CN105496421A - 基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接受电路 - Google Patents

基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接受电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路。该电路包括电流转电压电路、减法运算电路和开关控制部分。通过控制单刀双掷开关COM1与NC1端口相连，完成对电容C3的充电。而通过控制单刀双掷开关COM1与NO1端口相连，电容C3放电进入减法运算电路放大器A2的反相输入端；通过控制开关COM2与NO2端口相连，流转压电路的输出电压进入减法运算电路放大器A2的同相输入端；以确保电路最终输出的电压值不包含环境光。本发明实现了环境光噪声的有效滤除，以便得到信噪比较高的脉搏波信号；另外当仪器在户外阳光直射的条件下对人体进行测量时，通过此电路可以避免电路最终输出信号超过AD采集范围，而软件去除环境光的方法将不能解决该问题。

Description

基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接受电路
技术领域
本发明涉及一种用于脉搏血氧饱和度检测的光电接收电路，特别涉及一种用于去除环境光噪声的光电接收电路。光敏二极管转换光信号为电流信号，流转压电路将电流信号转换成电压信号，减法运算电路实现环境光噪声的去除。
背景技术
血氧饱和度表征着人体的健康程度，其能够反映出人体呼吸系统以及心血管的健康程度，在人类的疾病预防与诊断中起着重要的作用，因此对血液中的氧饱和度进行测量是一件很有重要生理意义的研究。血氧饱和度监测仪能够无创、实时地测量出动脉血液中的氧含量，以便迅速对人体的呼吸状况和心肺功能进行判断。血氧饱和度监测仪被广泛应用于诊断、筛查、自我管理等方面以及医学临床研究等领域，随着科技的发展，便携式血氧饱和度监测仪将被开发和应用于家庭医疗保健和社区卫生保健等领域。传统的基于脉搏血氧饱和度检测的光电接收电路并不含有去除环境光噪声的功能，通常都是利用软件来实现环境光噪声的去除，但这样有一个弊端，如果在户外阳光直射的条件下通过血氧仪对人体进行测量时，传统的光电接收电路输出信号电压的幅值将会超过AD采集范围，而本专利提出的去除环境光噪声的光电接收电路能很好的解决该问题。
中国实用新型专利“光电检测电路、血氧探头及监护仪”(公布号：CN202714854U，公布日：2013年2月6日)涉及一种将光信号转化为电信号的光电转化元件，用于接收产生的电信号并对其进行放大的差分放大电路和模数转换器。
中国发明专利“脉搏血氧计测试仪器和方法”(公布号：CNI02670210A，公布日：2012年9月19日)提供了一种脉搏血氧计测试仪器可被配置为同时感测不同波长的光。
中国实用新型专利“一种血氧采集系统”(公布号：CN204351840U，公布日：2015年5月27日)提出采用光频转换器件作为传感器直接对光电容积脉搏波信号直接进行数字化，减少了复杂的模拟电路带来的噪声，简化了系统的结构，实现了采集模块的小型化。
以上发明专利关于光电接收电路都不含有去除环境光噪声的功能，如果采用此类功能电路进行脉搏血氧饱和度的测量，当其使用在阳光直射的场合时，光电接收电路的输出信号电压的幅值将会超过AD采集范围，最终导致采集到的脉搏波信号失真。
发明内容
本发明提供了一种基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路，达到了去除环境光噪声，提高光电容积脉搏波信号信噪比的目的。
本发明的另一目的在于解决了仪器在户外阳光直射的条件下对人体进行测量时，光电接收电路输出信号电压的幅值将会超过AD采集范围，导致脉搏波信号失真的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种去除环境光噪声的光电接收电路，其特征在于包含：光敏二极管，放大器A1组成的流转压电路，电阻R1和电容C1组成的低通滤波电路，单刀双掷开关COM1，开关COM2以及放大器A2组成的减法运算电路。
运用本发明，通过光敏二极管，可将光信号转换成电流信号。
运用本发明，通过放大器A1组成的流转压电路，可将电流信号转换成电压信号。
运用本发明，通过电阻R1和电容C1组成的低通滤波电路，可滤除脉搏波信号中一定频率范围以上的高频噪声。
运用本发明，通过单刀双掷开关COM1，可控制流转压电路输出电压对电容C3进行充电，和控制电容C3放电进入减法运算电路放大器A2的反相输入端。
运用本发明，通过开关COM2，可控制流转压电路输出电压进入减法运算电路放大器A2的同相输入端。
运用本发明，通过放大器A2组成的减法运算电路，可完成环境光噪声的扣除，确保电路最终输出的电压值为LED发出光的光强值而不包含环境光的光强值。
采用上述技术方案，去除了环境光噪声，得到了信噪比较高的光电容积脉搏波信号；以及解决了仪器在户外阳光直射的条件下对人体进行测量时，光电接收电路输出信号电压的幅值将会超过AD采集范围，导致脉搏波信号失真的问题。
附图说明
图1为基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路图；
附图中，各主要部件标号所代表的功能列表如下：
运算放大器A1：构成电流信号转换成电压信号的电路；
C3：储能电容器；
运算放大器A2：构成去除环境光噪声的减法运算电路；
图2为基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的另一种光电接收电路图；
附图中，各主要部件标号所代表的功能列表如下：
运算放大器A1：构成电流信号转换成电压信号的电路；
C3：储能电容器；
仪表放大器A2：构成去除环境光噪声的差分运算电路；
具体实施方式
下面对本发明技术方案去除环境光噪声的光电接收电路的工作方式进行详细描述。
根据图1所示，电路的工作方式为：
(1)关闭LED，将单刀双掷开关COM1接上NC1端口，COM2与NO2端口断开，此时只有环境光照射到光敏二极管上，VOUT输出为环境光的光强值-即，将存储在电容C3里。
(2)点亮LED，将单刀双掷开关COM1接上NO1端口，COM2接上NO2端口，此时LED发出的光和环境光都将照射到光敏二极管上，VOUT输出为LED发出的光+环境光的光强值-即，VOUT输出端接下来进入到减法运算电路放大器A2的同向输入端，C3之前存储的环境光光强值进入到减法运算电路放大器A2的反向输入端，最终确保U0输出的电压为LED发出光的光强值-即Iled，不含有环境光光强值。
根据图2所示，电路的工作方式为：
(1)关闭LED，将单刀双掷开关COM1接上NC1端口，COM2与NO2端口断开，此时只有环境光照射到光敏二极管上，VOUT输出为环境光的光强值-即，将存储在电容C3里。
(2)点亮LED，将单刀双掷开关COM1接上NO1端口，COM2接上NO2端口，此时LED发出的光和环境光都将照射到光敏二极管上，VOUT输出为LED发出的光+环境光的光强值-即，VOUT输出端接下来进入到差分运算电路仪表放大器A2的同向输入端，C3之前存储的环境光光强值进入到差分运算电路仪表放大器A2的反向输入端，最终确保U0输出的电压为LED发出光的光强值-即Iled，不含有环境光光强值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路。其特征在于：所述基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路，包括光敏二极管、放大器A1组成的流转压电路、电阻R1和电容C1组成的低通滤波电路、单刀双掷开关COM1、开关COM2以及放大器A2组成的减法运算电路。
2.如权利要求书1所述的基于脉搏血氧饱和度检测的去除环境光噪声的光电接收电路，其特征在于，滤除环境光噪声，以便得到信噪比较高的光电容积脉搏波信号；当仪器在户外阳光直射的条件下对人体进行测量时，通过此电路可以避免电路最终输出信号超过AD采集范围，而软件去除环境光的方法将不能解决该问题。
3.如权利要求书1所述的光敏二极管，其特征在于，将光信号转换成电流信号，其中的光信号包括LED发出的光信号和环境光信号。
4.如权利要求书1所述的放大器A1组成的流转压电路，其特征在于，将电流信号转换成电压信号。
5.如权利要求书1所述的电阻R1和电容C1组成的低通滤波电路，其特征在于，滤除脉搏波信号中一定频率范围以上的高频噪声。
6.如权利要求书1所述的单刀双掷开关COM1，其特征在于，控制流转压电路输出电压对电容C3进行充电；控制电容C3放电进入减法运算电路放大器A2的反相输入端。
7.如权利要求书1所述的开关COM2，其特征在于，控制流转压电路输出电压进入减法运算电路放大器A2的同相输入端。
8.如权利要求书1所述的放大器A2组成的减法运算电路，其特征在于，完成环境光噪声的扣除，确保电路最终输出的电压值为LED发出光的光强值而不包含环境光的光强值。
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