[发明专利]一种基于锁相放大器的PPG脉搏波信号提取处理系统

说明书

本发明提供一种基于锁相放大器的PPG脉搏波信号提取处理系统，包括：光敏二极管放大滤波电路、AD采样电路、人体脉搏波信号处理分析模块、显示模块、锁相放大处理模块、锁相环倍频电路、DA波形产生电路和发光二极管驱动电路，所述光敏二极管放大滤波电路通过AD采样电路连接至所述锁相放大处理模块，所述锁相环倍频电路与所述锁相放大处理模块相连接，所述锁相放大处理模块通过DA波形产生电路连接至所述发光二极管驱动电路，所述锁相放大处理模块和显示模块分别与所述人体脉搏波信号处理分析模块相连接。本发明结构简单且设计合理，有效控制了系统成本，并具有非常好的信噪比，能高效地提取人体的PPG脉搏波这种微弱信号。

技术领域

本发明涉及一种脉搏波信号提取处理系统，尤其涉及一种基于锁相放大器的PPG脉搏波信号提取处理系统。

背景技术

在科学研究及生产活动当中，人类不可避免的会遇到各种微弱信号的处理问题，例如在地震波形测量、卫星信号接收、激光信号测量、红外和人体生理指标测量等领域，通常要放大、还原毫伏量级甚至更小的微弱信号。

在这样的背景之下，一个被称为“微弱信号检测”的新兴学科逐渐走入人们的视野，微弱信号检测是处理微信号的关键技术。所谓的微弱信号一般有两层含义，第一层含义是其本身的绝对值非常小，以电压为例，通常其绝对值不会高于毫伏的量级。第二层含义是被检测的信号相对值也非常小，一般地这样微弱的信号会淹没在外界的噪声当中，很难直接分辨其信号的大小。面对这样的信号，常见的检测方法包括小波变换、取样积分、平均处理法和信号的频谱窄带化技术、非线性随机系统协同随机共振法、多重匹配的滤波技术等方法。

任何获取微弱信号的技术都是有其它代价或前提的，一般地基于频谱、滤波等技术是需要有已知信号的频谱特征为前提的，如果微弱信号落入某个窄带的内，则可以通过频谱、滤波的技术获得微弱信号的信息。传统的微弱信号检测一般均采用这个思路，首先使用极高增益的放大器，在放大的过程中及放大之后对信号进行滤波。或者对信号采用频谱分析，挑出自己需要的信号。但是对人体PPG脉搏波这种微弱信号的提取，所述PPG脉搏波即光电容积脉搏波，目前对人体PPG脉搏波这种微弱信号的提取技术比较复杂、成本高、效率低以及信噪比低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种刚好能够实现人体的PPG脉搏波信号的提取，且结构简单的基于锁相放大器的PPG脉搏波信号提取处理系统，已达到降低系统成本，提高对人体PPG脉搏波这种微弱信号的提取效率并提高其信噪比的目的。

对此，本发明提供一种基于锁相放大器的PPG脉搏波信号提取处理系统，包括：光敏二极管放大滤波电路、AD采样电路、人体脉搏波信号处理分析模块、显示模块、锁相放大处理模块、锁相环倍频电路、DA波形产生电路和发光二极管驱动电路，所述光敏二极管放大滤波电路通过AD采样电路连接至所述锁相放大处理模块，所述锁相环倍频电路与所述锁相放大处理模块相连接，所述锁相放大处理模块通过DA波形产生电路连接至所述发光二极管驱动电路，所述锁相放大处理模块和显示模块分别与所述人体脉搏波信号处理分析模块相连接；其中，所述锁相放大处理模块和锁相环倍频电路提取PPG脉搏波信号后，发送至所述人体脉搏波信号处理分析模块实现分析和处理。

本发明的进一步改进在于，所述锁相放大处理模块输送100KHz的方波信号至所述锁相环倍频电路，所述锁相环倍频电路反馈36MHz的方波信号至所述锁相放大处理模块。

本发明的进一步改进在于，所述DA波形产生电路发送频率为100KHz的正弦调制信号至所述发光二极管驱动电路。

本发明的进一步改进在于，所述锁相放大处理模块发送频率为36MHz的正弦波信号至所述DA波形产生电路。

本发明的进一步改进在于，光敏二极管放大滤波电路包括依次级联的双级高增益放大器和带阻滤波器，所述双级高增益放大器连接至光敏二极管。