一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪技术

本发明专利技术提供了一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪，涉及光电转换技术领域，能够在采用光电传感器检测脉搏时，减小因运动干扰导致脉搏信号失真的几率。该光电传感器包括光源、第一接收器、第二接收器和位于光源的出光侧的人体皮肤模拟层，人体皮肤模拟层与第二接收器的光线接收侧的位置对应，第一接收器用于接收待测用户皮肤的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号，第二接收器用于接收人体皮肤模拟层的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号。光电传感器还包括与第一接收器和第二接收器相连接的处理器，用于接收第一电信号和第二电信号，并采用第二电信号对第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电转换
，尤其涉及一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪。
技术介绍
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征，因此脉搏波是人体重要的生理参数。现有技术存在多种脉搏波检测用的传感器，其中，光电传感器因为具有反应速度快、检测灵敏度高、结构简单和可靠性好等优点，在脉搏波测量系统中得到了广泛的应用。光电传感器利用光电信号来测量脉搏容积的变化，具体原理是：当血管内血容量发生变化时，组织对光的吸收程度相应发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，反映出血液脉动的基本参数情况。由上述光电传感器测量的光电容积脉冲波(英文名称：PhotoPlethysmoGraph，英文简称：PPG),即如图1所示的脉搏信号，可以反映血液脉动的频率、幅度和脉搏波形状的改变。然而，在采用上述光电传感器测试脉搏的过程中，由于手臂的摆动会对光电传感器造成运动干扰，该运动干扰对脉搏波产生影响。如图2所示，光电传感器在t1时刻受到运动干扰，使得脉搏波的振幅异常增大；t2时刻运动干扰消失，脉搏波恢复正常；将图1与图2的波形进行比较，可以看出由于运动干扰，使得测试出的脉搏波形失真，进而降低了光电传感器检测脉搏信号的精度。因此，如何减少由运动干扰引起的脉搏信号检测失真几率，提高光电传感器的抗运动干扰能力，成为本领域的亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪，能够在采用光电传感器检测脉搏时，减小因运动干扰导致脉搏信号失真的几率。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：本专利技术的第一方面提供了一种光电传感器，包括光源、第一接收器、第二接收器，以及位于光源的出光侧的人体皮肤模拟层；上述人体皮肤模拟层与第二接收器的光线接收侧的位置相对应。第一接收器用于接收待测用户皮肤的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号，第二接收器用于接收所述人体皮肤模拟层的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号。上述光电传感器还包括与所述第一接收器和第二接收器相连接的处理器，处理器用于接收上述第一电信号和上述第二电信号，并采用第二电信号对第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。可选的，上述处理器包括反相器和第一加法器。反相器的反相输入端与上述第二接收器相连接，反相器的同相输入端接地，反相器的输出端与第一加法器的反相输入端相连接。第一加法器的反相输入端还连接第二接收器，上述第一加法器的同相输入端接地，第一加法器的输出端用于输出所述脉搏信号。可选的，上述处理器还包括与处理器相连接的校准器，用于对处理器输出的脉搏信号的基准位置进行校准。可选的，上述校准器包括用于提供校准电流的校准电流源以及第二加法器。第二加法器的反相输入端连接校准电流源和处理器，所述第二加法器的同相输入端接地，所述第二加法器的输出端用于输出校准后的脉搏信号。可选的，所述光源位于所述第一接收器和所述第二接收器之间。进一步的，所述光源在靠近所述第一接收器和所述第二接收器的两侧分别设置有遮光层。可选的，人体皮肤模拟层背离所述第二接收器的一侧设置有遮光层。可选的，所述光源为LED光源。进一步的，所述光源发出的光线为绿光、红光或红外光。可选的，所述第一接收器和所述第二接收器为光敏元件。进一步的，所述光敏元件为光敏二极管，所述光敏二极管的阴极连接所述处理器，所述光敏二极管的阳极接地。可选的，还包括透明封装盖板，用于对所述光源、所述第一接收器、所述第二接收器以及所述处理器进行封装；且所述人体皮肤模拟层贴附于所述透明封装盖板靠近所述第二接收器光线接收侧的表面。本专利技术的另一方面提供了一种采用如上所述的任一种光电传感器对脉搏进行检测的方法，包括：光源发出光线，所述光线照射至待测用户的皮肤和人体皮肤模拟层；第一接收器接收待测用户皮肤的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号；第二接收器接收所述人体皮肤模拟层的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号；处理器接收所述第一电信号和所述第二电信号，并采用所述第二电信号对所述第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。可选的，在所述光电传感器还包括校准器的情况下，所述方法还包括：校准器对所述处理器输出的脉搏信号的基准位置进行校准。本专利技术的又一方面提供了一种脉搏检测仪，其特征在于，包括如上所述的任一种光电传感器。本专利技术实施例提供一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪，该光电传感器包括光源、第一接收器、第二接收器、以及位于光源的出光侧的人体皮肤模拟层；人体皮肤模拟层与第二接收器的光线接收侧的位置相对应，以及与第一接收器和第二接收器相连接的处理器。具体的，第一接收器用于接收光源发出的反射至用户皮肤的光线生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号。第二接收器用于接收光源发出的反射至人体皮肤模拟层的光线生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号。上述处理器用于接收上述第一电信号和第二电信号，采用第二电信号对第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。基于此，在使用上述光电传感器对用户进行脉搏测试时，在用户手臂发生摆动对光电传感器造成运动干扰的情况下，上述运动干扰会导致第一电信号和第二电信号中均存在运动干扰信号。在此情况下，上述处理器能够将第二电信号中的运动干扰信号通过负补偿与第一电信号中的运动干扰信号进行抵消，这样一来就可以消除该光电传感器输出的脉搏信号中的运动干扰信号，减小脉搏波检测的失真几率，从而使得光电传感器检测脉搏波的精度提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中光电传感器未受到运动干扰时检测的脉搏波形图；图2为现有技术中光电传感器受到运动干扰时检测的脉搏波形图；图3a为本专利技术实施例提供的一种光电传感器的结构示意图；图3b为本专利技术实施例提供的另一种光电传感器的结构示意图；图4a为图3b所示的第一接收器受到运动干扰时输出的电信号的波形示意图；图4b为图3b所示的第二接收器受到运动干扰时输出的电信号的波形示意图；图4c为图4b所示的电信号相位反转180度的波形示意图；图4d为图3a所示的处理器输出的消除运动干扰的脉搏波示意图；图4e为图4d所示的脉搏波形调整至基准位置的波形示意图；图5为本专利技术实施例提供的脉搏波形与动脉血容量波形的对照示意图；图6为本专利技术实施例提供的又一种光电传感器的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种光电传感器检测脉搏信号的方法流程图。附图标记：01-光电传感器；10-光源；101-遮光层；20-第一接收器；30-第二接收器；40-人体皮肤模拟层；50-处理器；501-反相器；502-第一加法器；503-校准器；5031-第二加法器；60-待测用户皮肤；70-透明封装盖板；71-基板；80-校准电流源。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电传感器，其特征在于，包括光源、第一接收器、第二接收器，以及位于所述光源的出光侧的人体皮肤模拟层；所述人体皮肤模拟层与所述第二接收器的光线接收侧的位置相对应；所述第一接收器用于接收待测用户皮肤的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号，所述第二接收器用于接收所述人体皮肤模拟层的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号；所述光电传感器还包括与所述第一接收器和第二接收器相连接的处理器，所述处理器用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，并采用所述第二电信号对所述第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。

【技术特征摘要】
1.一种光电传感器，其特征在于，包括光源、第一接收器、第二接收器，以及位于所述光源的出光侧的人体皮肤模拟层；所述人体皮肤模拟层与所述第二接收器的光线接收侧的位置相对应；所述第一接收器用于接收待测用户皮肤的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第一电信号，所述第二接收器用于接收所述人体皮肤模拟层的反射光生成的光信号，并在光电转化后输出第二电信号；所述光电传感器还包括与所述第一接收器和第二接收器相连接的处理器，所述处理器用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，并采用所述第二电信号对所述第一电信号进行负补偿后，输出脉搏信号。2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述处理器包括反相器和第一加法器；所述反相器的反相输入端与所述第二接收器相连接，所述反相器的同相输入端接地，所述反相器的输出端与所述第一加法器的反相输入端相连接；所述第一加法器的反相输入端还连接第二接收器，所述第一加法器的同相输入端接地，所述第一加法器的输出端用于输出所述脉搏信号。3.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述处理器还包括与所述处理器相连接的校准器，用于对所述处理器输出的脉搏信号的基准位置进行校准。4.根据权利要求3所述的光电传感器，其特征在于，所述校准器包括用于提供校准电流的校准电流源以及第二加法器；所述第二加法器的反相输入端连接所述校准电流源和所述处理器，所述第二加法器的同相输入端接地，所述第二加法器的输出端用于输出校准后的脉搏信号。5.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光源位于所述第一接收器和所述第二接收器之间。6.根据权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，所述光源在靠近所述第一接收器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁佐，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11