基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统研究(1)

### 基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统研究 #### 一、引言 随着科技的进步，人们对健康监测的需求日益增加。在中医诊断技术中，“望闻问切”是四大基本诊断方法之一，其中“切脉”是通过触摸患者的动脉脉搏来判断疾病状况的一种方式。传统上，这需要医生具备丰富的经验和直觉，因此难以标准化和量化。近年来，利用现代传感器技术对脉搏信号进行精确采集和分析成为研究热点。 #### 二、PVDF压电薄膜传感器概述 聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）是一种具有优良物理特性的高分子材料，尤其是在经过特殊处理后展现出显著的压电效应。PVDF压电薄膜传感器相比于传统的压电材料（如石英晶体），具有以下优势： - **压电常数大**：PVDF的压电常数d33高达20 pC/N，远高于石英晶体，这意味着其力电转换灵敏度更高。 - **轻质柔韧**：PVDF膜不仅轻便而且柔软，可以很好地与人体组织相适应，实现更好的接触和信号传输。 - **宽带特性**：PVDF膜的机械品质因数低，阻尼小，能够覆盖更宽的频率范围，这对于采集脉搏信号尤为重要，因为人体脉搏频率较低，通常在0.5~4.0 Hz之间。 #### 三、系统设计 ##### 3.1 总体结构 脉搏测量系统主要由PVDF传感器、信号调理装置、数据采集与处理模块以及图形显示四大部分组成。具体来说： - **PVDF传感器**：负责捕捉脉搏信号。 - **信号调理装置**：对原始信号进行放大、滤波等预处理。 - **数据采集与处理模块**：进一步处理调理后的信号，提取有用信息。 - **图形显示**：将处理结果以可视化的方式呈现给用户。 ##### 3.2 PVDF压电薄膜传感器的设计与制作 PVDF压电薄膜传感器的制作过程包括高倍率拉伸、高电场下的极化处理以及金属电极的真空蒸发等步骤。这些处理使得PVDF薄膜具有良好的压电性能。传感器的设计需要考虑其与人体组织的良好耦合，以确保脉搏信号的准确捕捉。 #### 四、信号处理 在脉搏信号的采集过程中，会受到各种干扰因素的影响，尤其是人体抖动噪声。为了提高信号质量，研究人员采用了平均值滤波法。这种方法通过对连续多个采样点的数据进行平均，有效地消除了随机噪声，保留了脉搏信号的基本特征。 #### 五、实验验证 通过对该脉搏测量系统的实际测试，证实了PVDF压电薄膜传感器具有较高的灵敏度，并且能够准确地获取脉搏信号。实验结果表明，基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统在医疗健康监测领域具有广阔的应用前景。 #### 六、结论 本文介绍了一种基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统的设计与实现。通过采用新型PVDF压电薄膜传感器，该系统能够有效地克服传统脉搏测量仪器的人体耦合性差等问题，实现了脉搏信号的准确采集。此外，通过信号处理技术进一步提高了信号的质量，使得最终的测量结果更加可靠。这种基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统对于推动中医脉诊的客观化研究、提高健康管理的效率具有重要意义。