6、激光多普勒振动测量在呼吸和心跳参数检测中的应用

激光多普勒振动测量在呼吸和心跳参数检测中的应用

1. 心跳测量相关因素

在频率为 f = 1Hz 或 f = 60 1/min 时，可靠性函数相较于其他情况达到最大，局部值大于 r(t) = 0.8，且估计的心跳速率大致恒定在 f = 60 1/min 左右。测量点和入射角对估计结果有显著影响。将激光束对准颈部时，靠近颈动脉的位置是最佳测量位置，且入射角应尽可能陡峭。这是因为入射角越陡峭，散射的影响就越小，临床测试也证实了这一点。

测量频率的质量很大程度上取决于振动计信号的拾取位置以及激光束相对于测量点的方向。厚衣服不适合测量，而且皮肤与振动源（心脏）的距离也会影响测量质量。为了找到合适的测量点，需要使用云台进行跟踪。可以使用式(3.16)给出的可靠性度量 r(t) 来控制跟踪过程，该度量在系统的后处理单元中计算，并通过反馈路径输入到带有云台的振动计中，但反馈控制的实现不在本项目范围内。

2. 频率估计方法评估

评估频率估计方法的标准主要有频率分辨率和对噪声的敏感度。以下是几种常见方法的特点：
|方法|频率分辨率|对噪声敏感度|计算量|其他特点|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|FFT 方法|最低，需零填充|对加性噪声鲁棒|低，得益于高效算法|通常只需找到一个主导谱线，无需参数，但不常用于频率估计，零填充可改进|
|相关或 ACF 方法|显著优于 FFT 方法|抗噪声，内部平均|约为 FFT 方法两倍，可通过处理复值信号降低|计算延迟增加|
|零交叉方法（BZC）|与相关方法相当|抗噪声，但不如 ACF 方法|最低，使用数据块平均| |
|CZC 方法|可连续估计频