一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带制造技术

本实用新型专利技术涉及一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带，包括腕带主体，腕带主体上设置有USB接口、皮温采集器、脉搏波检测器、模数转换电路，皮温采集器、脉搏波检测器的输出端分别与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与USB接口连接。本实用新型专利技术所述的USB传输的远程学习生理信号采集腕带如同佩戴手表或运动护腕带一样使用方便，无需要经过其他专业设备进行测量，也无需其他操作，即可实现生理信号采集工作，特别适合家庭用户使用。USB接口还可以方便的扩展生理信号采集的种类，如再增加一块模/数变换电路，就可以采集血压和肌电等生理信号，方便扩展。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种生理信号采集装置，更具体地说，涉及一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带。
技术介绍
随着网络技术的成熟和普及，远程教育作为终身学习的一种手段，已被人们接受，但是，远程教育的学习与课堂学习的最大区别是:课堂学习是在教师的监管下完成的，而远程教育的学习是一种自主学习，由于没有教师的监管，加上人的自身原因及环境因素等，使得远程教学的学习效果很难达到课堂学习的效果。有些学习者甚至无法完成学习任务。最大缺陷就是缺少教师这个角色。人的学习 状态在生理的脉搏，皮温的表现可分为三种:在专心学习时，注意力集中时，表现为脉搏，皮温有规律比较平稳，持续时间较长；兴奋时，表现为脉搏变快，皮温上升，持续时间不易过长；学习疲劳时，表现为注意力分散，脉搏变慢，皮温下降。正常的平均脉搏76次/分。如果采用笔记本电脑外加专业采集装置进行生理信号的采集，对于家庭用户不仅成本大，操作复杂，业余人员使用不方便；再由于部分笔记本电脑没有音频输入接口，而且需要电池供电，使用时间会受影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于检测学生的皮温、脉搏等生理信号，并通过USB接口进行发送的USB传输的远程学习生理信号采集腕带。本技术的技术方案如下:一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带，包括腕带主体，腕带主体上设置有USB接口、皮温采集器、脉搏波检测器、模数转换电路，皮温采集器、脉搏波检测器的输出端分别与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与USB接口连接。作为优选，皮温采集器包括温度采集变换电路、功率放大电路，温度采集变换电路的输出端与功率放大电路的输入端连接。作为优选，温度采集变换电路包括矩形波振荡器、热敏电阻型温度传感器，热敏电阻型温度传感器与矩形波振荡器的运算放大器的负极引脚上的电阻串联。作为优选，脉搏波检测器包括信号拾取电路、信号处理电路，信号拾取电路的输出端与信号处理电路的输入端相连。作为优选,信号拾取电路包括透射遮光式光电传感器，透射遮光式光电传感器包括红外发光二极管、光敏三极管，红外发光二极管的光线与光敏三极管的感光窗口对准，被测的腕动脉处在红外发光二极管、光敏三极管之间。作为优选，信号处理电路包括阻抗变换电路、低通滤波电路、放大电路、整形电路，阻抗变换电路的输入端与信号拾取电路的输出端相连，阻抗变换电路、低通滤波电路、放大电路、整形电路依次相连。作为优选，阻抗变换电路为电压跟随器。作为优选，模数转换电路为模拟音频/数字信号变换电路。本技术的有益效果如下:本技术所述的USB传输的远程学习生理信号采集腕带如同佩戴手表或运动护腕带一样使用方便，无需要经过其他专业设备进行测量，也无需其他操作，即可实现生理信号采集工作，特别适合家庭用户使用。USB接口还可以方便的扩展生理信号采集的种类，如再增加一块模/数变换电路，就可以采集血压和肌电等生理信号，方便扩展。附图说明图1是本技术所述的腕带的结构示意图；图2是本技术的电路框架示意图；图3是皮温采集器的电路连接示意图；图4是脉搏波检测器的电路连接示意图；图5是模数转换电路的电路连接示意图；图中:I是腕带主体，2是USB接口，3是皮温采集器，4是脉搏波检测器，5是模数转换电路。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进行进一步的详细说明。如图1所示，一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带，包括腕带主体I，腕带主体I上设置有USB接口 2、皮温采集器3、脉搏波检测器4、模数转换电路5。如图2所示，皮温采集器3、脉搏波检测器4的输出端分别与模数转换电路5的输入端连接，模数转换电路5的输出端与USB接口 2连接。通过USB接口 2提供5V电源，可以给皮温采集器3、脉搏波检测器4及模数转换电路5供电；皮温采集器3、脉搏波检测器4，采集的数据经模数转换电路5变换成数字信号，由USB接口 2输出，输入到计算机里。为了防止二路信号的干扰，将温度处理成频率函数信号(水平变化)，将脉搏处理成幅度函数信号(垂直变化)。皮温采集器包括温度采集变换电路、功率放大电路，温度采集变换电路的输出端与功率放大电路的输入端连接。温度采集变换电路包括矩形波振荡器、热敏电阻型温度传感器，热敏电阻型温度传感器与矩形波振荡器的运算放大器的负极引脚上的电阻串联。如图3所示，皮温采集器基于低功耗精密运放TLV2242进行实现，包含温度采集变换电路和功率放大电路。其中温度采集变换电路将温度转换为相应的电信号，功率放大电路将传感器输出的电信号进行处理，以满足计算机声卡采集频率的要求。温度采集变换电路，由运放A21及周围阻容元件组成矩形波振荡器，阻容元件包括电阻1 23、1 24、1 25、1 26、1^，电容021。振荡频率由R25、Rx、C21决定。Rx为热敏电阻型温度传感器，当温度发生变化时，Rx的阻值也随之变化，从而导致频率的变化。功率放大电路，由运放A22及周围阻容元件组成，阻容元件包括电阻R21、R22。实际上是将电流放大，以满足频率不失真。脉搏波检测器 包括信号拾取电路、信号处理电路，信号拾取电路的输出端与信号处理电路的输入端相连。信号拾取电路包括透射遮光式光电传感器，透射遮光式光电传感器包括红外发光二极管LED、光敏三极管VT，红外发光二极管LED的光线与光敏三极管VT的感光窗口对准，被测的腕动脉处在红外发光二极管LED、光敏三极管VT之间。红外发光二极管LED发出的光线通过人手腕照射到在光敏三极管VT的感光窗口上，随着动脉血管脉压波动的变化，其透光度也随其变化，这样光敏三极管VT的电流也发生波动性变化，间接检测出脉搏信号，从而完成了信号拾取。信号处理电路包括阻抗变换电路、低通滤波电路、放大电路、整形电路，阻抗变换电路的输入端与信号拾取电路的输出端相连，阻抗变换电路、低通滤波电路、放大电路、整形电路依次相连。阻抗变换电路为电压跟随器。如图4所示，脉搏波检测器包含信号拾取电路和信号处理电路。其中信号拾取电路将脉搏波转换为相应的电信号，信号处理电路将传感器输出的电信号进行处理，以满足计算机声卡采集幅度的要求。信号拾取电路，采用红外发光二极管LED和光敏三极管VT，以及周围阻容元件组成透射遮光式光电传感器，阻容元件包括R31、R32、R33。红外发光二极管LED的波长稳定性好，遮光式的装置减少了外界光的干扰。测试时，被测的腕动脉正好处在红外发光二极管LED和光敏三极管VT之间，红外发光二极管LED发出的光线通过人手腕照射到在光敏三极管VT的感光窗口上，随着动脉血管脉压波动的变化，其透光度也随其变化，这样光敏三极管VT的电流也发生波动性变化，间接检测出脉搏信号，从而完成了信号拾取。信号处理电路基于低功耗精密运放TLV2244进行实现，包括阻抗变换电路、低通滤波电路、放大电路、整形电路。先将传感器的微弱信号通过阻抗变换电路增大其带负载的能力，送入通过低通滤波电路除去干扰信号，再经过一级放大电路将信号进一步放大，最后经整形电路可输出一个规则的矩形波。阻抗变换电路包括运放A31，电容C31，电阻R34、R35。阻抗变换电路为电压跟随器，其主要作用是进行阻抗变换，加大该电路带负载的能力，其实质是对电流进行动态放大，随后级电路电流的变化进行放大。低通滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种USB传输的远程学习生理信号采集腕带，包括腕带主体，其特征在于，腕带主体上设置有USB接口、皮温采集器、脉搏波检测器、模数转换电路，皮温采集器、脉搏波检测器的输出端分别与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与USB接口连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许陵，陈梅芬，冉新义，张灵聪，
申请(专利权)人：漳州师范学院，
类型：实用新型
国别省市：