基于压电薄膜传感器的心率测量仪的开发与设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着社会的发展和人们生活水平的提高，健康问题日益受到关注。

心率作为人体重要的生理参数之一，能够直观地反映出人体健康状况，因此心率的测量在医学诊断、健康监测等领域具有重要的意义。

本课题旨在开发一种基于压电薄膜传感器的心率测量仪，利用压电薄膜传感器将心脏搏动产生的微弱压力信号转换为电信号，通过信号处理电路进行放大、滤波等处理，最终提取出心率信息。

2. 本选题国内外研究状况综述

心率测量作为生物医学领域的重要研究方向之一，一直受到国内外学者的广泛关注。

近年来，随着传感器技术、信号处理技术和微电子技术的快速发展，基于压电薄膜传感器的心率测量技术逐渐成为研究热点。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题的主要内容包括压电薄膜传感器理论基础研究、心率测量仪总体方案设计、压电薄膜传感器设计与制作、心率测量算法研究、系统软硬件实现与测试等五个方面。

1. 主要内容

1.压电薄膜传感器理论基础研究：-研究压电效应的基本原理及其在传感器中的应用-分析压电薄膜材料的特性，例如压电系数、介电常数、机械强度等-研究压电薄膜传感器的工作原理，建立传感器输出信号与心率之间的关系2.心率测量仪总体方案设计-分析心率测量仪的功能需求和性能指标-确定系统的总体结构，包括传感器、信号采集电路、信号处理电路、显示模块等-选择合适的微处理器作为控制核心，设计系统的工作流程3.压电薄膜传感器设计与制作-根据心率信号的特点，设计压电薄膜传感器的结构和尺寸-选择合适的压电薄膜材料，例如pvdf、pzt等-确定传感器的制作工艺，例如溅射、旋涂、刻蚀等-对制作的传感器进行性能测试，例如灵敏度、线性度、频率响应等4.心率测量算法研究-研究心率信号的特征，例如心率周期、幅值、波形等-设计心率测量算法，例如峰值检测算法、小波变换算法等-对算法进行仿真测试，评估其准确性和可靠性5.系统软硬件实现与测试-搭建心率测量仪的硬件平台，包括传感器、电路板、显示屏等-开发心率测量仪的软件程序，实现信号采集、处理、显示等功能-对心率测量仪进行整体测试，评估其性能指标，例如准确度、功耗、稳定性等

4. 研究的方法与步骤

本课题将采用理论分析、实验研究和仿真模拟相结合的方法进行研究。

首先，通过查阅文献和资料，学习压电薄膜传感器、心率测量等相关理论知识，了解国内外研究现状，为课题研究奠定理论基础。

其次，根据心率测量的需求，设计压电薄膜传感器的结构和参数，并选择合适的材料和工艺进行制作。

5. 研究的创新点

本课题的创新点主要体现在以下几个方面:
1.设计了一种新型压电薄膜传感器结构，提高了传感器灵敏度和信号采集的准确性。

2.提出了一种基于机器学习的心率测量算法，能够有效地滤除噪声干扰，提高心率测量的精度和可靠性。

3.开发了一种低功耗心率测量仪，可实现长时间连续监测，满足便携化和可穿戴设备的需求。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张晓艳,王晓军,李艳格,等.基于pvdf压电薄膜的柔性传感器研究进展[j].传感器与微系统,2022,41(11):1-5.

[2] 冯爽.基于pvdf压电薄膜的可穿戴式脉搏波传感器研究[d].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2021.

[3] 魏世丞,王博,李文荣,等.基于pvdf压电薄膜的机械阻抗式结构健康监测研究[j].振动与冲击,2020,39(18):184-190.