心率統計的基本原理
？

常見的心率計有兩種原理：一yi種zhong是shi諧xie振zhen式shi一yi種zhong是shi光guang電dian式shi。諧xie振zhen式shi是shi感gan應ying壓ya力li的de變bian化hua從cong而er測ce量liang脈mai搏bo，光guang電dian式shi是shi利li用yong了le血xue液ye對dui近jin紅hong外wai光guang線xian吸xi收shou的de特te點dian。而er手shou機ji攝she像xiang頭tou測ce量liang脈mai搏bo和he光guang電dian式shi的de原yuan理li很hen像xiang。血xue液ye也ye會hui吸xi收shou可ke見jian光guang。當dang心xin髒zang擠ji壓ya，血xue管guan中zhong血xue液ye流liu量liang增zeng加jia的de時shi候hou，更geng多duo的de可ke見jian光guang被bei吸xi收shou，攝she像xiang頭tou會hui拍pai攝she出chu較jiao暗an的de畫hua麵mian；當心髒放鬆，血管中血液流量減少時，可見光被吸收的較少
，攝像頭裏采集的圖像也會變得更鮮紅。交替的明暗變化通過App處理後就變成脈搏次數了。

Apple Watch如何做心率檢測？

2015年，AppleWatch的正式上市極大地刺激整個智能可穿戴設備市場規模的增加，銷量達到1,390萬隻，占智能腕帶設備市場份額58.3%，市場規模將會達到1356億元人民幣。基於Android Wear的智能手表銷量為400萬隻，市場份額為17.4%。預計在2017年，市場規模穩定上升
，市場規模依然會超過300億元人民幣。

蘋果官方近日公布了其內置心率傳感器的工作原理。蘋果的技術支持文檔顯示，Apple Watch的心率測量周期是每10分鍾測量一次，並將數據存儲在健康App中。這些檢測信息，再結合收集到的其他數據
，計算佩戴者的卡路裏消耗量。

在心率傳感器上，Apple Watch采用的是光體積描記器（PPG）

，原理如下：
    
血液之所以呈現紅色
，是因為它反射紅光並吸收綠光。Apple Watch使用綠色LED燈，配合對光敏感的感光器，可以檢測任意時間點流經手腕的血液流量。

心髒跳動時

，流經手腕的血液會增加，吸收的綠光也會增加；心跳間隔期，流經手腕的血液會減少
，吸收的綠光也會隨之減少。Apple Watch內置的兩顆綠色LED燈可以每秒閃動數百次
，從而計算出每分鍾的心跳次數，也就是心率。

    
上麵講到的利用綠光LED的光體積描記器測量心率更像是一種備選方案，因為在十分鍾測量一次心率的周期裏，Apple Watch 利用的是紅外線。但在“紅外線測量無法讀取足夠的數據時，Apple Watch會切換至綠色LED。”

此外
，為了應對對心率信號進行補償，避免信號過弱影響讀數，蘋果表示對心率傳感器進行了針對性的設計，比如提高LED亮度和采樣率。

除了上麵這些技術層麵的手段外，蘋果在文檔中也特別指明，不恰當的佩戴方式也會影響心率的采樣和準確性。

實shi際ji上shang
，除chu了le上shang麵mian談tan到dao的de佩pei戴dai方fang式shi對dui心xin率lv測ce量liang的de影ying響xiang外wai
，很hen多duo外wai部bu的de因yin素su也ye需xu要yao考kao慮lv在zai內nei。比bi如ru文wen檔dang中zhong講jiang到dao的de皮pi膚fu血xue流liu量liang。很hen多duo人ren尤you其qi是shi男nan性xing，都dou會hui注zhu意yi到dao在zai夏xia天tian比bi較jiao熱re的de時shi候hou
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，血xue量liang很hen足zu，而er在zai冬dong天tian天tian氣qi寒han冷leng的de室shi外wai
，手shou臂bi上shang的de血xue管guan就jiu不bu會hui凸tu起qi得de那na麼me突tu兀wu了le，這zhe時shi候hou流liu經jing手shou臂bi的de血xue液ye量liang也ye會hui少shao一yi些xie
，甚shen至zhi會hui低di到dao心xin率lv傳chuan感gan器qi無wu法fa讀du取qu數shu值zhi。

蘋果在文檔最後講到，在“節率運動”和“無規律運動”中
，心率測量的準確性可能會存在差異。其實可以簡單地理解為無氧運動如乒乓球
、拳擊和有氧運動如跑步
、騎車這兩類運動中
，後者的心率測量會相對準確一些。

監測心率隻是測量和計算運動量的一個手段
，Apple Watch 還會結合加速度計
、GPS 等其他傳感器來計算運動和鍛煉情況。

可穿戴心率檢測的幾大技術難點
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當dang前qian可ke穿chuan戴dai設she備bei的de一yi個ge技ji術shu難nan點dian就jiu是shi數shu據ju監jian測ce的de準zhun確que性xing差cha，因yin此ci

，高gao精jing度du檢jian測ce算suan法fa在zai可ke穿chuan戴dai設she備bei整zheng體ti解jie決jue方fang案an中zhong的de地di位wei亦yi顯xian得de舉ju足zu輕qing重zhong。硬ying件jianPCBA材料和尺寸
、功耗

、性能、成本的兼顧，使得傳感器等關鍵器件、高精度算法、shujupingtaidengchengweikechuandaidianzichanpinshejidenandian。youqizaizhinengwanbiaodeyingjianchicunfangmianyoujiaogaodeyaoqiu

，yidingyaoxiaoerjincou，lingwaihenduogexinghuadeshejifanganzhongyaoqiushiyongrouxingcailiaokeyifangbianqiwaiguandekuozhansheji。

玉成的心率檢測方案使用ADI的加速度傳感器以及TI2541或NordicBLE51822的藍牙模塊

，算法可擴展性強。主要通過算法的優化

，監測在各種運動狀態下
，例如慢走
、快走、慢跑、快跑、爬樓梯
、打羽毛球等心跳頻率，實現在運動狀態下HRV(心率變異性)的動態監控。另外還有睡眠監測的模式可以讓MCU處於休眠狀態，以達到省電的目的。其他的功能如血氧、血壓的監測功能實現當前都在開發中。    

另(ling)一(yi)個(ge)技(ji)術(shu)難(nan)點(dian)是(shi)精(jing)準(zhun)，采(cai)用(yong)玉(yu)成(cheng)研(yan)發(fa)的(de)運(yun)動(dong)心(xin)率(lv)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)在(zai)靜(jing)態(tai)與(yu)醫(yi)用(yong)心(xin)率(lv)測(ce)試(shi)儀(yi)對(dui)比(bi)，精(jing)確(que)達(da)到(dao)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)級(ji)別(bie)
，本(ben)產(chan)品(pin)的(de)該(gai)項(xiang)性(xing)能(neng)，將(jiang)在(zai)今(jin)後(hou)一(yi)個(ge)較(jiao)長(chang)時(shi)期(qi)內(nei)保(bao)持(chi)技(ji)術(shu)領(ling)先(xian)優(you)勢(shi)。

除(chu)了(le)靜(jing)態(tai)檢(jian)測(ce)，動(dong)態(tai)心(xin)率(lv)的(de)監(jian)測(ce)適(shi)配(pei)各(ge)種(zhong)運(yun)動(dong)場(chang)景(jing)的(de)切(qie)換(huan)做(zuo)法(fa)，也(ye)是(shi)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)。在(zai)運(yun)動(dong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)，玉(yu)成(cheng)的(de)運(yun)動(dong)心(xin)率(lv)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)能(neng)適(shi)應(ying)各(ge)種(zhong)運(yun)動(dong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)心(xin)率(lv)測(ce)試(shi)。目(mu)前(qian)玉(yu)成(cheng)已(yi)經(jing)取(qu)得(de)了(le)兩(liang)項(xiang)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)的(de)專(zhuan)利(li)授(shou)權(quan)。
 
可穿戴心率方案哪家強？


目前市麵上擁有自己的可穿戴心率方案技術的廠商主要有小米
、37度、原相、Fitbit、apple
、MIO邁歐
、玉成等。玉成作為第三方設計公司，掌握了包括傳感器、模擬前端、算法、硬件設計、手表結構在內的全產業鏈技術。


與MIO邁歐方案的主要參數對比 


與MI0的測試數據對比 


與PORLAR心率帶的對比


與POLAR心率帶的測試數據對比

本文來源於電子技術設計。




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