基于Lambert-Beer定律的透射式血氧检测系统设计详解

本文主要探讨了透射式脉搏血氧饱和度检测系统的详细设计与实现。该系统利用了Lambert-Beer定律，这是一种光学原理，用于描述光在均匀介质中的衰减与物质浓度的关系。血氧饱和度的测量是通过比较不同波长（如660nm的红光和940nm的红外光）在穿透人体组织后的吸光度变化来实现的。公式SaO2 = A + BR表达的是这一原理，其中R是红光和红外光吸收度变化的比值，A和B是与仪器硬件结构和测量环境相关的常数。 设计的关键步骤包括以下几个方面： 1. 信号采集：系统采用AT89C51单片机产生发光脉冲，控制传感器发射红光和红外光。透射的光线通过人体组织后，光电检测元件OPT301接收透射光信号，模拟开关CD4066将这两种光信号分离，以便分别测量直流和交流成分。 2. 信号处理：通过放大和滤波技术，将红光和红外光的直流分量和交流分量分开，这四个通道的信号被送入ADC0809模数转换器，转化为数字信号。 3. 计算与显示：AT89C51单片机对这些数字信号进行计算，特别是计算R值，然后根据经验公式SaO2 = 110 - 25R来得出血氧饱和度的估计值。最后，系统通过LCD显示屏将结果直观地显示出来。 4. 时序控制：系统设计了一个时序控制电路，利用单片机的定时器T0产生精确的时序信号，包括红光和红外光的发射控制、环境光的脉冲信号以及红光和红外光的同步检测信号。通过一系列逻辑门电路的操作，实现了精确的光信号控制和测量过程。 整体而言，这篇文章详细介绍了透射式脉搏血氧饱和度检测系统的工作原理、关键设计要素和实现步骤，为读者提供了一个实用的血氧监测设备设计思路和技术实现方法。