基于光電技術的脈搏測量方法

脈搏測量屬于檢測有無脈博的測量，有脈搏時遮擋光線，無脈搏時透光強，所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發射二極管。用于體育測量用的脈搏測量大致有指脈和耳脈二種方式。這二種測量方式各有優缺點，指脈測量比較方便、簡單，但因為手指上的汗腺較多，指夾常年使用，污染可能會使測量靈敏度下降；耳脈測量比較干凈，傳感器使用環境污染少，容易維護。但因耳脈較弱，尤其是當季節變化時，所測信號受環境溫度影響明顯，造成測量結果不準確。

2 脈搏信號的拾取

脈搏信號拾取電路如圖1所示，IClA接為單位 增益緩沖器以產生2.5V的基準電壓。

紅外接收二極管在紅外光的照射下能產生電能，單個二極管能產生O.4 V電壓，0.5 mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發射二極管工作波長都是940 nm，在指夾中，紅外接收二極管和紅外發射二極管相對擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發射二極管中的電流越大，發射角度越小，產生的發射強度就越大。在圖l中，RO選100 Ω是基于紅外接收二極管感應紅外光靈敏度考慮的。R0過大，通過紅外發射二極管的電流偏小，BPW83型紅外接收二極管無法區別有脈搏和無脈搏時的信號。反之，R0過小，通過的電流偏大，紅外接收二極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。當紅外發射二極管發射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時，IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，Vi為“O"。當手指處于測量位置時，會出現二種情況：一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發射二極管發射的紅外光，但是，由于紅外接收二極管中存在暗電流，仍有lμA的暗電流會造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當有跳動的脈搏時，血脈使手指透光性變差，紅外接收二極管中的暗電流減小，Vi電位上升。

由此看來，所謂脈搏信號的拾取實際上是通過紅外接收二極管，在有脈和無脈時暗電流的微弱變化，再經過IClB的放大而得到的。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。

3 信號的放大

按人體脈搏在運動后最高跳動次數達240次/分計算來設計低通放大器，它由IC2A和C04等組成，如圖2所示。轉折頻率由R07、C04、R08和C05決定，放大倍數由R08和R06的比值決定。

根據二階低通濾波器的傳遞函數，可得

按人的脈搏最高為4 Hz考慮，低頻特性是令人滿意的。

需要說明的是，以上分析是在忽略C03的條件下做出的，如果考慮C03的話，那么：

由此可見，C03沒有影響頻率特性的分析，它的作用只是隔直。