腕戴式心率监测仪的设计与算法研究

发布时间：2024-02-21 15:12

　　心率作为人体重要的生理参数,对其进行长时间、实时的监测,有助于对心血管疾病的预防和诊断。基于反射式光电容积脉搏波描记法(PPG)的心率监测仪安放位置不受人体部位限制,在穿戴式设备领域的应用前景非常广泛。考虑到心率监测仪的便携性、实时性、低功耗、抗运动干扰等要求,本文基于反射式PPG技术设计了一款能对心率进行监测的穿戴式腕表。为了准确提取人体在各种运动状态下的心率,本文对PPG信号进行了分析处理。对于PPG信号中存在的高频及工频噪声采用软硬件结合的方法来滤除,即在电路放大环节阶段,将放大后的信号经AD模数转换采集到微控制器进行低频数字滤波,并将滤出后的直流分量反馈到输入端,这样就能在放大心率信号的同时又不会使运算放大器饱和,其中低频滤波选用FDATool工具箱设计的Chebyshev II型IIR滤波器。而对于PPG信号中难以消除的运动伪迹,本文采用自适应滤波器来滤除,运动噪声的参考信号使用三轴加速度计来获取,为了解决步长参数这个矛盾量的取值,本文以自适应滤波为基础,提出一种新的变步长LMS自适应滤波算法,即在步长与误差信号之间建立了一种新的函数关系式,通过对几种算法的仿真比较,证明了算...

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【学位级别】：硕士

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图2-1光电容积脉搏波的光吸收示意图号光源波长的选取采用的光电容积脉搏波描记法是通过测量皮肤和血液组织反射

图2-2波长与皮肤穿透深度关系示意图

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图3-6EllipticDF由以上图形可以看出，完成上述指标，Butterworth滤波器需要的阶数最大至少需要16阶，其特点是通带内最大限度平滑，但过渡带内的下降斜率相对较小；ChebyshevI型滤波器需要8阶可满足要求，其通带等纹波，阻带单调下降

图3-7自适应滤波器原理图

图3-7自适应滤波器原理图器原理图[27]。其中，x(k)表示k时刻滤)进行噪声滤除之后的输出信号值。d(ky(k)，是反馈给自适应算法的信号值。使

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