一种便携式心率检测仪的设计
石肖伊，王先全，赵雨倩
（重庆理工大学，重庆 400054）
心率是体现血液循环机能的重要生理指标，准确、及时记录心率等数据，能够有效预防心脑血管疾病，帮助问诊［1］。基于科技的不断发展，越来越先进的检测技术不断产生。国内外设计各种各样的心率检测系统，研究心率传感器是设计心率检测系统的根本。
姚鸣放等［2］采用由发射角宽的红外线发光二极管和光电三极管组成的心脏搏动信号换能器。其中光电三极管［2］红外光匹配性能强、透镜敏感度高、集电极电流范围大。由于血液中的血红蛋白具有吸收近红外线的生物效应，因此换能器具有高灵敏度和稳定的输出信号。但是该传感器测得的心率值误差较大、心率数值不稳定且受外界干扰影响较大。吕峻达等［3］选用了型号为ST188的红外光电传感器。手指腹部置于发射端和接收端之间，光电二极管根据心率的不断变化采集信号。该传感器占用的体积较小，重量较轻，可以进行高灵敏度进行识别。卢超［4］选用了HK-2000B 脉搏传感器，HK-2000B 脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件（PVDF 压电膜）、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。该传感器［4］具有灵敏度高、抗干扰能力强、过载能力大、一致性好、性能稳定、使用寿命长等特点。但是采用脉搏传感器的压电陶瓷片只能适用于手腕和颈部，会存在无法避免的误差，有时是和信号相似的低频率波形，即使通过了滤波电路仍不可完全消除，且人体手腕或颈部的运动，会对信号采集存在一定的影响。综上所述，从传感器的制作工艺、材料的选取、受外界的干扰信号的干扰程度和制作过程中前级电路的处理难易程度上考虑，利用光电式传感器原理简单易懂，操作简单、佩戴方便、可靠性高。
本设计的中心控制单元选择STC89C52［5］，选用光电传感器接收不同信号，间接测量人体心率。单片机与LCD连接以显示心率数据。本设计的心率检测仪功耗低、稳定性好，方便日常生活检测。
心脏器官跳动，人体组织半透明度则会产生较为显著的变化。当血液传送回心脏部位时［6］，组织的半透明度会增大；
但是血液输送人体各部位时，则会减小。这种现象常见于指尖等部位。
红外光电二极管发射红外光，血液反射红外光［7-11］，高灵敏度光电晶体管吸收反射红外光。不同的血液量反射的红外线量不同，这种不同经过滤波、放大和整形后得到高低电平，采集、计算后可得到心率。如图1 所示。
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