CN204192593U - 一种脉搏测量电路及应用其的穿戴式脉搏测量器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种脉搏测量电路，包括信号检测电路和滤波放大电路，信号检测电路采用光电式信号检测电路，用于采集脉搏信号，并通过与滤波放大电路连接以将脉搏信号传输给滤波放大电路；所述滤波放大电路对脉搏信号进行滤波和放大处理，再通过后级的微处理器进行计数，得到脉搏数据。本实用新型的结构简单，元器件少，功耗低，适用的脉搏测量设备体积小巧，便于移动式穿戴。

Description

一种脉搏测量电路及应用其的穿戴式脉搏测量器

技术领域

本实用新型涉及脉搏测量的医疗电子信息技术领域，具体涉及一种基于光电式传感器检测的脉搏测量电路及应用其的穿戴式脉搏测量器。

背景技术

目前存在的脉搏测量电路的种类较多，但其大多包括带通滤波器，且使用较多的元器件，功耗较大，输出低幅的模拟信号，使得现有的脉搏测量电路不适用于目前日趋小巧便携的医疗设备中。

实用新型内容

针对现有技术问题，本实用新型提供一种基于光电式传感器检测的脉搏测量电路，其结构简单，使应用其的设备体积小巧、携带方便。本实用新型采用如下技术方案：

一种脉搏测量电路，包括信号检测电路和滤波放大电路；所述信号检测电路采用光电式信号检测电路，用于采集脉搏信号，并通过与滤波放大电路连接将脉搏信号传输给所述滤波放大电路；所述滤波放大电路对脉搏信号进行滤波和放大处理。

进一步地，所述信号检测电路包括自适应调节所述信号检测电路的输出信号的控制开关，所述控制开关为三极管Q1。

进一步地，所述信号检测电路包括检测光发射电路和检测光接收电路，所述检测光发射电路包括发光二极管D1，所述检测光接收电路包括光电二极管D2，所述检测光接收电路通过所述光电二极管D2接收所述发光二极管D1所发射的光信号。

进一步地，所述检测光发射电路还包括电阻R5和电阻R9，所述电阻R5与发光二极管D1的阳极连接，电阻R5的另一端与电源连接，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R9连接在控制信号端A，三极管Q1的发射极接地。

进一步地，所述检测光接收电路还包括电阻R6，所述电阻R6与光电二极管D2的阴极连接，电阻R6的另一端与电源连接，光电二极管D2的阳极接地，电阻R6与光电二极管D2的连接端与所述滤波放大电路连接。

进一步地，所述滤波放大电路包括两级滤波放大电路，第一级滤波放大电路的输入端连接在所述信号检测电路的脉搏信号输出端B，第二级滤波放大电路的输入端连接在所述第一级滤波放大电路的输出端C。

进一步地，所述的第一级滤波放大电路包括电阻R7、电容C1、电阻R1、电阻R3以及运算放大器U1，电容C1与电阻R7串联，电容C1与电阻R7的串联点接运算放大器U1的同相输入端，电容C1的另一端接所述信号检测电路的输出信号，电阻R7的另一端接地，电阻R1与电阻R3串联，电阻R1与电阻R3的串联点连接在运算放大器U1的反相输入端，电阻R1的另一端接地，电阻R3的另一端接运算放大器U1的输出端。

进一步地，所述的第二级滤波放大电路包括电阻R8、电容C2、电阻R2、电阻R4以及运算放大器U2，电容C2与电阻R8串联，电容C2与电阻R8的串联点连接在运算放大器U2的同相输入端，电容C2的另一端接所述第一级滤波放大电路的输出端，电阻R8的另一端接地，电阻R2与电阻R4串联，电阻R2与电阻R4的串联点连接在运算放大器U2的反相输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端接运算放大器U2的输出端D。

进一步地，还提供一种应用上述脉搏测量电路的脉搏测量器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和技术效果：

(1)输出数字信号，无需后级的微处理器再进行模数转换，有效降低脉搏测量器的功耗；

(2)电路结构简单，器件少，节省空间，可有效减小脉搏测量器的体积，并便于移动式穿戴。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

如图1所示，本实用新型提供的一种脉搏测量电路，其适用于移动式穿戴设备，包括信号检测电路1和滤波放大电路2。其中信号检测电路1采用光电式信号检测电路，用于采集脉搏信号，并通过与滤波放大电路2连接从而将脉搏信号传输给滤波放大电路2；滤波放大电路2对脉搏信号进行滤波和放大处理。脉搏测量电路的输出端与微处理器连接，用于根据脉搏测量电路输出的数字信号进行计数，获得脉搏数值。

信号检测电路1包括检测光发射电路11和检测光接收电路12。

检测光发射电路11包括三极管Q1、发光二极管D1、电阻R5和电阻R9，三极管Q1用作自适应调节所述信号检测电路的输出信号的控制开关。电阻R5与发光二极管D1的阳极连接，电阻R5的另一端与电源连接，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R9连接在控制信号端A，三极管Q1的发射极接地。本脉搏测量电路通过调节电阻R5的值，从而调节发光二极管D1的亮度，应用本脉搏测量电路的设备即可适应不同的应用场合。

检测光接收电路12包括电阻R6和光电二极管D2，电阻R6与光电二极管D2的阴极连接，电阻R6的另一端与电源连接，光电二极管D2的阳极接地，电阻R6与光电二极管D2的连接端与滤波放大电路2连接。电阻R6的值与光电二极管D2的参数相关，合理的搭配可以实现较强的信号输出。

在电路工作时，检测光发射电路1中的发光二极管D1的发光面贴紧皮肤放置，使其发射的光线能照射进皮肤；检测光接收电路中的光电二极管D2靠近发光二极管D1放置，并且其光接收面也紧贴皮肤放置。发光二极管D1发出的光线照射进皮肤，部分光线经血液漫反射后再被检测光接收电路12的光电二极管D2接收到，且光的反射量随着动脉血管的收缩和舒张而增大和减小，从而在脉搏输出端B处产生与脉搏一致变化的微弱信号。

在电路工作时，需要外部电路提供三极管Q1的基极控制信号，通常三极管Q1工作于饱合状态即可在脉搏输出端B处得到有效的输出信号；如果外部电路检测不到该输出信号，将调节输出合适的电压给控制信号端A处，使三极管Q1工作于放大状态，进行自适应调节以在脉搏输出端B处得到有效输出信号。

滤波放大电路2包括两级滤波放大电路，第一级滤波放大电路21的输入端连接在信号检测电路1的脉搏信号输出端B，第二级滤波放大电路22的输入端连接在第一级滤波放大电路21的输出端C。

第一级滤波放大电路21包括电阻R7、电容C1、电阻R1、电阻R3以及运算放大器U1。电容C1与电阻R7串联，且电容C1与电阻R7的串联点接运算放大器U1的同相输入端，电容C1的另一端接信号检测电路1的输出信号，电阻R7的另一端接地。从而电阻R7与电容C1组成高通滤波器，截止频率为f＝(1/(2∏*R7*C1))，而普通人的心率不低于50次每分钟，在本实施例中截止频率f值取为0.8，因此可以滤除频率小于0.8的的杂波，提高脉搏测量的精确度。电阻R1与电阻R3串联，电阻R1与电阻R3的串联点连接在运算放大器U1的反相输入端，电阻R1的另一端接地，电阻R3的另一端接运算放大器U1的输出端。电阻R1与电阻R3构成了运放的负反馈环路，其放大倍数为(1+R3/R1)，在实际中可以根据信号检测电路1的工作情况，设置合适的放大倍数。

第二级滤波放大电路22包括电阻R8、电容C2、电阻R2、电阻R4以及运算放大器U2，电容C2与电阻R8串联，电容C2与电阻R8的串联点连接在运算放大器U2的同相输入端，电容C2的另一端接第一级滤波放大电路21的输出端，电阻R8的另一端接地，电阻R2与电阻R4串联，电阻R2与电阻R4的串联点连接在运算放大器U2的反相输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端接运算放大器U2的输出端D。

第二级滤波放大电路22与第一级滤波放大电路21的结构相同，其参数可以根据实际情况做调整。第二级滤波放大电路22可以将第一级滤波放大电路21的输出端C所输出的幅值较小的模拟信号转换为数字信号。

当未进行脉搏检测时，信号检测电路1检测不到脉搏信号，脉搏信号输出端B没有信号输出给后级的滤波放大电路2。当有脉搏跳动时，信号检测电路1检测到脉搏信号，并通过光电二极管D2转换为数值变化的模拟电流信号。电容C1与电阻R7组成的高通滤波器选择导通频率大于0.8的电流信号，该电流经过运算放大器的放大处理后，输出的电流信号再经第二级滤波放大电路22进行滤波和放大处理，即可在该脉搏测量电路的输出端D输出与脉搏跳动同频率的高低电平变化。而与脉搏测量电路的输出端D连接的微处理器即可以直接检测电平变化并计数，即可得到脉搏数据。

实施例二：

本实施例提供一种穿戴式脉搏测量器，包括上述实施例所述的脉搏测量电路。由于实施例一的电路结构简单，元器件少，可以使得本应用该电路的脉搏测量器的体积小巧，便于移动式穿戴。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，如将检测光接收电路的的光电二极管替换为光电晶体管，或者采用集成了发光二极管的光电晶体管的集成器件等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种脉搏测量电路，其特征在于：包括信号检测电路和滤波放大电路；所述信号检测电路采用光电式信号检测电路，用于采集脉搏信号，并通过与滤波放大电路连接将脉搏信号传输给所述滤波放大电路；所述滤波放大电路对脉搏信号进行滤波和放大处理；所述信号检测电路包括检测光发射电路和检测光接收电路，所述检测光发射电路包括发光二极管D1，所述检测光接收电路包括光电二极管D2，所述检测光接收电路通过所述光电二极管D2接收所述发光二极管D1所发射的光信号。

2.根据权利要求1所述的脉搏测量电路，其特征在于：所述信号检测电路包括自适应调节所述信号检测电路的输出信号的控制开关，所述控制开关为三极管Q1。

3.根据权利要求2所述的脉搏测量电路，其特征在于：所述检测光发射电路还包括电阻R5和电阻R9，所述电阻R5与发光二极管D1的阳极连接，电阻R5的另一端与电源连接，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R9连接在控制信号端A，三极管Q1的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的脉搏测量电路，其特征在于：所述检测光接收电路还包括电阻R6，所述电阻R6与光电二极管D2的阴极连接，电阻R6的另一端与电源连接，光电二极管D2的阳极接地，电阻R6与光电二极管D2的连接端与所述滤波放大电路连接。

5.根据权利要求1～4任一所述的脉搏测量电路，其特征在于：所述滤波放大电路包括两级滤波放大电路，第一级滤波放大电路的输入端连接在所述信号检测电路的脉搏信号输出端B，第二级滤波放大电路的输入端连接在所述第一级滤波放大电路的输出端C。

6.根据权利要求5所述的脉搏测量电路，其特征在于:所述的第一级滤波放大电路包括电阻R7、电容C1、电阻R1、电阻R3以及运算放大器U1，电容C1与电阻R7串联，电容C1与电阻R7的串联点接运算放大器U1的同相输入端，电容C1的另一端接所述信号检测电路的输出信号，电阻R7的另一端接地，电阻R1与电阻R3串联，电阻R1与电阻R3的串联点连接在运算放大器U1的反相输入端，电阻R1的另一端接地，电阻R3的另一端接运算放大器U1的输出端。

7.根据权利要求5所述的脉搏测量电路，其特征在于:所述的第二级滤波放大电路包括电阻R8、电容C2、电阻R2、电阻R4以及运算放大器U2，电容C2与电阻R8串联，电容C2与电阻R8的串联点连接在运算放大器U2的同相输入端，电容C2的另一端接所述第一级滤波放大电路的输出端，电阻R8的另一端接地，电阻R2与电阻R4串联，电阻R2与电阻R4的串联点连接在运算放大器U2的反相输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R4的另一端接运算放大器U2的输出端D。

8.一种穿戴式脉搏测量器，应用如权利要求1至7任一所述的脉搏测量电路。