CN211270700U - 一种人体脉搏信号提取装置 - Google Patents
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Abstract
一种人体脉搏信号提取装置,包括脉搏感知电路、前置放大电路、带通滤波电路和二级放大电路。该脉搏信号提取装置结构简单,成本低廉,对0.5Hz‑100Hz频段以外的噪声信号起到了很好的抑制作用。
Description
技术领域
本实用新型属于人体生物电技术领域,尤其涉及一种人体脉搏信号提取装置。
背景技术
随着电子技术与计算机技术的不断发展,将人体脉搏信号转化为电信号进行分析处理,已是生物医学工程领域的发展方向。研究发现,人体的脉搏有效频段为0.5-100Hz,且信号微弱,容易受到外界噪声的干扰。因此,有必要设计一种人体脉搏信号提取装置,以便于后续的采样和分析处理。
发明内容
本实用新型旨在设计一种人体脉搏信号提取装置,可以有效地摆脱外界噪声对脉搏信号带来的干扰,为人体脉搏信号的研究带来便利。
本实用新型的技术方案为:一种人体脉搏信号提取装置,主要包括脉搏感知电路、前置放大电路、带通滤波电路和二级放大电路构成;其中脉搏感知电路包括PVDF压电薄膜、运算放大器OP07、电阻R1和电容C1;前置放大电路包括电阻R2、R3和R4,运算放大器OP27;带通滤波电路包括电阻R5至R9,运算放大器OPA1642,电容C2和C3;二级放大电路包括电阻R10至R12,运算放大器LM358N。
PVDF传感器正负极分别与OP07的2、3引脚连接,47pF电容器C1与2KΩ电阻R1并联,其两端分别与OP07的2和6引脚连接,OP07的7引脚和4引脚分别接+12V电源和接地,OP07的6引脚通过1KΩ电阻R2与OP27的2引脚连接,OP27的3引脚通过电阻R3接地,OP27的7引脚和4引脚分别接+12V电源和接地,电阻R4两端分别与OP27的2引脚和6引脚连接,OP27的6引脚经过电阻R5和C3与OPA1642的3引脚相连,同时通过电阻R5和R7与OPA1642的1引脚连接,C2的一端通过电阻R7与OPA1642的1引脚连接,另一端接地,电阻R6一端与OPA1642的3引脚连接,另一端接地,OPA1642的2引脚通过R8接地,OPA1642的1引脚通过R9和R8接地,同时通过R10与LM358N的3引脚连接,OPA1642的8引脚与LM358N的8引脚接+12V电源,OPA1642的4引脚与LM358N的4引脚接地,LM358N的2引脚通过电阻R11接地,LM358N的1引脚通过R12和R11接地,其中R5、R7、R8和R9阻值为1kΩ,R6阻值为2kΩ,R10和R11阻值为100Ω,R12阻值为100kΩ,C1、C2和C3容量分别为10pF、100μF和4.7μF。
本实用新型的优点在于:该脉搏信号提取装置结构简单,成本低廉,对0.5Hz-100Hz频段以外的噪声信号起到了很好的抑制作用。
附图说明
图1是人体脉搏信号提取装置的结构图。
具体实施方式
PVDF压电薄膜,质轻柔软且对皮肤无刺激,又因其压电常数大且动态响应好,可以无源工作,因此成为脉搏检测的首选。PVDF压电薄膜输出的电信号较弱,易受干扰,因此有必要对其输出的信号进行放大和滤波等操作。首先,本装置采用了脉搏感知电路,该电路由PVDF压电薄膜和电荷放大部分组成。当PVDF压电薄膜感受到脉搏振动后,薄膜上下电极表面之间就会产生一定的电荷电信号,通过后续的电荷放大电路,可将传感器电荷信号有效地转化为电压信号。其次,由于脉搏感知电路信号较弱,因此需要对信号进行前置放大10倍,此处大倍数不宜过大,否则会引起严重失真;再次,由于人体脉搏信号处于0.5Hz-100Hz之间,因此需要对电压信号进行滤波放大处理。滤波放大电路由运算放大OPA1642、LM358N,电阻R5至R12和电容C2、C3组成,其中电阻R5和电容C2构成低通滤波电路,电阻R6和电容C3构成高通滤波电路,令电路中R5=R7=R,R6=2R,C2=C3=C,根据中心频率公式计算出对应电阻和电容值,而后对电路中C3进行调整以达到最佳效果,使带通滤波电路下限截止频率为0.5Hz,上限截止频率为100Hz;电路中电阻R10至R12和运算放大器LM358N构成同相比例放大电路,根据公式计算其放大倍数大约为100倍后,输出Uout信号,以便MCU进行采集和分析处理。
Claims (1)
1.一种人体脉搏信号提取装置,包括脉搏感知电路、前置放大电路、带通滤波电路和二级放大电路,其特征在于:PVDF传感器正负极分别与OP07的2、3引脚连接,47pF电容器C1与2KΩ电阻R1并联,其两端分别与OP07的2和6引脚连接,OP07的7引脚和4引脚分别接+12V电源和接地,OP07的6引脚通过1KΩ电阻R2与OP27的2引脚连接,OP27的3引脚通过电阻R3接地,OP27的7引脚和4引脚分别接+12V电源和接地,电阻R4两端分别与OP27的2引脚和6引脚连接,OP27的6引脚经过电阻R5和C3与OPA1642的3引脚相连,同时通过电阻R5和R7与OPA1642的1引脚连接,C2的一端通过电阻R7与OPA1642的1引脚连接,另一端接地,电阻R6一端与OPA1642的3引脚连接,另一端接地,OPA1642的2引脚通过R8接地,OPA1642的1引脚通过R9和R8接地,同时通过R10与LM358N的3引脚连接,OPA1642的8引脚与LM358N的8引脚接+12V电源,OPA1642的4引脚与LM358N的4引脚接地,LM358N的2引脚通过电阻R11接地,LM358N的1引脚通过R12和R11接地,其中R5、R7、R8和R9阻值为1kΩ,R6阻值为2kΩ,R10和R11阻值为100Ω,R12阻值为100kΩ,C1、C2和C3容量分别为10pF、100μF和4.7μF。
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