max30102心率血氧传感器介绍

MAX30102 心率血氧传感器的工作原理、产品特性和应用
产品特性
MAX30102是一款高集成度的心率和血氧饱和度(SpO2)监测模块，专为可穿戴设备设计。该器件集成了两个LED发射器(红光和红外光)，光电二极管以及低噪声模拟前端(AFE)[^2]。

功耗优化: 设备采用自动增益控制技术来调整信号强度，在保持精度的同时降低能耗。
灵敏度增强: 配置有环境光消除电路，能够有效减少外部光线干扰带来的误差影响。
数据处理能力: 内建FIFO缓存区用于存储原始采样值；支持I²C通信协议以便于与其他微控制器连接交互.

工作原理
反射式采集方法
当血液流经手指尖端或其他部位时会吸收特定波长范围内的光线。通过向人体组织发出两种不同颜色的光源——红色(Red, λ≈660nm) 和近红外(NIR, λ≈940nm), 并检测反射回来的能量变化情况可以推算出血液中的氧气含量水平。这种基于光学体积描记法(PPG)的技术被称为反射式脉搏 oximetry 测量方式。
根据 Beer-Lambert 定律，吸光度与物质浓度成正比关系：
[ A = \epsilon l c ]
其中 (A) 是吸光系数，(\epsilon) 表示摩尔消光系数，(l) 代表路径长度而 (c) 则指代溶质浓度。对于本案例而言，即意味着随着动脉内含氧血红蛋白比例增加，其对这两种波长的选择性吸收也会相应改变，从而使得透过或散射出来的光强有所不同。
为了区分实际由心脏跳动引起的波动成分（AC分量），还需要去除缓慢变动的趋势项（DC分量）。具体做法是在一段时间窗口内求取平均值得到基线电平作为参考基准，之后再减去此均值即可获得净增量部分用来进一步分析计算心率及SpO₂指标。
def calculate_ac_dc(signal):
dc_level = sum(signal)/len(signal)
ac_component = [value - dc_level for value in signal]

return ac_component, dc_level
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应用场景
这类非侵入式的健康监控装置广泛应用于各类便携式医疗保健电子产品之中，比如智能手环/手表、运动追踪器等个人护理用品领域。除此之外，在医院病房监护系统里同样发挥着重要作用，帮助医护人员实时掌握患者生命体征状况并及时作出响应措施[^1]。