CN107863941A - 一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路 - Google Patents

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Abstract

一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，包括红外检测模块、同相放大模块以及二阶巴沃特兹低通滤波模块，本发明采用了红外二极管和光电三极管作为信号拾取电路，以同相放大器作为信号放大电路，以二阶巴沃特兹低通滤波作为末级滤波电路，此电路结构简单、电路成本较低，并且可以实现非接触的脉搏信号测量，其信号的稳定性高，失真度低，有较好的实际应用价值和应用前景。

Description

一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路
技术领域
本发明属于信号检测电路领域，具体涉及一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路。
背景技术
在医学领域中，脉搏测量仪是一个重要的基本仪器，在许多医学测量场合都有其应用，特别是在脉搏频率检测，心血管功能检测，脉象检测方面都有着广泛的应用，在健身体能检测方面经常用于检测心率，以便于运动量监控。目前脉搏测量主要采用PVDF传感技术，虽然这种方法其检测的精度高，但是其抗干扰性较差，并且需要手指紧贴传感器。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，该基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路通过
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，包括红外检测模块、同相放大模块以及二阶巴沃特兹低通滤波模块；
所述红外检测模块包括第五电阻、第六电阻、红外发射管、光电三极管、耦合电容，其中第五电阻一端连接电源，另一端连接到红外发射管的正极，红外发射管的负级连接到地；第六电阻的一端连接到电源，另一端连接到光电三极管的正极，光电三极管的发射级连接到地；耦合电容的正级连接到光电三极管的正极；
所述同相放大模块包括第二运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻，其中，耦合电容的负级连接到第二运算放大器的同相输入端,第二运算放大器的同相端连接到第七电阻的一端，第七电阻另一端连接到地；第八电阻一端接地，另外一端连接到第二运算放大器反相输入端；第九电阻一端连接到第二运算放大器的反相输入端，第九电阻的另一端连接到第二运算放大器的输出端；
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容以及第二电容；其中第一电阻的一端连接到第二运算放大器的输出端，第一电阻另一端连接到第二电阻，第二电阻的另一端连接到第一运算放大器的同相输入端；第三电阻一端连接到地，另一端连接到第一运算放大器的反相输入端；第四电阻的一端连接到第一运算放大器的输出端，另一端连接到第一运算放大器的反相输入端；第一电容一端连接到第一运算放大器的输出端，另一端连接到第一电阻和第二电阻的公共端。
所述同相放大模块的第二运算放大器采用LM358芯片。
所述同相放大模块中的第八电阻阻值为100Ω，第九电阻的阻值为1MΩ，第七电阻的阻值为10KΩ。
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块的第一运算放大器采用LM358芯片。
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块中的第一电阻的阻值为82KΩ，第二电阻的阻值为1MΩ，第三电阻与第四电阻的阻值为10KΩ，第一电容为10nF，第二电容为1nF。
所述红外检测模块中的红外发射管与光电三极管采用对射式安装。
所述红外发射管与光电三极管进行对射式安装时两者之间的距离设置为1-2cm。
所述耦合电容的大小为1nF。
本发明的有益效果在于：本发明采用了红外二极管和光电三极管作为信号拾取电路，以同相放大器作为信号放大电路，以二阶巴沃特兹低通滤波作为末级滤波电路，此电路结构简单、电路成本较低，并且可以实现非接触的脉搏信号测量，其信号的稳定性高，失真度低，有较好的实际应用价值和应用前景。
附图说明
图1是本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，包括红外检测模块、同相放大模块以及二阶巴沃特兹低通滤波模块；
所述红外检测模块包括第五电阻R5、第六电阻R6、红外发射管D1、光电三极管D2、耦合电容C3，其中第五电阻R5一端连接电源，另一端连接到红外发射管D1的正极，红外发射管D1的负级连接到地；第六电阻R6的一端连接到电源，另一端连接到光电三极管D2的正极，光电三极管D2的发射级连接到地；耦合电容C3的正级连接到光电三极管D2的正极；
所述同相放大模块包括第二运算放大器U1B、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，其中，耦合电容C3的负级连接到第二运算放大器U1B的同相输入端,第二运算放大器U1B的同相端连接到第七电阻R7的一端，第七电阻R7另一端连接到地；第八电阻R8一端接地，另外一端连接到第二运算放大器U1B反相输入端；第九电阻R9一端连接到第二运算放大器U1B的反相输入端，第九电阻R9的另一端连接到第二运算放大器U1B的输出端；
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块包括第一运算放大器U1A、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1以及第二电容C2；其中第一电阻R1的一端连接到第二运算放大器U1B的输出端，第一电阻R1另一端连接到第二电阻R2，第二电阻R2的另一端连接到第一运算放大器U1A的同相输入端；第三电阻R3一端连接到地，另一端连接到第一运算放大器U1A的反相输入端；第四电阻R4的一端连接到第一运算放大器U1A的输出端，另一端连接到第一运算放大器U1A的反相输入端；第一电容C1一端连接到第一运算放大器U1A的输出端，另一端连接到第一电阻R1和第二电阻R2的公共端。
所述同相放大模块的第二运算放大器U1B采用LM358芯片。
所述同相放大模块中的第八电阻R8阻值为100Ω，第九电阻R9的阻值为1MΩ，第七电阻R7的阻值为10KΩ。
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块的第一运算放大器U1A采用LM358芯片。
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块中的第一电阻R1的阻值为82KΩ，第二电阻R2的阻值为1MΩ，第三电阻R3与第四电阻R4的阻值为10KΩ，第一电容C1为10nF，第二电容C2为1nF。
所述红外检测模块中的红外发射管D1与光电三极管D2采用对射式安装。
所述红外发射管D1与光电三极管D2进行对射式安装时两者之间的距离设置为1-2cm。
所述耦合电容C3的大小为1nF。
系统电路工作时，将手指置于红外检测模块的红外发射管D1与光电三极管D2之间，用于检测手指血液流动情况，即心率，从而检测到微弱的周期性脉搏信号，并将信号通过耦合电容C3输入到第二运算放大器U1B的同相端，信号再经过放大60DB后将信号输入到二阶巴沃特兹低通滤波模块，因为人体的心率一般在60到100Hz之间，而在本系统中，第一电阻R1的阻值为82KΩ，第二电阻R2的阻值为1MΩ，第三电阻R3与第四电阻R4的阻值为10KΩ，第一电容C1为10nF，第二电容C2为1nF，运放U1B采用LM358芯片，由上述元件构成的二阶巴沃特兹低通滤波模块的截止频率为150Hz，经过滤波就可以得到理想的脉搏测量信号。
本发明采用了红外二极管和光电三极管作为信号拾取电路，以同相放大器作为信号放大电路，以二阶巴沃特兹低通滤波作为末级滤波电路，此电路结构简单、电路成本较低，并且可以实现非接触的脉搏信号测量，其信号的稳定性高，失真度低，有较好的实际应用价值和应用前景。

Claims (8)

1.一种基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：包括红外检测模块、同相放大模块以及二阶巴沃特兹低通滤波模块；
所述红外检测模块包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、红外发射管(D1)、光电三极管(D2)、耦合电容(C3)，其中第五电阻(R5)一端连接电源，另一端连接到红外发射管(D1)的正极，红外发射管(D1)的负级连接到地；第六电阻(R6)的一端连接到电源，另一端连接到光电三极管(D2)的正极，光电三极管(D2)的发射级连接到地；耦合电容(C3)的正级连接到光电三极管(D2)的正极；
所述同相放大模块包括第二运算放大器(U1B)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)，其中，耦合电容(C3)的负级连接到第二运算放大器(U1B)的同相输入端,第二运算放大器(U1B)的同相端连接到第七电阻(R7)的一端，第七电阻(R7)另一端连接到地；第八电阻(R8)一端接地，另外一端连接到第二运算放大器(U1B)反相输入端；第九电阻(R9)一端连接到第二运算放大器(U1B)的反相输入端，第九电阻(R9)的另一端连接到第二运算放大器(U1B)的输出端；
所述二阶巴沃特兹低通滤波模块包括第一运算放大器(U1A)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一电容(C1)以及第二电容(C2)；其中第一电阻(R1)的一端连接到第二运算放大器(U1B)的输出端，第一电阻(R1)另一端连接到第二电阻(R2)，第二电阻(R2)的另一端连接到第一运算放大器(U1A)的同相输入端；第三电阻(R3)一端连接到地，另一端连接到第一运算放大器(U1A)的反相输入端；第四电阻(R4)的一端连接到第一运算放大器(U1A)的输出端，另一端连接到第一运算放大器(U1A)的反相输入端；第一电容(C1)一端连接到第一运算放大器(U1A)的输出端，另一端连接到第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的公共端。
2.如权利要求1所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述同相放大模块的第二运算放大器(U1B)采用LM358芯片。
3.如权利要求1-2所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述同相放大模块中的第八电阻(R8)阻值为100Ω，第九电阻(R9)的阻值为1MΩ，第七电阻(R7)的阻值为10KΩ。
4.如权利要求1所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述二阶巴沃特兹低通滤波模块的第一运算放大器(U1A)采用LM358芯片。
5.如权利要求4所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述二阶巴沃特兹低通滤波模块中的第一电阻(R1)的阻值为82KΩ，第二电阻(R2)的阻值为1MΩ，第三电阻(R3)与第四电阻(R4)的阻值为10KΩ，第一电容(C1)为10nF，第二电容(C2)为1nF。
6.如权利要求1所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述红外检测模块中的红外发射管(D1)与光电三极管(D2)采用对射式安装。
7.如权利要求6所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述红外发射管(D1)与光电三极管(D2)进行对射式安装时两者之间的距离设置为1-2cm。
8.如权利要求1所述的基于二阶巴沃特兹低通滤波的脉搏信号检测电路，其特征在于：所述耦合电容(C3)的大小为1nF。
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