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基于三个生理参数的应激状态检测

作 者: 周维
导 师: 张建明
学 校: 浙江大学
专 业: 模式识别与智能系统
关键词: 生物传感器 应激生理检测 生理参数 嵌入式系统
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 8次
引 用: 0次
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内容摘要


近几十年来,应激的研究引起了越来越多学科的关注,应激在许多疾病的发生和发展中都有重要的作用。高危作业应激是职业应激的一种,高危作业中一旦出现突发状况,作业人员能否冷静处理,决定了突发事件对整个作业的影响程度。本文介绍了应激的背景知识,分析了职业应激,特别是高危职业应激状态检测和研究的重要性和必要性,阐述了人体在应激过程中的心理反应和生理反应,和现有应激状态检测研究的主要方法。针对现有应激状态检测方法的缺点和不足,本文提出通过研究生理参数在刺激前后的变化来评价机体应激水平。通过理论分析和参考相关文献,选择脉搏、皮肤温度和皮肤电阻作为目标生理参数,自主研发了便携式人体应激检测分析系统,包括生理参数采集系统和上位机检测分析软件系统。验证实验的结果表明该自主研发的系统能够实现所需要的功能。使用电刺激模拟应激源设计了模拟应激实验,分析了人体在应激过程中生理参数的变化情况,实验结果表明,生理参数的变化可以反映应激情况的发生,本文提出的通过研究生理参数的变化来反映人体应激水平的方法可行。相比于传统的应激状态检测方法,本文提出的应激状态检测方法具有检测周期短,检测过程方便简单的特点,并且可以实现快速无损检测。设计了重复刺激实验,在短时间内对被试施加多次刺激。研究了皮肤电反应(GSR, Galvanic Skin Response)的延迟时间随刺激次数增多的变化情况,为根据GSR响应的出现时刻判断被试何时受到刺激提供了参考。根据上述实验的实验结果,提出了应激状态检测的初步方法。最后,设计了模拟飞行的特定场景实验,实验结果表明,本文自主研发的便携式应激分析检测系统,不仅可以用于严格控制的实验环境的应激分析检测中,还可以用于特种作业(如飞行员、赛车手等)等特定场合的应激状态检测研究中。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
插图  8-9
表格  9-10
目录  10-12
第1章 引言  12-22
  摘要  12
  1.1 应激概念的提出  12-14
  1.2 职业应激概述  14
  1.3 应激的心理反应和生理反应  14-17
    1.3.1 应激的心理反应  14-15
    1.3.2 应激的生理反应  15-17
  1.4 应激的生理评估  17-18
  1.5 应激研究的意义  18
  1.6 本文研究内容和组织结构  18-22
    1.6.1 研究内容  18-19
    1.6.2 组织结构  19-22
第2章 生理参数基础知识  22-28
  摘要  22
  2.1 皮肤温度及其调节机制  22-24
  2.2 皮肤电反应  24-25
  2.3 脉搏的形成和分析方法  25-27
    2.3.1 脉搏波的形成机理  25-26
    2.3.2 脉搏波的分析方法  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 应激检测系统硬件设计与实现  28-42
  摘要  28
  3.1 总体结构  28
  3.2 电源模块  28-31
  3.3 皮肤温度测量模块  31
  3.4 GSR测量模块  31-32
  3.5 脉搏测量模块  32-33
  3.6 最小系统模块  33-36
  3.7 通讯模块  36-37
  3.8 电刺激仪  37-39
  3.9 PCB设计  39-41
  3.10 本章小结  41-42
第4章 应激检测系统软件设计与实现  42-60
  摘要  42
  4.1 下位机软件设计  42-49
    4.1.1 总体规划  42-43
    4.1.2 初始化模块  43-46
    4.1.3 通讯模块  46-47
    4.1.4 数字滤波模块  47-48
    4.1.5 GSR基线调整模块  48-49
    4.1.6 电刺激模块  49
  4.2 上位机软件设计  49-58
    4.2.1 总体规划  50-52
    4.2.2 通讯模块  52-54
    4.2.3 脉率的计算  54-55
    4.2.4 图形化显示  55-56
    4.2.5 脉搏波去除基线漂移  56-58
  4.3 本章小结  58-60
第5章 实验设计与结果分析  60-76
  摘要  60
  5.1 系统测试  60-61
  5.2 实验设计概述  61-62
  5.3 模拟应激实验  62-71
    5.3.1 实验设计  62-65
    5.3.2 GSR的分析  65-66
    5.3.3 脉搏波的分析  66-68
    5.3.4 皮肤温度的分析  68-70
    5.3.5 实验小结  70-71
  5.4 重复刺激实验  71-74
    5.4.1 实验设计  71-72
    5.4.2 实验结果及分析  72-74
  5.5 应激状态检测的初步方法  74
  5.6 本章小结  74-76
第6章 特定场景实验  76-86
  摘要  76
  6.1 实验设计  76-80
  6.2 实验结果及分析  80-84
    6.2.1 GSR的分析  80
    6.2.2 脉搏波的分析  80-81
    6.2.3 皮肤温度的分析  81-82
    6.2.4 实验小结  82-84
  6.3 本章小结  84-86
第7章 总结和展望  86-88
  摘要  86
  7.1 本文工作总结  86-87
  7.2 研究工作展望  87-88
参考文献  88-93
作者简介  93
攻读硕士学位期间的科研成果  93

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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