基于光電對射管的健身器心率測量系統(tǒng)設(shè)計

引 言
心率在健身器系統(tǒng)中是一個重要的反饋信號，它反映了人們在鍛煉時的身體狀況，對人的生命系統(tǒng)起著重要的監(jiān)護作用。心率測量的準(zhǔn)確與否，直接影響著人們在鍛煉時的心理狀態(tài)，因而心率測量是健身器系統(tǒng)中重要的組成部分。本文應(yīng)用光電對射管研制了基于血液濃度變化的心率測量系統(tǒng)，應(yīng)用簡單的濾波和放大電路，使健身器的心率測量準(zhǔn)確可靠。
1光電對射管的特點及其應(yīng)用
光電對射管是一種光電轉(zhuǎn)換的器件。它可以將外界光的信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，以便于系統(tǒng)識別。因此光電對射管在測速、測距、信號轉(zhuǎn)換等各種場合得到廣泛應(yīng)用。光電對射管由發(fā)光管和接收管兩部分構(gòu)成。在應(yīng)用中可以給發(fā)光管加上適當(dāng)?shù)暮愣娏鳎蛊浒l(fā)出均勻穩(wěn)定的光。接收管串入合適的電路，系統(tǒng)可以從接收管上獲取電壓信號。當(dāng)發(fā)光管和接收管之間的透光狀況發(fā)生變化時將引起通過接收管的電流的變化。
本文將光電對射管做成夾子形狀，夾在耳垂、手指等皮膚表面，隨著心臟的跳動，血管內(nèi)的血液濃度發(fā)生周期性的變化。血液濃度的變化引起接收管上接收的光強變化，從而系統(tǒng)就可以采集到周期變化的脈動信號。采用合適的電路將信號放大、濾波、整形后輸出標(biāo)準(zhǔn)方波信號送到單片機中。
2信號分析和信號調(diào)理電路
2.1 信號分析
光電對射管接收管接收到的信號非常微弱，采集到的心率信號變化量只有50mV，并且?guī)в幸欢ǖ碾妷浩昧?，同時存在大量的電壓噪聲。通過示波器采集從圖2所示的電路圖中的a點采集到的信號波形如圖1所示。