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血压计方案的硬件实现和软件设计

文章来源:金沙集团3354.c.c / 作者:金沙集团3354.c.c / 发表时间:2023-12-01

血压是人体重要的生理参数之一,准确测量它有助于早期发现和识别高血压类型,并提供合理的治疗建议。目前临床上主要针对普通患者采用无创检测方法。血压计方案是应用在电子血压计上的,采用示波法进行间接测量。[敏感词]在示波法的基础上,从硬件实现和软件设计两个方面进行讲解。

1、硬件规划

血压计方案利用示波法检测血压的主要过程是获取袖带中变化的压力信号,分析从中分离出来的脉搏信号,找到收缩压和舒张压的对应位置,进而获得数据。集成了高精度16位Σ-ΔA/D转换器,因此其A/D参考电压可以编程调整。在确保精度和动态范围要求的情况下,可以直接进行A/D转换。

由于Σ-ΔA/D转换器提供差模输入方式,因此传感器给出的差模信号可以直接发送至A/D转换器。理论上,其共模抑制比可以达到无穷大。因此,可以降低由于前置放大电路不匹配而产生的共模干扰。转换过程经过低通滤波器进行滤波,传感器可以直接连接到A/D,然后连接到数字滤波器。可以根据产品使用环境的不同,采样一个标准压力输出,然后进行A/D转换,然后根据转换结果及时调节恒流源,直至达到规定的压力值。输出所需的转换值,完成产品的自动校准。

血压计方案

2、软件规划

经过硬件处理后,得到袖带内压力的变化曲线。在软件处理中,会先对脉冲信号进行分离;然后去除干扰点,拟合包络曲线,即可求出相应的平均压力,可以计算收缩压和均匀压的系数。

在分离脉冲信号的过程中,引入了形状滤波算法。由于袖带内压力信号的频段与脉搏信号频段接近,直接采用带通滤波会减小信号波动,降低信噪比,给后续处理带来困难。使用形状滤波处理算法从形状角度分离信号,可以很好地提取脉冲信号。为了实时完成信号分离,将采用开运算进行处理,将原始信号中的所有峰值展平,然后利用原始信号与处理后的信号之间的差值来获得分离后的脉冲信号。

为了有效抑制干扰并修正完整的脉搏波,根据每个脉搏波峰与其相邻脉搏波峰之间的角度关系来确定每个脉搏波的可信度。由于脉搏波幅度并不是单调变化的,因此这样的判断还需要考虑幅度因素。利用获得的每个脉搏波的权重信息进行包络线拟合,由于得到的包络线明显不对称,因此将采用加权三阶小二乘拟合方法。根据平均压力的大小决定选择哪个波动系数,并利用波动系数计算收缩压和舒张压对应的位置,然后得到收缩压和舒张压的大小。

血压计方案硬件集成度高,设计实现简单,软件设计集成了形状滤波等多种先进算法,精度高,抗干扰性能强。可以确保血压测量精度在5mmHg以内,基本满足血压测量的精度要求。

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