大部分可穿戴设备采用光电容积脉搏波描记法（PPG）来测量心率及其他生物计量指标。PPG是一种将光照进皮肤并测量因血液流动而产生的光散射的方法。该方法非常简单，光学心率传感器基于以下工作原理：当血流动力发生变化时，例如血脉搏率（心率）或血容积（心输出量）发生变化时，进入人体的光会发生可预见的散射。下图1介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。
图1：光学心率传感器的基本结构与运行
光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率：
·光发射器 - 通常至少由两个光发射二极管（LED）构成，它们会将光波照进皮肤内部。
·光电二极管和模拟前端（AFE） - 这些元件捕获穿戴者折射的光，并将这些模拟信号转换成数字信号用于计算可实际应用的心率数据。
·加速计 - 加速计可测量运动，与光信号结合运用，作为PPG算法的输入。
·算法 - 算法能够处理来自AFE和加速计的信号，然后将处理后的信号叠加到PPG波形上，由此可生成持续的、运动容错心率数据和其他生物计量数据。
光学心率传感器可以测量什么？
光学心率传感器可生成测量心率的PPG波形并将该心率数据作为基础生物计量值，但是利用PPG波形可以测量的对象远不止于此。尽管很难取得和维护精确的PPG测量结果（我们将在下一篇详细论述它），但是如果您能够成功获得精确的PPG测量结果，它将发挥强大的作用。高品质PPG信号是当今市场需求的大量生物计量的基础。图2是经过简化的PPG信号，该信号代表了多个生物计量的测量结果。
图2：典型的PPG波形
下面我们进一步详细解读某些光学心率传感器可以测得的结果：
·呼吸率 - 休息时的呼吸率越低，通常这表明身体状况越好。
·最大摄氧量（VO2max）– VO2测量人体可以摄入的最大氧气量，是人们广泛使用的有氧耐力指标。
·血氧水平（SpO2） - 是指血液中的氧气浓度。
·R-R间期（心率变异率）- R-R间期是血脉冲的间隔时间；一般而言，心跳间隔时间越长越好。R-R间期分析，可用作压力水平和不同心脏问题的指标。
·血压 - 通过PPG传感器信号，无需使用血压计即可测量血压。
·血液灌注 - 灌注是指人体推动血液流经循环系统的能力，特别是在濒于死亡时流经全身毛细血管床的能力。因为PPG传感器可跟踪血液流动，所以可以测量血流相对灌注率及血液灌注水平的变化。
·心效率 - 这是心脑血管健康和身体状况的另一个指标，一般来说，它测量的是心脏每搏的做功效率。
光学心率传感器带来的挑战
设计可穿戴设备上的光学心率传感器的难度很高，因为设计方法会受到人体运动的很大影响。为了弥补这一点，您需要强大的光力学和信号提取算法。图3说明了您在设计光学心率传感器时可能面临的部分主要挑战。
图3：集成光学心率传感器的主要挑战
光力学
下面进一步介绍有关PPG传感器集成的光力学考虑事项：
·光力学耦合 - 在传感器与人体之间是否能够高效进行双向光导与耦合？使血流信号最大化和向传感器施加噪音的环境噪音（如日光）最小化，是其中的关键。
·是否为人体部位使用了正确的波长？不同部位需要不同的波长，因为各部位的生理构造不同，并且环境噪音对不同部位的影响不同。
·设计是否使用了多个发射器，它们的间距是否正确？发射器的间距很重要，正确布放才能确保您测量到足够量的正确类型的血流，且测量结果具有较少的伪影。
·在体育锻炼或身体运动过程中，诸如皮肤与传感器之间的位移量等机械力学作用是否最小？这对许多佩戴可穿戴设备进行活动的常见情况都是个问题，比如跑步、慢跑和健身房锻炼。
信号提取算法
下面进一步介绍有关信号提取考虑事项的详细信息：
·算法是否在多元化的人群中进行过验证？这一点很重要，只有进行过此类验证才能保证设备能够适应多种肤色、不同性别、不同体型和健康状况而正常运行。
·算法是否有抵抗多种类型运动噪音的强健性？算法必须能够在各种活动期间正常工作，包括步行、跑步（高速稳定的跑步和间歇训练）、疾跑、健身房训练及打字或开车等日常行为。
·算法是否能够持续改进，以便能够处理更多用例和新型生物计量？这种技术和可穿戴设备市场正在迅速发展，您必须不断创新，才可满足不断变化的客户需求。
我希望大家能够通过本篇博客了解一些有关PPG传感器系统工作原理及可测量内容的知识。本系列的下一篇博文将探讨将这种技术集成到各类设备（手表、健身手环和耳塞等）的最佳实践。
| 相关下载 |
正会心率可以让玩家打出暴击伤害，所以通过增加会心率可以大大提升自身的输出，下面请看由“huan5885”带来的《怪物猎人世界》黑龙太刀135%会心率配详情>>
正会心率可以让玩家打出暴击伤害，所以通过增加会心率可以大大提升自身的输出，下面请看由“huan5885”带来的《详情>>
智能手环心率监测原理很多都是用的电容积脉搏波描记法，最近有报道表示，发现有部分廉价运动手环产品使用假心率传感器，相信不少朋友对此比较好奇，下面详情>>
据外媒 Notebookcheck 报道，亚马逊、AliExpress 等平台上有大量廉价的智能手表和健身手环产品，很多产品也有高级功能，比如心率监测。智能手表和健身手环中的心率监测器详情>>
近日，来自密苏里大学的研究团队展示了如何使用普通的铅笔和纸张，来构建生物识别的可穿戴设备。这些皮肤上的电子设备可用于监测各种局部物理条件，包括生物物理（温度、生物详情>>
原标题：丁禹兮见赵露思心率飙升，对其他女生也温柔多情？“中央空调”吧 橘对于正的小论文已经PTSD了， 回回就这么几个路数，倦了。 （不懂的去翻上面那条！ 详情>>
原标题：AirPods换代或支持心率监测？华米科技Amazfit耳机早已功能齐备 据科技媒体爆料，苹果将于未来1-2年里将环境光传感器集成到下一代AirPods中，这些详情>>
用过 AirPods 的人，都能深刻了解到它的优秀之处。但详情>>
原标题：小米有品众筹上架Haylou智能手表：含心率监测可待机30天 4月5日，小米有品众筹上线了一款智能手表类的穿戴式产品——Haylou Solar。这是一款能详情>>
原标题：Amazfit PowerBuds ：699 元，一款能够监测心率的真无线耳机 提到华米，可能大家首先会想到他们家的智能手环和智能手表。其实除了以上这两条已经详情>>
原标题：苹果发布带有心率通知错误修复的watchOS 6.1.3更新 苹果今天发布了watchOS 6.1.3，这是对watchOS 6操作系统的第五次更新，旨在在现代Apple Wat详情>>
原标题：苹果遭纽约大学教授起诉 Apple Watch心率监测功能或侵权 来自外媒今日（12月28日）的报道，纽约大学的一位心脏病专家声称，苹果推出的智能手表Appl详情>>
来自外媒今日（12月28日）的报道，纽约大学的一位心脏病专家声称，苹果推出的智能手表Apple Watch使用他获得的心率监测发明专利，并要求赔偿。 纽约大学医学院教授约瑟夫·详情>>
原标题：Garmin Swim2智能腕表评测 终于可以扔掉心率带了！ 尽管现如今，心率监测功能已然成为运动手环、运动手表的标配，但在铁三、游泳等运动中，想要监详情>>
原标题：轩墨宝宝首档综艺《主人，请注意！》 开播即火，让无数人心率加速！ 昨日一档叫做《主人，请注意！》的直播综艺突然在网络上爆红，直播间在线围观人数频详情>>
Game234问答中心有网友提出了一个比较有代表性的问题【胎儿一过性的心率过快，严重吗？】，【胎儿一过性的心率过快，严重吗？】具体问题如下：我自己就是一过性的心率，一会自己猛一紧张，一会就好了，一会又详情>>
联想k5play怎么测心率？还不知道方法的朋友们，下面Game234游戏门户网游戏小编就为大家带来详情>>
【PConline电商站 行情】9月13日凌晨苹果在秋季发布会上发布了Apple Watch Series 4,它的显示面积比上一代增加了30%,并且使用了陶瓷外壳,同时支持多种动态效果... 详情>>
《怪物猎人》系列有着极高的游戏性，也是非常有代表性的共斗游戏，现在的最新作为《怪物猎人世界》，其开放的地图和优秀的画质也是博得了不少玩家的喜爱，很多新玩家也是从详情>>
乱斗西游御心率是什么？下面我会神补刀为大家带来乱斗西游御心率洗炼效果详解,希望这篇乱斗西游攻略能够对大家有所帮助.【御心率】通过注灵，可能获得的洗炼属性.xgvpq2fl4vwwym4详情>>
英雄联盟S8世界赛C组的比赛已经全部打完，最终KT与EDG这两个渊源颇深的队伍携手挺进八强，也算是在网友详情>>
怪物猎人世界中许多玩家不知道会心率是什么，和小编一起看看怪物猎人世界会心率攻略吧。怪物猎人世界会心率攻略在怪物猎人世界中会心率指的就是会心一击的概率，也就是我们常说的武详情>>
先锋，1937年起源于日本.【让更多的人听到更感动的声音】是先锋集团所继承的企业理念。今天我们感受下先锋蓝牙运动耳机，外包装如图所示。这是一款颈挂式蓝牙耳机，感受轻灵自在，人体工学颈挂式设计，佩戴舒详情>>
"多功用的智能手表，具有很好的防水功用，能够插SIM卡，具备定位、电话、血压心率、智能提示、防丢等等功用，出门能够不用带手机了，只需求一款智能手表就能够。金属材质高端大气，功用也是逆天强大，晋级血氧详情>>
为了提高马拉松成绩，很多人每周都非常刻苦的训练，周二或者周三间歇跑，周四或者周五节奏跑，周末跑长距离。然而，长时间进行这样的训练，往往会让身体始终处于一种疲劳的状态，所以到了比赛日，反而跑不出好成绩详情>>
小编为您搜罗的答案:三星S7edge手机关闭S健康心率测试有2种方式：点击返回键退回待机页面即可关闭S健康即可。打开手机设定-应用程序管理器-全部-S健康-关闭即可。小编为您搜罗的答案:尊敬的三星用户详情>>
两个副屏用于显示时间、日期和心率的数显，大的主屏用于日常活动，如电话、短信、浏览或听音乐等等。智能手表的出现，成为了很多时尚人士的首选，但是一般智能手表都是单屏操作。对此，ChanmiLee研发了详情>>
小编为您搜罗的答案:最佳运动心率控制区域计算法：(适合一般人) 220―现在年龄×0.8=心率上限 220―现在年龄×0.6=心率下限 最佳运动心律控制区域计算法：(适合有心脏问题的人) 晨脉详情>>
最近小编跑团里有位大叔买了一块心率表，是他为了庆祝自己首马完赛的奖励，为此显摆了好几天，见谁都要说上几句，直到小编问了他：你设置自己的最大心率了吗？之后就再也没见他显摆过，转而变成了科普课堂：什么是详情>>
太刀超会心装备做成武器基本上100%会心率详情>>
独立报周一表示，苹果AppleWatch用户KevinPearson在苹果AppleWatch警告他的心脏已经飙升至每分钟161次之后去医院接受检测，这个心率比许多运动员在激烈详情>>
小编为您搜罗的答案:心电：心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着详情>>
小编为您搜罗的答案:心跳和心率有关联,又有区别.心跳就是指心脏的跳动,心率是专用名词,特指每分钟心跳的次数.正常人心率为60---100次/分.但有时高于或低于这个数也不能说就是心脏有异常,还结合具体详情>>
小编为您搜罗的答案:不知道你是不是学医的。心率是心脏每分钟跳动的次数一般正常范围是每分钟60-100次，低于60次每分叫心动过缓，高于100次每分叫电动过速。心律是指心跳的节律，正常节律规整，当然，有详情>>
小编为您搜罗的答案:链接:https://pan.baidu.com/s/1mi3Mbuo备用链接:https://pan.baidu.com/s/1kUI0SHx你要的资源已找到，记得采纳！！！小编详情>>
小编为您搜罗的答案:心率(Likeadream)-鹿晗作词：朱婧汐Jing作曲：AndrewUnderberg&EvanColes其实这不太像我自己特别是当和朋友们在一起喧闹中最详情>>
原标题：Fossil新款智能手表支持GooglePay、心率跟踪和GPS据外媒TheVerge报道，Fossil的一些智能手表有时会为了简洁和可购性而避开使用一些功能。其中许多智能手表没有提供心详情>>
怪物猎人OL会心等级与会心率分析,怪物猎人OL中会心是一个很重要的数值,来看看数据帝分析的会心等级和会心率数值吧。 详情>>
恐怖游戏玩法越发枯燥的环境下,加拿大游戏厂商“红肉游戏(Red Meat Games)”打造的恐怖游戏《曝光(Bring to... 详情>>
↑7月31日，花样滑冰运动员隋文静（左）、韩聪在训练中。当日，中国花样滑冰队公开训练课在位于北京首钢园区的花样滑冰训练馆举行。新华社记者张晨霖摄新华社北京7月31日电（张寒、赵奕清）一个多月前详情>>
