光学心率传感器的基本结构及工作原理解析

光学心率传感器的基本结构及工作原理解析

该方法非常简单，光学心率传感器基于以下工作原理：当血流动力发生变化时，例如血脉搏率（心率）或血容积（心输出量）发生变化时，进入人体的光会发生可预见的散射。下图1介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。

图1：光学心率传感器的基本结构与运行

光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率：

光发射器- 通常至少由两个光发射二极管（LED）构成，它们会将光波照进皮肤内部。光电二极管和模拟前端（AFE）- 这些元件捕获穿戴者折射的光，并将这些模拟信号转换成数字信号用于计算可实际应用的心率数据。

加速计- 加速计可测量运动，与光信号结合运用，作为PPG算法的输入。

算法- 算法能够处理来自AFE和加速计的信号，然后将处理后的信号叠加到PPG波形上，由此可生成持续的、运动容错心率数据和其他生物计量数据。

光学心率传感器可以测量什么？

光学心率传感器可生成测量心率的PPG波形并将该心率数据作为基础生物计量值，但是利用PPG波形可以测量的对象远不止于此。尽管很难取得和维护精确的PPG测量结果（我们将在下一篇详细论述它），但是如果您能够成功获得精确的PPG测量结果，它将发挥强大的作用。高品质PPG信号是当今市场需求的大量生物计量的基础。图2是经过简化的PPG信号，该信号代表了多个生物计量的测量结果。

图2：典型的PPG波形

下面我们进一步详细解读某些光学心率传感器可以测得的结果：

呼吸率- 休息时的呼吸率越低，通常这表明身体状况越好。

最大摄氧量（VO2max）–VO2测量人体可以摄入的最大氧气量，是人们广泛使用的有氧耐力指标。