一种心率传感器及心率数值计算方法技术

本发明专利技术涉及心率传感器技术领域，具体涉及一种心率传感器，包括加速度传感器、控制模块以及数据处理模块，本发明专利技术结构简单，仅通过在普通心率带上使用两个加速度传感器对人体的心跳以及运动过程中产生的心跳加速度数据进行采集，然后通过对两个加速度传感器的数据进行耦合并进行滤波处理，间接计算得到心率数值。不需要安装导电电极以及其他心率检测模块检测心电信号，也不易受外界干扰如人体产生汗液会影响心率带的电阻，影响心电信号的传输，影响准确的心率计算，实用性强。另外本发明专利技术还提供了一种基于上述心率传感器的心率数值计算方法，计算方法简单实用。计算方法简单实用。计算方法简单实用。

【技术实现步骤摘要】
一种心率传感器及心率数值计算方法


[0001]本专利技术涉及心率传感器
，具体涉及一种心率传感器及心率数值计算方法。

技术介绍

[0002]传统的心率带对心率采集处理方法通常采用心电监测仪器进行检测，依靠采集人体心电信号，根据信号波形识别心跳从而实现心率数值计算。但是这样需要在心率带上制作导电电极，心率带的制作工艺复杂，成本较高。在人体出汗时，心率带上被汗液浸湿后会使得电阻发生变化，影响心电信号的传输，造成心率数值计算不准确。另外传统的心率带也无法为装设有心脏起搏器的人进行准确的心率测量。因此目前心率检测方法比较繁琐，容易受到肌电干扰、运动干扰、电极接触干扰以及外电设备干扰等各种不可控情况的干扰，现有技术亟待进一步改进。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种心率传感器及心率数值计算方法，以解决上述
技术介绍
中存在的现有技术问题。
[0004]为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
[0005]一方面，本专利技术中提供了一种心率传感器，包括加速度传感器以及控制模块，所述加速度传感器设置有两个且设置有间隙，所述加速度传感器均设置在心脏的同一侧，采集人体心脏跳动、人体运动产生的加速度数据；所述控制模块与加速度传感器电连接，所述控制模块将两个加速度传感器配置至相同的工作状态；所述控制模块对两个加速度数据进行耦合处理以及滤波处理后得到心率数值。
[0006]在上述技术方案基础上，所述控制模块设置为MCU微控制单元。
[0007]另一方面，本专利技术还提供了一种心率数值计算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，待机状态；将位于心脏一侧的两个加速度传感器均设置为低频工作状态；若任意一个加速度传感器相邻两次数据的差值大于设定的阈值时，心率传感器自动转换到正常工作状态；
[0009]步骤二，工作状态设置；控制模块将两个加速度传感器设置为相同配置的高频工作状态；
[0010]步骤三，数据采集；所述加速度传感器主要收集来自心脏跳动以及人体运动产生的加速度数据，其中由于两个加速度传感器与心脏的距离不同，得到的两个不同的加速度数据，即加速度数据I与加速度数据II；
[0011]步骤四，数据处理分析；将步骤三中得到的加速度数据I与加速度数据II进行耦合处理以及滤波处理后，得到心跳引起的加速度波形数据，最后对得到的波形数据的频率和峰值进行提取得到心率数值；
[0012]步骤五，结束工作状态判断；当任意一个加速度传感器的当前数值与前一次数值
差值均小于设置的阈值并保持一定的时间时，控制模块判断心率传感器被取下，结束工作进入待机状态。
[0013]在上述技术方案基础上，所述步骤一中加速度传感器均设置在心脏的同一侧且与心脏位于同一水平线上。
[0014]在上述技术方案基础上，所述步骤三中数据采集为主要收集垂直于加速度传感器即Z轴方向上加速度数值的变化。
[0015]在上述技术方案基础上，所述步骤四中数据处理为将加速度数据I与加速度数据II中Z轴数值相减，消除人体平移运动噪声，同时心脏跳动与人体旋转引起的加速度数据得到保留，得到数据III。
[0016]在上述技术方案基础上，所述步骤四中对数据III进行带通滤波，消除人体旋转运动引起的加速度数据变化，滤波后得到心率波形。
[0017]本专利技术提供的技术方案产生的有益效果在于：
[0018]本专利技术结构简单，仅通过在普通心率带上使用两个加速度传感器对人体的心跳以及运动过程中产生的心跳加速度数据进行采集，然后通过对两个加速度传感器的数据进行耦合处理以及滤波处理，间接计算得到心率数值。不需要安装导电电极以及其他心率检测模块检测心电信号，也不易受外界干扰如人体产生汗液会影响心率带的电阻，影响心电信号的传输，影响准确的心率计算，实用性强。另外本专利技术还提供了一种基于上述心率传感器的心率数值计算方法，计算方法简单实用。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术中加速度传感器的位置结构示意图；
[0021]图3是本专利技术中加速度数据I的波形示意图；
[0022]图4是本专利技术中加速度数据II的波形示意图；
[0023]图5是本专利技术中加速度数据I与加速度数据II相减后的波形示意图；
[0024]图6是本专利技术中心率数值的波形示意图；
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0026]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]如图1至图6所示，一方面，本专利技术中提供了一种心率传感器，包括加速度传感器以
及控制模块，所述加速度传感器设置有两个且设置有间隙，所述加速度传感器均设置在心脏的同一侧，采集人体心脏跳动、人体运动产生的加速度数据；所述控制模块与加速度传感器电连接，所述控制模块将两个加速度传感器配置至相同的工作状态；所述控制模块对两个加速度数据进行耦合处理以及滤波处理后得到心率数值。其中所述加速度传感器可从现有技术中获得，具体的可使用型号为LIS2DH12的加速度传感器。具体的，本专利技术中带通滤波的带通频率为7Hz
‑
20Hz。
[0029]在上述技术方案基础上，所述控制模块设置为MCU微控制单元。
[0030]本专利技术结构简单，仅通过在普通心率带上使用两个加速度传感器对人体的心跳以及运动过程中产生的心跳加速度数据进行采集，然后通过对两个加速度传感器的数据进行耦合处理以及滤波处理，间接计算得到心率数值。不需要安装导电电极以及其他心率检测模块检测心电信号，也不易受外界干扰如人体产生汗液会影响心率传感器的电阻，会影响心电信号的传输，从而影响准确的心率计算，实用性较强。
[0031]另一方面，本专利技术还提供了一种心率数值计算方法，包括以下步骤：
[0032]步骤一，待机状态；将位于心脏一侧的两个加速度传感器均设置为低频工作状态；若任意一个加速度传感器相邻两次数据的差值大于设定的阈值时，心率传感器自动转换到正常工作状态；
[0033]在上述技术方案基础上，所述步骤一中加速度传感器均设置在心脏的同一侧且与心脏位于同一水平线上。两个加速度传感器的佩戴位置如图2所述，即加速度传感器均设置在与心脏水平的一侧；而不是位于心脏对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种心率传感器，其特征在于，包括加速度传感器以及控制模块，所述加速度传感器设置有两个且设置有间隙，所述加速度传感器均设置在心脏的同一侧，采集人体心脏跳动、人体运动产生的加速度数据；所述控制模块与加速度传感器电连接，所述控制模块将两个加速度传感器配置至相同的工作状态；所述控制模块对两个加速度数据进行耦合处理以及滤波处理后得到心率数值。2.根据权利要求1所述的一种心率传感器，其特征在于，所述控制模块设置为MCU微控制单元。3.一种基于权利要求1或2所述心率传感器的心率数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，待机状态；将位于心脏一侧的两个加速度传感器均设置为低频工作状态；若任意一个加速度传感器相邻两次数据的差值大于设定的阈值时，心率传感器自动转换到正常工作状态；步骤二，工作状态设置；控制模块将两个加速度传感器设置为相同配置的高频工作状态；步骤三，数据采集；所述加速度传感器主要收集来自心脏跳动以及人体运动产生的加速度数据，其中由于两个加速度传感器与心脏的距离不同，得到的两个不同的加速度数据，即加速度数据I与加速度数据II；步骤四，数据处理分析；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张召德，
申请(专利权)人：青岛迈金智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：