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基于SD卡技术的PPG传感器设计

作　者: 鄂冬
导　师: 叶树明
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: PPC 3轴向加速度传感器 SD卡
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 42次
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内容摘要

光电容积脉搏波法(Photoplethysmography,以下简称PPG)是临床常用的生理参数测量方法,应用此技术的检测设备具有低功耗、低成本、易于封装的特性,逐渐在家用生理监测设备中得到普及应用。论文将PPG传感器技术与家用耳机相结合,使实时、便携式心率测量成为可能。由于PPG传感器对运动干扰非常敏感,所以在设计系统时,消除运动干扰成为主要任务,包括了前端传感器设计以及对原始信号的滤波处理。论文基于3轴加速度传感器消噪技术,开发了可佩戴在耳部的光电容积脉搏波(PPG)传感器。设计了PPG传感器结构,使外部干扰最小化,加强了信号强度。同时,3轴向加速度传感器作为自适应滤波器的应用进一步消除了运动干扰,尤其是步频干扰。系统以SD卡FAT16文件系统为存储方案,实现了长时间不间断数据采集,便于上位机分析。实验表明,以业内标准ECG信号计算的心率为参照,在行走和跑步状态下本设备的心率测量准确度均达到了85%以上。论文分为六章：第一章阐述了PPG技术的研究背景、意义、国内外技术手段及发展状况,详细分析了现有手段的优缺点,提出了一套具有3轴加速度传感器消噪技术的耳部PPG传感器设计方案。第二章阐述了PPG技术相关原理,包括PPG探测原理与PPG技术的心率测量。第三、四章阐述了仪器电子系统的硬件设计以及软件方案。第五章给出了该系统的实验数据以及检测结果。第六章为全文总结及展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1. 研究背景及意义  9-10
  1.2. 国内外研究现状  10-11
  1.3. 论文研究目标和内容  11-12
    1.3.1. 研究目标  11-12
    1.3.2. 研究内容  12
  1.4. 本章小结  12-13
第二章光电容积脉搏波(PPG)技术相关原理  13-19
  2.1. 光电容积脉搏波(PPG)探测原理  13-16
    2.1.1. 脉搏波的形成  13
    2.1.2. PPG原理与应用概述  13-15
    2.1.3. PPG传感器简介  15-16
  2.2. PPG技术的心率测量  16-18
    2.2.1. 心率测量的准确性  16
    2.2.2. 自适应滤波消噪技术  16-18
  2.3. 本章小结  18-19
第三章硬件电路设计  19-31
  3.1. 系统总体方案  19-20
  3.2. PPG传感器  20-24
  3.3. PPG信号采集处理模块  24-25
  3.4. 三轴向加速度传感器  25-26
  3.5. SD卡测试模块  26-30
  3.6. 心率测量的参考设备  30
  3.7. 本章小结  30-31
第四章软件流程设计  31-37
  4.1. 系统初始化模块  31-32
  4.2. FAT16文件系统寻址  32-33
  4.3. 定时器与ADC中断程序  33-34
  4.4. 循环程序与SD卡写操作  34-35
  4.5. 上位机分析  35-36
  4.6. 本章小结  36-37
第五章实验方法与实验结果分析  37-47
  5.1. PPG传感器耳部部位选择  38-41
  5.2. 一系列运动状态下时域频域分析及心率测量  41-46
    5.2.1. 时域和频域分析  41-44
    5.2.2. 心率计算  44-46
  5.3. 本章小结  46-47
第六章总结与展望  47-49
  6.1. 总结  47-48
  6.2. 展望  48-49
参考文献  49-54
致谢  54-55
作者简历  55

基于SD卡技术的PPG传感器设计

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