含水率测量的根本出发点。混合介质的等效介电特
性与各组成相的介电特性、各组成相的含率以及相
间的配置混合状态有关 ,这些模型有着不同的计算
精度和适用条件 ,在实际利用中需要仔细分析和选
择。
参考文献
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工程
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基于血压形成原理的血压测量方法及应用
李 刚 王 宏 林 凌
(天津大学精密仪器与光电子工程学院 ,天津 300072)
摘 要 血压是人体重要的生理参数之一 ,对其进行精确测量具有十分重要的意义。目前临床上普遍采用的
示波法原理的电子血压计 ,大都采用提炼数据的经验算法而不是基于实际的物理现象 ,容易产生很大的误差。本
文基于血压形成的基本原理 ,分析了在血压测量过程中袖带压力的变化 ,并根据血液流动原理 ,提出了一种假设 ,
对原有的血压测量技术进行改进。结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明 ,改进后的血压计 ,可以大大提高测量的准确性。
关键词 血压信号 ;物理原理 ;血压计
0 引言
各种各样的血压无创检测方法 ,可分为人工和
自动两类。由人工听诊的柯氏音法来判断人体的收
缩压和舒张压是被公认准确[1 - 2 ]的方法 ,但由于柯
氏音水银柱血压计的操作比较困难 ,目前几乎所有
医院都使用操作相对简单的示波法电子血压计。
现有的各种示波法血压测量原理中 ,最主要的
是传统的幅度系数法 ,虽然目前有很多改进的办法 ,
如根据不同人群 ,采用不同的幅度系数[3 - 4 ] ,或者
用模糊逻辑的办法 ,修复包络线的缺损[2 ] ,但是 ,它
最终还是要拟合压力波包络线 ,依据平均压和经验
系数来估计收缩压和舒张压。而平均压和经验系数
的误差以及包络线拟合的成功与否 ,极大地限制了
血压信号准确性和可信度的提高 ,并且血压测量的
个体适应性很差[5 - 6 ] 。而其它的示波法原理中 ,如
利用小波变换及其它方法来判断包络线拐点的方
法[7 - 8 ] ,虽然个体适应性有了提高 ,但抗干扰性很
差 ,在出现拐点的位置稍有扰动便会极大地影响测
量。因此 ,只有从血压测量的基本原理上加以改进 ,
才是提高测量准确性的惟一出路。
本文根据血液流动原理 ,提出了一整套基于血
压形成原理的测量方法 ,并利用这种方法 ,对现有的
血压测量装置进行了改进。实践证明 ,采用这种方
法进行血压测量 ,具有很好的个体适应性 ,它能够有
效地提高测量的准确度。
1 测量原理
心收缩时 ,心脏向大动脉血管射血 ,大动脉迅速
充盈 ,这时 ,一部分转化为血液的动能 ,推动血液向
前流动 ,另一部分能量转化为血管壁的势能 ,形成比
较高的血管壁压力 ,这就是收缩压。
当血管外的袖带压力高于收缩压时 ,理论上血
管被阻断。并且 ,由于系统不可避免地存在一定的
测量与设备
·16 · 计量技术 20071No 10
漏气 ,袖带血管内压力将随着时间的推移逐渐减小。
而当血管外血压刚刚低于收缩压时 ,它远远大于静
脉血压 ,血管中的血液只能流向四肢却无法流回 ,管
内压力随时间推移将逐渐增大。
心室舒张时 ,射血停止 ,动脉血压下降 ,被扩张
的大动脉管壁发生弹性回缩 ,将在心缩期内贮存的
弹性势能释放出来 ,转换为动能 ,推动血液继续流向
外周 ,并使动脉血压在心舒期内仍能维持一定高度 ,
这个动脉血压 ,即舒张压。
此时 ,由于动脉收缩后 ,部分血液流向四肢 ,另
一部分将流向心脏 ,由于主动脉瓣的关闭 ,流向心脏
的血液在撞击主动脉瓣后将折返流回 ,使血压短暂
回升而后再下降 ,形成重搏波。
2 测量过程及实现方法
211 充气过程
图 1 所示为测量过程中袖带的压力波波形。在
应用示波法测量血压的过程中 ,首先将环于上臂的
袖带内压力加至高于收缩压 20~30mmHg。这个
过程通常采用加压到固定数值的方法来完成气泵的
充气 ,如果充气不足 ,将在放气过程的第一阶梯及时
地判断出来并进行补气。
图 1 袖带压力波形
212 放气过程的第一阶梯
停止充气后 ,气泵由于惯性的作用 ,会继续充气
一段时间而后再停止充气 ,这样 ,当气泵停止工作
时 ,它将对检测系统形成一定的负压 ,并从检测系统
中“回抽”一部分气体 ,使得系统内压力在随后的一
段时间内出现明显地下降 ,因此这段时间将不适合
作斜率判断。
由于文献[9 ]指出 ,气阀在进行开关切换时存在
关闭效应 ,即系统内压力在气阀关闭的随后一段时
间 ,将明显上升并在一定时间内存在波动。我们根
据这一段时间的测量情况来决定阶梯放气的时机 ,
以尽量减小这种关闭效应对血压测量带来的影响。
同时 ,在这一段时间内 ,将根据分离出的压力波
幅值大小 ,来判断充气过程中事先设定的压力值是
否可行 ,如果检测到的压力波幅值过大 ,则说明充气
不足 ,需要补气处理。
213 收缩压的判断
文献[10 ]指出了收缩压测量的方法 ,根据 1 中
所述的测量原理 ,对其余阶梯的斜率进行判断 ,利用
斜率符号发生翻转的相邻两阶梯所对应的压力值 ,
即可得到收缩压。文献[10 ]提出用这两个阶梯的平
均压力值来计算。然而 ,由于在袖带压力高于收缩
压时 ,压力越高 ,则系统内气体泄露越快 ,阶梯的斜
率绝对值也越大 ;而在袖带压力低于收缩压时 ,一定
范围内 ,压力越高 ,流到四肢的血液就越少 ,所得阶
梯的斜率就越小。所以 ,阶梯的斜率与袖带压力之
间存在近似的线性关系 ,我们可以通过这种联系 ,更
精确地判断出收缩压的大小。假设前一个阶梯压力
为 p1 ,斜率为 k1 ;后一个阶梯压力为 p2 ,斜率为 k2 ,
则所得收缩压为 :
p = p1 - ( p1 - p2) k2/ ( | k1| + k2)
图 2 所示为收缩压判断的示意图。为了判断的
简易可行 ,也为了减小气阀的关闭效应 ,先对图 1 中
的波形进行低通滤波处理 ,然后再求算各个阶梯的
斜率值 ,计算从每个阶梯的第一个峰值点处开始 ,以
避免气阀关闭效应造成的误判。图 2 中 ,第一个阶
梯的 斜 率 值 为 - 01007 , 它 对 应 的 压 力 值 为
121mmHg ,第二个阶梯的斜率值为 01006 ,对应的
压力值为 113mmHg ,由上面所述 ,所得到的收缩压
大小为 117mmHg。
214 舒张压的判断
判断出收缩压以后 ,将根据 1 中所述的测量原
理 ,利用参考文献 [ 11 ]中给出的压力波信号的分析
方法 ,对提取出的压力波信号进行分析。首先用零
线将每个压力波信号分为上下两部分 ,若袖带压力
大于舒张压 ,由于血液积聚了一段时间 ,所得压力波
上部分所占比例相对大一些 ,约为 1/ 2 左右 ;袖带压
力小于舒张压时 ,由于血液直接通过肱动脉 ,所得压
力波上部分所占比例迅速减小 ,小于 1/ 3。我们可
以据此判断舒张压发生的临界位置 ,利用与舒张压
测量与设备
计量技术 20071No 10 ·17 ·
图 2 收缩压的判断
相邻的两个阶梯的平均压力作为最终所得的舒张
压。
图 3 和图 4 给出了一个判断的实例。图 3 中 ,
袖带压力大于舒张压 ,此时重搏波比较明显 ,故上部
分在水平方向上所占比例大一些 ;图 4 中 ,袖带压力
图 3 袖带压力大于舒张压
图 4 袖带压力小于舒张压
小于舒张压 ,此时重搏波不明显 ,故上部分在水平方
向上所占比例相对小一些。因此 ,当采用合适的比
例作为临界点时 ,就可以很容易地判断出舒张压两
个边界 ,从而确定出舒张压的大小。
3 实验结果及误差分析
为了对比改进后的血压计与传统的幅度系数法
血压计之间的差异 ,进行了一系列的实验。
首先 ,用人工听诊的柯氏音法来测量血压数值
e ,相隔 15min 后 ,用幅度系数法血压计进行测量得
血压数值 b ,再相隔 15min ,用改进后的电子血压计
进行测量 ,得测量数值 c ,最后 ,再等待 15min ,用人
工听诊的柯氏音法再测量一遍 ,得测量血压值 d ,并
用 e 与 d 的平均值 a 作为血压的
标准
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值 ,对两种示
波法血压计进行校验。所得测量数据如表 1 和表 2
所示。
表 1 3 种血压测量方法的比较情况 (收缩压 :mmHg)
测量方法 受测者 1 受测者 2 受测者 3 受测者 4 受测者 5
柯氏音法 ( a 值) 90 100 110 120 130
幅度系数法 ( b 值) 97 96 111 113 144
血压原理法 ( c 值) 88 102 113 117 133
表 2 3 种血压测量方法的比较情况 (舒张压 :mmHg)
测量方法 受测者 1 受测者 2 受测者 3 受测者 4 受测者 5
柯氏音法 ( a 值) 60 70 70 80 90
幅度系数法 ( b 值) 71 61 69 74 106
血压原理法 ( c 值) 61 72 69 79 94
测量与设备
·18 · 计量技术 20071No 10
通过对表 1 和表 2 的分析可以看出 ,原先普遍
采用的幅度系数法 ,其误差相对于基于血压形成原
理的方法 ,要明显大很多。
这是因为在幅度系数法中 ,收缩压和舒张压的
数值均依赖于平均压的大小和幅度系数的确定 ,其
中平均压的差异主要来源于包络线拟合的偏差 ,而
幅度系数的差异主要源于受测者个体的差别。可以
看出 ,平均压偏大 ,则所得到的测量结果整体偏大 ;
平均压偏小 ,则结果整体偏小。同时 ,被测对象的血
压值越偏离正常的血压范围 ,幅度系数的差异越大 ,
所得测量误差也就越大。
4 结束语
本文提出了一种基于血压形成原理的血压测量
方法。该方法在示波法的基础上 ,利用血压形成时
与袖带压力相互作用的物理原理 ,来得到收缩压和
舒张压的数值 ,对原来的幅度系数法进行改进。实
验证明 ,改进后的血压计 ,可以大大地提高血压测量
的精确性和可靠性 ,同时 ,由于它不需要采用基于统
计数字的幅度系数 ,因而又具有较好的个体适应性。
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杨俊锋1 韩佩富1 白文普2 陈 雷1
(11 燕山大学信息学院光电子系 ,秦皇岛 066004 ;21 燕山大学机械学院 ,秦皇岛 066004)
摘 要 研究了一种新型多通道光电扭矩传感器 ,通过光电方法测量旋转轴的扭转角来获得动态扭矩 ,采用
虚拟仪器的思想 ,基于 LabV IEW 测试平台实现了对扭矩值的实时显示。应用动态扭矩加载器对扭矩值进行了动
态校准。该传感器系统减少了硬件设备 ,缩短了开发周期 ,提高了测量精度。
关键词 扭矩传感器 ; LabV IEW ;虚拟仪器 ;校准
0 引言
在机械传动系统中 ,扭矩是反映生产设备系统
性能的最典型机械量之一 ,扭矩测量及分析是保证
各种生产及辅助设备安全正常运行 ,节省能源 ,提高
系统效率的重要手段。提高扭矩测量的准确性、扭
矩监测和控制的实时性以及扭矩异常分析的可靠
性 ,是减少事故发生、使生产正常进行的重要手
测量与设备
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