隨著科技的進(jìn)步，電子元件小型化、微型化、智能化，帶來(lái)許多醫(yī)療臨床分析儀器的POCT（Point of Care Testing，又稱“即時(shí)檢驗(yàn)”或“床邊檢驗(yàn)”）流行趨勢(shì)，更多地走入家庭，為人們健康保健發(fā)揮了積極地作用。

先寫(xiě)一個(gè)血壓計(jì)的原理：

這個(gè)是幾代電子血壓計(jì)的原理

兩個(gè)不同測(cè)量位置

以前的水銀和現(xiàn)在的電子的對(duì)比

血壓計(jì)的一個(gè)范圍

對(duì)于5mmhg-60mmhg的壓力范圍,可以考慮以下幾種傳感器:

1. 差分壓力傳感器:可以測(cè)量5-60mmhg的較小壓力范圍,測(cè)量精度可以達(dá)到0.1%。例如Honeywell ASDX系列差分壓傳感器。

2. 矢量壓力傳感器:也可以用于測(cè)量5-60mmhg壓力,并且可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)壓力值,精度在0.5%左右。例如Honeywell APSD系列矢量壓傳感器。

3. 電容式壓力傳感器:使用壓敏電容膜作為壓力敏感元件,用于測(cè)量較小的壓力變化,精度可以達(dá)到0.2%。測(cè)量范圍可以達(dá)到0-100mmhg。例如Honeywell CPCL系列電容壓傳感器。

4. 度標(biāo)壓力計(jì):一種比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的測(cè)壓設(shè)備,使用彈簧管+指針的結(jié)構(gòu)。測(cè)量精度比較低,在1-2%之間,但價(jià)格很低廉。可以選擇5-60mmhg的量程。5. 排版?zhèn)鞲衅?使用多孔陶瓷材料會(huì)改變電阻來(lái)測(cè)量壓力變化。體積小,價(jià)格低,但測(cè)量精度一般在1%左右。可以選擇5-100mmhg的量程。

一般是力和壓力之間是要互相轉(zhuǎn)換的：

mmHg是壓力的一個(gè)單位,代表“毫米汞柱”。它表示1毫米高的汞柱產(chǎn)生的壓力。

1mmHg = 1毫米汞柱 = 0.0193 psi = 0.013597 kPa那么,5-60mmhg的壓力范圍對(duì)應(yīng)的值為:

5mmHg = 0.05psi = 0.067935 kPa

60mmHg = 0.6psi = 0.813784 kPa

壓力也可以用g(簡(jiǎn)記為g)來(lái)表示,1g = 9.80665 m/s^2的加速度產(chǎn)生的力。1 psi ≈ 70.3068 g所以,5-60mmhg的壓力范圍對(duì)應(yīng)的g值為:

5mmHg = 0.05 * 70.3068 = 3.515 g

60mmHg = 0.6 * 70.3068 = 42.184 g

總結(jié)如下:-

5mmHg = 0.05psi = 0.067935 kPa = 3.515 g

60mmHg = 0.6psi = 0.813784 kPa = 42.184 g

目前電子血壓計(jì)大多采用示波法測(cè)量，這個(gè)產(chǎn)品應(yīng)該也不例外。測(cè)量的時(shí)候，首先氣泵（黃色）對(duì)袖套加壓，通過(guò)充氣袖套來(lái)阻斷上臂動(dòng)脈血流，由于心搏的血液動(dòng)力學(xué)作用，在充氣袖套壓力上會(huì)重疊與心搏同步的壓力波動(dòng)，即脈搏波，實(shí)際測(cè)量的時(shí)候你會(huì)感覺(jué)到很明顯的脈搏跳動(dòng)。當(dāng)袖套壓力遠(yuǎn)高于收縮壓時(shí)，脈搏波消失；隨著袖套壓力下降，脈搏波開(kāi)始出現(xiàn)；當(dāng)袖套壓力從高于收縮壓到收縮壓以下時(shí)，脈搏波會(huì)突然增大；當(dāng)壓力下降到平均壓時(shí)脈搏波達(dá)到最大值，然后又隨著袖套壓力下降而衰減。示波法血壓測(cè)量就是根據(jù)脈搏波振幅與袖套壓力之間的關(guān)系來(lái)估算血壓的，與脈搏波振幅最大值對(duì)應(yīng)的是平均壓。收縮壓和舒張壓分別由脈搏波最大振幅的比例來(lái)確定。壓力達(dá)到設(shè)定值后（90mmHg）充氣泵停止加壓，電磁閥（紅色）開(kāi)始工作，開(kāi)始線性放氣過(guò)程。

這個(gè)是一個(gè)100+的血壓計(jì)的系統(tǒng)框圖

瑞薩的四路運(yùn)算放大器，型號(hào) HA17324ARP用于放大傳感器的信號(hào)。

有一顆圓柱形32.768Khz晶振，這個(gè)產(chǎn)品沒(méi)有機(jī)械開(kāi)關(guān)，所以這個(gè)低速晶振是用來(lái)待機(jī)降低功耗的，干電池產(chǎn)品都要做低功耗設(shè)計(jì)。

氣壓傳感器，電容式

這個(gè)是傳感器的細(xì)節(jié)

超壓安全閥，它是接在氣囊上的。當(dāng)氣泵打氣控制失靈，致使氣囊壓力不斷上升，當(dāng)超過(guò)安全閥設(shè)置的壓力值，就會(huì)開(kāi)啟泄壓，保護(hù)氣囊不被損壞（打氣控制失靈故障比較罕見(jiàn)，一些品牌沒(méi)有此設(shè)計(jì)）。

IC的型號(hào)HC02，是一款CMOS低功耗4路2輸入或非門(mén)，它與周邊的壓力傳感器及電阻電容構(gòu)成RC振蕩器，將壓力傳感器隨氣壓變化的電容變化轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率變化，送入MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

氣壓和頻率的轉(zhuǎn)換

華為的watch D是很牛逼的存在，過(guò)醫(yī)療認(rèn)證了

華為 Watch D。微型氣泵背面有塊塑料殼，兩者之間用泡棉膠固定。FPC軟板通過(guò)點(diǎn)焊方式連接泵體。FPC軟板上集成1顆氣壓計(jì)，在微型氣泵主體背面有網(wǎng)狀出氣孔。

下面是一個(gè)使用最廣泛的橋電路：

都是使用的惠斯通電橋，是測(cè)量電阻最準(zhǔn)確的方式

1. 高精度。惠斯通電橋可以達(dá)到0.1%的測(cè)量精度,是一種高精度的電阻測(cè)量方法。它利用了電橋平衡原理,可以通過(guò)檢測(cè)橋臂電壓的變化高精度地測(cè)量未知電阻。

2. 廣量程。惠斯通電橋的量程可達(dá)10^-6歐姆到10^12歐姆,幾乎可以涵蓋所有的電阻值。只需要選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻器組合即可。

3. 簡(jiǎn)單可靠。惠斯通電橋電路簡(jiǎn)單,不易損壞,使用方便可靠。它主要由4個(gè)電阻器和一個(gè)檢測(cè)儀表組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

4. 高穩(wěn)定性。由于使用了對(duì)稱等價(jià)的電橋結(jié)構(gòu)以及高精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻,所以測(cè)量結(jié)果具有很高的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

5. 直流和交流通用。惠斯通電橋既可以用于直流電阻的測(cè)量,也可以用于交流電阻的測(cè)量。只需要選擇對(duì)應(yīng)的檢測(cè)儀表即可。

6. 可以測(cè)量 littlep 電阻。利用標(biāo)準(zhǔn)電阻器的倍頻器效應(yīng),惠斯通電橋可以擴(kuò)大測(cè)量范圍,測(cè)量很小的電阻值。總之,惠斯通電橋以其高精度、廣量程、可靠性和穩(wěn)定性等性能優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于精密電阻的測(cè)量和校準(zhǔn)。

電橋平衡原理是惠斯通電橋等電阻測(cè)量電橋的理論基礎(chǔ)。它利用電阻器在電路中產(chǎn)生的電壓降來(lái)比較未知電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻,當(dāng)兩者電壓降相等時(shí)達(dá)到平衡,從而精確測(cè)量未知電阻。

電橋平衡原理如下:在電橋電路中,將一個(gè)未知電阻Rx與三個(gè)已知電阻Ra、Rb和Rc組成一個(gè)橋臂。在沒(méi)有電流通過(guò)檢測(cè)儀表的情況下,Rx與Ra、Rb和Rc必須滿足:Rx / Ra = Rb / Rc 當(dāng)上式成立時(shí),電橋就達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)各電阻兩端的電壓降相等,所以檢測(cè)儀表未能測(cè)量到電壓差,其讀數(shù)為零。要測(cè)量未知電阻Rx,可以通過(guò)調(diào)節(jié)Ra、Rb和Rc,使電橋達(dá)到平衡,此時(shí)根據(jù)上式就可以計(jì)算出Rx的值。

例如,已知Ra=10歐姆,Rb=15歐姆,Rc=20歐姆,調(diào)節(jié)檢測(cè)儀表讀數(shù)為零時(shí),可得:Rx / 10歐姆 = 15歐姆 / 20歐姆即: Rx = 15 * 10 / 20 = 7.5歐姆所以,電橋平衡原理實(shí)質(zhì)上是一種比較法,通過(guò)調(diào)節(jié)已知參數(shù)使電橋兩臂產(chǎn)生的電壓降相等,達(dá)到平衡,從而精確測(cè)量未知參數(shù)。這也是惠斯通電橋等電阻測(cè)量電橋?qū)崿F(xiàn)高精度測(cè)量的理論基礎(chǔ)。

輸入的是差分的電壓，后面明顯就是儀表放大器了

差分壓力傳感器的一個(gè)電路，這個(gè)是盡可能的去濾波

這個(gè)是也是測(cè)量電路的一個(gè)，可以串個(gè)電阻去測(cè)量電壓，后面應(yīng)該是一個(gè)跟隨電路

沒(méi)錯(cuò)，提高帶載能力

傳感器串聯(lián)一個(gè)固定電阻，測(cè)量固定電阻兩端的輸出電壓。Vout=Vcc*RO/(RO+Rs)在一般情況下，固定電阻取值建議是取傳感器應(yīng)用電阻范圍值的 1/3到 1/2。

另外，通過(guò)選擇合適的固定電阻可以使壓力和輸出電壓在一定壓力范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定程度的近似線性關(guān)系。根據(jù)測(cè)量電路的阻抗要求，分壓器后可以加一個(gè)運(yùn)算放大器。就是我上面發(fā)的。

通過(guò)設(shè)定特定壓力來(lái)控制開(kāi)和關(guān)的典型應(yīng)用電路，它由一個(gè)惠斯通電橋和一個(gè)電壓比較器構(gòu)成。當(dāng)壓力增大使得傳感器電阻小于 R1時(shí),電壓比較器U1+高于U1，輸出高電平。輸出的高電平可以為后面附加的器件提供觸發(fā)信號(hào)。

審核編輯：湯梓紅