脈搏測量屬于檢測有無脈博的測量,有脈搏時遮擋光線,無脈搏時透光強,所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發射二極管。用于體育測量用的脈搏測量大致有指脈和耳脈二種方式。這二種測量方式各有優缺點,指脈測量比較方便、簡單,但因為手指上的汗腺較多,指夾常年使用,污染可能會使測量靈敏度下降;耳脈測量比較干凈,傳感器使用環境污染少,容易維護。但因耳脈較弱,尤其是當季節變化時,所測信號受環境溫度影響明顯,造成測量結果不準確。
2 脈搏信號的拾取
脈搏信號拾取電路如圖1所示,IClA接為單位 增益緩沖器以產生2.5V的基準電壓。
紅外接收二極管在紅外光的照射下能產生電能,單個二極管能產生O.4 V電壓,0.5 mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發射二極管工作波長都是940 nm,在指夾中,紅外接收二極管和紅外發射二極管相對擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發射二極管中的電流越大,發射角度越小,產生的發射強度就越大。在圖l中,RO選100 Ω是基于紅外接收二極管感應紅外光靈敏度考慮的。R0過大,通過紅外發射二極管的電流偏小,BPW83型紅外接收二極管無法區別有脈搏和無脈搏時的信號。反之,R0過小,通過的電流偏大,紅外接收二極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。當紅外發射二極管發射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時,IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位,Vi為“O”。當手指處于測量位置時,會出現二種情況:一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發射二極管發射的紅外光,但是,由于紅外接收二極管中存在暗電流,仍有lμA的暗電流會造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當有跳動的脈搏時,血脈使手指透光性變差,紅外接收二極管中的暗電流減小,Vi電位上升。
由此看來,所謂脈搏信號的拾取實際上是通過紅外接收二極管,在有脈和無脈時暗電流的微弱變化,再經過IClB的放大而得到的。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。
3 信號的放大
按人體脈搏在運動后最高跳動次數達240次/分計算來設計低通放大器,它由IC2A和C04等組成,如圖2所示。轉折頻率由R07、C04、R08和C05決定,放大倍數由R08和R06的比值決定。
根據二階低通濾波器的傳遞函數,可得
按人的脈搏最高為4 Hz考慮,低頻特性是令人滿意的。
需要說明的是,以上分析是在忽略C03的條件下做出的,如果考慮C03的話,那么:
由此可見,C03沒有影響頻率特性的分析,它的作用只是隔直。
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