一种皮肤电导率测量方法、装置和穿戴设备制造方法及图纸

本申请公开了一种皮肤电导率测量方法、装置和穿戴设备。该方法包括：对待测皮肤两端的电压信号Vp和对流经待测皮肤两端的电流信号Ip的转换电压分别通过一可编程增益放大器进行增益值放大后，利用对应的ADC芯片同步采样分别得到第一采样值和第二采样值，如果第一采样值或/和第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则可通过对应切换可编程增益放大器的量程范围，使得第一采样值和第二采样值均在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，进而可根据电流信号Ip的采样值和电压信号Vp的采样值的比值计算得到皮肤电导率，实现对皮肤电导率全量程测量，且不受ADC芯片采集数据范围及精度的影响。数据范围及精度的影响。数据范围及精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种皮肤电导率测量方法、装置和穿戴设备


[0001]本申请涉及穿戴设备
，具体涉及一种皮肤电导率测量方法、装置和穿戴设备。

技术介绍

[0002]人体的交感神经系统在受到外部刺激时，会激活人体汗腺神经，诱导汗液分泌。通过外部装置，在皮肤表面放置电极，可以计算皮肤的电导，进而判定人体受到的刺激变化。目前已有穿戴设备，通过测量皮肤电导水平(Skin Conductance Level，SCL)，以及测量皮肤电导响应(Skin conductance Response，SCR)，来观测人体受到压力、焦虑、恐惧、以及体力消耗、注意力变化等相关外部刺激时的人体生理指标。
[0003]由于人体体质等因素，人体的皮肤电导变化较大。目前一般通过采集皮肤触点之间的电压电流模拟信号，通过模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)将模拟信号转换为数字信号来计算人体皮肤电导率。由于采集电压区间变化较大，单一ADC芯片不能完全覆盖测量信号的范围，存在部分电导数据量程测量不全面问题。同时若采用测量精度较高的ADC芯片或测量范围较广的ADC芯片来采集电压变化，则设备装置的成本较高。

技术实现思路

[0004]鉴于皮肤电导率测量存在的上述问题，本申请提出了一种皮肤电导率测量方法、装置和穿戴设备，以便能够克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0005]依据本申请的一个方面，提供了一种皮肤电导率测量方法，所述方法包括：
[0006]对待测皮肤两端的电压信号Vp采用第一可编程增益放大器进行增益值放大，利用第一ADC芯片采样所述第一可编程增益放大器输出的电压信号Vout得到第一采样值；
[0007]对流经所述待测皮肤两端的电流信号Ip通过一接地电阻R得到的转换电压信号采用第二可编程增益放大器进行增益值放大，利用第二ADC芯片同步采样所述第二可编程增益放大器输出的电压信号Iout得到第二采样值；
[0008]如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，使得所述第一采样值和所述第二采样值均在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内；
[0009]根据所述第一采样值和所述第一可编程增益放大器的当前增益值得到所述电压信号Vp的采样值，根据所述第二采样值和所述第二可编程增益放大器的当前增益值得到所述电流信号Ip的采样值，进而根据所述电流信号Ip的采样值和所述电压信号Vp的采样值的比值计算得到皮肤电导率。
[0010]依据本申请的另一个方面，提供了一种皮肤电导率测量装置，包括：
[0011]第一触点、第二触点和第三触点；第一可编程增益放大器、第二可编程增益放大器和微处理器MCU，所述微处理器MCU内置有第一ADC芯片和第二ADC芯片；其中：
[0012]测量时，所述第一触点和所述第二触点分别接触待测皮肤的一端，在所述第一触点和所述第二触点之间施加测量电压，所述第三触点也与皮肤接触并通过一接地电阻R接地；
[0013]所述第一可编程增益放大器，其正、负输入端分别连接所述第一触点和所述第二触点，其输出端连接所述第一ADC芯片，用于对待测皮肤两端的电压信号Vp进行增益值放大后向所述第一ADC芯片输出电压信号Vout；
[0014]所述第二可编程增益放大器，其输入端连接所述第三触点和所述接地电阻R的连接端，其输出端连接所述第二ADC芯片，用于对流经所述待测皮肤两端的电流信号Ip通过所述接地电阻R得到的转换电压信号进行增益值放大后向所述第二ADC芯片输出电压信号Iout；
[0015]所述微处理器MCU，用于利用所述第一ADC芯片对所述电压信号Vout进行采样得到第一采样值，利用所述第二ADC芯片对所述电压信号Iout进行同步采样得到第二采样值；如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，使得所述第一采样值和所述第二采样值均在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内；根据所述第一采样值和所述第一可编程增益放大器的当前增益值得到所述电压信号Vp的采样值，根据所述第二采样值和所述第二可编程增益放大器的当前增益值得到所述电流信号Ip的采样值，进而根据所述电流信号Ip的采样值和所述电压信号Vp的采样值的比值计算得到皮肤电导率。
[0016]依据本申请的再一个方面，提供了一种穿戴设备，包括上述的皮肤电导率测量装置，可实现对皮肤电导率全量程测量。
[0017]由上述可知，本申请的技术方案，通过切换可编程增益放大器的量程范围动态调节运放增益的方式，实现对皮肤电导率全量程测量。即使使用低精度ADC芯片的情况下，通过将测量范围数据拆分，低精度ADC只需要采集分段中的一段数据，当数据范围大于或小于当前数据段时，通过切换输入ADC芯片的模拟信号的量程范围，进而切换采集数据段，达到全部数据段信号采集的覆盖。本专利技术方案可以不受ADC芯片采集数据范围及精度影响，减少硬件成本。
[0018]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0019]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0020]图1示出了根据本申请一个实施例的一种皮肤电导率测量方法的流程示意图；
[0021]图2示出了根据本申请一个实施例的另一种皮肤电导率测量方法的流程示意图；
[0022]图3示出了根据本申请一个实施例的一种量程切换过程中丢失数据采样点的示意图；
[0023]图4示出了根据本申请一个实施例的一种数据填充方法的流程示意图；
[0024]图5示出了本申请一个实施例的一种获取填充数据的示意图；
[0025]图6示出了根据本申请一个实施例的一种皮肤电导率测量装置的结构示意图；
[0026]图7示出了根据本申请一个实施例的一种穿戴设备的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]图1示出了根据本申请一个实施例的一种皮肤电导率测量方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：
[0029]步骤S110，对待测皮肤两端的电压信号Vp采用第一可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种皮肤电导率测量方法，其特征在于，所述方法包括：对待测皮肤两端的电压信号Vp采用第一可编程增益放大器进行增益值放大，利用第一ADC芯片采样所述第一可编程增益放大器输出的电压信号Vout得到第一采样值；对流经所述待测皮肤两端的电流信号Ip通过一接地电阻R得到的转换电压信号，采用第二可编程增益放大器进行增益值放大，利用第二ADC芯片同步采样所述第二可编程增益放大器输出的电压信号Iout得到第二采样值；如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，使得所述第一采样值和所述第二采样值均在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内；根据所述第一采样值和所述第一可编程增益放大器的当前增益值得到所述电压信号Vp的采样值，根据所述第二采样值和所述第二可编程增益放大器的当前增益值得到所述电流信号Ip的采样值，进而根据所述电流信号Ip的采样值和所述电压信号Vp的采样值的比值计算得到皮肤电导率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，使得所述第一采样值和所述第二采样值均在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，包括：对所述第一采样值和所述第二采样值分别判断是否在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内；如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，并利用对应的ADC芯片对所述电压信号Vout或/和所述电压信号Iout进行重新采样，直至重新采样值在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对应的ADC芯片的采样范围*第一百分值≤对应的ADC芯片的预设采样有效值范围≤对应的ADC芯片的采样范围*第二百分值，其中0＜所述第一百分值＜所述第二百分值＜1；所述如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以调节当前增益值，包括：如果所述第一采样值或/和所述第二采样值小于对应的ADC芯片的采样范围*第一百分值，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以将当前增益值增大第一倍数值；如果所述第一采样值或/和所述第二采样值大于对应的ADC芯片的采样范围*第二百分值，则对应切换所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大器的量程范围以将当前增益值缩小第二倍数值。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，所述方法还包括：在计算皮肤电导率时，对所述第一可编程增益放大器或/和所述第二可编程增益放大
器的切换量程范围之前同步采样得到的最后一个采样值进行丢弃。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一采样值或/和所述第二采样值不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内，所述方法还包括：对不在对应的ADC芯片的预设采样有效值范围内的当前采样值N，基于所述当前采样值N的前一个采样值L1、所述采样值L1的前一个采样值L2、以及所述当前采样值N的后一个采样值F，利用如下公式计算所述当前采样值N的替换值Ni：其中，t0为采样值L2的采样时间，t1为采样值L1的采样时间，t为当前采样值N的采样时间，t2为采样值F的采样时间；在计算皮肤电导率时，使用所述替换值Ni替换所述当前采样值N...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振科，姜滨，迟小羽，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：