基于紅外對管傳感器的脈搏計數研究

葉國聰，郁　煒，黃亦磊（衢州學院，浙江衢州　324000）

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基于紅外對管傳感器的脈搏計數研究

葉國聰，郁煒，黃亦磊
（衢州學院，浙江衢州324000）

摘要：針對國內外脈搏計數系統存在數據不精確、攜帶和測量不方便的巨大缺陷，研究了脈搏次數非接觸測量系統。文章介紹了基于紅外對管傳感器的簡易脈搏計數系統，實現了數據精準化以及攜帶便利化，同時可以實現減少對人體產生的負影響。

關鍵詞：紅外對管傳感器；數據精準化；攜帶測量便利

目前，就醫問題已經成了社會熱點話題。醫院所實行人工測量脈搏次數，往往采用10s的結果乘以6的方法，顯然不夠準確且不夠高效；而對于便攜式血壓計而言，加減壓不方便會給人體帶來不適；此外用于體育測量的夾指式和耳脈式也分別存在著磨損大和信號弱的缺點，綜上，文章設計了基于紅外對管傳感器網絡的脈搏計數系統。

1　系統組成

本系統由傳感器模塊、信號處理模塊、單片機電路模塊、顯示電路模塊和供電電路模塊等組成，實現對脈搏次數的精準測量和顯示，其系統組成結構如圖1所示。

圖1　系統組成結構圖

（1）傳感器模塊實現對人體脈搏次數自動檢測。采用紅外對管傳感器提取人體脈搏信號，授予手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起，那么在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強將可以間接測量到人體的脈搏信號。而在光接收端把透過的光強度轉換為對應的信號強弱，透過的光多，信號大，反之透過的光少，信號小。

（2）信號處理模塊包括兩部分，濾波電路和放大電路。由于外界環境的不穩定性，使得傳感器輸出的信號不夠準確，其作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數降低，波形變得比較平滑，即信號比較穩定。而放大電路則是應用于將微小的交流信號放大化，文章采用的主要元件是晶體管。

（3）單片機電路模塊的設計，此模塊以單片機為控制核心，利用A/D轉換器進行采樣處理，單片機獲知當前信號并記錄。

（4）顯示模塊采用的是最為主流、功能較為強大的LCD液晶顯示屏中的LCD1602型，相比較七段LED數碼顯示管優勢明顯，它采用了固態發光器件，對環境的適應能力非常強，所以LED的使用溫度范圍廣、低電壓、耐沖擊，同時它所占用的資源少，顯示的內容多，而同樣具有較強的顯示功能的點陣式數碼管卻存在著價格相對昂貴的劣勢，以及只顯示數字的浪費。

2　系統功能

系統運作時，只需將手腕放在紅外對管傳感器上，通過脈搏的跳動，將采集到的電流信號傳輸給單片機，單片機將接收到的模擬信號轉換為數字信號，再通過內部微處理器處理，指示燈每亮一次，單片機便計數一次，待計時時間到，便由單片機將數據傳給LCD1602顯示出來，供相關人員分析。

3　創新點

與傳統的脈搏計數方式相比，本系統有以下幾個特點：

（1）避免了機體與測量裝置的接觸，對儀器的損壞度減小，測量更加精確。

（2）裝置采用了紅外對管傳感器，相比較其他傳感器（如壓電傳感器等）更加便于購買和使用，價格更實惠，性能更可靠，適合推廣使用。

（3）所采用的STC89C52型單片機性能較51系列功能更加強大，相比MSP430，更加便于購買和使用，非常適合于該系統的推廣和使用。

4　結語

本系統基于紅外對管傳感器建立了對人體脈搏次數的計數，從傳感器對數據的感知和采集，到信號處理電路的濾波和信號放大，然后通過主控模塊——單片機的處理，最后準確地人體的脈搏次數顯示在LCD液晶顯示屏上，下次或多次計數，可以通過鍵入模塊的復位鍵進行清零。相比較耳脈式脈搏計數器和便攜式血壓計系統，該系統加入了更多的人性化元素，減少對人體產生的不適感。此外，紅外對管傳感器的非接觸性更是大大降低了對儀器的損壞度，使測量值更加精準。

參考文獻

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［3］余成波，傳感器原理及應用［M］.湖北：華中科技大學出版社，2010.

Research on Pulse Counting Based on Infrared TubesSensor

YE Guo-cong，YU Wei，HUANG Yi-lei
（Quzhou College，Quzhou，Zhejiang 324000，China）

Abstract:Aiming at data not accurate pulse counting system at home and abroad，and measurement is not convenient to carry huge defects，non-contact measurement system of the pulse rate is studied.This paper introduces a simple pulse counting system based oninfrared tube sensor，which can realize data precision and carrying convenience，and can reduce the negative effects on the human body.

Key words:infrared tube sensor；precision of data；convenient carry and measurement

中圖分類號：TP212

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0082-01

收稿日期：2016-04-15

作者簡介：葉國聰（1994-），男，浙江杭州人，主要研究方向：電氣工程及其自動化。指導教師：郁煒。