柔性可穿戴湿敏传感器制备及呼吸检测实验

该文以壳聚糖/导电炭黑复合薄膜作为敏感层,构建了高性能湿度传感器,并研究了传感器件微结构薄膜对呼吸检测敏感的机理。该文展开实验测试了传感器的湿度及呼吸响应特性,使用灵敏度、响应恢复特性、重复性等参数评价传感器性能,同时基于LabVIEW技术实现了湿敏/呼吸信号的实时读取与处理、单片机与电脑终端通信、呼吸波形显示等功能。该检测平台成本低、易操作,为传感器检测技术的实际应用提供了借鉴,同时可促进学生对柔性可穿戴传感器检测实验与应用的深度理解,有效提升课堂教学效果和学生的学习积极性。

基于毫米波雷达的呼吸检测与分类算法研究

与传统的呼吸检测技术相比,毫米波雷达检测在用户体验、检测效率与安全性方面表现更优,未来前景十分广阔。利用77 GHz毫米波雷达发射并处理混频信号,再采用快速傅里叶变换以及相位提取与解卷绕算法,经过IIR滤波器提取呼吸信号,最终对不同的呼吸状态进行分类,实现了从检测到呼吸状态分类的完整过程。结果表明,呼吸检测方法有很强的稳定性,并且支持向量机算法的分类准确率为95%,可以有效识别不同的呼吸状态。

应用于超宽带呼吸检测的压缩感知算法研究

超宽带雷达是最近生命探测采用的主要形式,绝对带宽不小于500 MHz的带宽对前端AD采样速率要求较高。针对超宽带系统硬件成本很高有时甚至不能实现的系统搭建问题,论文提出自适应的压缩感知(CS)呼吸检测算法。根据压缩感知欠采样的特点,首次将CS原理应用在微多普勒呼吸频率检测中,对OMP和GPSR两种恢复算法进行了测试,最终采用了OMP检测算法,并设计了自适应观测字典。应用本方法采样率可以达到0.66,大大降低了前端采样压力,节约硬件实现成本,并提高了检测效率。

超宽带步进变频雷达人体呼吸检测方法研究

针对生命体检测技术中呼吸频率检测问题进行了研究,提出了利用超宽带步进变频雷达对生命体在一维距离域上成像的同时检测其呼吸频率的方法。该方法首先利用步进频率的回波数据得到目标的一维距离像,然后在一维距离像中目标信号两边作滤波,滤波后可将微弱的呼吸频率从噪声中提取出来,实现检测生命体呼吸频率的目的。该方法可将载有呼吸频率信号的目标一维像从距离域中截取出来,使得人体微动以及其他距离域上的干扰频率被抑制掉,提高了回波信号的信噪比。

基于谐振型SAW传感器的呼吸检测系统设计

人呼吸中VOCs的种类及含量与人的身体状况有关,对其的检测可用于疾病的诊断。本研究利用谐振型声表面波传感器,开发出一套可用于对人呼吸中VOCs进行检测的系统。本文首先介绍了该系统的组成及原理,并对系统的关键环节进行了测试。在此基础上,系统对多组测试样本进行了实验,实验结果初步表明,本系统可对×10-9(ppb)级的VOCs测试样本进行直接检测,已经具备对人呼吸中VOCs的检测条件。

基于Kinect的非接触式呼吸检测系统

利用Kinect的深度传感器功能,获取景深图像,并对图像进行信号处理和分析,检测人体的呼吸率和呼吸状态,从而实现非接触式呼吸检测。该系统免除了传统接触式呼吸检测仪安装和测试带来的不便,实现高效准确的实时呼吸监测。

多生命参数监护仪用呼吸检测电路

介绍了一种用于多生命参数病人监护仪中的呼吸检测电路。它采用呼吸阻抗法原理，利用心电电极采集呼吸波信号，并将呼吸波信号送入８０ Ｃ １９６单片机内的Ａ／Ｄ转换为数字信号，计算出呼吸频率，同时在 ＬＣＤ上显示。

石墨烯湿敏传感器件的呼吸检测实验装置

设计了基于纳米修饰石墨烯的湿敏传感器呼吸检测装置,并对其电容湿度传感器的湿敏特性及呼吸特性进行测试分析。采用自组装方法制备氧化锌修饰氧化石墨烯薄膜湿度传感器,采用电子扫描电镜对其形貌进行表征,基于555多谐振荡器和STM32单片机构筑了一种柔性薄膜型呼吸检测装置,并对其性能进行了测试。实验结果表明,该呼吸检测装置具有高灵敏度及优良的响应与恢复特性,并且经蓝牙同手机通信可实时显示呼吸频率,展示了较好的呼吸检测效果。

一种新的阻抗式呼吸检测系统的设计

设计了一种基于谐振状态下反射阻抗的耦合原理 ,以实现高灵敏度阻抗检测。该检测原理具有激励电流小、反应灵敏、电路简单等优点 ;除应用于胸部呼吸阻抗检测外 ,还可应用于其它人体器官生物阻抗的检测 ,具有广泛的应用前景。

基于深度图像的非接触式呼吸检测算法研究

呼吸是人的基本生命活动,监测呼吸可以得知呼吸道和胸廓运动的生理、病理学状态,对某些呼吸系统疾病的诊断有重要的参考价值;提出了一种非接触式呼吸监测方法:对红外视频流中的每帧胸腹部区域数据进行降维,计算所有胸腹部区域数据的方差,将一定时间段内的方差序列进行低通滤波;最后根据方差序列可以获得该段时间内的呼吸频率和呼吸暂停时间;提出的非接触式呼吸检测算法在不影响被监测者正常睡眠活动的情况下,可以准确获取呼吸频率与其他相关参数,为健康监测和相关疾病的诊断提供了数据支持;日常家居场景的实验中,检测到的呼吸次数与实际完全一致,并且与实际胸腹部起伏变化基本同步,较好的保证了结果的准确性。

FMCW毫米波雷达多人呼吸检测方法

基于雷达的人体生命体征信号(如呼吸、心跳等)探测在诸多领域具有重要意义。当多个人体目标处于同一平面内,且雷达与多个目标共线时,会导致雷达无法检测较远距离的目标。为此,本文提出一种新的雷达空间布置方案,即将雷达布置在高处,并利用毫米波雷达高分辨率特性从距离维区分多目标,同时结合多种手段辨别人体目标和静止杂波。本文对FMCW毫米波雷达呼吸检测的信号处理流程进行了详细推导,并进行了实验验证。实验结果表明,本文所提方案可以有效地区分人体目标和静止杂波,并准确提取多目标呼吸信号和呼吸频率。此外,针对单部雷达存在空间检测盲区的问题,本文详细讨论了不同雷达数量和空间布置方案下的雷达空间检测盲区,并论证了三部不共线雷达可完全消除雷达空间检测盲区。

基于时频信息融合网络的非干扰呼吸检测方法

为了能够克服复杂环境中的噪声影响,实现基于多普勒雷达的鲁棒呼吸信号检测,本文提出了一种基于时频信息融合网络的非干扰呼吸信号检测方法。该方法利用多普勒雷达采集用户的胸腔运动信息,提取双通道混频信号(I和Q通道),从时域和频域2个维度,构建时频信息融合网络进行呼吸频率的识别。针对时域信号,使用长短期记忆(LSTM)网络提取信号的有效周期信息;针对频域信息,使用选带傅里叶变换(ZoomFFT)实现细粒度的频域特征计算,并结合卷积神经网络(CNN)提取频域特征的有效信息;最后,融合2个层面的信息,通过Lowess平滑方法,实现对用户呼吸频率的精准检测。实验表明,该方法比其他常用信号处理方法识别平均误差、标准差更小,对不同距离、不同朝向的呼吸都可以进行有效识别。

种子呼吸检测方法及其应用研究进展

种子呼吸反映了种子的多种内在属性和生理生化特征,种子呼吸检测方法的进展对种子呼吸代谢研究具有重要意义。本文从种子呼吸检测方法及其应用2个方面进行了综述,重点综述了小篮子法、瓦氏微量法、Clark氧电极法、红外线二氧化碳分析仪法、氧传感技术检测法(Q技术)和可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术检测法等常用种子呼吸检测方法的工作原理、主要检测对象及操作方法,总结了以上种子呼吸检测方法的优缺点及其适用范围。讨论了种子呼吸检测方法在种子呼吸代谢、种子储藏和种子活力测定等几个方面的研究应用,重点阐述了种子呼吸检测技术与种子活力相关的研究进展。根据研究现状对种子呼吸相关检测方法及其研究和应用方向进行了展望:(1)基于TDLAS技术等光学检测技术有望研制出灵敏度更高、操作更为简单的种子呼吸检测方法及装备;(2)种子呼吸代谢及其影响因素研究有利于丰富和深入揭示种子呼吸代谢过程理论;(3)开展种子呼吸指标和种子活力参数研究,为探寻能够将种子呼吸强度作为有效判定种子活力指标提供重要参数支持。

基于呼吸检测传感器的PVDF薄膜压电效应仿真

呼吸检测传感器使用PVDF压电薄膜作为感应端,将呼吸信号转变为电荷,通过电荷调理电路,采集呼吸产生的电压信号。由于呼吸信号较微弱,实际产生的电荷很难直接测量,通过仿真PVDF压电效应,得到最大电压值,从而设计调理电路,使采集到的电压信号达到理想幅值,能够被进一步处理。研究结果表明,电压放大电路将输出的电压信号放大2.55倍左右可使电压信号达到理想幅值。

基于聚偏氟乙烯薄膜的穿戴式呼吸检测系统

针对人体呼吸信号的特点设计一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜材料的可穿戴式呼吸检测系统。人体呼吸时PVDF薄膜受力产生的感应电荷较少,经信号调理电路将电荷量转换成电压量。单片机通过模数转换器获得呼吸信号数据,通过蓝牙发送给上位机。上位机从获得的数据中提取呼吸波形,并进行平滑滤波、自适应双阈值来计算呼吸率。试验结果表明,本系统可以实时准确地检测出人体的呼吸波形,呼吸次数识别的准确率在90%以上,可以满足人体呼吸监护的需求。

基于视频分析的呼吸检测算法

针对传统视频监控蒙被子时无法进行呼吸判断的问题,提出一种改进的欧拉影像放大算法(Eulerian video magnification,EVM)进行呼吸检测,并结合运动历史图(Motion history image,MHI)和网格标记法来去除干扰影响.该算法核心是利用改进的EVM获得有运动前景目标,利用MHI来检测图像中的大运动,并用网格标记法除去手、头等外部运动干扰.结果表明:该方法实现简单,实时性好,可以有效除去呼吸以外运动对正常呼吸的干扰.

基于Wi-Fi信号的免训练呼吸检测

随着无线通信技术的飞速发展,Wi-Fi已被广泛应用于公共和私人领域。基于无线技术的非入侵式呼吸检测技术在智能家居领域有着广阔的应用前景。针对现有的解决方案难以解释不同场景下存在的巨大性能差异,文中在自由空间中引入菲涅耳区刃形绕射模型,设计了一种基于Wi-Fi信号的免训练呼吸检测方案。首先,通过菲涅耳区刃形绕射模型,在室内环境中验证了Wi-Fi信号的衍射传播特性;其次,研究了人体呼吸对接收端Wi-Fi信号的影响,并量化了衍射增益与人体呼吸时微小胸腔位移之间的关系,不仅解释了可以使用Wi-Fi设备检测到人体呼吸的原理,还论证了在哪些位置更容易检测到呼吸;最后,通过快速傅里叶变换(FFT)从接收信号强度(RSS)中估计呼吸速率。利用所提算法,可以清楚地知道呼吸检测的好位置和坏位置的分布,并且对于好的位置来说,平均呼吸估计的准确率可达93.8%。实验结果证明了仅使用一对收发器便可使厘米尺度的呼吸感知成为可能,并有望通过普及的Wi-Fi基础设施提供一种无处不在的呼吸检测方案。

PVDF传感器的睡眠呼吸检测研究

睡眠呼吸暂停综合征(SAS)有可能诱发心肌梗塞、脑血管意外和其他疾病,具有潜在危险性。目前用于呼吸检测的主流方法存在诸多不足。针对SAS检测的问题,提出一种基于聚偏氟乙稀(PVDF)传感器的睡眠呼吸检测方法。根据PVDF材料的压电特性,设计了一种用于检测呼吸信号的PVDF传感器。通过检测呼吸时胸部运动产生的振动信号,反映睡眠者的呼吸状态。设计了滤波电路和放大电路,对检测到的振动信号进行滤波和放大处理。通过采集受试者睡眠呼吸信号和实际睡眠状态并作对比,验证了该方法用于睡眠时呼吸信号实时检测的可能性。与传统的睡眠呼吸检测方法相比,因PVDF压电材料的阻抗和人体相近,同时具有质量轻、伸展性好等优点,故PVDF传感器具有更好的适用性和推广性。

基于快速响应湿度传感器的无线呼吸检测系统

呼吸功能的实时检测对有呼吸功能障碍的人群十分重要。基于纳米材料湿度传感器和Zig Bee无线网络技术设计了一种呼吸检测系统,该系统由四部分组成:湿度传感器探头、数据采集节点、数据接收节点、基于VC++的MFC平台开发的呼吸功能检测软件。系统实现了呼吸频率记录、呼吸暂停报警、呼吸信号波形实时显示等功能。实验对几位志愿者进行呼吸功能检测,验证了系统的有效性。呼吸检测系统具有响应和恢复快、能够检测急促呼吸、受外界干扰小、无线检测、携带性强等特点。

基于微波非接触式呼吸检测系统设计

本研究采用微波雷达法研制出基于微波非接触人体呼吸检测系统对人体呼吸进行检测,并设计了两种测试方案。第一种方案与权威商用呼吸设备做同步数据采集比较;第二种方案在不同人群及人体不同体位情况下进行呼吸检测,体位分为平躺、侧躺、坐立。通过系统测试,验证了该微波系统检测信号的唯一性,即检测出的信号就是真实呼吸信号;同时验证了微波系统具有较高的鲁棒性。说明基于微波非接触呼吸检测系统可对人体呼吸进行有效检测,进一步为临床医学提供一种非接触检测设备。