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基于MN101EF32D电子血压计工作原理

2012年02月02日 ?? 收藏0
引言

血压是极为重要的健康指标,血压测量的准确与否直接关系到人们的健康。国家把血压计列为强制检定计量器具。一般医院使用的水银血压计基于人工柯氏音法,这种方法存在一些固有的缺点:一是放气的快慢对读数有直接影响,国际标准放气速度为每秒3~5mmHg,而不同的医生放气有快有慢,会影响测量的准确度;二是这种方法以人的视觉、听觉和协调程度为主要依据,很难标准化。为此,本设计从血压的检测方法着手,采用日本松下公司高速、低功耗的MN101EF32D单片机,作为血压计测量、控制、数据读写、数据显示的核心,可准确地采用示波法(振荡法)测量血压。

工作原理

示波法(振荡法)是根据袖带在减压过程中,其压力振荡波的振幅变化包络线来判定血压的。目前比较一致的看法是当袖带压力振荡波的振幅最大时,袖带的压力就是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点,舒张压对应于包络线的第二个拐点。

硬件设计

系统基本工作原理如图1所示。压力传感器输出的电压信号首先通过低通滤波器滤波,之后由运放电路将信号转化为适合单片机的输入信号,最后将模拟的采样信号经过MN101EF32D单片机转化为数字量。程序对采集的数据进行数字滤波后分析,计算出人体血压的两个关键指标"舒张压"和"收缩压",之后单片机立即将数据存储到外部存储器中,并将这些重要数据显示在LCD上。

系统基本工作原理

传感器介绍及其外围电路的设计

该血压计使用的传感器为MPS-3100-006G压阻式压力传感器,是由四个等值电阻组成的惠式电桥,其输出电压和输入压力成正比,理想状态下当压力输入时,电阻值就跟着改变,但实际上温度的改变也会影响其阻值输出结果。另外,由于晶体和电路设计制作的误差,加上封装过程等方面的影响,零点偏移不是零。所以必须由外加元件来进行个别温度补偿电路校正。其重要指标如下:

a、传感器测定范围:5.8~15 PSIG

b、操作温度范围:-40℃~85 ℃

c、驱动电流:1.5~3mA

d、驱动电压:5~15V

e、零点漂移:-25~25mV

f、电阻温度系数为:0.2%/℃

因为血压信号取自手臂,测量的信号容易受袖带的位置、手臂的挪动而带来的干扰。根据这些专业特点,要求系统具备高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声以及低漂移等特征。如图2所示,图中的T1即为MPS-3100-006G压阻式压力传感器。整个电路首先将压力信号转换为电压信号,然后进行放大滤波。图中U1、U2为有源运放LM324,它的输入阻抗很高。压力传感器的信号通过放大后,并通过调节VR1的大小来改变运放的闭环增益,以调节为适应于A/D的电压输入范围。U1运放回路用来测量袖带中的压力,测量的数据用来供MCU分析并控制对袖带充气和放气的速度。另外U2运放回路是将通过C11电容隔直的交流信号放大,此回路测量的是人体的脉搏波。两个回路的采集数据构成了血压计各个指标的重要计算参数。

外围电路设计


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电子血压计? 传感器? 滤波?

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