一種便攜式24GHz連續(xù)波人體生命探測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生命探測(cè)儀，具體涉及一種便攜式24GHz連續(xù)波人體生命探測(cè)儀，用于無接觸探測(cè)人體生命信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]無接觸人體生命探測(cè)儀是一種利用無線電磁波檢測(cè)人體生命特征的探測(cè)儀。相比于傳統(tǒng)的接觸式人體生命探測(cè)儀，該探測(cè)儀無須將諸如電極等直接接觸到人體，避免造成人體的不適，特別適合于行動(dòng)不變的老人與小孩的長期生命特征監(jiān)控。此外，利用電磁波的穿透性，可隔墻探測(cè)出生命的存在，該探測(cè)儀還可以用于諸如消防、地震等救援上。因此，自從20世紀(jì)70年代以來，人們對(duì)人體生命探測(cè)儀進(jìn)行了大量研究。為避免探測(cè)過程中因“零點(diǎn)”問題導(dǎo)致的探測(cè)精度的嚴(yán)重下降，探測(cè)儀通常采用正交I/Q設(shè)計(jì)。近年來，為了使人體生命探測(cè)儀的探測(cè)精度更高，以使其能更加有效的應(yīng)用于醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域。人們的研究在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面主要集中在三個(gè)方面:(I)雷達(dá)發(fā)射電磁波頻率由低頻到高頻發(fā)展:2.4GHz向5.8GHz，1Hz，24GHz，甚至35GHz發(fā)展，因?yàn)轭l率越高，電磁波的波長就越短，探測(cè)儀的靈敏度就越高。(2)ADC分辨率由16bit到24bit發(fā)展，采樣速率采用過采用KHz量級(jí)采集數(shù)據(jù)。因?yàn)榉直媛试礁?，接收機(jī)信噪比就越高。采集速率越高，信號(hào)量化信噪比相應(yīng)的也就越高。(3 )為了便于使用，大體積大重量的系統(tǒng)集成向高集成電路發(fā)展。這些較高靈敏度的探測(cè)儀配合有效的心率提取的信號(hào)處理算法，將較大程度的提高探測(cè)儀的生命探測(cè)精度。
[0003]然而，當(dāng)前便攜式24GHz人體生命探測(cè)儀從便攜式以及實(shí)用性方面存在以下問題:(I)24GHz收發(fā)天線采取專門定制方式，尺寸較大，成本較高。(2)24bit ADC采用專門的獨(dú)立ADC獨(dú)立芯片或采集卡如Texas Instrument ADS1251實(shí)現(xiàn)，成本較高，并增加了集成復(fù)雜度。(3)供電電源采用220V變壓器實(shí)現(xiàn)或大體積鋰電池，無法真正做到便攜及輕便設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種便攜式24GHz連續(xù)波人體生命探測(cè)儀，該探測(cè)儀可以用于無接觸探測(cè)人體生命信號(hào)，具有體積小、便攜、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種便攜式24GHz連續(xù)波人體生命探測(cè)儀，包括發(fā)射機(jī)及與其連接的發(fā)射天線、接收機(jī)前端及與其連接的接收天線、AD轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器前的模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊、AD轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號(hào)處理器、顯示終端和用移動(dòng)電源供電的DC/DC電源模塊;發(fā)射機(jī)將本振LO信號(hào)輸送至接收機(jī)前端，接收機(jī)前端向模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊輸出I/Q兩路信號(hào)，模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊將接收到的信號(hào)濾波放大后再分成I/Q兩路信號(hào)輸送給AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后再分成I/Q兩路信號(hào)輸送給數(shù)字信號(hào)處理器，最后輸出至顯示終端顯示;其中，所述發(fā)射機(jī)及與其連接的發(fā)射天線、接收機(jī)前端及與其連接的接收天線采用K-LC2雷達(dá)探測(cè)儀模塊，所述模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊采用程控放大器和Butterworth濾波器，所述AD轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號(hào)處理器采用C8051f350單片機(jī)，所述顯示終端為具有數(shù)字信號(hào)處理功能的顯示終端;所述DC/DC電源模塊分別與K-LC2雷達(dá)探測(cè)儀模塊、模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊以及C8051 f350單片機(jī)連接。
[0006]K-LC2雷達(dá)探測(cè)儀模塊提高了探測(cè)儀集成度，簡化了設(shè)計(jì)，可直接+5V供電，直接對(duì)天線接收的信號(hào)下變頻，輸出模擬基帶信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號(hào)處理器采用C8051f350單片機(jī)一方面可以滿足人體生命探測(cè)儀的AD轉(zhuǎn)換要求，另一方面可以對(duì)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行初步處理，比采用專門的高分辨率AD轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)簡單，成本低。C8051f350單片機(jī)后連接的具有數(shù)字信號(hào)處理功能的顯示終端可以對(duì)數(shù)字信號(hào)做進(jìn)一步處理并顯示。具有數(shù)字信號(hào)處理功能的顯示終端很容易獲得，簡化了探測(cè)儀的設(shè)計(jì)，便于提高探測(cè)儀的集成度，體積小、便攜且成本低。
[0007]進(jìn)一步地，所述程控放大器為一百倍的雙路程控放大器。
[0008]進(jìn)一步地，所述Butterworth濾波器為四階Butterworth濾波器。采用四階Butterworth實(shí)現(xiàn)低通30Hz的濾波。
[0009]進(jìn)一步地，所述具有數(shù)字信號(hào)處理功能的顯示終端為手機(jī)或者電腦。
[0010]進(jìn)一步地，所述C8051f350單片機(jī)通過其串口或者外接串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊將初步處理后的信號(hào)發(fā)送到手機(jī)或者電腦中做進(jìn)一步的信號(hào)處理并顯示。
[0011]進(jìn)一步地，用串口轉(zhuǎn)無線以太網(wǎng)模塊代替所述串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊。用串口轉(zhuǎn)無線以太網(wǎng)模塊代替所述串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。市面上有大量此模塊，售價(jià)100元以下。
[0012]進(jìn)一步地，采用K-MC3雷達(dá)探測(cè)儀模塊代替K-LC2雷達(dá)探測(cè)儀模塊。RFbeam提供了大量的不同波束的24GHz雷達(dá)前端模塊，為了提高天線的增益及接收機(jī)的靈敏度，可選擇其他RFBeam雷達(dá)收發(fā)前端如K-MC3代替K-LC2，因?yàn)镵-MC3自帶放大器，可進(jìn)一步提高探測(cè)儀的靈敏度。
[0013]進(jìn)一步地，所述模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊還設(shè)有直流濾波器或者可調(diào)直流偏置電路。接收機(jī)前端的基帶輸出信號(hào)包含大的靜止雜波，為了使AD采集的分辨率最高，模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊處應(yīng)添加直流濾波器或者可調(diào)直流偏置電路，使I/Q基帶輸出的直流偏置信號(hào)幅度在C8051f350的AD內(nèi)部最大電壓(2.5V)的一半處。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
(I)發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收機(jī)前端及接收天線采用K-LC2雷達(dá)探測(cè)儀模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊可直接+5V供電，僅有I元硬幣大小，提高了系統(tǒng)集成度，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0015](2)本發(fā)明不采用專門的高分辨率AD轉(zhuǎn)換器，而直接采用C8051f350單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。該單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是自帶兩路24bit的和差A(yù)DC，最尚米樣速率為IKsps，完全滿足人體生命探測(cè)儀的ADC要求。該單片機(jī)Rom為8K，可對(duì)兩路數(shù)字信號(hào)做簡單處理后，通過單片機(jī)的串口或者外接串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，直接發(fā)送到手機(jī)或者電腦中做進(jìn)一步的信號(hào)處理，提取人體的呼吸與心跳頻率。此外，該單片機(jī)價(jià)格低廉，16元左右一片。
[0016](3)由于移動(dòng)終端的快速發(fā)展，出現(xiàn)了各式移動(dòng)電源，本發(fā)明可直接采用移動(dòng)電源，提供miniUSB 口作為電源輸入，真正實(shí)現(xiàn)便攜。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的人體生命探測(cè)儀的組成原理框架圖；圖2是本發(fā)明提供的人體生命探測(cè)儀的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019]如圖1所示，一種便攜式24GHz連續(xù)波人體生命探測(cè)儀，包括發(fā)射機(jī)及與其連接的發(fā)射天線、接收機(jī)前端及與其連接的接收天線、AD轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器前的模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊、AD轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號(hào)處理器、顯示終端和用移動(dòng)電源供電的DC/DC電源模塊;發(fā)射機(jī)將本振LO信號(hào)輸送至接收機(jī)前端，接收機(jī)前端向模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊輸出I/Q兩路信號(hào)，模擬信號(hào)調(diào)理電路模塊將接收到的信號(hào)濾波放