穿戴认证-PPG详解

华为穿戴题库PPG传感器

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概述

光电容积描记法（PhotoPlethysmoGraphy）：用光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。

- 不需要复杂昂贵的仪器设备 - 操作简单，元件常见，结构简单 - 无创伤、适应性强 - 应用领域：血压、血氧、脑氧、肌氧、血糖、微循环、外周血管脉率容量等无创检测

结构	光源/探测器位置	适用部位
透射式	身体部位两侧	手指、耳垂等光信号能穿透的部位
反射式	身体部位同侧	测量位置灵活，适合多个身体部位（手机和穿戴式主流）

1. 光发射器——至少两个 LED，将光波照进皮肤内部 2. 光电二极管和模拟前端（AFE）——捕获折射光，将模拟信号转换成数字信号 3. 加速计——测量运动，与光信号结合作为 PPG 算法输入 4. 算法——处理 AFE 和加速计信号，生成运动容错心率数据

绿光(500nm)-黄光(600nm)大部分被红细胞吸收，得到的信号更好，信噪比更优。高端产品会根据皮肤情况（肤色、汗水）自动切换绿光、红光和 IR 多种光源。

DC信号：肌肉、骨骼、静脉等组织对光的吸收基本不变 AC信号：动脉血液流动 → 对光的吸收有变化

提取 AC 信号，反映血液流动特点。

滤波处理 → 得到一定时间内波峰个数 N → 心率 = N × 12（5秒采样）

PPG 信号 FFT 变换 → 识别心率主频 f → 心率 = f × 60

利用红光(600-800nm)和接近 IR(800-1000nm)的光分别检测 HbO₂ 和 Hb 的 PPG 信号，通过程序处理算出比值得到血氧值。需要"公平对待"两种光源的 PPG 信号（处理 DC 部分相等），计算出的 Hb 和 HbO₂ 比例才可靠。