基于光電對(duì)射管的健身器心率測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引 言
心率在健身器系統(tǒng)中是一個(gè)重要的反饋信號(hào)，它反映了人們?cè)阱憻挄r(shí)的身體狀況，對(duì)人的生命系統(tǒng)起著重要的監(jiān)護(hù)作用。心率測(cè)量的準(zhǔn)確與否，直接影響著人們?cè)阱憻挄r(shí)的心理狀態(tài)，因而心率測(cè)量是健身器系統(tǒng)中重要的組成部分。本文應(yīng)用光電對(duì)射管研制了基于血液濃度變化的心率測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用簡(jiǎn)單的濾波和放大電路，使健身器的心率測(cè)量準(zhǔn)確可靠。
1光電對(duì)射管的特點(diǎn)及其應(yīng)用
光電對(duì)射管是一種光電轉(zhuǎn)換的器件。它可以將外界光的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，以便于系統(tǒng)識(shí)別。因此光電對(duì)射管在測(cè)速、測(cè)距、信號(hào)轉(zhuǎn)換等各種場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。光電對(duì)射管由發(fā)光管和接收管兩部分構(gòu)成。在應(yīng)用中可以給發(fā)光管加上適當(dāng)?shù)暮愣娏鳎蛊浒l(fā)出均勻穩(wěn)定的光。接收管串入合適的電路，系統(tǒng)可以從接收管上獲取電壓信號(hào)。當(dāng)發(fā)光管和接收管之間的透光狀況發(fā)生變化時(shí)將引起通過(guò)接收管的電流的變化。
本文將光電對(duì)射管做成夾子形狀，夾在耳垂、手指等皮膚表面，隨著心臟的跳動(dòng)，血管內(nèi)的血液濃度發(fā)生周期性的變化。血液濃度的變化引起接收管上接收的光強(qiáng)變化，從而系統(tǒng)就可以采集到周期變化的脈動(dòng)信號(hào)。采用合適的電路將信號(hào)放大、濾波、整形后輸出標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)送到單片機(jī)中。
2信號(hào)分析和信號(hào)調(diào)理電路
2.1 信號(hào)分析
光電對(duì)射管接收管接收到的信號(hào)非常微弱，采集到的心率信號(hào)變化量只有50mV，并且?guī)в幸欢ǖ碾妷浩昧?，同時(shí)存在大量的電壓噪聲。通過(guò)示波器采集從圖2所示的電路圖中的a點(diǎn)采集到的信號(hào)波形如圖1所示。