一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了非接触呼吸检测技术领域的一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法，包括非接触式呼吸监测雷达、接触式传感器、控制器和计算机，所述非接触式呼吸监测雷达和计算机之间、计算机和控制器之间、控制器和接触式传感器之间均采用信号线连接；所述接触式传感器为压电传感器，将人体的呼吸运动转化为电信号，本方案通过明确的计算出波形的相似性和呼吸次数的准确性，更加准确的定量的评价了非接触呼吸检测雷达的效果。相比传统的计算呼吸次数的校准方式，本发明专利技术提出了利用相关系数求波形相似性的方式，呼吸波形对疾病诊断有重要意义，为非接触雷达提供了波形方面的校准信息。的校准信息。的校准信息。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及非接触呼吸检测
，具体为一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法。

技术介绍

[0002]非接触检测是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到参数信息的测量方法。目前非接触呼吸检测技术有了长足的发展，但是非接触呼吸检测雷达鲁棒性较差，容易收到多种因素的(人的运动，人的衣着)影响，本身雷达系统存在延迟。探测波形易被干扰。如专利201621427433.6《一种腹式呼吸传感器校准检测仪》在长时间下(例如30分钟以上)进行呼吸检测时，由于数据量太大，难以实现手动精确的将时间波形对准同步。为此，我们提出一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置，包括非接触式呼吸监测雷达、接触式传感器、控制器和计算机，所述非接触式呼吸监测雷达和计算机之间、计算机和控制器之间、控制器和接触式传感器之间均采用信号线连接；
[0005]所述接触式传感器为压电传感器，将人体的呼吸运动转化为电信号；
[0006]所述控制器内集成有模数转换模块，将接触式传感器的连续电信号转化为离散电信号；
[0007]所述控制器为单片机、dsp、FPGA或带有可编程器件，将采集的信号通过有线或无线信号上传到计算机中。
[0008]优选的，一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：计算机4获取接触式传感器2的呼吸数据曲线X＝x(n)和非接触式呼吸监测雷达1的呼吸数据曲线y(n)；
[0010]步骤二：调整时间同步，使曲线尽量相合，得到y(n+a)；
[0011]步骤三：调整非接触式呼吸监测雷达1呼吸数据曲线的幅度系数b，使两条曲线幅度近似，得到Y＝b*y(n+a)；
[0012]步骤四：进行线性插值，使X，Y成为长度为m的序列；
[0013]步骤五：求X、Y的相关系数得到波形的相似性评价：
[0014][0015]步骤七：分别获取接触式传感器2测得的呼吸次数X1和非接触式呼吸监测雷达1测得的呼吸次数Y1；
[0016]步骤八：求得呼吸率准确度T，
[0017]步骤九：分别对X和Y做大点数FFT(快速傅里叶变化)，点数大于65536，即2的16次方，分别得到两个信号的频谱，F
X
和F
Y
；
[0018]步骤十：分别取这两个频谱的最大的三个峰值FX1、FX2、FX3、FY1、FY2、FY3，分别求出其误差u,分别得到了频谱的频率误差u1，u2，u3；
[0019]步骤十一：求u1，u2和u3的平均数，即为频谱上的误差。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本方案通过明确的计算出波形的相似性和呼吸次数的准确性，更加准确的定量的评价了非接触呼吸检测雷达的效果。相比传统的计算呼吸次数的校准方式，本专利技术提出了利用相关系数求波形相似性的方式，呼吸波形对疾病诊断有重要意义，为非接触雷达提供了波形方面的校准信息。通过分别对标准测试时域波形和雷达的时域波形，进行大点数的快速傅里叶变化，分别对比频谱的前三个能量最大的峰值的频率误差。从频谱的角度分析呼吸率的误差有效的降低了时间同步的要求，即使长时间的测试也可以获得准确的结果。
附图说明
[0021]图1为本专利技术结构示意图；
[0022]图2为本专利技术工作原理示意图；
[0023]图3为本专利技术校验方法流程示意图；
[0024]图4为本专利技术电路结构示意图。
[0025]图中：1、非接触式呼吸监测雷达；2、接触式传感器；3、控制器；4、计算机。
具体实施方式
[0026]实施例一
[0027]请参阅图1
‑
4，本专利技术提供一种技术方案：
[0028]一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置，非接触式呼吸监测雷达1和计算机4之间、计算机4和控制器3之间，控制器3和接触式传感器2之间均采用信号线连接，使得数据可以互通。如图2所示，本装置采用的原理是利用现有成熟技术的接触式传感器2获取人体的呼吸曲线，通过控制器3将接触式传感器2采集到的人体呼吸曲线数据上传到计算机4，计算机4同时获取非接触式呼吸监测雷达1采集的呼吸监测数据。通过分析标准信号和测量信号的互相关性，从而评价其准确性。
[0029]其中，接触式传感器2可以是压电传感器，如PVDF传感器等；将人体的呼吸运动转化为电信号；
[0030]模数转换模块即AD采样芯片，或者集成在控制器3中，将接触式传感器2的连续电信号转化为离散电信号；
[0031]控制器3可以是单片机、dsp或者FPGA等带有可编程器件，实现将采集的信号通过有线(USB或者串口)或者无线(蓝牙或者wifi)上传到计算机中。
[0032]计算机4用于汇总非接触式呼吸监测雷达1和接触式传感器2的数据，实现人机交互接口，并计算互相关。
[0033]实施例二
[0034]请参阅图1
‑
4，在实施例一的基础上，本专利技术提供一种技术方案：
[0035]一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一：计算机4获取接触式传感器2的呼吸数据曲线X＝x(n)和非接触式呼吸监测雷达1的呼吸数据曲线y(n)；
[0037]步骤二：调整时间同步，使曲线尽量相合，得到y(n+a)；
[0038]步骤三：调整非接触式呼吸监测雷达1呼吸数据曲线的幅度系数b，使两条曲线幅度近似，得到Y＝b*y(n+a)；
[0039]步骤四：进行线性插值，使X，Y成为长度为m的序列；
[0040]步骤五：求X、Y的相关系数得到波形的相似性评价：
[0041][0042]步骤七：分别获取接触式传感器2测得的呼吸次数X1和非接触式呼吸监测雷达1测得的呼吸次数Y1；
[0043]步骤八：求得呼吸率准确度T，
[0044]步骤九：分别对X和Y做大点数FFT(快速傅里叶变化)，点数大于65536，即2的16次方，分别得到两个信号的频谱，F
X
和F
Y
；
[0045]步骤十：分别取这两个频谱的最大的三个峰值FX1、FX2、FX3、FY1、FY2、FY3，分别求出其误差u,分别得到了频谱的频率误差u1，u2，u3；
[0046]步骤十一：求u1，u2和u3的平均数，即为频谱上的误差。
[0047]通过明确的计算出波形的相似性和呼吸次数的准确性，更加准确的定量的评价了非接触呼吸检测雷达的效果。相比传统的计算呼吸次数的校准方式，本技术提出了利用相关系数求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触呼吸检测的呼吸速率准确性检测装置，其特征在于：包括非接触式呼吸监测雷达(1)、接触式传感器(2)、控制器(3)和计算机(4)，所述非接触式呼吸监测雷达(1)和计算机(4)之间、计算机(4)和控制器(3)之间、控制器(3)和接触式传感器(2)之间均采用信号线连接；所述接触式传感器(2)为压电传感器，将人体的呼吸运动转化为电信号；所述控制器(3)内集成有模数转换模块，将接触式传感器(2)的连续电信号转化为离散电信号；所述控制器(3)为单片机、dsp、FPGA或带有可编程器件，将采集的信号通过有线或无线信号上传到计算机(4)中。2.根据权利要求1所述的一种非接触呼吸检测校验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：计算机(4)获取接触式传感器(2)的呼吸数据曲线X＝x(n)和非接触式呼吸监测雷达(1)的呼吸数据曲线y(n)；步骤二：调整时间同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，李波兴，邓华，王赫阳，禹丹，龚钰杰，张丽娜，
申请(专利权)人：内蒙古师范大学，
类型：发明
国别省市：