較理想了。測試結(jié)果如圖 42 所示。 燕山大學里仁學院課程設計論文 28 圖 42 初級放大和濾波電路輸出波形 系統(tǒng)總體測試 通過調(diào)整放大倍數(shù)，輸出電壓幅度有明顯增加， 且電壓提升電路工作正常，輸出信號電壓范圍也 達到了后續(xù)電路的采集要求。輸出信號如圖 43 所示燕山大學里仁學院課程設計論文 29 圖 43 PPG 系統(tǒng)輸出波形 通過 上電 測試發(fā)現(xiàn)，各模塊工作正常，達到了設計的總體要求。 結(jié) 論 本系統(tǒng)由于采用了測量范圍廣、精度高、響應速度快的元器件來進行脈搏波形測量，使用二階濾波電路和放大的方法提高檢測精度，因此該檢測儀基本上達到了前期預計的測量精度和分辨力的要求。 雖然本系統(tǒng)受外界光線和人體運動影響，這也是同類產(chǎn)品中，統(tǒng)一遇到的問題，是由系統(tǒng)本身決定的。但是只要在外界光線變化很小和人體安靜的情況下， 該傳感放大器，結(jié)構(gòu)簡單，性能良好。以后在本系統(tǒng)后續(xù)接上微處理器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并利用串口通信技術(shù)連接到上位機 ，進行人機互動， 可用于無創(chuàng)方式測量血氧濃度、血壓測量等 應用于臨床。在這次設計中本設計也遇到不少問題，也正是由于對這些問題的逐步解決該傳感器才能順利設計完成。 燕山大學里仁學院課程設計論文 30 參考文獻 [1] 喬愛科，動脈中的脈搏波理論，生物醫(yī)學工程雜志， 2020 [2] 朱雯，阮曉聲，粱中慶，脈動波在彈性管道中的傳播速度與諸因素的關(guān)系 [J]，浙江醫(yī)科大學學報， 1996 [3] 柳兆榮，心血管流體力學 [M]，上海，復旦大學出版社， 1986 [4] 張政波，無創(chuàng)血壓測量技術(shù)與進展 [N]，中國醫(yī)療器械雜志，2020 [5] Bland,Douglas , Statistical Method for Assessing Agreement Between Two Methods of Clinical Measurement, Lancet,1986 [6] 鄭君里，楊為理，信號與系統(tǒng) [M]，北京 :高等教育出版社，第二版 [7] YashPole ， EvolutionofthePulseoximeter ，InternationalCongressSeries, 2020 [8] 微弱信號檢測，高晉占 [M]，清華大學出版社， [9] 范云宵，劉樺，測試技術(shù)與信號處理 [M]，北京，中國計量出版社， [10] 羅志昌，張松，楊益民，光電容積脈搏波描記法原理及其在臨床上的 應 用， images/13493/ [11] 嚴新忠，楊靜，郭略，人體血氧飽和度監(jiān)測方法的研究 [J]，醫(yī)療裝備， 2020 [12] 王躍華，徐圣普， 崔云莉，用于檢測血氧飽和度的光電傳感器 [J]，醫(yī)療裝備， 1999,(10),1~2 [13] 雷玉堂，王慶有，何加銘，張偉風，光電檢測技術(shù) [M]，北京，中國計量出版 社 ,1997 [14] 康華光，陳大欽，電子技術(shù)基礎（模擬部分） [M]，北京，高等教育出版社， 1998