基于光电容积脉搏波描记法的柔性血压传感器标定方法研究

基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统.以蠕动泵来产生脉动流,通过调节其转速的大小来控制模拟血液输送的频率和压力,从而引起弹性乳胶管内模拟血液体积的变化,而改变反射光的信号周期与强度,贴近于人体脉搏测量过程的实际场景.该系统心率检测误差均值为0.27778,95%一致性界限为(-2.59562,3.15117),所测收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)的拟合优度分别为0.97185和0.98111.经标定后的柔性PPG传感器对4名志愿者检测的SBP和DBP的平均偏差(Mean Deviation,MD)±标准差(Standard Deviation,SD)均值分别为(1.21±2.16)mmHg和(0.76±2.02)mmHg,均符合且远小于美国医疗仪器促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)所制定的衡量血压计精度的标准指标(5±8)mmHg.结果表明,该系统能够准确高效地标定柔性PPG传感器,为实现便携式可穿戴设备的精准血压检测提供标定基础.

固酶纳米复合物光电催化性能评估的综合实验——多学科交叉综合性实验教学改革实践

针对现有固酶二氧化钛-碳纳米材料复合物基光电化学传感器存在的环境适应性和抗干扰性欠佳、灵敏度和底物选择性不够高以及构效关系研究不足等问题,系统探讨了不同功能单元与二氧化钛/碳基纳米材料之间各种相互作用与纳米复合物各基元结构、组成以及理化性质之间的关联。在此基础上确定制约其传感效能和应用价值的关键因素,阐述了未来构筑此类传感器构效关系模型所需解决的重点问题。本文设计了一个典型的综合性实验,介绍了固载牛血红蛋白的二氧化钛纳米球-3D氧化石墨烯共价偶联复合物基电极的制备方法。使学生掌握综合运用多种表征测试技术考察固载酶分子与载体各基元间相互作用对酶参与光电催化反应各相关步骤动力学的影响的方法,并了解固酶电极光电催化动力学参数测定的相关理论和方法。

绿光收发一体式集成光电子芯片的脉搏检测传感器

光学体积描记(PPG,photo plethysmo graphy)因其设计简单、成本低、信号周期能有效反应心脏节律等特点被广泛应用于检测心率及脉搏活动。基于多量子阱(MQW,multiple quantum well)二极管发光谱与探测谱存在重叠区的物理现象,采用兼容工艺在一块氮化镓芯片上实现光发射和接收器件的集成,研制收发一体式集成光电子芯片及脉搏传感器。实验结果表明,该氮化镓集成光电子芯片能够有效地接收经过心脏脉冲调制过的反射光。结合电路处理,能够根据还原的PPG信号计算出测试者的心率及脉搏跳变频率,以此起到检测和警示的作用。

适配光电子学空间电荷测量方法的弹光传感器设计与测试验证

为支撑复杂应力环境下新能源电力系统装备绝缘可靠设计与状态评估,该文提出一种具备高时空分辨潜力的光电子学空间电荷测量方法,并构建了光-电-机械电荷测量信号传变转换模型。模型分析指出,电荷受太赫兹脉冲电场扰动所产生的弹性波大小与平衡探测器所检测光强差近似成正比。针对测量传感器部分,结合分子动力学模拟,提出以SU-8胶为基体、羟基化石墨烯为掺杂分子的传感器材料改性设计思路,并基于光刻工艺,完成了高可靠弹光传感器的研制。进一步,搭建椭偏传感探测系统对所研发传感器开展了测试验证。实验表明,平衡探测器输出电压与传统电声脉冲压电传感模块输出量级一致,均为mV量级。同时,所研发弹光传感器可实现kHz级重复弹性波与飞秒脉宽脉冲弹性波的追踪测量,相较于压电传感模块,测量波形光滑且无畸变,具备较高的测量可靠性,可应用于光学测量方法。

用于快速检测苯胺的新型氰基苯乙烯荧光探针

苯胺是一种使用广泛但具有高毒性的化学原料,对环境安全和人类健康有巨大的潜在威胁。因此,对苯胺的检测具有重要的应用价值。本文设计并合成了一种可对苯胺进行选择性检测的氰基二苯乙烯衍生物(CN-DBE)荧光探针材料。通过光致发光光谱和数值模拟等方法对CN-DBE的聚集诱导发光性质、传感性能和检测机理进行了详细研究。结果表明,基于光诱导电子转移机理,CN-DBE可实现对苯胺的高选择性、定量、快速检测。此外,利用浸渍法制备了相应的CN-DBE试纸,可实现对苯胺的可视化检测,提供了一种廉价且简单的苯胺泄漏检测方法。

基于PIC单片机的脉搏血氧测量仪的研制

氧是维护生命的基础,血氧饱和度是人体极为重要的生理参数.血氧饱和度的测量在临床和日常保健中有重大意义.系统是以PIC18C252单片机为核心控制的测量仪,在硬件上实现了使用光传感器采集红光和红外光透过动脉血管后产生的信号电路以及相关的测量电路,实现了与PC机的通信;在软件上实现了以PIC18C252单片机为核心的控制程序,实现了数字信号处理算法和计算人体脉率和血氧饱和度(SaO2)的复杂算法,有效地克服了测量信号的漂移和噪声干扰,从而满足临床生理监护的需要.

智能化无创血氧饱和度检测系统的研究

无创脉搏血氧饱和度仪能够快速实时进行血氧饱和度的测量 ,在临床中得到广泛的应用。针对复杂生物组织如何建立相对准确的数学模型是提高血氧仪精度的关键问题 ,本文分析了光通过人体组织的传输特性 ,采用辐射传输理论 ,并考虑散射效应 ,提出了一种新型无创脉搏血氧仪的设计方案 ,有效地减小了血氧仪的测量误差。通过与 PC机联网 。

监护用脉搏式血氧饱和度测试方法的研究

根据红光和红外光透过动脉血管后的相对最大光强和光强最大变化量之比来计算血氧饱和度（ＳＯ２）的一般原理和推导出的实用算法，针对临床长期监护的特殊要求，设计了单片机反馈控制的自动基线调节电路，自动增益调节的可控积分电路及相应算法，有效地克服了因测量信号的漂移，特别是人体生理差异造成使系统工作恶化的影响，从而使本系统满足了临床生理监护的需要。

基于ZigBee的停车场车辆信息采集及显示系统

车辆数目的大幅度提升,导致停车难度也随之增大。为改善"泊车难"的问题,本文设计车位引导系统,使停车更便捷和高效。该系统采用光电传感器实时探测各个车位上的车辆信息,基于CC2530单片机,通过ZigBee和RF4CE应用的片上系统(So C)组成的发送-接收机将已处理过的数据信息传输到上位机,配合VB界面显示空车位数量,引导车辆停放到空置车位。本小组制作了一套按比例缩小的停车场模型,能方便地在电脑终端上观察出空余车位的情况。用户根据本系统进行泊车可快速找寻到空车位,节省找寻时间并提高停车效率。

分时差分式光纤甲烷气体检测仪的研制

基于甲烷气体的吸收光谱特性,研制了一种用低廉LED作光源的新型分时差分式光纤甲烷气体检测仪。光源LED自动实行交替斩波,波长切换机构的灵巧设计可以用单光路实现差分吸收浓度检测,消除了双光路的差异。理论和实验表明,该结构既可以简化设计,又可有效抑制信号检测与传输中的同性干扰。

微功耗光电式脉搏测量仪

文中设计测量脉搏的低功耗系统。利用光电传感器抬取指端的光电容积脉搏波信号,进行滤波放大及A/D转换。M68HC908QY4单片机进行控制和数据处理。最后脉搏次数由液晶显示器直观显示。该系统方便快捷,四秒钟就能得到测量结果,并且有功耗低的优点。

无菌袋装机中薄膜自动纠偏装置及控制系统

包装膜输送时的走偏,是影响无菌包装机的生产率及性能的重要因素。由于薄膜走偏是随机的,必须进行自动检测及控制。本文设计了一种能自动纠偏的装置,并分析讨论了用PLC对纠偏装置进行控制的原理及编程方法。

高速物体速度测量反射式光幕光电性能研究

在使用区截装置的测速系统中,为了扩大靶面面积,适用于大口径的高速飞行物体的速度测量,系统采用没有反射装置的光幕做为靶面。通过理论分析了光幕探测距离的影响因素,并通过实验验证系统的实际探测性能,系统在距离镜头1 300 mm处,形成一个半径为400 mm的圆形有效探测区域,面积为0.502m2。在这个范围内,直径大于等于40 mm的物体通过时都可以被系统检测到。最后对其指标的改进根据不同的影响参数提出相应的解决方案。光幕靶在完成过靶目标探测的同时,简化了机械结构,易于调节,大大缩小了体积,减轻了质量,同时降低了成本,更加方便于野外实际应用。

CSY-910型传感器实验仪增设实验项目设计

针对我系现有CSY-910型传感器实验仪,结合测控技术与仪器本科实验教学内容,在原实验仪基础上自行设计开发了光敏电阻、光敏三极管、热敏电阻、AD590集成温度传感器、DS18B20数字温度传感器等部分实验项目,使其更有效地为实验教学服务。

光纤甲烷气体传感器可行性研究

从理论上提出了一种基于比耳 朗伯定律的新型煤矿安全系统瓦斯检测方法.这种方法利用光纤作为探测器件,在甲烷的红外吸收谱线处利用强度吸收法实现对甲烷气体体积分数的检测,并利用差分法实现外界误差的消除,从而达到准确测量的目的.由实验室模拟实验证实这种方法可以大大提高系统的灵敏度.

光电测速传感器及其信号调理电路

介绍了光电测速传感器的组成 ,分析了该传感器的工作原理。在分析该传感器信号的基础上 ,用SD 380动态分析仪作了频谱分析。设计了相应的信号调理电路 ,并据此制作了车速仪 ,其准确度高 ,实用性强。

基于蓝牙传输的脉搏血氧饱和度监测系统设计

血氧饱和度的测量在临床和日常保健中有重大意义。系统是以AT89C51单片机为核心控制的测量仪,实现了使用光传感器采集红光和红外光透过动脉血管后产生的信号电路以及相关的测量电路,并利用单片机控制蓝牙模块,采用基于HCI层的单片机对蓝牙模块的控制方式,实现了与PC机的通信。本文把血氧饱和度检测系统和蓝牙技术结合起来,克服了使用传统的有线系统及病人不能自由活动的缺点,给病人带来了行动上的便利,也给家庭监护、远程医疗等创造了条件。

动态判别溶液浓度大小的光电测量方法

根据液滴对光具有会聚的特点,以及溶液浓度与其折射率有定量的对应关系,提出了一种新的判别溶液浓度大小的光电测量方法。此方法具有非接触、动态判别,适用面广,装置简单等特点。实验结果表明溶液百分比浓度的微小变化也能判别。该原理还可用于透明溶液浓度检测仪的设计与制作。

高速光电反射式转矩转速传感器及其试验研究

针对目前转矩转速传感器高速工况测量困难的问题,研究了一种高速光电反射式转矩转速传感器。采用比相测量原理,以激光头和反光条纹为信号发生器。计算了弹性扭轴的结构参数和临界转速,并进行了样机台架实验。实验表明:该传感器结构简单、性能稳定,与现有的转矩转速传感器相比,该传感器可用于速度在105r/m in以上的超高速回转机械(如航天叶轮泵、高速轴承等)转矩转速的测量,且测量误差小。

一种新颖的接触式光电焊缝跟踪传感器

焊缝跟踪传感器的设计是焊接自动化实现过程的重要环节,在此克服非接触式焊接跟踪传感器易受干扰的缺点,利用光电转化的原理,设计了一种新颖的接触式光电焊缝跟踪传感器,该传感器利用特制导轮与坡口紧密接触,依靠坡口的机械导向作用实现焊缝自动跟踪,当导轮位置发生偏移,利用光电转换单元以及信号处理单元,可将偏移位移转化为模拟电压量。详细介绍了这种传感器的工作原理和组成,并说明了它在管道焊接机器人中的作用。经实验验证,该传感器可达到良好的测量和监测效果。