光電檢測實驗報告

學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考光電檢測技術課程設計" 「 光電脈搏檢測電路題 目： 小組人員:專 業(yè):班 級:小組人員學號:指導教師:年月日光電脈搏檢測電路摘要：本電路由光電池、放大器等構成，實現(xiàn)對光電脈搏信號的提取和放大。采用目前效果較好光電池的電流轉電壓電路實現(xiàn)對脈搏的測量。整個電路的簡化能夠有效減小器件間匹配和級聯(lián)引起的干擾，提高脈搏測量精度。在實驗測試過程中，采用該光電式脈搏傳感器對人體的脈搏進行實時測量，得到比較理想的脈搏波形，為實現(xiàn)脈搏信息的提取和分析提供了參考方案。一、系統(tǒng)設計．系統(tǒng)目標設計及意義設計制作一個光電脈搏測試儀，通過光電式脈搏傳感器對手指末端透光度的監(jiān)測，間接檢測出脈搏信號，并在顯示器上顯示所測的脈搏跳動波形，要求測量穩(wěn)定、準確、性能良好。．設計思想〔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,引起手指尖的微血管的體積發(fā)生相應的變化〔留神臟收縮時，微血管容積增大；留神臟舒張時,微血管容積減少〕，當光通過手指尖射到硅光電池時,產生光電效應,兩極之間產生電壓由于指尖的微血管內的血液隨著心臟的跳動發(fā)生相應于脈搏的容積變化,因而使光透過指尖射到硅光電池時也發(fā)生相應的強度變化,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（非電學量）轉換為相應于脈博的電信號,方便檢測?！?〕按正常人脈搏數(shù)為60~80次/min,老人為100~150次/min,在運動后最高跳動次數(shù)為240次/min設計低通放大器。5Hz以上是病人與正常人脈搏波表達差異的地方,應注意保留?！?〕測量中考慮到并要消除的干擾有：環(huán)境光對脈搏傳感器測量的影響、電磁干擾對脈搏傳感器的影響、測量過程中運動的噪聲還有50Hz干擾。〔4〕由于透過指尖射到硅光電池的光強很小，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極為微弱,很容易淹沒在噪聲及干擾信號之中,所以對取得的微弱信號先進行放大后再濾波。設計兩極放大,因為三級放大個別電路板的零點漂移大得足以到達滿幅,測量不準確。每個單級放大器的放大倍數(shù)不大于30,以免自激振蕩。學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考.整體框圖本系統(tǒng)共分為三個模塊:二階低通放大電路一級反向放大電路光電信號轉換電路二階低通放大電路一級反向放大電路光電信號轉換電路方框圖中各部分的作用是：〔1〕傳感器：將脈搏的跳動轉換為電壓信號，放大104倍?！?〕一級放大電路：對微弱信號進行放大，放大約5倍〔3〕二階低通濾波電路：濾除干擾信號并進一步放大，再放大20倍。.單元電路的設計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〕光電信號轉換電路如圖，換能元件為硅光電池〔由于軟件仿真沒有硅光電池，故用一個交流信號源代替〕，脈搏信號的拾取實際上是光透過指尖射到硅光電池時發(fā)生相應的強度變化，從而產生硅光電池電流的微弱變化，再經過放大而得到的。所拾取的信號為電壓信號。電路的輸出為：Vi=-ig?RiR1過大，穩(wěn)定性差，容易產生漂移誤差，影響增益精度，考慮到靈敏度和線性度的協(xié)調，選R1=20K。，使得輸出到達mv級。為了抑制高頻干擾和消除運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的頻率考慮?！?〕一級反向放大電路■G■G6 口力,——-1-wv：4：.?uF：；加?圖3一級反向放大電路為了與前面匹配，并使選用器件簡便，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次數(shù)240次/min計算，據(jù)歸一化法設計低通放大器，如圖3所示。轉折頻率由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倍零頻增益高頻轉折頻率：fH=14Hz低頻特性滿足條件，不影響有用信號。5.整體電路為：

輸入信號:輸出信號:學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考總結：..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，可通過光電傳感器對脈搏信號進行檢測，并通過光電傳感技術進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)智能化的脈搏測試技術。.應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行光電轉換.由于放大倍數(shù)較大，入射光強不要太強，否則會使輸出飽和，且不同的人脈搏波強度不同，