本发明专利技术公开了一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，包括以下步骤：将生物信息采集传感器与脉冲捕获转发模块连接；激活设备进入等待正式的脉冲捕获；处理器捕获进行脉冲计数并计算脉冲频率；使用每次计算得到的脉冲频率，并利用惯性修正模型进行动态修正，基于修正后的增益参数计算流量值并存储；待数据采集完成后，转发到移动端可视化展示，清除缓存数据并开启定时器计时；超过200s没有捕获到新的脉冲，则进入休眠模式，等待下一次测试；否则关闭计时器，进行新一轮的采集检测。本发明专利技术的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，引入脉冲激活设计，降低脉冲采集功耗，延长设备使用时间；采用惯性修正设计，实时修改增益参数，保证检测结果的准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脉冲采集与传输领域，尤其涉及一种低功耗脉冲采集与无线传输方法。
技术介绍
1、生物信息采集是指利用计算机，生物传感器等高科技手段对生物信息进行采集和处理的技术，广泛应用于脑机接口、生物医疗等领域。在生物信息检测中，脉冲采集是一种重要的数据采集技术。通过生物敏感元件和信号转换器将生物信息转化成数字信号，并对数据进行采集分析从而提取其中的有效信息。
2、在信号采集过程中，功耗问题是一个重要因素。如果是在设备需要长时间运行或在电源有限的环境中工作，那么功耗问题就显得尤为重要。为解决这些问题，研究人员已经提出了一些低功耗设计方法。例如：通过门控时钟技术关闭部分时钟来降低功耗，或通过多阈值电压技术使用不同速度的标准单元来降低功耗，或通过多电压域设计，在不同模块使用不同电压来降低功耗，但上述技术都会引入复杂的控制策略，增加设备的复杂性和时序问题。同时，多时钟、电源模式切换，可能导致设备在不同工作条件下的行为不一致，影响设备性能。
3、此外在生物信息检测过程中，由于待测信号的性质、条件(如温度、压力、成分及流量范围)以及检测装置的系统误差等导致检测结果出现偏差。而检测装置输出结果与被测信号的刻度关系只能依据某一特定工艺状况来确定，若检测装置的实际检测系数已经发生变化，若仍然按照原刻度关系计算测量值，就必然会引起误差。这种不准确的结果提供错误信息，会进一步影响数据的分析和使用。为解决此问题，通常引入额外的传感器检测相关条件的变化，但在一些预算较低的场景下，传感器的额外引入会显著提高设备预算，增加产品成本。</p>
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有的生物信息采集设备功耗高、结果容易出现偏差、成本高等问题。本专利技术提供了一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，引入脉冲激活设计，节省设备初始化完成到开始检测时间内的脉冲采集功耗，延长设备使用时间；采用惯性修正设计，实时修改增益参数，动态捕捉惯性对流量测试的影响并进行控制补充，保证检测结果的准确性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，包括以下步骤：
3、将生物信息采集传感器与脉冲捕获转发模块连接，构成一个完整的设备；
4、连接后，被测者对传感器吹一口气进行脉冲激活，设备激活后即可进入等待正式的脉冲捕获；
5、被测者进行持续吹气，脉冲捕获转发模块进行脉冲捕获并计数，每隔0.5s查看脉冲计数值并计算脉冲频率；使用每次计算得到的脉冲频率，并利用惯性修正模型对生物信息采集传感器的增益参数进行动态修正，基于修正后的增益参数计算流量值并存储；
6、待数据采集完成后，通过无线蓝牙将数据转发到移动端可视化展示，清除缓存数据并开启定时器计时；
7、超过200s没有捕获到新的脉，则进入休眠模式，等待下一次测试；否则关闭计时器，进行新一轮的采集检测。
8、进一步地，生物信息采集传感器包括涡轮、霍尔流量传感器和符合口腔大小的吹气筒，当被测流体冲击旋转叶片带动涡轮旋转，所述涡轮的涡轮转速与气体流量成正比，经过霍尔流量传感器的电磁转换装置将涡轮转速转换为相应频率的电脉冲；电脉冲送入处理器进行累加计算，并每间隔δt时间计算脉冲频率和瞬时气体流量值。
9、进一步地，每隔0.5s查看脉冲计数值并计算脉冲频率，具体是将δt时间内采集到的脉冲数n转化为脉冲频率f
10、
11、其中，n为脉冲数，单位为次，δt为样本采集的时间长度，f为信号频率，单位为次/s。
12、进一步地，气体瞬时流量通常与生物信息采集传感器的增益参数成反比，其中，气体瞬时流量是指单位时间内流过的气体体积，计算公式如下：
13、
14、其中k是流量传感器的增益参数，单位为次/m3，表示单位体积的流量通过传感器时发出的脉冲数。f为信号频率，单位为次/s，q为瞬时流量，单位为m3/s。
15、进一步地，增益参数k不是一个恒定值，而是输出信号f的函数，即：
16、k＝ψ(f)＝ψ(qk′)＝p(q)
17、其中k′为上一个δt时间内计算得到的增益值。
18、进一步地，还包括在测量时动态纠正增益参数值，从而保证仪器准确测量信号频率的同时，得到准确的流量值。
19、进一步地，在测量时动态纠正增益参数值，包括以下步骤：
20、(3)使用标准流量源测量在不同气体流量下得到的脉冲频率并分别计算出对应的增益系数，根据传感器实际标定结果得到一组数据，增益系数k0，k1，k2...km,对应脉冲频率f0，f1，f2...fm；
21、(4)构造一组次数不超过n的在给定点上正交的多项式函数集{kj(f)(j＝0,1,...n)}，则可以首先用{kj(f)(j＝0,1,...n)}作为基函数并使用最小二乘法进行曲线拟合，即：
22、
23、其中，θ为参数，值可选用该传感器建议增益值；
24、为方便用矩阵表示，我们令f0＝1，于是上述方程可以用矩阵表示为：
25、kθ＝fθ
26、其中f＝(1,f1,...,fn-1)，要使预测值与误差尽可能小，则可定义误差函数为：
27、
28、其中r是传感器实际标定的结果，优化目标为使误差函数e取得最小值，因为函数的极值点就是导数为0的点，所以只需要对损失函数求导令其等于0就可以解出θ；
29、首先对目标函数化简：
30、e(θ)＝θtftfθ-θtftr-rtfθ+rtr
31、求导令其等于0：
32、
33、解得θ＝(ftf)-1ftr,经过推导得到了θ的解析解，带入数据即可直接算出θ。
34、进一步地，在测量中进行惯性修正，包括以下步骤：
35、5)设置初始传感器系数k，令即为传感器出厂增益参数建议取值；
36、6)由将捕获到的脉冲数转换为当前频率；
37、7)由计算瞬时流量并存储；
38、8)由kθ＝fθ计算新的增益值k；
39、5)转到第2)步继续下一组循环。
40、9、如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，在设备激活之前，仅蓝牙模块处于待响应状态，无其他额外功耗代价。
41、进一步地，被测者进行持续吹气操作，当连续检测到5个以上脉冲数据后，判定此次为持续吹气操作。
42、技术效果
43、本专利技术提供的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，引入脉冲激活设计：通过一次额外的脉冲检测，激活设备，有效节省设备初始化完成到开始检测时间内的脉冲采集功耗，延长设备使用时间；具有自动休眠设计：引入自动休眠模块通过将使用者外部行为和系统功耗管理联系起来，超过一定的时间系统直接进入休眠状态达到设备最低功耗，等待下一次上电启动，既满足了待测者使用期本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，生物信息采集传感器包括涡轮、霍尔流量传感器和符合口腔大小的吹气筒，当被测流体冲击旋转叶片带动涡轮旋转，所述涡轮的涡轮转速与气体流量成正比，经过霍尔流量传感器的电磁转换装置将涡轮转速转换为相应频率的电脉冲；电脉冲送入处理器进行累加计算，并每间隔Δt时间计算脉冲频率和瞬时气体流量值。
3.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，每隔0.5s查看脉冲计数值并计算脉冲频率，具体是将Δt时间内采集到的脉冲数N转化为脉冲频率f
4.如权利要求3所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，气体瞬时流量通常与生物信息采集传感器的增益参数成反比，其中，气体瞬时流量是指单位时间内流过的气体体积，计算公式如下：
5.如权利要求4所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，增益参数K不是一个恒定值，而是输出信号f的函数，即：
6.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，还包括在测量时动态纠正增益参数值，从而保证仪器准确测量信号频率的同时，得到准确的流量值。
7.如权利要求6所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，在测量时动态纠正增益参数值，包括以下步骤：
8.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，在测量中进行惯性修正，包括以下步骤：
9.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，在设备激活之前，仅蓝牙模块处于待响应状态，无其他额外功耗代价。
10.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，被测者进行持续吹气操作，当连续检测到5个以上脉冲数据后，判定此次为持续吹气操作。
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【技术特征摘要】
1.一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，生物信息采集传感器包括涡轮、霍尔流量传感器和符合口腔大小的吹气筒，当被测流体冲击旋转叶片带动涡轮旋转，所述涡轮的涡轮转速与气体流量成正比，经过霍尔流量传感器的电磁转换装置将涡轮转速转换为相应频率的电脉冲；电脉冲送入处理器进行累加计算，并每间隔δt时间计算脉冲频率和瞬时气体流量值。
3.如权利要求1所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，每隔0.5s查看脉冲计数值并计算脉冲频率，具体是将δt时间内采集到的脉冲数n转化为脉冲频率f
4.如权利要求3所述的一种低功耗脉冲采集与无线传输方法，其特征在于，气体瞬时流量通常与生物信息采集传感器的增益参数成反比，其中，气体瞬时流量是指单位时间内流过的气体体积，计算公式如下：
5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雅萱，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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