脉搏血氧饱和度.doc

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1、脉搏血氧饱和度的测量一、测量值：脉搏血氧饱和度、脉率二、测量原理：以两路光线（红光vs，红外光ir）高频交替照射被测部位，两路透射光经光电转换得到两路变化的光电流信号，两路光电流信号经过放大、去直流、去工频干扰得到两路信号的交流部分，交流部分的平均功率之比即为动脉血的含氧量，通过线性拟合得到脉搏血氧饱和度；其中任何一路信号交流部分即为脉搏波，测得其周期可计算出脉率。三、测量电路及其参数。电路包括三部分：探头驱动电路、光电流放大和去直流电路、计算电路。探头驱动电路实现两路光线由对称的两组三极管构成，与计算电路的两个IO端口和两个DA端口相连，分别控制两

2、路光线的交替开关和幅值。光电流放大和去直流电路由两级运放构成，一级运放将光电流信号放大为电压信号，这个电压信号包含交流分量和较大的直流分量（分别对应着测量部位的动脉血和其他成分），因此需要二级运放去直流处理。计算电路接受两个运放的输出，作为反馈为探头驱动电路和去直流电路提供参考电压幅值。探头接口说明：1为地线，6、7分别为外屏蔽和内屏蔽线，2为红外光输入正极，红光输入负极，3为红光输入正极，红外光输入负极，9为光电管输出正极，5为光电管输出负极。四、测量流程基本测量流程如下图。200Hz定时器中断，两路LED交替通断，即1秒内两路光各有100次采样。

3、以红外光这一路为例：每次开启红外光LED，根据OA0输出改变LED的幅度ir_LED_level（Q3的基极），根据OA1输出改变去直流电路的直流参考电压ir_dc_offset(OA1的正向输入端)，得到的OA1的输出作为计算电路的输入，关灯，原始信号去工频处理后得到ir_heart_signal，数字去直流后得到ir_heart_signal_ac，该信号进入脉搏波周期判断的队列group_caculate[64]，同时计算ir_heart_signal_ac信号的平方和，并且采样计数，同时进行脉搏周期的判断。数字信号直流跟随可表达为：跟随系数×

4、（输入信号-直流分量）+直流分量=更新的直流分量。脉搏周期的判断过程：队列相当于在脉搏波信号上一个滑动的窗口，窗口应有一定宽度，大于噪声时间，但需小于脉搏周期。判断过程如下：当最小值位置处于窗口中部位置时则判定为一个波谷，检测到波谷以后窗口继续滑过10个采样点，但不再检查最小值，确保上一个波谷已经离开窗口中心，然后继续检查最小值位置确定下一个波谷。可以分为三种状态分别称之为确定波谷、离开波谷、寻找波谷。如下图。利用局部特征实时判断脉搏周期的三个阶段：1）确定波谷，确定周期，计算血氧饱和度和脉率，清空计数；2）离开波谷，开始计数，计算信号平方和；3）寻

5、找波谷，保持计数，计算平方和，确定窗口中最小值位置五、测量程序实现（可参考pulsoximeter.c文件）1、变量设置1）全局参量根据运放一的输出经AD转化后判断LED是否过亮过暗，2500到3000之间为合适亮度，否则进行调节，快速调节步长为2，细调步长为1，可根据实际电路修改。//反馈控制LED驱动幅度时的上下界和调节步长#defineFIRST_STAGE_TARGET_HIGH3000#defineFIRST_STAGE_TARGET_LOW2500#defineFIRST_STAGE_TARGET_HIGH_FINE3500#define

6、FIRST_STAGE_TARGET_LOW_FINE2000#defineFIRST_STAGE_STEP2#defineFIRST_STAGE_FINE_STEP12）全局变量//脉搏血氧信号，存储脉搏血氧几个处理方法后的值int32_tir_heart_signal;//红外光，OA1输出经过平均滤波后，等待数字去直流int32_tvs_heart_signal;//红光，OA1输出经过平均滤波后，等待数字去直流int32_tir_heart_signal_ac;//红外光，经过数字去直流，进入计算窗口，参加平方和的累加int32_tvs_he

7、art_signal_ac;//红光，经过数字去直流，进入计算窗口，参加平方和的累加int32_tsum_ir_heart_signal_ac=0;//红外光，信号平方和累加值，一个周期计算平均功率int32_tsum_vs_heart_signal_ac=0;//红光，信号平方和累加值，一个周期计算平均功率//计算过程信号intgroup_wave[512];//用于显示，循环队列，存储几个周期内的ir_heart_signal_ac信号intoffset_wave=0;//循环队列队列头intflag_initial=1;//初始化标志位ints

8、ample_count=0;//采样计数，每个周期清空，重新计数intnum_beat=0;//初始值为1，