无感知体脂测量网络化系统研究

发布时间：2022-01-27 10:23

　　随着近年来科技的不断发展,国民的生活水平日益提高。但是带来的负面影响之一便是社会肥胖率越来越高,而过度肥胖则会引起诸如高血压、心血管等疾病。许多人尤其是刚步入中年的人群,对于日常的锻炼意识比较薄弱,很容易患上肥胖症致使免疫力降低引起其他病症。而人体体脂率作为衡量人体肥胖程度最直观的参数,对于预防肥胖症状有着十分重要的意义。目前的体脂率检测技术中,有水下称重法、双能射线法等方法,但是他们拥有着检测成本高、操作复杂等问题,所以研究出一种能供家庭内日常使用的低成本易操作的体脂率检测系统对于肥胖症的预防和诊断具有重要意义。基于这样的背景,本文研制了一种基于四电极生物电阻抗测量法的无感知体脂网络化测量系统。首先,本文将德州仪器推出的人体成分分析芯片AFE4300与低成本低功耗微处理器STM32作为整个系统的主要控制模块;前端采集电路选用了四路称重传感器以及四路电极片接入,两块激励电极供输入电流注入人体以及另外两块检测电极供采集电压信号;对于生物电阻抗等微弱信号的提取还设计了相关的滤波电路和放大电路;最后加入了网络化模块供数据的无线传输与通信。其次,一改市面上体脂测量设备的采集部位（如脚底或手掌）... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

体脂夹（钳）及其测量示意图

收仪的测量原理是双能 X 射线吸收法，一般用于静水的体十分精密的仪器设备，测量过程十分复杂但是测量精度非常高级实验室或医疗机构中。人体成分分析仪）原理便是生物电阻抗检测技术，它们的种类比较多，一般精上推广的比较多的是小米、华为等设备商生产的家用体脂秤连接，用于记录和查询测量结果，测量过程简单但是精度比y 产的人体成分分析仪，测量原理与上述体脂秤基本相同，不到的测量电极更多且测量时间更长，测量结束后会生成一份造价比较昂贵。

会在测量过程中与人体皮肤表面直接接触，因此比较容易受到诸如工频干扰以及由于测量过程中的运动伪差而造成的极限漂移等干扰[35]。这种干扰主要体现为 50Hz 的工频干扰，虽然在大部分系统的方案设计中会使用硬件电路构造带通滤波器试图消除这种干扰，但是在实际运用中很难通过硬件来将它们较好地剔除。为保证系统最后的计算结果准确，我们需要更为真实可靠的原始生物电阻抗信号，因此本文在这里将通过软件的方法设计一个 50Hz 的 IIR（Infinite Impulse Response，无限冲击响应）数字陷波器来较好地消除测量过程中的干扰。3.1.1 二阶 IIR 陷波器所谓陷波器也被称为点阻滤波器，可以被理解为一种特殊的带阻滤波器，不同的是理想情况下该滤波器的阻带并不是一个范围值，而仅仅是某一点的频率，其主要功能就是剔除某一点频率上的信号干扰，一般情况下体现为无限冲击响应即 IIR 滤波器，上述对 IIR 滤波器的描述完全符合本文系统对剔除 50Hz 工频干扰的需求[36]。它的频率特性如下图 3.1 所示：


本文编号：3612307