血壓是人體重要的生理參數(shù)之一，準(zhǔn)確測量它有助于早期發(fā)現(xiàn)和識(shí)別高血壓類型，并提供合理的治療建議。目前臨床上主要針對(duì)普通患者采用無創(chuàng)檢測方法。血壓計(jì)方案是應(yīng)用在電子血壓計(jì)上的，采用示波法進(jìn)行間接測量。[敏感詞]在示波法的基礎(chǔ)上，從硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行講解。

1、硬件規(guī)劃

血壓計(jì)方案利用示波法檢測血壓的主要過程是獲取袖帶中變化的壓力信號(hào)，分析從中分離出來的脈搏信號(hào)，找到收縮壓和舒張壓的對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)而獲得數(shù)據(jù)。集成了高精度16位Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，因此其A/D參考電壓可以編程調(diào)整。在確保精度和動(dòng)態(tài)范圍要求的情況下，可以直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

由于Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器提供差模輸入方式，因此傳感器給出的差模信號(hào)可以直接發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換器。理論上，其共模抑制比可以達(dá)到無窮大。因此，可以降低由于前置放大電路不匹配而產(chǎn)生的共模干擾。轉(zhuǎn)換過程經(jīng)過低通濾波器進(jìn)行濾波，傳感器可以直接連接到A/D，然后連接到數(shù)字濾波器。可以根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境的不同，采樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果及時(shí)調(diào)節(jié)恒流源，直至達(dá)到規(guī)定的壓力值。輸出所需的轉(zhuǎn)換值，完成產(chǎn)品的自動(dòng)校準(zhǔn)。

2、軟件規(guī)劃

經(jīng)過硬件處理后，得到袖帶內(nèi)壓力的變化曲線。在軟件處理中，會(huì)先對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分離；然后去除干擾點(diǎn)，擬合包絡(luò)曲線，即可求出相應(yīng)的平均壓力，可以計(jì)算收縮壓和均勻壓的系數(shù)。

在分離脈沖信號(hào)的過程中，引入了形狀濾波算法。由于袖帶內(nèi)壓力信號(hào)的頻段與脈搏信號(hào)頻段接近，直接采用帶通濾波會(huì)減小信號(hào)波動(dòng)，降低信噪比，給后續(xù)處理帶來困難。使用形狀濾波處理算法從形狀角度分離信號(hào)，可以很好地提取脈沖信號(hào)。為了實(shí)時(shí)完成信號(hào)分離，將采用開運(yùn)算進(jìn)行處理，將原始信號(hào)中的所有峰值展平，然后利用原始信號(hào)與處理后的信號(hào)之間的差值來獲得分離后的脈沖信號(hào)。

為了有效抑制干擾并修正完整的脈搏波，根據(jù)每個(gè)脈搏波峰與其相鄰脈搏波峰之間的角度關(guān)系來確定每個(gè)脈搏波的可信度。由于脈搏波幅度并不是單調(diào)變化的，因此這樣的判斷還需要考慮幅度因素。利用獲得的每個(gè)脈搏波的權(quán)重信息進(jìn)行包絡(luò)線擬合，由于得到的包絡(luò)線明顯不對(duì)稱，因此將采用加權(quán)三階小二乘擬合方法。根據(jù)平均壓力的大小決定選擇哪個(gè)波動(dòng)系數(shù)，并利用波動(dòng)系數(shù)計(jì)算收縮壓和舒張壓對(duì)應(yīng)的位置，然后得到收縮壓和舒張壓的大小。

血壓計(jì)方案硬件集成度高，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡單，軟件設(shè)計(jì)集成了形狀濾波等多種先進(jìn)算法，精度高，抗干擾性能強(qiáng)。可以確保血壓測量精度在5mmHg以內(nèi)，基本滿足血壓測量的精度要求。