基于脉搏波信号处理的头戴式装置的研究与设计

发布时间：2025-06-27 04:13

　　脉搏信号处理是一种人体生理和病理分析的重要手段。随着传感技术和相关理论的发展,基于容积脉搏波的血氧饱和度、脉率及脉率变异性(Pulse Rate Variability,PRV)监测成为现代医疗重要检测指标。由于脉搏波采集方便,便携式的基于脉搏波体征状态监测及分析装置将会在5G和物联网时代对人体健康实时监测发挥重要作用。基于以上背景,本文设计一种头戴式的基于容积脉搏波信号处理的生理监测和分析系统。本文根据光电反射式采集的脉搏波信号进行血氧脉率计算及脉率变异性分析;装置能够对体征状态实时监测,对异常情况能及时预警,通过上传云端对人体生理及精神状态进行统计研究,为人体长期健康分析提供参考。本文从生理监测准确性、指标分析可行性、装置便携性和信号处理优化等方面对监测系统进行研究与分析。在装置设计方面,采用性能较好、集成度高并且功耗较低的采集和处理模块,优化采集控制软件,设计佩戴检测程序,提高采集处理性能,降低整体功耗。在体征信号处理方面,对信号中脉冲干扰采用邻域均值法去除,对高频噪声采用滑动窗口均值去除,设计经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法对脉...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 脉搏波及可穿戴设备研究现状
        1.2.2 血氧饱和度检测
        1.2.3 HRV与 PRV研究
    1.3 论文主要工作
    1.4 论文结构
第2章 理论研究与系统方案设计
    2.1 容积脉搏波采集
        2.1.1 脉搏波产生及其特征
        2.1.2 脉搏波检测原理
        2.1.3 不同部位的脉搏波采集效果分析
    2.2 血氧脉率检测原理
        2.2.1 血氧饱和度及其计算
        2.2.2 脉率及其检测
    2.3 脉率变异性基本理论
        2.3.1 HRV与 PRV概述
        2.3.2 脉率变异性分析方法
    2.4 系统设计方案
        2.4.1 装置的硬件设计
        2.4.2 系统软件设计
        2.4.3 设计指标
    2.5 本章小结
第3章 信号预处理及血氧脉率计算
    3.1 容积脉搏波有效信号提取
    3.2 体征信号特征点的提取方法
    3.3 血氧脉率的计算
    3.4 本章小结
第4章 脉率变异性分析
    4.1 脉率变异性信号提取
        4.1.1 基于IMF分量提取PRV信号原理
        4.1.2 信号提取误差实验分析
    4.2 PRV时域统计学分析
    4.3 基于EEMD的 PRV功率谱密度分析
    4.4 本章小结
第5章 实验分析及系统测试
    5.1 血氧饱和度和脉率准确性实验
        5.1.1 准确性实验设计
        5.1.2 检测结果与数据分析
    5.2 PRV与 HRV对比分析
        5.2.1 对比实验设计
        5.2.2 实验结果分析
    5.3 功耗续航测试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：4053789