脉搏血氧饱和度

脉搏氧饱和度的测量一、测量值：脉搏氧饱和度和脉搏率二、测量原理：将两路光(红光vs、红外光ir)以高频交替照射在被测部位，将两路透射光进行光电转换，得到两路变化的光电流信号，放大两路光电流信号，去除DC，去除工频干扰，得到两路信号的交流部分，交流部分的平均功率比为动脉血的含氧量，通过线性拟合得到脉搏血氧饱和度；任何信号的交流部分都是脉搏波，脉搏率可以通过测量其周期来计算。第三，测量电路及其参数。该电路包括三部分：探头驱动电路、光电流放大和DC消除电路以及计算电路。探头驱动电路实现两路光线由对称的两组三极管组成，并与计算电路的两个输入输出端口和两个输出端口相连，分别控制两路光线的交替切换和幅度。光电流放大和DC消除路径由两个运算放大器组成。第一运算放大器将光电流信号放大成电压信号，该电压信号包括交流分量和较大的DC分量(分别对应于测量部位的动脉血液和其他分量)，因此需要第二运算放大器进行DC去除处理。计算电路接收两个运算放大器的输出作为反馈，以为探针驱动电路和DC消除电路提供参考电压幅度。探头接口描述：1为地线，6和7分别为外屏蔽线和内屏蔽线，2为红外光输入正极，红光输入负极，3为红光输入正极，红外光输入负极，9为光电池输出正极，5为光电池输出负极。四.测量过程基本测量流程如下。200赫兹定时器被中断，两个发光二极管交替开关，即两个灯在一秒钟内各有100个样本。以红外光为例，每次红外发光二极管开启时，发光二极管的幅度红外发光二极管电平(Q3的基极)根据OA0输出而改变，DC电路的DC参考电压红外DC偏置(OA1的正向输入)根据OA1输出而改变，得到的OA1输出作为计算电路的输入，灯关闭。Ir_heart_signal是在原始信号经过工频去除处理后获得的，ir_heart_signal_ac是在数字DC去除后获得的。信号进入队列组_计算64进行脉搏波周期判断，同时计算ir_heart_signal_ac信号的平方和，在进行脉搏周期判断的同时进行采样计数。数字信号DC跟随可以表示为跟随系数(输入信号-DC分量)DC分量=更新的DC分量。脉冲周期的判断过程：队列相当于脉搏波信号上的一个滑动窗口。窗口应该具有一定的宽度，该宽度大于噪声时间但小于脉冲周期。判断过程如下：当最小值位置在窗口中间时，判断为一个波谷。检测到波谷后，窗口将继续滑过10个采样点，但不会再次检查最小值以确保前一个波谷已离开窗口中心，然后将继续检查最小值位置以确定下一个波谷。它可以分为三种状态，即确定波谷、离开波谷和寻找波谷。下图。利用局部特征实时判断脉搏周期的三个阶段：1)确定波谷，确定周期，计算血氧饱和度和脉率，并清计数；2)离开槽，开始计数并计算信号的平方和；3)寻找波谷，继续计数，计算平方和，确定最小值在窗口中的位置V.测量程序的实现(请参考文献pulsoximeter.c)1.可变设置1)全局参数根据模数转换后运算放大器1的输出确定发光二极管是太亮还是太暗。亮度在2500到3000之间。否则，将调整全局参数。快速调整步长为2和tint32 _ t vs _ heart _ signal/红灯，OA1输出经过平均滤波，等待数字DCint32 _ t ir _ heart _ signal _ ac/红外光经过数字DC去除后，进入计算窗口参与平方和int32 _ t vs _ heart _ signal _ ac/红灯，在数字DC消除后，进入计算窗口并参与平方和int 32 _ t sum _ IR _ heart _ signal _ AC=0；/红外光、信号平方和以及一个周期内计算的平均功率int 32 _ t sum _ vs _ heart _ signal _ AC=0；/红灯、信号平方和以及一个周期内计算的平均功率/计算过程信号国际集团_波512；/用于显示、循环队列和在几个循环中存储红外信号int offset _ wave=0；/循环队列头int flag _ initial=1；/初始化标志位int sample _ count=0；/样本计数，每个周期清空，再次计数int num _ beat=0；/下一个脉冲后的初始值是1和2。计算平均功率和血氧饱和度，并重置为1int标志_ jump=0；/判断脉搏波周期是否处于远离波谷的状态。int sample _ jump=0；/当离开波谷时，采样计数离开波谷20，设置为0，flag_jump设置为1/循环队列，判断当前脉冲波谷是否为滑动窗口形式。国际集团_计算64；/用于脉冲周期判断的循环队列，存储64个ir_heart_signal_ac信号int offset _ calculate=0；/队列头位置int min/队列中的最小值int location _ min/最小位置int location _ min _ adjust/最小值与队列头的位置相关。如果它是32，一个低谷将被确认/最终结果/脉冲速率无符号整数心率=6000；/脉搏率最终测量结果，初始值为60.00无符号整数组_心率8；/最后8秒脉冲速率，循环队列，初始化为6000int offset _ heart _ rate=0；/队列头无符号整数采样心率；/当前原始脉搏率结果经过一定的调整后进入群_心率8。int32 _ t sum _ heart _ rate/将过去8秒的累积脉搏率除以8，得到新的心率/脉冲氧饱和度无符号整数SpO2=9500/血氧饱和度最终测量结果，初始值为95.00无符号int组_ spo 28；/最近8秒内血氧饱和度，循环队列，初始化为9500int offset _ SpO 2=0；/队列头int32 _ t sum _ SpO2/将过去8秒内血氧饱和度的累计值除以8，得到新的心率/控制参数int fresh=0；/调试毫无意义/反馈幅度控制和OA1参考电压参数int led _ tab=0；/控制是打开红灯还是红外光，每次都中断开关状态内部发光二极管级；/红外驱动幅度，控制Q3基数，范围1到2500，数值越大，亮度越弱内部与发光二极管级别；/与驱动幅度的关系，控制Q4基底，范围1到4095，较大的数字，较弱的亮度int ir _ dc _ offset=4095/红外灯DC参考电压，当红外发光二极管开启时，控制OA1正向输入端int vs _ dc _ offset=4095当红色发光二极管开启时，/vs灯DC参考电压控制OA1正向输入。int IR _ DC _ offset _ second=0；/数字DC被移除时的DC后续int vs _ DC _ offset _ second=0；/数字DC被移除时的DC后续/运算放大器输出的输出int ir _ sample/红外灯，OA0输出，根据该输出改变红外发光二极管的电平int vs _ sample/相对灯，OA0输出，根据该输出改变相对发光二极管电平3)子功能无符号长isqrt32(寄存器无符号长h)；/平方运算int16_t ir_filter_test(int16_t样本)；/平均滤镜_红外线int16_t vs_filter_test(int16_t样本)；/平均滤镜_红色2.程序主体(请参考pulsoximeter.c文件)1)晶体振荡器和电源设置2)初始化操作：group_heart_rate8初始化为6000，sum_heart_rate初始化为48000，group_SpO28初始化为9500，sum_SpO2初始化为76000。3)数模转换器设置，红外发光二极管电平初始化为2500，而紫外发光二极管电平初始化为900。模数转换器设置。定时器设置，200赫兹采样中断，1600赫兹用于脉宽调制输出。4)设置后，进入低功耗模式。5)中断处理程序，200赫兹中断，中断进入后，要么进入红色发光二极管进程，要么进入红外发光二极管进程，根据输入调整相应的参数，进行平均滤波，去掉DC处理。这两个过程的其他计算不同：在红光过程中，主要计算两个信号的平方和、采样数、脉搏氧饱和度和脉搏率；在红外过程中，主要判断脉冲周期。这两个过程的具体操作如下。红灯流：关闭两个路灯，设置参数，打开红色发光二极管，读取输入，关闭红色发光二极管，根据输入调整参数，平均滤波，去除DC，更新循环队列，是否处于寻谷状态(num_beat从1变为2，找到，否则没有找到)，如果没有找到，计算两路的平方和，累加采样计数，如果找到，计算脉搏氧饱和度和脉搏率，将平方和和和和采样计数设置为0。红外处理：关闭两个路灯，设置参数，打开红色发光二极管，读取输入，关闭红色发光二极管，根据输入调整参数，平均滤波，去除DC，更新循环队列，是否处于离开低谷状态(当flag _ jump=0时，处于寻找状态，当flag _ jump=0时，处于离开状态)，在搜索状态下，找到循环队列中的最小值和位置， 判断该槽是否不是继续寻找的槽，如果该槽是槽，则进入离开状态，仅在离开状态时计数，计数20次，进入搜索状态。中断程序代码如下：/红色流如果(发光二极管标签=0)/发光二极管标签=0，打开红色发光二极管led _ tab=1；/下次切换led_tab进入红外流P2OUT |=BIT2。/关灯P2OUT |=BIT3。/关灯DAC 12 _ 0 CTL= DAC 12 ENC；/打开数模转换器，并根据电压电平给出幅度DAC 12 _ 0 CTL= DAC 12 OPS；DAC 12 _ 0 CTL |=DAC 12 ENC；DAC12 _ 0DAT=vs _ LED _ level/红色发光二极管驱动幅度DAC12_1DAT=vs_dc_offset。/红色DC电路的参考电压，OA1正向输入P2OUT= BIT3/打开灯，红色发光二极管ADC12CTL0= ENC/开启数模转换器，读取OA0和OA1输出ADC12CTL0 |=ENC对于(m=1；m=1500。/伪周期提供数模转换时间，红色发光二极管保持开启vs _ sample=ADC12MEM0/OA0输出结果i=ADC12MEM1/OA1输出结果/OA0输出，根据全局参数控制发光二极管驱动幅度如果(vs_sample=第一阶段_目标_高|vs_sample=第一阶段_目标_低)如果(vs_sample=第一阶段_目标_高)如果(vs_sample=第一阶段_目标_高_好)vs _发光二极管_电平=第一阶段_步骤；其他vs _发光二极管_电平=第一级_精细_步进；如果(vs _发光二极管_电平=4095)vs _发光二极管_电平=4095；其他如果(vs_sample=第一阶段_目标_低_好)第