PPG 光电容积描记
PPG 光电容积描记
PPG（Photoplethysmography，光电容积描记）是智能手表/手环测量心率和血氧的核心传感器技术——通过向皮肤发射光线并检测反射/透射光强变化来感知血管容积的搏动。
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工作原理
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LED 发光 → 光线穿透皮肤 →
部分光被血液中血红蛋白吸收 →
PD 光电探测器接收反射光 →
每次心跳： 动脉血涌入毛细血管 → 血管容积增加 → 吸收更多光 → PD 信号下降 心脏舒张 → 血管容积减少 → 吸收更少光 → PD 信号上升
PPG 波形 = 这一"上升-下降"的周期性曲线 心率 = 1 / PPG 波峰间隔 ``
为什么用绿光？
| 波长 | 穿透深度 | 血红蛋白吸收率 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 绿光（530nm） | ~0.5mm | 最高 | 心率（信号最强） |
| 红光（660nm） | ~2mm | 中等 | 血氧（需与红外配对） |
| 红外（940nm） | ~3mm | 低 | 血氧、深肤色穿透 |
信号处理挑战
1. 环境光干扰：阳光下 100,000 lux → 需同步相减法（LED ON/OFF 交替采样差值） 2. 运动伪影：手腕晃动引入的加速度信号远大于心率信号 → 三轴加速度计运动补偿 3. 肤色差异：深肤色吸收更多绿光 → 自动增益控制（AGC） 4. 低温血管收缩：PPG 信号可衰减 30-50% → 自动切换高功率模式+红外通道
相关笔记
- 华为穿戴——PPG 在穿戴设备中的系统集成 - TruSeen——华为基于 PPG 的体征监测平台 - 血氧饱和度 SpO₂——PPG 血氧测量的具体原理 - 心率变异性 HRV——从 PPG 脉峰间隔提取的 HRV