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偏移校正改善了下一代心率智能手表
William Templeton
William Templeton
8.月 2015年12月24日
你不需要太费力就能发现对光学心率智能手表准确性的抱怨。许多科技博客评论称，你将受益于它的活动和睡眠跟踪功能，而不是光学心率监测器，以实现你的健康和健身目标。
当光学心率技术首次引入时，准确性问题似乎阻碍了这项技术在改善许多消费者健康和健身方面的重要性。光学心率读数的准确性如此之差，是因为我们的人体解剖结构提出了几个重大挑战。
为了使光学心率监测器工作，光电二极管的准确交流读数是必要的。然而，由于系统外部有太多直流输出，因此很难获得交流读数。直流偏移校正使您能够以最小的性能问题从直流输出读取交流波形。这项技术的工作方式是，偏移减法数模转换器（DAC）消除了来自环境光等光源的任何直流噪声。来自皮肤和动脉的直流噪声也需要进行一些校正。有了这个偏移减法DAC，您可以更好地读取交流波形，并放大剩余信号以获得高增益和更高的精度，如图1所示。
图1：更高增益的直流偏移校正
早期光学心率表型号的另一个问题是，汗液或皮肤上的任何湿度都会导致读数不准确，严重限制了手表的效率。解决方案是在手表的发光二极管（LED）和皮肤之间放置一块玻璃，以隔离湿度。然而，皮肤和led之间的玻璃反射导致串扰，再次在心率读数中产生噪声不准确，如图2所示。
图2：环境光、玻璃和智能手表底部LED之间的串扰
在TI实验室的一个研究案例中，我们测试了一款没有玻璃屏障、没有直流校正的手表设计，测得的交流输出为3.5mV。当我们只添加玻璃时，交流输出降至2mV，有时无法实现。最后，我们介绍了TI的AFE4404模拟前端（AFE），用于可穿戴、光学心率监测和生物传感。AFE4404提供了一种直流偏移校正功能，通过其将重要交流信号与直流噪声隔离的能力来减轻串扰。在上一次测试中，我们测量到的交流输出为15mV，比第一种情况好近五倍，比第二种情况好七倍。
偏移校正技术解决了光学心率设计中的几个精度问题，并提高了光学心率智能手表的性能。有了TI的这项技术，我们希望用户会对他们的光学心率技术感到更高兴！
额外资源
查看AFE4404数据表。
查看TI的医疗AFE产品组合。
阅读TI的HealthTech指南。 |
