载人离心机训练用高精度耳脉搏波生理信号检测装置的设计与实现

目的:设计一种载人离心机训练用高精度耳脉搏波生理信号检测装置,以解决载人离心机训练时飞行员耳脉搏波信号无法准确计量、校准的问题。方法:高精度耳脉搏波生理信号检测装置由耳脉搏波采集传感器、信号采集控制单元和上位机信号处理模块组成。其中,耳脉搏波采集传感器外形为耳夹样式,主要由外壳、内壳和弹性钢片组成;信号采集控制单元硬件由电源模块、光源恒压模块、信号采集模块、主控模块和数据传输模块组成,软件部分在嵌入式系统上开发实现;上位机信号处理模块将信号处理划分为信号预处理和脉搏波信号监测显示2个阶段。采用生理电信号检定仪对该装置检测的耳脉搏波信号进行测试,以验证该装置的检测性能;采用该装置在不同载荷下进行载人离心机训练试验,以验证该装置的有效性和稳定性。结果:该装置检测的电压测量误差、幅频特性和共模抑制比均在JJG 760—2003《心电监护仪检定规程》和JJG 954—2019《数字脑电图仪检定规程》允许的范围内;该装置能够实时检测载人离心机训练时飞行员的耳脉搏波信号,且受运动干扰较小,信号质量稳定。结论:采用该装置可以准确得到载人离心机训练时飞行员的耳脉搏波波幅的变化,能够有效反映飞行员在正加速度作用下的脑血流量变化。