心率、血氧监测已成智能手表标配功能，PPG测量挑战如何突破
智能手表、智能手环的健康监测功能越来越丰富，其中心率监测方案通常采用的是光电容积脉搏波技术(ppg)进行测量。在近几年的迭代过程中，ppg技术已经越来越成熟，当然也存在不少测量挑战亟需突破。
ppg测量脉搏的原理是什么
ppg是通过光测量脉搏。手腕处流通的血液脉搏引起动脉周期性的舒张和收缩，造成血液体积变化，led的光照射到皮肤的真皮和皮下组织会被反射回来，经过光敏传感器接收并转换成电信号，最终经过ad转换成数字信号，由此捕捉脉搏波信息。
汇顶科技健康与光线传感器产品线总监程树青表示，ppg测量有两个重要的参数。一个是血流灌注指数pi，一般pi能够达到0.2%到10%，但应用于外部的反射式pi通常会比透射式弱很多，因此测量难度也更大。
另一个是ctr，衡量的是led的驱动电流和pd接收到的电流比值。它受到led的发光效率，pd的光电转换效率以及led和pd之间的距离等诸多因素影响。通常而言ctr的设计越高，意味着转换效率越高，对测量的性能和降低功耗更有帮助。
图源：汇顶科技
为了获得最佳的ppg信号，led灯通常选择530nm波长的绿光作为测量光源，其pi值最高。在一些信号较好的测量位置，也可以选择红外作为测量的光源。
智能手表的血氧监测同样也是基于ppg技术，与心率监测不同的是，无创血氧测量需要借助ppg-红光和ppg-红外两种不同颜色的光。
可穿戴设备上ppg测量的挑战
程树青表示，虽然ppg属于比较成熟的技术，然而在智能穿戴设备上的准确性一直难以让人满意，另一方面，降低功耗也一直是工程师们追求的目标。
具体来看，可穿戴设备面临的ppg测量挑战包括不同肤色、人体组织厚度等ppg信号差异大、不同光的皮肤穿透深度差异大、环境光变化大、运动伪影等。“其中运动伪影是最难的点，用户日常活动的场景复杂，频率范围覆盖广，其中同频干扰是最难处理的。”他提到。
为了解决上述问题，汇顶科技推出了能够提升血氧检测准确度及降低功耗的传感器产品，包括gh3300和gh3030系列等。据了解，汇顶科技的血氧监测方案已经应用到小米 watch s1 pro、小米手环7 pro以及小天才z8等产品上，此外，小天才z9也搭载了汇顶科技的健康传感器，能够实现心率、血氧监测功能。那么，汇顶科技的健康传感器是如何提升ppg测量精度的呢？
根据介绍，汇顶科技的传感器产品有着高性能ppg接收通道，能够兼顾功耗性能，极低的输入等效噪声，挑战极限pi下的测量信号；极高的snr，让信号质量和led驱动之间有了更加灵活的选择；通过agc预采样控制，能够tia增益误差，从而准确地计算出不同增益下的信号值，提高准确度。
此外丰富的ppg发射接收通道同样能提升ppg测量的准确性。程树青介绍，在发送方面，汇顶科技的gh33xx和gh3030系列产品支持最高16路led灯，可同时驱动四路单200毫安驱动能力。接收方面，四路adc通道，单端模式多达8路通道，以节省led功耗。
除了硬件上的迭代，可穿戴设备需要应用到的vsm算法也在不断迭代。据了解，汇顶科技的vsm算法产品中心率、血氧算法均使用深度学习模型。相比传统特征提取拟合初值，具备更强的拟合能力和更高的预测准确率。“以血氧算法为例，首先对红光红外的数据进行数据滤波、降噪等预处理，然后使用卷积神经网络等模型进行特征提取，最终得到血氧值。”
王牌展现！小米MIX2将9月11日发布 步入全面屏2.0时代
基于LPC2138的智能消毒机器人控制系统
DC/DC电源模块是什么，它的自身特点是什么
ART-PI Smart开发板介绍与开发环境的建立
别让违规WCDMA重蹈小灵通覆辙
心率、血氧监测已成智能手表标配功能，PPG测量挑战如何突破
电感式镇流器和电子式镇流器的作用与区别
NI机器视觉应用在多个平台的各方面比较
Altium利用云功能重新定义pcb设计
基于FPGA打造的百度昆仑芯片，它到底有多优秀
展讯两款TD-SCDMA和EDGE芯片组正式商用
万年历时钟实验
为什么许多企业将物联网视为为未来做好准备的必要元素？
plc通讯故障一般怎么处理
鸿蒙系统更新了什么内容
苹果将向起亚汽车投资36亿美元合作生产电动汽车
TDS2014 TDS2012 TDS2022 TDS202
简述RF 分析仪的三大构成部分
饲料添加剂原料的生产方法
企业高新认定就是有好处
ppg测量脉搏的原理是什么
ppg是通过光测量脉搏。手腕处流通的血液脉搏引起动脉周期性的舒张和收缩，造成血液体积变化，led的光照射到皮肤的真皮和皮下组织会被反射回来，经过光敏传感器接收并转换成电信号，最终经过ad转换成数字信号，由此捕捉脉搏波信息。
汇顶科技健康与光线传感器产品线总监程树青表示，ppg测量有两个重要的参数。一个是血流灌注指数pi，一般pi能够达到0.2%到10%，但应用于外部的反射式pi通常会比透射式弱很多，因此测量难度也更大。
另一个是ctr，衡量的是led的驱动电流和pd接收到的电流比值。它受到led的发光效率，pd的光电转换效率以及led和pd之间的距离等诸多因素影响。通常而言ctr的设计越高，意味着转换效率越高，对测量的性能和降低功耗更有帮助。
图源：汇顶科技
为了获得最佳的ppg信号，led灯通常选择530nm波长的绿光作为测量光源，其pi值最高。在一些信号较好的测量位置，也可以选择红外作为测量的光源。
智能手表的血氧监测同样也是基于ppg技术，与心率监测不同的是，无创血氧测量需要借助ppg-红光和ppg-红外两种不同颜色的光。
可穿戴设备上ppg测量的挑战
程树青表示，虽然ppg属于比较成熟的技术，然而在智能穿戴设备上的准确性一直难以让人满意，另一方面，降低功耗也一直是工程师们追求的目标。
具体来看，可穿戴设备面临的ppg测量挑战包括不同肤色、人体组织厚度等ppg信号差异大、不同光的皮肤穿透深度差异大、环境光变化大、运动伪影等。“其中运动伪影是最难的点，用户日常活动的场景复杂，频率范围覆盖广，其中同频干扰是最难处理的。”他提到。
为了解决上述问题，汇顶科技推出了能够提升血氧检测准确度及降低功耗的传感器产品，包括gh3300和gh3030系列等。据了解，汇顶科技的血氧监测方案已经应用到小米 watch s1 pro、小米手环7 pro以及小天才z8等产品上，此外，小天才z9也搭载了汇顶科技的健康传感器，能够实现心率、血氧监测功能。那么，汇顶科技的健康传感器是如何提升ppg测量精度的呢？
根据介绍，汇顶科技的传感器产品有着高性能ppg接收通道，能够兼顾功耗性能，极低的输入等效噪声，挑战极限pi下的测量信号；极高的snr，让信号质量和led驱动之间有了更加灵活的选择；通过agc预采样控制，能够tia增益误差，从而准确地计算出不同增益下的信号值，提高准确度。
此外丰富的ppg发射接收通道同样能提升ppg测量的准确性。程树青介绍，在发送方面，汇顶科技的gh33xx和gh3030系列产品支持最高16路led灯，可同时驱动四路单200毫安驱动能力。接收方面，四路adc通道，单端模式多达8路通道，以节省led功耗。
除了硬件上的迭代，可穿戴设备需要应用到的vsm算法也在不断迭代。据了解，汇顶科技的vsm算法产品中心率、血氧算法均使用深度学习模型。相比传统特征提取拟合初值，具备更强的拟合能力和更高的预测准确率。“以血氧算法为例，首先对红光红外的数据进行数据滤波、降噪等预处理，然后使用卷积神经网络等模型进行特征提取，最终得到血氧值。”
王牌展现！小米MIX2将9月11日发布 步入全面屏2.0时代
基于LPC2138的智能消毒机器人控制系统
DC/DC电源模块是什么，它的自身特点是什么
ART-PI Smart开发板介绍与开发环境的建立
别让违规WCDMA重蹈小灵通覆辙
心率、血氧监测已成智能手表标配功能，PPG测量挑战如何突破
电感式镇流器和电子式镇流器的作用与区别
NI机器视觉应用在多个平台的各方面比较
Altium利用云功能重新定义pcb设计
基于FPGA打造的百度昆仑芯片，它到底有多优秀
展讯两款TD-SCDMA和EDGE芯片组正式商用
万年历时钟实验
为什么许多企业将物联网视为为未来做好准备的必要元素？
plc通讯故障一般怎么处理
鸿蒙系统更新了什么内容
苹果将向起亚汽车投资36亿美元合作生产电动汽车
TDS2014 TDS2012 TDS2022 TDS202
简述RF 分析仪的三大构成部分
饲料添加剂原料的生产方法
企业高新认定就是有好处