[发明专利]一种基于声波的准非接触式心率采集装置及使用方法

权利要求书

1.一种基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，包括：心音采集单元、心音处理单元、通信单元和显示单元；

所述心音采集单元包括多个共振腔体，所述共振腔体安装于床体上，所述共振腔体的共振频率根据心音的目标频率设计，从而使其与所述目标心率的所在频段产生共振，所述共振腔体内设有驻极体拾音器，用于将与所述共振腔体发生共振的心音信号转换为电信号；

所述心音处理单元包括模拟处理模块和数字处理模块，所述模拟处理模块用于接收所述心音采集单元得到的所述电信号，还用于对所述电信号进行放大和滤波处理；所述数字处理模块用于对经所述模拟处理模块放大和滤波处理后的电信号进行模数转换为数字信号，还用于对所述数字信号进行快速傅里叶分析，从而提取出心率数据，还用于将所述心率数据发送给通信单元；

所述通信单元用于将所述心率数据传输给所述显示单元进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述共振腔体为两组，每组有两个共振腔体，其中，一组所述共振腔体安装于所述床体的床板侧部，另一组所述共振腔体安装于所述床体的床板底部且其安装位置与正躺状态下的人体的心脏位置相对应。

3.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述共振腔体的内侧壁设有两个相对设置的固定座，两个所述固定座均设有弹簧，所述驻极体拾音器通过两个所述弹簧连接所述固定座，从而使所述驻极体拾音器架空。

4.根据权利要求3所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述驻极体拾音器与所述弹簧的连接处设有连接座，所述连接座由ABS塑料材质制成。

5.根据权利要求2所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，每组中的一个所述共振腔体的共振频率为50Hz，另一个所述共振腔体的共振频率为100Hz。

6.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述模拟处理模块包括高增益放大器、带通滤波器和电压跟随器，所述高增益放大器与所述带通滤波器电连接，所述带通滤波器与所述电压跟随器电连接，所述高增益放大器设有负反馈结构的运算放大器电路，所述电压跟随器由运算放大器构成。

7.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述数字处理模块包括ADC转换器、FIR滤波模块、小波变换模块和傅里叶分析模块，所述ADC转换器与所述FIR滤波模块电连接，所述FIR滤波模块与所述小波变换模块电连接，所述小波变换模块与所述傅里叶分析模块电连接；

所述ADC转换器用于对所述电信号进行模数转换为所述数字信号；

所述FIR滤波模块用于基于FIR滤波算法对所述数字信号进行滤波，从而滤除偏离所述目标心率的噪音；

所述小波变换模块用于对经所述FIR滤波模块滤波后的所述数字信号进行小波变换处理，从而得到纯净数字信号；

所述傅里叶分析模块用于对所述纯净数字信号进行傅里叶分析，从而得到心率数据，所述心率数据包括心率幅值和心率相位。

8.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述通信单元包括蓝牙通信模块和WiFi通信模块。

9.根据权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置，其特征在于，所述显示单元包括时序处理模块、时钟模块和显示屏，所述时钟模块用于提供采集所述心率数据的时间，所述时序处理模块用于基于所述时钟模块提供的采集所述心率数据的时间将所述心率数据转换为心率时序数据，还用于将所述心率时序数据进行曲线拟合成心率时序曲线，从而在所述显示屏中显示。

10.一种基于权利要求1所述的基于声波的准非接触式心率采集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过驻极体拾音器将与共振腔体共振的心音信号转换为电信号；

通过模拟处理模块接收所述电信号，对所述电信号进行放大和滤波处理；

通过数字处理模块对经所述模拟处理模块放大和滤波处理后的电信号进行模数转换为数字信号，再对所述数字信号进行快速傅里叶分析，从而提取出心率数据；

通过通信单元将所述心率数据传输给所述显示单元进行显示。