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数字式脉搏血氧仪的设计 数字式脉搏血氧仪的设计

格式:word 上传:2022-06-25 17:15:53

《数字式脉搏血氧仪的设计》修改意见稿

1、“.....和为关机输出和开机输入。基于的脉搏血氧仪的数字化测量方法双波长频分测量法及信号的数字解调本系统采用频分测量法作为系统的测量方案,即通过单片机控制口线发出不同频率的脉冲序列驱动红光和红外光发光二极管按照该频率发光,在相同的时间内以不同频率的双路脉冲调制光对脉搏波进行调制,调制后的携带两路不同信息的信号作为路信号被进行采样,然后由单片机通过数字解调的方式将两路光的信息分离开来。这种方法省去了传统检测系统中双光束分离的复杂模拟电路,并且避免了双路信号分别放大滤波引起的测量误差。在模数转换时不需要采用双通道分别采样,而是采用单通道采样,因此通道致性好。并且由于双路光信号同时调制,使出射光强成为两路光信号的叠加,从而增加了光强提高了信噪比。这种方法还消除了背景光的影响......”

2、“.....脉冲信号是占空比为的方波。红光和红外光发光的时序如图所示。本系统采用的对两路光信号分离的解调方法。如图所示,取红外光发光管和红光发光管同为亮的位置为起始点,则在红光发光时序图中的个周期方波脉冲相当于红外光两个周期方波脉冲。为了方便分析,假定我们取段数据进行处理,将红光发光时序中的个周期方波脉冲作为个周期,将数据按照周期分为个序列,则数据以周期分割后的序号为那么则代表该数据段中的第个周期。每个周期内又分为四个时区,从图中可以看出,第个时区内红光发光管和红外光发光管同时被点亮,第二个时区内只有红光发光管亮,第三个时区内只有红外光发光管亮,第四个时区内两路光均不发光。各周期内的四个时区所对应的光强值分别用函数来表示,代表序列中的第个周期。由于每个周期内的各时区时间仅为,对于脉搏波信号来说只会发生极其微小的变化,那么在同周期内的四个时区内的采样信号可视为不变的直流量......”

3、“.....红外光部分的贡献表示为,背景光也就是检测中的干扰光的贡献表示为。则第个周期内的四个时区所对应的光强分别表示为设经解调和双光束分离算法后在第个周期内所得到的由红外光照射引起的变化信号的采样值分为表示为和,红光采样值表示为和,则在第个周期中,四个时区内采样得到的信号分别由于在非常短的时间内采样信号可看作不变的直流量,则所得到的数据是消除了红光和背景光部分的贡献,得到的仅仅是由红外光照射后所得到的采样点,而所得到的数据是消除了红外光和背景光部分的贡献,得到的仅由红光引起的变化量。通过对每个红光驱动脉冲周期内的数据做上面的处理后即可得到两路光的数据序列......”

4、“.....代表第个周期。如此用不同频率的双路检测光同时照射被测组织,利用数字解调的方法将采样的数字信号解调为双路光信号,这样就能最大程度的除去了环境光的干扰。不仅简化了复杂的双光束分离的硬件电路,同时也提高了信噪比。系统软件设计本课题采用了适用于系列单片机的目标系统开发环境。其中内嵌着语言和汇编语言的调试器。软件系统章节中,将对此开发环境给予简单介绍,并论述血氧模块软件系统及其子模块的程序结构。开发平台和调试器的简单介绍是由公司开发的个使用于各种不同的目标系统开发的集成环境。它提供了方便且功能丰富的窗口界面,使得开发和调试的效率大大提高。其中包括了如下使用工具具有语法表现能力的文本编辑器编译器。连接器。函数库管理器。实现操作自动化的工具。内嵌语言级和汇编级的调试器。其中是个针对嵌入式应用程序的......”

5、“.....它是个独立的软件,但可以集成在环境下运行,实现代码或汇编代码的执行和调试。在设计四时,是按照它将与编译器汇编器连接器及库管理器等起工作的情况来考虑的。不论是在语言环境下,还是在汇编语言环境下进行调试,用户都可以根据程序需要在两种工作环境下进行相互切换。图系统的开发环境初始化程序定时器设置利用的定时器可在口产生个频率为的波信号用以驱动蜂鸣器。定时器的位数可编程。包含计数,比较捕获和输出方式单元三大模块,各对应相应的控制和计数寄存器。输出为模式增减计数模式。此时捕获比较寄存器用作增计数模式的周期寄存器,因为为位寄存器。其值设置为,计数器可以增计数到的值,当计数值与的值相等或定时器值大于的值时,定时器复位并从开始重新计数。设置为,即得,占空比为的波。,清除增减技术模式利用定时器定时,即使血氧的采集频率为。我们设置定时器工作在增计数模式,给赋值为即为......”

6、“.....采用位数据位加个停止位,并采用奇校验方式。波特率设置为。位数据位位停止位,奇校验选定晶振使能中断为输出为输入转换设置我们使用基础定时器作为转换的始终,采用第通道即作为数据输入端,参考电源选为和即为,为。由公式电池电量经分压半后进行检测。转换控制寄存器的大多数位只有在时才可被修改开启,设置采样时间设置模式,参考电压源选择位,中断使能寄存器开启转换主程序设计在主程序的大循环中,先对血氧变量进行初始化,然后对界面标志位进行检测,根据界面的不同进行散转,在各界面下显示不同的内容,这样可以使程序结构更加简洁。当根据界面标志位散转后,对按键进行检测,然后根据不同的按键情况获取键值,若有键值按下则响应按键程序,若无按键程序,则清除键值后,再经报警程序及血氧计算程序后进入低功耗,经中断更新血氧数据打断低功耗状态后进入下次循环。单片机上电复位关闭总中断......”

7、“.....系统开总中断初始化血氧变量检测界面标志位显示测量界面内容显示主菜单界面内容显示报警菜单内容显示背景菜单内容开始测量界面主菜单界面提示界面报警菜单界面是否有键按下清除按键键值响应按键程序报警控制程序血氧计算程序进入低功耗结束图系统的主程序的程序框图按,,,,,,,,,,,,随着近代电子技术和激光技术的迅速发展,电子技术和激光技术已越来越深入到生物医学各个领域。生物医学仪器亦有了长足的进步,研究无创伤微型化和智能化的医疗仪器已成为国内外研究人员关注的热点。血氧饱和度是衡量人体血液携带氧能力的重要参数,临床上许多场合都要对血氧饱和度进行检测,脉搏血氧饱和度监测仪主要应用在麻醉手术以及麻醉恢复室和重症加强护理病房。近年来,我国已进入老龄化社会,肺心病已成为目前医疗部门关注的焦点之。肺心病可能导致肺缺氧从而引起呼吸窘迫......”

8、“.....缺氧的重要临床表现为血氧饱和度显著下降,因此,研制种微型的便携的无创的血氧饱和度监测仪在社区条件下连续监测血氧饱和度对于防治肺心病来说是十分重要的,也能够为医生的临床行为提供快速直接有效的操作依据。通过实验与研究知道,近红外光对人体有很强的穿透能力,能透过皮肤骨骼肌肉组织数厘米的深度。根据人体组织在的吸光系数曲线,在系统的设计中,作者采用了和两种波长的激光二极管,选用光电二极管把光信号转化为电信号。光电二极管对光线的测量范围是,在左右的光感度最大,其特点是接收面积大灵敏度高暗电流小噪声低。选用双发射光源单接收器模型式探头,选择手指为测量的部位。在现代生理多参数监护仪中,都包含血氧饱和度监测这模块。电路结构简单,可靠性好,抗干扰能力强,模块化,小型和低功耗化,是优质的监护仪血氧模块所应具有的品质。为此,本文详细分析了光电无创双光束法测定脉搏血氧饱和度的基本原理......”

9、“.....功耗小的原则下,选用合适发光波长的探头和信号处理器,设计出强稳定的发光电路,低噪声前级,以及本底干扰对消电路,通过两级低通直接送至公司的超低功耗混合信号处理器进行变换得到原始的数字信号。这样可以避免交直流分离所造成的相位差对计算带来的影响。高频电刀的干扰,和运动伪差,是造成测量误差和误报警的重要原因。脉搏血氧信号具有很强的周期性,在段时间内可看成是平稳过程,时间上先后相关。运动伪差,般都是由被测对象不自觉地或不受控频干扰如高频电刀的干扰亦是如此。这样,就可以在周期性和相关性上,区分这两类信号,并消除干扰。在此基础上,在数字信号处理方面,本文提出了三种算法用于抑制上述干扰。分别为快速傅立叶变换频域滤波法,移动自相关法,和自适应滤波法。仿真表明了三种方法的有效性。所以,对量测结果进行定标。这些工作为以后进步的研究与发展奠定良好基础......”

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