[发明专利]一种应用于压电传感器信号的心率呼吸率提取方法

权利要求书

1.一种应用于压电传感器信号的心率呼吸率提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，原始数据获取

使用压电薄膜制成的压电传感器输采集震动的强度输出模拟信号；

电荷放大器将模拟信号进行放大，使信号上下幅值均处于模/数转换器的采集范围；

滤波电路进行滤波，以不同带通频率将信号分为20Hz低通数据信号和1Hz高通数据信号的原始模拟信号，此模拟信号随即将进入MCU的ADC；

S2，降采样均值

MCU以200Hz的频率从ADC采集数据，采集的心跳数据每6个点做一次降采样均值处理，即以30ms为间隔做平均，此操作后数据的采样频率为33.3Hz；

心跳信号频率范围为0.5-3Hz，呼吸数据每20个点做一次降采样均值处理，即以100ms为间隔做平均，此操作后数据的采样频率为2Hz，心跳信号频率范围为0.1-0.5Hz；将做降采样均值处理的数据存入数组用于进一步处理；

S3，求导数平方处理

对降采样均值处理的高通数据进行求导，来放大波形特征；使用数组中的每个点，减去前一个点，再使用后一个点减当前点，将两个差求和后平方存入数组；

S4，滑动平均

对导数平方处理的数据做滑动平均值处理，以滑动窗口的方式寻找数组中极大值并标记，窗口大小与上一步中滑动平均所用窗口相同；将寻找到的极值点的个数保存用于最终的数值计算；

最终使用查找到的极值点个数计算心率，即将原始数据数组的长度根据采样率转为时间，用查找到极大值的个数，除以该时间，乘以60秒/分钟

时间等于存储数据的数组长度l，乘以原始数据采样率200Hz,除以向下均值采样点数N高通数据为6，低通数据为20：

最终的心率BPM为：

。

2.根据权利要求1所述的一种应用于压电传感器信号的心率呼吸率提取方法，其特征在于，S1中，电压变化范围为-100mV至100mV。

3.根据权利要求1所述的一种应用于压电传感器信号的心率呼吸率提取方法，其特征在于，S1中，低通数据信号为20Hz低通，高通数据信号为1Hz高通。