实验光电式脉搏探测器ppt课件

1、实验三实验三 光电式脉搏探测器光电式脉搏探测器218.199.94.50张日欣生命科学与技术学院教学实验中心2021.3.一、实验目的 l了解血液的光吸收特性；l了解根本的光电检测技术；l熟习光电器件的根本用法；l了解正常人脉搏波的根本形状和生理意义；l熟习数字示波器的用法、掌握数字示波器与PC计算机的接口及数据采集/分析技术。二、根本原理 l光学检测技术的原理是由于外周组织中密布着大量的血管，其中充溢了血液，由于血液对于光线有一定的吸收才干(参见以下图)，当外周血管中的血液量改动时，外周组织的光吸收/反射特性随之改动。心脏周期性地跳动，这种特性随之改动，运用仪器丈量外周组织对光线的吸收/反射

2、性质的周期性变化就可以完成上述检测。 根本原理l可见光波长(nm)波长范围nm380-430430-450450-485485-495495-550550-570570-590590-620620-650650-780颜色紫靛蓝蓝青绿黄绿黄橙红深红根本原理l血液的主要成分的光吸收率与光线波长的关系 实验光源波长：970nm三、详细的检测方法三、详细的检测方法1：透射法：透射法l运用LED作为丈量光源，其光线穿透受试者的手指，在对侧安放一个光敏器件，接纳穿透组织后的光线，并将这些光线转换电信号。由于光线穿透组织时有一部分光线被组织吸收，而组织的吸收率随血液的充盈程度而变化，所以穿越组织的光线被吸

3、收的程度随之变化，导致光敏器件所接纳到的光强相应变化，输出的电信号也相应变化。运用电子线路放大这些变化的电信号就可以得到随着心跳而周期变化的脉搏波。 详细的检测方法详细的检测方法2：反射法：反射法l运用红外LED照射到皮肤外表，用光敏三极管接纳反射回来的漫射光线，由于反射回来的光线中有一部分是经手指的内部组织反射的，所以这些光线中含有手指的内部组织中血液充盈程度变化的信息。光敏器件所接纳到的光强随着血液充盈程度的变化而变化，输出的电信号也作相应变化。运用电子线路放大这些变化的电信号就可以得到随着心跳而周期变化的脉搏波。 采用采用LM324的电路的电路#1#2#3#4实验内容实验内容1：红外线透

4、射式脉搏波：红外线透射式脉搏波检测器检测器1.首先将直流稳压电源接成正负电源方式，并调整电压旋钮将输出电压调至12v，封锁电源；2.实验板如图：衔接好电源，留意实验板上的正负电源线的颜色，把对应的电源插头插到直流稳压电源上，检查无误后，翻开电源，实验板上两个指示灯亮，阐明衔接正确，否那么衔接有误，请检查电源衔接；光槽RV1，调整LED电流RV2，调整任务点电源插座正、负电源指示灯测试点LM324运放实验内容实验内容1：红外线透射式脉搏波：红外线透射式脉搏波检测器检测器2.调理RV1使LED上的电流为5-10mA左右(此时R1上的电压降大约为2.5v5.1V)，将手指放在光槽的空档之间，并用遮光

5、物体盖住手指，然后用万用电表丈量“J1点的电压值，调理RV2使其大约在34V左右；实验内容实验内容1：红外线透射式脉搏波：红外线透射式脉搏波检测器检测器3.用示波器丈量J1点的波形(灵敏度为1V/div，扫描时基为250ms/div)，该当察看到电压根本上在4V左右并伴随着有规律的动摇，这种动摇就是脉搏波；为仔细察看TP1点的波形，可将示波器的输入选择置于“交流的位置上，适当提高示波器的灵敏度，使屏幕上的电压动摇明显。实验内容实验内容1：红外线透射式脉搏波：红外线透射式脉搏波检测器检测器4.将示波器的输入选择置于“直流的位置上，坚持上一步丈量时的量程不变，将输入端接在J2上察看进入放大器之前的

6、信号，然后将输入端接在Vout上，适当降低示波器的灵敏度直至屏幕上出现波幅称心的脉搏波；适当调理示波器的扫描触发方式和触发电平，使脉搏波显示明晰稳定，然后采用示波器的“单次扫描方式捕捉一幅脉搏波的波形图； 实验内容实验内容1：红外线透射式脉搏波：红外线透射式脉搏波检测器检测器5.运用示波器的游标功能丈量捕捉到的脉搏波的幅度和周期，进而换算出来心率，并对脉搏波进展FFT；6.将所冻结的脉搏波波形和FFT结果传到PC机中，并将其粘贴到WORD文档中，在教师的打印机上输出，作为实验报告的资料选做。实验内容实验内容2：红外线反射式脉搏波：红外线反射式脉搏波检测器选做检测器选做1.坚持组装好的LED驱动

7、电路、光敏接纳电路以及放大器电路，将光槽拆下，换上红外线发射管和光敏三极管以并列方式组成反射式检测安装。检查无误后接通电源并察看有无异常景象假设一切正常那么进入下一步；2.反复上面实验的26步。四、本卷须知l为有利于手指脉搏的检测，该当保证肢体末端的血液循环良好，所以实验室的温度不应低于16C，否那么该当开启空调加温；l丈量脉搏波时，为提高检测灵敏度，应留意让手指与发射LED和接纳光敏管严密接触，但不要有压迫感，以免妨碍血液循环； l留意遮盖环境光线并留意坚持手指的位置稳定，以保证脉搏波形稳定；l在进展反射式丈量时，留意使发射管和光敏管之间坚持510的夹角(参见图3)，同时留意在发射管和光敏管

8、之间用不透光的卡片隔开； 五、实验报告实验报告该当包括以下内容：1.所获得的脉搏波波形图和它的FFT频谱图；2.所获得的脉搏波的幅度、周期的丈量值以及经过周期换算出来的心率；3.实验过程的记录(建议各种丈量方式可以在同组学生之间交替进展，以使每个学生都有参与的时机)；4. 实验景象的分析和讨论以及思索题解答等。思索题 1)图4中的电路被虚线分割为#1，#2，#3，#4四个区域，请阐明这四个区域中部分电路的功能。2)在实验步骤的第3步中，为了仔细察看J1点的波形，为什么要将示波器的输入选择置于“交流的位置上？3)他所测到脉搏波形在每个心动周期中是如何变化的？其波形有什么特点？其生理意义是什么？4

9、)调理LED的供电电流会引起什么变化？为什么？思索题5)反射式和透射式丈量的结果有何异同？6)能否可以利用本实验安装制造一个心率计？怎样改良？7)本实验的丈量安装能否可以直接用于血氧饱和度的丈量？为什么？8)假设要在本实验的根底上制造光电式血氧饱和度检测仪，怎样改良？器件的识别器件的识别发光二极管发光二极管lLED器件在本质上是一只二极管，所以明显地具有单导游电的特性。用万用电表的二极管检测档可以直接出正反向电阻明显不同，对于发光波长在可见光范围之内的LED，当其正导游通时可以看到发出的光线，比较容易识别。对于红外发光二极管，由于其发光谱线在可见光之外，所以无法看到，但其二极管的特性还是容易用

10、万用表测出。当红外二极管正导游电时由于有红外线发出，所以皮肤敏感的人可以在其发光部位附近体验到微弱的热感。发光二极管有2根引线，其中较长的一根为正极(A)，较短的一根为负极(K)。器件的识别器件的识别光敏三极管光敏三极管l有两个PN结，有集电极和发射极，但是没有基极，因此只需2根引线，外观上容易与LED混淆。但用万用表的电阻档丈量时，其情况与LED明显不同。将数字万用表的正表笔(红色)衔接光敏三极管集电极(C)，负表笔(黑色)衔接光敏三极管发射极(E)，当没有光线照射到光敏三极管上时该当读出一个较大的电阻，当有光线照射到光敏三极管上时，可以测得一个较小的电阻，于是可以区别于其它的器件。l留意：当光敏三极管反接 (即，正表笔衔接光敏三极管的发射极，负表笔衔接光敏三极管集电极) 时，也可以测到一个随光线变化的电阻，但是，当强光照射时可以到达的最小电阻较大，约数十K，而正向衔接时可以小至1 K左右甚至更小。本实验所运用的光敏三极管的2根引脚中较长的一根为发射极。器件的识别器件的识别红外光槽红外光槽 l本来是用于机械动作光电信号检测的公用器件，这里之所以用来进展作为透射式脉搏检