光電檢測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考光電檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)" 「 光電脈搏檢測(cè)電路題 目： 小組人員:專 業(yè):班 級(jí):小組人員學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:年月日光電脈搏檢測(cè)電路摘要：本電路由光電池、放大器等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電脈搏信號(hào)的提取和放大。采用目前效果較好光電池的電流轉(zhuǎn)電壓電路實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏的測(cè)量。整個(gè)電路的簡(jiǎn)化能夠有效減小器件間匹配和級(jí)聯(lián)引起的干擾，提高脈搏測(cè)量精度。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程中，采用該光電式脈搏傳感器對(duì)人體的脈搏進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，得到比較理想的脈搏波形，為實(shí)現(xiàn)脈搏信息的提取和分析提供了參考方案。一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)．系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)及意義設(shè)計(jì)制作一個(gè)光電脈搏測(cè)試儀，通過光電式脈搏傳感器對(duì)手指末端透光度的監(jiān)測(cè)，間接檢測(cè)出脈搏信號(hào)，并在顯示器上顯示所測(cè)的脈搏跳動(dòng)波形，要求測(cè)量穩(wěn)定、準(zhǔn)確、性能良好。．設(shè)計(jì)思想〔1〕傳感器：利用指套式光電傳感器，指套式光電傳感器的換能元件用硅光電池,由于心臟的跳動(dòng),引起手指尖的微血管的體積發(fā)生相應(yīng)的變化〔留神臟收縮時(shí)，微血管容積增大；留神臟舒張時(shí),微血管容積減少〕，當(dāng)光通過手指尖射到硅光電池時(shí),產(chǎn)生光電效應(yīng),兩極之間產(chǎn)生電壓由于指尖的微血管內(nèi)的血液隨著心臟的跳動(dòng)發(fā)生相應(yīng)于脈搏的容積變化,因而使光透過指尖射到硅光電池時(shí)也發(fā)生相應(yīng)的強(qiáng)度變化,而非血液組織（皮膚、肌肉、骨格等）的光吸收量是恒定不變的,這樣就把人體的脈搏（非電學(xué)量）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)于脈博的電信號(hào),方便檢測(cè)?！?〕按正常人脈搏數(shù)為60~80次/min,老人為100~150次/min,在運(yùn)動(dòng)后最高跳動(dòng)次數(shù)為240次/min設(shè)計(jì)低通放大器。5Hz以上是病人與正常人脈搏波表達(dá)差異的地方,應(yīng)注意保留?！?〕測(cè)量中考慮到并要消除的干擾有：環(huán)境光對(duì)脈搏傳感器測(cè)量的影響、電磁干擾對(duì)脈搏傳感器的影響、測(cè)量過程中運(yùn)動(dòng)的噪聲還有50Hz干擾?！?〕由于透過指尖射到硅光電池的光強(qiáng)很小，輸出短路電流約為0.1uA?3uA，所以總共放大106倍以便于觀察。傳感器得到的脈搏信號(hào)極為微弱,很容易淹沒在噪聲及干擾信號(hào)之中,所以對(duì)取得的微弱信號(hào)先進(jìn)行放大后再濾波。設(shè)計(jì)兩極放大,因?yàn)槿?jí)放大個(gè)別電路板的零點(diǎn)漂移大得足以到達(dá)滿幅,測(cè)量不準(zhǔn)確。每個(gè)單級(jí)放大器的放大倍數(shù)不大于30,以免自激振蕩。學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考.整體框圖本系統(tǒng)共分為三個(gè)模塊:二階低通放大電路一級(jí)反向放大電路光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路二階低通放大電路一級(jí)反向放大電路光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路方框圖中各部分的作用是：〔1〕傳感器：將脈搏的跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，放大104倍?！?〕一級(jí)放大電路：對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，放大約5倍〔3〕二階低通濾波電路：濾除干擾信號(hào)并進(jìn)一步放大，再放大20倍。.單元電路的設(shè)計(jì)⑴光發(fā)射電路光發(fā)射電路采用了常見恒流源電路，通過穩(wěn)壓管使流過R1的電流為一定值，進(jìn)而保證流過LED的電流為恒定值?！?：：：02BK2.12219R10□1：：：02BK2.12219R10650圖1光發(fā)射電路〔2〕光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路如圖，換能元件為硅光電池〔由于軟件仿真沒有硅光電池，故用一個(gè)交流信號(hào)源代替〕，脈搏信號(hào)的拾取實(shí)際上是光透過指尖射到硅光電池時(shí)發(fā)生相應(yīng)的強(qiáng)度變化，從而產(chǎn)生硅光電池電流的微弱變化，再經(jīng)過放大而得到的。所拾取的信號(hào)為電壓信號(hào)。電路的輸出為：Vi=-ig?RiR1過大，穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生漂移誤差，影響增益精度，考慮到靈敏度和線性度的協(xié)調(diào)，選R1=20K。，使得輸出到達(dá)mv級(jí)。為了抑制高頻干擾和消除運(yùn)放輸入偏置電流的影響，接入電容C1、電阻R2和電容C2,電容的取值是基于脈搏信號(hào)的頻率考慮?！?〕一級(jí)反向放大電路■G■G6 口力,——-1-wv：4：.?uF：；加?圖3一級(jí)反向放大電路為了與前面匹配，并使選用器件簡(jiǎn)便，選擇R3=20K。，為滿足放大5倍，選用R4=100K。。得理想放大倍數(shù)H=-R4/R3=-5倍C3用來隔直；C4用以防止放大器自激并起到低通作用，為了不影響有用信號(hào)又能濾掉50HZ干擾，C4不能太大也不能太小，取C4UF將頻率截止到31HZ恰好?！?〕后置二階低通放大電路按人體脈搏在最高跳動(dòng)次數(shù)240次/min計(jì)算，據(jù)歸一化法設(shè)計(jì)低通放大器，如圖3所示。轉(zhuǎn)折頻率由R6、C5、R7和C6決定，放大倍數(shù)由R7和R5的比值決定，R8用來減小輸入阻抗不平衡的影響。：R7： ：-WA 5ODkQ：：：：：：：：： C4■■■''‘鳥[''][* 76nF:'R5"—WV-

：：:'R5"—WV-

：：ZOkQ：：：R6：：-VA—：20kQ：c7 3OPAMP3TVIRTUALIIIwLil-... ..-? >R8 SOOEkQ：：圖4二階低通放大電路二階低通濾波器的傳遞函數(shù)：R7 1-_7? V。(s)_ RRRCC； = 5.、6756 . Voi(s)S2+,J+1+1)； 1C5R5R6R7 R6R7C5C6理想放大倍數(shù)為H=-R7/R5=-20倍。0.707倍零頻增益高頻轉(zhuǎn)折頻率：fH=14Hz低頻特性滿足條件，不影響有用信號(hào)。5.整體電路為：

輸入信號(hào):輸出信號(hào):學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考總結(jié)：..利用血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比在血液中大幾十倍的特點(diǎn)，可通過光電傳感器對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并通過光電傳感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)智能化的脈搏測(cè)試技術(shù)。.應(yīng)用透射式光電傳感器：紅色發(fā)光二極管發(fā)出光線，透過手指照射到光敏三極管上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換.由于放大倍數(shù)較大，入射光強(qiáng)不要太強(qiáng)，否則會(huì)使輸出飽和，且不同的人脈搏波強(qiáng)度不同，