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產(chǎn)品分類

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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
FFC連接器

偏移校正技術(shù)可提高下一代心率智能手表的性能

發(fā)布日期:2022-04-28 點(diǎn)擊率:59

看來您無需太費(fèi)勁就能發(fā)現(xiàn)人們對光學(xué)心率智能手表準(zhǔn)確度的抱怨。許多科技博客評論指出:您將從其活動和睡眠跟蹤功能(而不是光學(xué)心率監(jiān)測器)中受益來實(shí)現(xiàn)您的健康和健身目標(biāo)。

 

當(dāng)光學(xué)心率技術(shù)被首次引進(jìn)時(shí),準(zhǔn)確度問題似乎使該技術(shù)能為眾多消費(fèi)者改善健康狀況并提高健身效率的重要性受到了負(fù)面影響。光學(xué)心率讀數(shù)的準(zhǔn)確度之所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及預(yù)期,是因?yàn)槲覀兊娜梭w解剖學(xué)提出了幾項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

 

為了讓光學(xué)心率監(jiān)測器能工作,來自光電二極管的準(zhǔn)確交流電(AC)讀數(shù)是必需的。但獲得AC的讀數(shù)非常難,因?yàn)橛心敲炊鄟碜韵到y(tǒng)外部的直流電(DC)輸出。DC偏移校正技術(shù)使您能讀取AC波形信息,同時(shí)讓DC輸出帶來的性能問題最少。該技術(shù)的運(yùn)行方式是:偏移減法運(yùn)算數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)消除像環(huán)境光這樣的噪聲源產(chǎn)生的任何DC噪聲。此外,來自皮膚和動脈的DC噪聲也需要進(jìn)行一些校正。使用這種偏移減法運(yùn)算DAC,您可更好地讀取AC波形信息并放大其余信號以實(shí)現(xiàn)大的增益和更高的準(zhǔn)確度,如圖1所示。


 

1:可實(shí)現(xiàn)更大增益的DC偏移校正

 

早期光學(xué)心率手表款式的另一個(gè)問題是:皮膚上的汗水或任何種類的潮濕物均會引起不準(zhǔn)確的讀數(shù),從而嚴(yán)重限制手表的功效。解決方案是在手表的發(fā)光二極管(LED)和皮膚之間放一片玻璃來隔濕。然而,來自該玻璃(在皮膚和LED之間)的反射會導(dǎo)致串?dāng)_,這又讓心率讀數(shù)中包含了噪聲引起的誤差,如圖2所示。

2:環(huán)境光、智能手表底部玻璃和LED之間的串?dāng)_

 

在TI實(shí)驗(yàn)室完成的一個(gè)研究實(shí)例中,我們測試了一種既無玻璃屏障片也無適當(dāng)DC校正功能的手表設(shè)計(jì),測得AC輸出為3.5mV。當(dāng)我們只添加了玻璃時(shí),AC輸出下降到2mV,有時(shí)還達(dá)不到2mV。最終,我們采用了適合可佩戴式光學(xué)心率監(jiān)測和生物傳感應(yīng)用的TI AFE4404模擬前端(AFE)。AFE4404提供了一種特性,可實(shí)現(xiàn)DC偏移校正 —— 通過其把重要AC信號與DC噪聲隔離開的能力來減少串?dāng)_。在我們的最后一次測試中,我們測得AC輸出為15mV,差不多是第一種情況下AC輸出的五倍,是第二種情況下AC輸出的七倍。

 

偏移校正技術(shù)能解決光學(xué)心率設(shè)計(jì)中的幾個(gè)準(zhǔn)確度問題,并可提高光學(xué)心率智能手表的性能。有了這項(xiàng)來自TI的技術(shù),我們熱切期望用戶能對他們的光學(xué)心率技術(shù)滿意度大增!

 

其它資源

 

  • 參閱AFE4404產(chǎn)品說明書。

  • 查看TI的醫(yī)療AFE產(chǎn)品組合。

  • 閱讀TI的《HealthTech指南》。

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