大多数可穿戴设备采用光电容积脉搏波描述法（PPG）测量心率等生物测量指标。PPG它是一种将光照进皮肤并测量血流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，如血脉搏率（心率）或血容积（心输出）发生变化时，进入人体的光会发生可预见的散射。

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）它们将光波照射到皮肤内部。

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为数字信号，以计算可实际应用的心率数据。

加速计-加速计可以测量运动，并与光信号结合使用PPG算法的输入。

算法可以处理来自AFE以及加速器的信号，然后将处理后的信号叠加到PPG在波形上，可以生成连续的运动容错心率数据和其他生物计量数据。

光学心率传感器能测量什么？

光学心率传感器可以产生测量心率的光学心率传感器PPG波形和心率数据被用作基本的生物测量值，但使用PPG可以测量波形的对象远不止于此。尽管很难准确地获得和维护。PPG测量结果(我们将在下一篇文章中详细讨论)，但如果你能成功获得准确的结果PPG测量结果，它将发挥强大的作用。PPG信号是当今市场需求中大量生物测量的基础。PPG信号代表多个生物测量的测量结果。

下面我们进一步详细解释一些光学心率传感器可以测量的结果:

呼吸率-休息时呼吸率越低，通常说明身体状况越好。

最大摄氧量（VO2max）–VO测量人体能摄入的最大氧气量是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(心率变异率)-R-R间隔是血脉冲的间隔；一般来说，心跳间隔越长越好。R-R间期分析可作为压力水平和不同心脏问题的指标。

血压-通过PPG传感器信号，无需血压计即可测量血压。

血液灌注-灌注是指人体促进血液循环系统的能力，特别是在死亡边缘流经全身毛细血管床的能力。PPG传感器可以跟踪血流，因此可以测量血流的相对灌注率和灌注水平的变化。

心脏效率-这是心脑血管健康和身体状况的另一个指标。一般来说，它测量心脏每搏的效率。

光学心率传感器带来的挑战

可穿戴设备上的光学心率传感器很难设计，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，您需要一个强大的光力学和信号提取算法。

光力学

以下是进一步介绍PPG传感器集成光力学考虑：

光力学耦合——传感器与人体之间的双向光导和耦合能有效吗？最大限度地发挥血流信号，最大限度地减少传感器的环境噪声（如阳光）。

人体部位是否使用了正确的波长？由于生理结构不同，环境噪声对不同部位的影响不同，不同的部位需要不同的波长。

设计是否使用多个发射器，它们之间的距离是否正确？发射器之间的距离非常重要，正确的分布可以确保你测量足够的正确类型的血流，测量结果有较少的伪影。

在体育锻炼或体育锻炼过程中，皮肤与传感器之间的位移是否最小？这是许多可穿戴设备活动的常见问题，如跑步、慢跑和健身房锻炼。

信号提取算法

以下是信号提取考虑的详细信息：

算法在多样化的人群中得到了验证吗？这一点非常重要。只有通过这种验证，设备才能适应各种肤色、性别、体型和健康状况。

算法能抵抗各种运动噪音吗？该算法必须能够在各种活动中正常工作，包括步行、跑步（高速稳定跑步和间歇训练）、快速跑步、健身房训练、打字或驾驶等日常行为。

这种技术和可穿戴设备市场发展迅速，你必须不断创新，以满足不断变化的客户需求。