CN105534513A - 一种双波长心率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双波长心率测量装置，包括光电信号采集部件和信号处理部件，所述光电信号采集部件包括光发生器和光接收器，光发生器和光接收器安装在载体上，光接收器连接信号处理部件，信号处理部件得到心率测量结果，光发生器包括波长不同的第一发光装置和第二发光装置。本发明还提供一种使用上述双波长心率测量装置的双波长心率测量方法。通过本发明所提出的装置，可以测量得到两种不同波长的光束，穿透或反射自用户身体组织后的光电信号，与一般的测量装置相比，可以获得更多光电信息。

Description

一种双波长心率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及心率测量装置及方法。

背景技术

用户在进行身体机能训练过程中，往往需要实时测量心率。一般测量心率的方式有：基于心电信号的心率测量和基于皮下血流密度变化的光学式心率测量。其中基于皮下血流密度变化的光学式心率测量具有非侵入式、佩戴简单、对运动无阻碍的优点；但由于运动引起的组织密度变化的影响，尤其是用户处于激烈运动情况下，组织密度变化会非常强烈，因此激烈运动会严重干扰光学式心率测量信号，从而影响光学式心率测量的准确性。

目前，为了消减运动对心率测量的干扰，光学式心率测量中主要使用MEMS加速度计等惯性测量组件来获得用户的运动信号，并在心率判决时排除运动信号频率的方式来减少运动对光学心率测量信号的干扰，但由于惯性测量组件的输出的运动信号仅和组织密度变化相关，却无法准确表征组织密度变化，光学式运动心率测量仍然是一个难点。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种双波长心率测量装置，能够准确测量用户运动心率的装置。

为此，本发明采用以下技术方案：一种双波长心率测量装置，包括载体，所述载体能够被佩戴或安装在人体表面，所述载体包括但不限于腕带和臂带，所述心率测量装置包括光电信号采集部件和信号处理部件，所述光电信号采集部件包括光发生器和光接收器，所述光发生器和所述光接收器均安装在载体上，所述光接收器连接所述信号处理部件，所述信号处理部件对所述光接收器的信号进行处理从而得到心率测量结果，所述光发生器包括波长不同的第一发光装置和第二发光装置。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。

所述第一发光装置为波长为A的第一LED，所述第二发光装置为波长为B的第二LED，所述波长A的范围是512至528nm绿色，所述波长B的范围是610至630nm红色或580至600nm黄色，所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。

所述光接收器包括光电管，所述光电管安装在光隔离结构件上，所述光发生器上设有光驱动器，所述信号处理部件包括模数转换器，所述心率测量装置还包括光电管放大电路，所述光接收器、光发生器、光驱动器、光隔离结构件、信号处理部件以及光电管放大电路均安装在支架上，并通过支架固定在所述载体上。通过装置内的光电管放大电路，可以适配光电管3和模数转换器6的阻抗关系，提高装置的信号采集性能。

所述第一发光装置和所述第二发光装置的发光点安装距离小于所述光电管的硅片对角线长度。由于波长为A的LED与波长为B的LED的发光点中心安装距离小于光电管的硅片对角线长度，使得本发明得以通过分析波长为B的LED点亮时光电管的信号与波长为A的LED点亮时光电管的信号之间的关系，将上述两个信号相互修正，可以极大降低运动过程中，用户肌肉收缩、皮下组织密度变化对测量信号的影响。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种双波长心率测量方法，所述方法使用上述双波长心率测量装置并包括如下步骤：

1)将心率测量装置安装或者佩戴在人体上；

2)点亮光发生器中的第一发光装置和第二发光装置并分别发射不同波长的光波；

3)光接收器分别对第一发光装置和第二发光装置的光信号进行采集；

4)在时域进行信号处理；

5)在频域进行信号处理；

6)根据经验进行信号处理。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

为了保证响应速度，所述步骤3)中的采集频率不低于7Hz。

所述步骤4)具体包括：

4.1)估计第二发光装置点亮时光接收器的信号与第一发光装置点亮时光接收器的信号之间的增益函数；

4.2)根据步骤4.1)所估计的增益函数用第二发光装置点亮时光接收器的信号来处理第一发光装置点亮时光接收器的信号。

所述步骤5)具体包括：5.1)对步骤4)所得的信号进行傅里叶变换，将其转换至频域；

5.2)分析步骤5.1)所得频域信号的峰值分布情况，选出可能的心率频点。

10、如权利要求6所述的一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述步骤6)具体包括：

6.1)频点跳转允许判断；

6.2)频点跳转平滑；

6.3)心率换算；

6.4)心率输出平滑。

通过以上技术方案，该方法将前述的一种双波长心率测量装置，在装置佩带或安装在用户身体上活动的同时，根据光电管的测量信号，可以依据本方法估计出用户的心率，解决了用户运动过程中心率的测量问题。

与现有技术相比，本发明所提供的装置及方法具有以下有益效果：

1)由于采用双波长心率测量，针对运动心率测量，通过本发明所提出的装置，可以测量得到两种不同波长的光束，穿透或反射自用户身体组织后的光电信号，与一般的测量装置相比，可以获得更多光电信息。

2)由于采用双波长心率测量，针对运动心率测量，通过本发明所提出的方法，可以消减由于用户运动时组织密度变化造成的光电信号干扰。

3)由于采用双波长心率测量，针对运动心率测量，通过本发明所提出的方法，可以通过对波长B信号的分析，提取出运动频率，减小运动频率对心率频率的干扰。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种双波长心率测量装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1的一种双波长频率测量装置的电路结方框原理图。

图3为本发明实施例1的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。

图4为本发明实施例2的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。

图5为本发明实施例2的一种双波长心率测量装置的电路方框原理图。

图6为本发明实施例3的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。

图7为本发明实施例4的实验佩戴示意图。

图8为本发明的心率测量方法的步骤1的信号流程图。

图9为本发明的心率测量方法的步骤2的信号流程图。

图10为本发明的心率测量方法的步骤3的信号流程图。

图11为本发明的心率测量方法的步骤4的流程图。

图12为本发明实施例5的实际信号图。

具体实施方式

实施例1，一种心率测量装置1，参照附图1-3。

本发明为一种双波长心率测量装置，包括支架8，支架8内固定有检测电路，使用时，通过安装带子9载体将本装置与用户固连。

本发明所述固连，指通过安装带子9将本装置佩戴在用户手腕、大臂等检测部位，佩戴后本测量装置与用户手腕、大臂应无滑动、无间隙。安装带子9可以使用硅胶、魔术贴等柔性材料制作，形态上以贴合用户手腕、大臂为佳。

参照图1与图2。在本实施例中，所述测量装置包含波长为A的第一LED1、波长为B的第二LED2、光电管3、光隔离结构件5、模数转换器6、LED驱动器7、支架8、安装带子9，其中波长为A的第一LED1的光波长A范围是520nm翠绿光；波长为B的第二LED2的波长B为620nm红色光；

其中波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2分别与LED驱动器7电连接，使得LED驱动器7可以分别独立控制波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2点亮或熄灭。

所述光电管3与所述模数转换器6电连接，所述模数转换器6能够采集所述光电管3的光电信号。

参照图3，所述波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2安装在同一基板上。且波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2的发光点中心安装距离小于光电管3的硅片对角线长度。

为了确保本装置测量时，进入光电管3的光束，仅来自于波长为A的第一LED1或波长为B的第二LED2所发出的、穿透用户组织后的反射或透射光；在波长为A的第一LED1、波长为B的第二LED2与光电管3之间，安装光隔离结构件5，其能够阻挡波长为A的第一LED1或波长为B的第二LED2所发出的光束直接照射到光电管3上。

实施例2，一种心率测量装置2，参照附图4-5。

参考图4，本发明在实施例1的基础上，为了进一步改善检测效果，将波长为A的第一LED1或波长为B的第二LED2排布在光电管3两侧。且保证波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2的发光点中心安装距离小于光电管3的硅片对角线长度。

在本实施例中，选用波长为A的第一LED1的波长为520nm翠绿光，其工作电流约20mA，选用波长为B的第二LED2的波长为600nm黄色光，其工作电流约20mA，选用光电管3型号为BPW34S，其对上述520nm和600nm的光束均敏感。光电管BPW34S的硅片对角线长度约为3.7mm，因此520nm和600nmLED发光点中心距离需要小于3.7mm。

参考图5，本发明在实施例1的基础上，为了匹配光电管BPW34S和模数转换器6之间的电平和阻抗，包含光电管放大电路4，其使用型号为LM324的运放构成，光电管放大电路需要调整至：用户妥善佩戴本装置，且任何一波长的LED点亮时，模数转换器6输入不饱和。为了达到效果，本实施例选用型号为SD16的模数转换器，其具有最大1.1MHz的时钟频率，16位采样精度，能够满足本实施例的信号采集精度和速度和需求。

本实施例的LED驱动器7由MSP430F2xxx系列单片机实现，其通过IO口控制MOSFET器件，在IO输出高电位时，MOSFET器件导通，控制对应电连接的LED点亮。MSP430F2xxx系列单片机可以运行在4MHz主频下，有足够的处理速度使得两种波长的LED轮序点亮和熄灭。

本实施例中所述的波长为A的第一LED1、波长为B的第二LED2和光电管3安装在支架8下方，这样可以与用户皮肤接触，所述光电管放大电路4、模数转换器6、LED驱动器7安装在支架8上方，支架8设计有能够连接安装带子9的结构，安装带子9通过硅胶带实现。用户使用时，将本装置佩戴在手腕上，波长为A的第一LED1、波长为B的第二LED2所发出的光束可以直接照射到用户手腕皮肤，而光电管3可以接受用户皮肤的透射或反射光束。

实施例3，一种心率测量装置3，参照附图6。

参考图6，本实施例通过将波长为A的第一LED1、波长为B的第二LED2封装在同一个封装中，以降低装置体积。由于采用同一封装可以有效减小波长为A的第一LED1与波长为B的第二LED2的发光点中心安装距离，这种形式的LED封装模式，可以降低对光电管的面积要求。

实施例4，心率测量装置的测量试验，参照附图7。

本实施例提供了本发明的双波长心率测量装置相对于单波长心率测量装置的对比试验，目的在于说明本发明所述装置所解决的问题。

参考图7，被试人员同一手臂佩戴两个本实施例所述装置进行心率测量，在实验中将这两个装置称为双波长装置和单波长装置。在单波长装置中，仅使用波长为A的第一LED1而不启用波长为B的第二LED2，此时该装置等效于单波长心率测量装置；在双波长装置中，波长为A的第一LED1和波长为B的第二LED2都被启用，用它们对被试人员进行10次静态心率测量，与颈动脉脉诊心率测量，每次测量持续15s，两次测量间隔大于120s,结果对比，结果见表4-1。

表4-1静态测量结果

随后进行动态心率测量。测量时，被试人员原地站立，上身摆臂，为了模拟跑步时的步频，摆臂频率控制在150～180每分钟，同时进行颈动脉脉诊心率测量，每次测量持续15s，两次测量间隔大于120s,结果对比，结果见表4-2。

表4-2动态心率测量结果

通过上述实验可见，在静态心率测量条件下，单波长心率测量和双波长心率测量装置均具有相当高的准确性；但在运动情况下，双波长心率测量装置的测量结果比单波长心率测量装置的测量结果在准确性上更具有优势。

本发明的双波长的心率测量方法包括如下步骤：

首先，将所述一种双波长心率测量装置与人体固连；

其次，通过以下步骤进行测量：

1、采集光电信号；

2、在时域进行信号处理；

3、在频率进行信号处理；

4、依据经验进行信号处理。

所述步骤1包括两个步骤：a、采集波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号；b、采集波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号。

参考图8，具体来说，所述方法对应装置中的LED驱动器7首先点亮波长为A的第一LED1，此时进入光电管的波束主要包含波长A的光束，通过模数转换器6采集光电管的电平以得到波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号；然后，装置中的LED驱动器熄灭波长为A的第一LED1，并点亮波长为B的第二LED2，此时进入光电管的波束主要包含波长B的光束，通过模数转换器采集光电管的电平以得到波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号；然后，装置中的LED驱动器熄灭所有LED以节约电量。在进行所述步骤1采集光电信号后，会依此进行所述步骤2、步骤3、步骤4，随后循环开始进行步骤1，为了保证响应速度，步骤a的和步骤b的执行频率为7Hz以上，以20Hz以上为佳。

所述步骤2包括两个步骤：c、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号与波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号之间的增益函数；d、依据增益函数用波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号处理波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号。

参考图9，具体来说，首先进行子步骤c、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号与波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号之间的增益函数。若标记波长为A的第一LED1点亮时的光电管3信号为：SigA，波长为B的第二LED2点亮时的光电管3信号为：SigB。SigA可以表述为：SigA＝GA(GbA×Bs+GmA×Ms+NoiseA1)+NoiseA2；其中GA是光电管响应、LED光效等造成的电路增益，GbA是血流对波长A的吸收增益，Bs是血流密度变化信号，GmA是组织对波长A的吸收增益，Ms是组织密度变化信号，NoiseA1和NoiseA2是各级引入的噪声。SigB可以表述为：SigB＝GB(GbB×Bs+GmB×Ms+NoiseB1)+NoiseB2；其中GB是光电管响应、LED光效等造成的电路增益，GbB是血流对波长B的吸收增益，Bs是血流密度变化信号，GmB是组织对波长B的吸收增益，Ms是组织密度变化信号，NoiseB1和NoiseB2是各级引入的噪声。由于随着心跳变化，皮下主要的变化为：血流密度变化Bs与组织密度变化Ms；由于血红素的密度变化，血流密度变化对波长A的光束的吸收增益GbA，会远大于血流密度变化对波长B的光束的吸收增益GbB，而组织密度变化对波长A和B的光束的吸收增益GmA与GmB的区别将不那么明显。因此，可以通过数学方法(例如最小二乘法)估计一个波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号与波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号之间的增益函数Theta。

最后进行子步骤d、依据增益函数用波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号处理波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号。使用Theta处理SigA与SigB得到SigMix＝SigA-Theta×SigB；以最大程度的减小SigA中的Ms信号。如果将SigB看做是SigA的噪声样本，Theta可以简单的由最小二乘计算出。

所述步骤3包括两个步骤：e、对步骤2所得信号进行傅里叶变换，将其转换至频域；f、分析步骤3子步骤e所得频域信号的峰值分布和情况，选出可能的心率频点。

参考图10，具体来说，首先进行子步骤e、对步骤2所得信号进行傅里叶变换，将其转换至频域。

在所述步骤2中所得到的SigMix，是削弱了组织密度变化的血流密度变化光电信号，SigMix是一个时域信号，通过对其进行傅里叶变换，可以将其转换至频域信号SigMixFreq。为了保证心率的分辨精度，如果采用FFT，在采样率20Hz的条件下，至少需要进行256点，以512点为佳，增加点数会增加心率计算滞后，但可以增加心率的分辨精度。

所述步骤2中所得到的SigB，是包含了组织密度变化和血流密度变化光电信号，其中组织密度变化成分较多，SigB可以表征用户的运动情况，SigB是一个时域信号，通过对其进行傅里叶变换，可以将其转换至频域信号SigBFreq。为了保证心率的分辨精度，如果采用FFT，在采样率20Hz的条件下，至少需要进行256点，以512点为佳，增加点数会增加心率计算滞后，但可以增加心率的分辨精度。

随后进行子步骤f、分析步骤3子步骤e所得频域信号的峰值分布和情况，选出可能的心率频点。

得到SigBFreq后，通过搜寻峰值，可以得到运动频率点，这些频率点的峰值是由于运动产生的。按照经验，SigBFreq搜寻的峰值个数，可以控制在3-4个。得到SigMixFreq后，对SigBFreq的峰值频点进行抑制，抑制方式有：直接将SigMixFreq中SigBFreq峰值频点赋值为0、将SigMixFreq中SigBFreq峰值频点的值乘以一小于零的系数。经过上述处理后，在SigMixFreq中进行峰值频点搜索，找到峰值最大或满足谐波分布的频点，记录为当前心率频点PointHR。

所述步骤4包括四个步骤：g、频点跳转允许判断；h、频点跳转平滑；i、心率换算；j、心率输出平滑。

参考图11，具体来说，为了理解方便，将当前心率的频点记为PointHR_Pres，首先进行子步骤g、频点跳转允许判断。步骤3得到的PointHR心率频点，由于噪声影响，可能是不稳定、错误的，为了过滤错误的PointHR频点，首先判断PointHR是否是合理的心率频点，如果心率频点对应的心率值小于30跳每分钟或大于210跳每分钟，不允许频点跳转。如果PointHR是合理的心率频点，判断PointHR与当前心率频点PointHR_Pres是否接近，如果PointHR与当前心率频点PointHR_Pres接近，允许将当前心率频点PointHR_Pres直接赋值为PointHR；如果PointHR与当前心率频点PointHR_Pres差异过大，那么仅当PointHR保持一段时间t后，才允许频点跳转。

为了理解方便，将输出心率频点记为PointHR_Pres_Out,进行子步骤h、频点跳转平滑。如果PointHr_Pres_Out小于前心率频点PointHR_Pres，PointHr_Pres_Out每若干秒加一；如果PointHr_Pres_Out大于前心率频点PointHR_Pres，PointHr_Pres_Out每若干秒减一；

接下去进行子步骤i、心率换算。输出心率频点PointHR_Pres_Out是频率上的一个点，该点的物理频率为当前心率HR＝PointHR_Pres_Out×Fs/N×60(跳每分钟)；其中Fs是采样频率，N是FFT的点数。为了进一步提高心率换算精度，也可以在换算前，用PointHR_Pres_Out频点附近的SigMixFreq前后频点的值加权平均，计算出等效频点PointHR_Pres_Out’，并计算出更加精确的当前息率HR＝PointHR_Pres_Out’×Fs/N×60(跳每分钟).

接下去进行子步骤j、心率平滑输出。一种平滑方式是使用限斜率平滑：为了理解方便，将输出心率记为HR_Output，当当前心率HR大于输出心率HR_Output时，HR_Output加一；当当前心率HR小于输出心率HR_Output时，HR_Output减一。其他的平滑方式包括：低通滤波平滑：使用一低通滤波器LPF处理HR，HR_Output为低通滤波器LPF的输出。这样做的目的在于减小心率的跳变值，使计算结果更加易于读取。

实施例5，一种双波长心率测量方法，参照附图12。

参考图12，本实施例详细阐述本发明提出的一种心率信号的处理方法的各中间过程信号及该方法的具体工作过程。

首先进行步骤1包括两个步骤：a、采集波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号；b、采集波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号。所述方法对应装置中的LED驱动器首先点亮波长为A的第一LED1，此时进入光电管的波束主要包含波长A的光束，通过模数转换器采集光电管的电平以得到波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号SigA；然后，装置中的LED驱动器熄灭波长为A的第一LED1，并点亮波长为B的第二LED2，此时进入光电管的波束主要包含波长B的光束，通过模数转换器采集光电管的电平以得到波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号SigB；然后，装置中的LED驱动器熄灭所有LED以节约电量。步骤1的执行频率设定为20Hz。

随后进行所述步骤2，首先进行子步骤c、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号与波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号之间的增益函数。使用递推最小二乘方法，将SigB作为SigA的噪声样本，估计滤波函数Theta。随后进行子步骤d、依据增益函数用波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号处理波长为A的第一LED1点亮时光电管3的信号。使用Theta处理SigA与SigB得到SigMix＝SigA-Theta*SigB；以最大程度的减小SigA中的Ms信号。

随后进行步骤3子步骤e、对步骤2所得信号进行傅里叶变换，将其转换至频域，对所述步骤2中所得到的SigMix，采用FFT将其转换至频域信号SigMixFreq。FFT点数N为512。对所述步骤2中所得到的SigB，采用FFT将其转换至频域信号SigBFreq。FFT点数N为512。

随后进行子步骤f、分析步骤3子步骤e所得频域信号的峰值分布和情况，选出可能的心率频点。得到SigBFreq后，通过搜寻峰值，得到运动频率点，这些频率点的峰值是由于运动产生的。SigBFreq搜寻的峰值个数控制在4个。得到SigMixFreq后，对SigBFreq的峰值频点进行抑制，抑制方式为：直接将SigMixFreq中SigBFreq峰值频点赋值为0。经过上述处理后，在SigMixFreq中进行峰值频点搜索，找到峰值最大或满足谐波分布的频点，记录为当前心率频点PointHR。

最后进行步骤4将当前心率的频点PointHR_Pres，首先进行子步骤g、频点跳转允许判断。步骤3得到的PointHR心率频点，首先判断PointHR是否是合理的心率频点，如果心率频点对应的心率值小于30跳每分钟或大于210跳每分钟，不允许频点跳转。如果PointHR是合理的心率频点，判断PointHR与当前心率频点PointHR_Pres是否接近，如果PointHR与当前心率频点PointHR_Pres接近，允许将当前心率频点PointHR_Pres直接赋值为PointHR；如果PointHR与当前心率频点PointHR_Pres差异过大，那么仅当PointHR保持4秒后，才允许频点跳转。进行子步骤h、频点跳转平滑。如果PointHr_Pres_Out小于前心率频点PointHR_Pres，PointHr_Pres_Out每2秒加一；如果PointHr_Pres_Out大于前心率频点PointHR_Pres，PointHr_Pres_Out每2秒减一；接下去进行子步骤i、心率换算。输出心率频点PointHR_Pres_Out是频率上的一个点，该点的物理频率为当前心率HR＝PointHR_Pres_Out×20/512×60(跳每分钟)；接下去进行子步骤j、心率平滑输出。当当前心率HR大于输出心率HR_Output时，HR_Output每秒加1；当当前心率HR小于输出心率HR_Output时，HR_Output每秒减1。

综上所述，本发明公开了一种双波长心率测量装置及一种心率信号处理方法。其装置包含波长为A的LED、波长为B的LED、光电管、光隔离结构件、模数转换器、LED驱动器、支架、安装带子。其特征在于：波长为A的LED的光波长A的范围是512至528nm绿色；波长为B的LED的波长B的范围是610至630nm红色或580至600nm黄色；波长为A的LED与波长为B的LED的发光点中心安装距离小于光电管的硅片对角线长度。波长为A的LED与波长为B的LED安装在同一基板上。波长为A的LED与波长为B的LED分别与LED驱动器连接。光电管对波长为A的LED、波长为B的LED的波长A、波长B均敏感。本发明同时公开了一种心率信号处理方法，通过将本发明公开的一种双波长心率测量装置与人体固连，并依此进行：采集光电信号、在时域进行信号处理、在频率进行信号处理、依据经验进行信号处理的步骤。本发明公开的一种双波长心率测量装置及一种心率信号处理方法的主要目的在于消减由于用户运动时组织密度变化造成的光电信号干扰，计算出相对准确可靠的运动心率。

上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双波长心率测量装置，包括载体，其特征在于：所述心率测量装置包括光电信号采集部件和信号处理部件，所述光电信号采集部件包括光发生器和光接收器，所述光发生器和所述光接收器均安装在载体上，所述光接收器连接所述信号处理部件，所述信号处理部件对所述光接收器的信号进行处理从而得到心率测量结果，所述光发生器包括波长不同的第一发光装置和第二发光装置。

2.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于：所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。

3.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于：所述第一发光装置为波长为A的第一LED，所述第二发光装置为波长为B的第二LED，所述波长A的范围是512至528nm绿色，所述波长B的范围是610至630nm红色或580至600nm黄色，所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。

4.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于：所述光接收器包括光电管，所述光电管安装在光隔离结构件上，所述光发生器上设有光驱动器，所述信号处理部件包括模数转换器，所述心率测量装置还包括光电管放大电路，所述光接收器、光发生器、光驱动器、光隔离结构件、信号处理部件以及光电管放大电路均安装在支架上，并通过支架固定在所述载体上。

5.如权利要求4所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于：所述第一发光装置和所述第二发光装置的发光点安装距离小于所述光电管的硅片对角线长度。

6.一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述方法使用如权利要求1-5中任一项所述的心率测量装置并包括以下步骤：

1)将心率测量装置安装或者佩戴在人体上；

2)点亮光发生器中的第一发光装置和第二发光装置并分别发射不同波长的光波；

3)光接收器分别对第一发光装置和第二发光装置的光信号进行采集；

4)在时域进行信号处理；

5)在频域进行信号处理；

6)根据经验进行信号处理。

7.如权利要求6所述的一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述步骤3)中的采集频率不低于7Hz。

8.如权利要求6所述的一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述步骤4)具体包括：

4.1)估计第二发光装置点亮时光接收器的信号与第一发光装置点亮时光接收器的信号之间的增益函数；

4.2)根据步骤4.1)所估计的增益函数用第二发光装置点亮时光接收器的信号来处理第一发光装置点亮时光接收器的信号。

9.如权利要求6所述的一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述步骤5)具体包括：

5.1)对步骤4所得的信号进行傅里叶变换，将其转换至频域；

5.2)分析步骤5.1)所得频域信号的峰值分布情况，选出可能的心率频点。

10.如权利要求6所述的一种双波长心率测量方法，其特征在于：所述步骤6)具体包括：

6.1)频点跳转允许判断；

6.2)频点跳转平滑；

6.3)心率换算；

6.4)心率输出平滑。