發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 21:28

【摘要】：光學(xué)傳感測量作為一種非接觸式測量,具有穩(wěn)定性好、抗干擾、精度高等優(yōu)點(diǎn),在傳感測量領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。在眾多光學(xué)探測傳感方法中,激光干涉法應(yīng)用最為廣泛。近年來,一種基于激光自混合干涉(Self-Mixing Interference,SMI)原理的新型傳感測量技術(shù)得以迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)雙光路干涉,SMI具有單臂光路的顯著優(yōu)點(diǎn),因此整個(gè)系統(tǒng)體積更小、光路更為簡化。本文基于SMI原理搭建了醫(yī)學(xué)信號監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在體外對脈搏波非接觸實(shí)時(shí)探測,同時(shí)創(chuàng)新性地引入極限學(xué)習(xí)機(jī)(Extreme Learning Machine,ELM)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型以此來預(yù)測人體血壓值。本文結(jié)合光、電、信號處理三個(gè)模塊構(gòu)建完整的測量系統(tǒng),旨在實(shí)現(xiàn)對人體血壓動態(tài)監(jiān)測。本文首先歸納總結(jié)了激光自混合效應(yīng)的研究歷程和發(fā)展現(xiàn)狀。基于F-P三腔鏡理論和L-K速率方程理論分別推導(dǎo)了自混合干涉系統(tǒng)的相位方程以及功率方程。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用Matlab仿真分析了 SMI信號與系統(tǒng)各參數(shù)變化的關(guān)系。其次,分析了自混合平衡光電探測的原理,推導(dǎo)出外置與內(nèi)置兩種情況下光電探測器獲取的信號相位相反的閾值條件,并搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證了理論分析。接著,文中分析了血壓與脈搏波之間的生理基礎(chǔ),并闡述了通過脈搏波預(yù)測血壓的可行性。搭建基于650nm LD的脈搏波非接觸自混合探測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括光路系統(tǒng)、自混合信號預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、DSP信號處理模塊以及LCD顯示模塊。最后,運(yùn)用ELM算法建立了血壓模型,基于MIMIC-Ⅱ臨床數(shù)據(jù)庫對ELM模型進(jìn)行訓(xùn)練,并對測試集進(jìn)行預(yù)測得到預(yù)測誤差,結(jié)果基本達(dá)到了美國AAMISP-10標(biāo)準(zhǔn)對電子血壓計(jì)的精度。本文提出的測量系統(tǒng)無需任何的肢體接觸和電連接,相比于傳統(tǒng)需要在人體特定部位夾持壓力傳感器的測量方法,這種方法對于心血管系統(tǒng)的健康評估和疾病的臨床診斷有著重要的意義,是未來發(fā)展新型心血管系統(tǒng)健康評估和疾病診斷技術(shù)的重要途徑和有效手段之一。
【圖文】：

在使用條紋計(jì)數(shù)法時(shí)，為了使得條紋傾斜容易判斷，通常使激光器工作在適度反逡逑饋的狀態(tài)。同時(shí)，工作在適度反饋也更容易對自混合信號進(jìn)行微分處理，以便于逡逑利用正負(fù)脈沖計(jì)數(shù)法對條紋更精確的計(jì)數(shù)。條紋技術(shù)法的原理框圖如圖１－１所示。逡逑Ｙ邐＃邐｜邋？邋？邐—逡逑少邋ｌａｓｅｒ邋ｄｉｏｄｅ邐ｆ邐Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ逡逑ｔａｒｇｅｔ邋ｓｕｒｆａｃｅ逡逑ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ逡逑%煎澹掊澹裕潁幔睿螅阱危齲椋紓瑁穡幔螅簀危遙歟幔潁椋簦危保沖澹穡模錚鰨鑠義希粒恚穡歟椋媯椋澹蟈危疲椋歟簦澹蟈危模椋螅悖潁椋恚椋睿幔簦椋錚鑠危茫錚酰睿簦澹蟈義賢跡保碧蹺萍剖惴ㄊ疽饌煎義希保梗梗的輳模錚睿幔簦榭翁庾椋撞捎錳蹺萍剖ɡ霉ぷ髟謔識確蠢∽刺碌募す忮義掀魘迪至碩裕保玻磽獾惱穸鍰宓奈灰撇飭浚被謨布迪至碩宰曰旌咸蹺棋義锨閾狽較虻吶卸洗傭卸ㄕ穸鍰宓奈灰品較頡Ｖ笠荒輳�，课题组訑S萌砑沐義戲ㄊ迪侄醞獠空穸鍰宓奈灰埔約胺較蜃遠(yuǎn)飭浚矗矗蕁＃玻埃保茨輳粒潁幔螅幔睿熱耍郟矗常蒎義希跺義

本文編號：2679018