基于激光自混合干涉效应的医学信号传感方法研究
发布时间：2020-05-24 21:28
【摘要】：光学传感测量作为一种非接触式测量,具有稳定性好、抗干扰、精度高等优点,在传感测量领域中发挥着重要作用。在众多光学探测传感方法中,激光干涉法应用最为广泛。近年来,一种基于激光自混合干涉(Self-Mixing Interference,SMI)原理的新型传感测量技术得以迅速发展与广泛应用。相比于传统双光路干涉,SMI具有单臂光路的显著优点,因此整个系统体积更小、光路更为简化。本文基于SMI原理搭建了医学信号监测系统,该系统能够实现在体外对脉搏波非接触实时探测,同时创新性地引入极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)构建数学模型以此来预测人体血压值。本文结合光、电、信号处理三个模块构建完整的测量系统,旨在实现对人体血压动态监测。本文首先归纳总结了激光自混合效应的研究历程和发展现状。基于F-P三腔镜理论和L-K速率方程理论分别推导了自混合干涉系统的相位方程以及功率方程。在此基础上,运用Matlab仿真分析了 SMI信号与系统各参数变化的关系。其次,分析了自混合平衡光电探测的原理,推导出外置与内置两种情况下光电探测器获取的信号相位相反的阈值条件,并搭建实验系统验证了理论分析。接着,文中分析了血压与脉搏波之间的生理基础,并阐述了通过脉搏波预测血压的可行性。搭建基于650nm LD的脉搏波非接触自混合探测实验系统,包括光路系统、自混合信号预处理模块、A/D转换模块、DSP信号处理模块以及LCD显示模块。最后,运用ELM算法建立了血压模型,基于MIMIC-Ⅱ临床数据库对ELM模型进行训练,并对测试集进行预测得到预测误差,结果基本达到了美国AAMISP-10标准对电子血压计的精度。本文提出的测量系统无需任何的肢体接触和电连接,相比于传统需要在人体特定部位夹持压力传感器的测量方法,这种方法对于心血管系统的健康评估和疾病的临床诊断有着重要的意义,是未来发展新型心血管系统健康评估和疾病诊断技术的重要途径和有效手段之一。
【图文】：
在使用条纹计数法时，为了使得条纹倾斜容易判断，通常使激光器工作在适度反逡逑馈的状态。同时，工作在适度反馈也更容易对自混合信号进行微分处理，以便于逡逑利用正负脉冲计数法对条纹更精确的计数。条纹技术法的原理框图如图１－１所示。逡逑Ｙ逦＃逦｜邋？邋？逦—逡逑少邋ｌａｓｅｒ邋ｄｉｏｄｅ逦ｆ逦Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ逡逑ｔａｒｇｅｔ邋ｓｕｒｆａｃｅ逡逑ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ逡逑%煎澹掊澹裕颍幔睿螅阱危龋椋纾瑁穑幔螅箦危遥欤幔颍椋簦危保冲澹穑模铮鳎铄义希粒恚穑欤椋妫椋澹蝈危疲椋欤簦澹蝈危模椋螅悖颍椋恚椋睿幔簦椋铮铄危茫铮酰睿簦澹蝈义贤迹保碧跷萍剖惴ㄊ疽馔煎义希保梗梗的辏模铮睿幔簦榭翁庾椋撞捎锰跷萍剖ɡ霉ぷ髟谑识确蠢∽刺碌募す忮义掀魇迪至硕裕保玻硗獾恼穸锾宓奈灰撇饬浚被谟布迪至硕宰曰旌咸跷棋义锨阈狈较虻呐卸洗佣卸ㄕ穸锾宓奈灰品较颉Ｖ笠荒辏翁庾橛掷萌砑沐义戏ㄊ迪侄酝獠空穸锾宓奈灰埔约胺较蜃远饬浚矗矗荨＃玻埃保茨辏粒颍幔螅幔睿热耍郏矗常蒎义希跺义
本文编号：2679018
【图文】：
在使用条纹计数法时，为了使得条纹倾斜容易判断，通常使激光器工作在适度反逡逑馈的状态。同时，工作在适度反馈也更容易对自混合信号进行微分处理，以便于逡逑利用正负脉冲计数法对条纹更精确的计数。条纹技术法的原理框图如图１－１所示。逡逑Ｙ逦＃逦｜邋？邋？逦—逡逑少邋ｌａｓｅｒ邋ｄｉｏｄｅ逦ｆ逦Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ逡逑ｔａｒｇｅｔ邋ｓｕｒｆａｃｅ逡逑ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ逡逑%煎澹掊澹裕颍幔睿螅阱危龋椋纾瑁穑幔螅箦危遥欤幔颍椋簦危保冲澹穑模铮鳎铄义希粒恚穑欤椋妫椋澹蝈危疲椋欤簦澹蝈危模椋螅悖颍椋恚椋睿幔簦椋铮铄危茫铮酰睿簦澹蝈义贤迹保碧跷萍剖惴ㄊ疽馔煎义希保梗梗的辏模铮睿幔簦榭翁庾椋撞捎锰跷萍剖ɡ霉ぷ髟谑识确蠢∽刺碌募す忮义掀魇迪至硕裕保玻硗獾恼穸锾宓奈灰撇饬浚被谟布迪至硕宰曰旌咸跷棋义锨阈狈较虻呐卸洗佣卸ㄕ穸锾宓奈灰品较颉Ｖ笠荒辏翁庾橛掷萌砑沐义戏ㄊ迪侄酝獠空穸锾宓奈灰埔约胺较蜃远饬浚矗矗荨＃玻埃保茨辏粒颍幔螅幔睿热耍郏矗常蒎义希跺义
本文编号：2679018
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2679018.html
