一种智能化便携式脉搏波测定用手表

技术领域

本发明涉及脉搏波测定技术领域，具体为一种智能化便携式脉搏波测定用手表。

背景技术

脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，现有的脉搏波测定还存在以下问题：

1.在对脉搏进行测量时，测量仪器不便捷，在测量时会受到局限性，同时测量的方式过于单一，从而导致测量的结果不够精准，

2.当脉搏数据采集完成后，直接将数据进行传输，没有对数据的数值进行判定和决策，缺乏了数据的自行判断力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化便携式脉搏波测定用手表，三组传感器采用了不同的测量方式对脉搏进行测量，测量后即可得出三组采集的脉搏测量数据，使数据采集不再单一，经过后期的计算也使脉搏数据更加的精准，将不同的数据阈值进行多组的区分，区分后根据等级警报模块将区分的数据进行等级强弱的区分，异常指数越高的阈值，警报指数越高，异常指数越低的阈值，警报指数越低，最后可进行警报处理，警报声可通过扬声器传播出来，警报指数越高声音越大，警报指数越低声音越小，正常的脉搏数据可支架在电子显示屏中进行显示，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能化便携式脉搏波测定用手表，包括表盘和脉搏传感器，所述表盘上端与上表带，上表带内壁设置有卡块，表盘底端与下表带一端连接，下表带上开设有多个卡洞，下表带另一端安装限位条，表盘外壁设置有电子显示屏和扬声器，表盘内壁安装脉搏传感器；

所述脉搏传感器包括压力感应系统、AD转换单元、检测决策系统和警报系统；

压力感应系统，用于：

通过脉搏跳动的压力对其进行不用方式的采集；

AD转换单元，用于：

基于压力感应系统将压力变化数据转换成可以被更直观观察和检测的电信号；

检测决策系统，用于：

基于AD转换单元将检测的数据进行数据计算，并对异常数据进行统计；

警报系统，用于：

基于检测决策系统中计算的数据，将数据中异常部分根据异常等级进行报警处理。

优选的，所述压力感应系统，包括：

脉搏信号采集模块，用于：

通过多种采集方式对动脉搏动时产生的压力变化的数据进行采集；

分类存储单元，用于：

对不同采集方式采集的数据，进行分类别保存。

优选的，所述脉搏信号采集模块，包括：

压电式采集单元，用于：

基于压电效应的传感器对血管在脉搏跳动中的力和能变换为电的非电物理量进行测量；

压阻式采集单元，用于：

基于压阻式传感器对血管在脉搏跳动中压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)进行测量；

光电式采集单元，用于：

基于光电效应的传感器对血管在脉搏跳动时在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。

优选的，所述压电式采集单元，还用于：

压电效应的传感器中的晶体受到脉搏跳动时固定方向外力时，内部就产生电极化现象，同时在压阻式传感器表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

优选的，所述压阻式采集单元，还用于：

压阻式传感器中的单晶硅片利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号。

优选的，所述光电式采集单元，还用于：

光电效应的传感器利用外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类，将脉搏跳动时，脉搏接触面与光电效应的传感器之间的光距离形成光生电动势。

优选的，所述检测决策系统，包括：

数据接收模块，用于：

基于压力感应系统中的多种脉搏的采集方式，对多种的采集数据结果进行接收；

数据对比模块，用于：

基于数据接收模块中传输的数据与保存的正常阈值的数据进行排列对比；

对比数据计算模块，用于：

基于数据对比模块中正常范围值的数据与采集的数据进行数值差别计算；

计算数据读取模块，用于：

将差别计算得出的结果进行读取，并将读取数值进行有效检测；

异常分类模块，用于：

将有效的异常数据的数据，根据数值大小进行分组式打包分类；

一类存储模块，用于：

将多组打包的异常数据数值进行存储。

优选的，所述警报系统，包括：

异常数据读取模块，用于：

基于检测决策系统中对异常数据的多组打包数值进行接收并读取；

异常等级分类模块，用于：

基于异常数据读取模块中读取的多组打包数值，对其进行阈值的区分；

其中阈值的数值越大异常指数越高，阈值的数值越小异常指数越低；

等级警报模块，用于：

基于异常等级分类模块中区分的阈值大小，将其进行警报指数划分；

其中异常指数越高的阈值，警报指数越高，异常指数越低的阈值，警报指数越低；

警报存储模块，用于：

根据等级警报模块中的所有异常数据进行保存。

优选的，所述，其中异常数据读取模块，还用于：

将每组打包数据接收终端重要度大于等于预设阈值的目标数值进行统计；

获取每个采集数据接收终端的历史传输成功数据，解析所述历史传输成功数据确定其完整性和安全性，根据所述完整性和安全性评估出该数据接收终端的威胁风险指数和漏洞风险指数；

根据每个采集数据接收终端的目标数值的阈值大小和该采集数据接收终端的威胁风险指数和漏洞风险指数利用预设风险评估体系计算出该数据接收终端的安全性指数。

优选的，所述计算数据读取模块，还包括：

序列判断单元，用于获取所述数据差别计算的数值序列，对所述数值序列进行周期性检测，判断所述数值序列是否为周期序列；

序列分析单元，用于当确定所述数值序列为周期序列后，对所述数值序列按照周期进行分割得到多组相同的第一子序列，判断所述第一子序列中的全部数值是否大于预设数值，若是，提取出所述第一子序列中大于预设数值的第一异常数值，并确定所述第一异常数值之间相邻的时间间隔，并判断所述时间间隔是否在预设时间间隔范围内，若是，将所述第一异常数值和时间间隔作为第一异常数据，否则，确定所述第一异常数值无效；

所述序列分析单元，还用于当确定所述数值序列为非周期序列后，利用一维聚类方法对所述数值序列进行聚类运算，得到多个分割点，并利用所述多个分割点对所述数值序列进行划分，得到多组不同的第二子序列，从所述第二子序列中获取存在大于预设数值的第三子序列，并基于第三子序列在所述数值序列中的位置，确定所述第三子序列的异常时间间隔，并从获取相邻的第三子序列的异常时间间隔在所述预设时间间隔范围内的第四子序列，且将所述第四子序列和异常时间间隔作为第二异常数据；

数据整合单元，用于将所述第一异常数据进行周期标注，得到第一有效异常数据，对所述第二异常数据进行非周期标注，得到第二有效异常数据，将所述第一有效异常数据和第二有效异常数据作为最终的有效异常数据发送值所述异常分类模块。

优选的，在将光信号转换成电信号输出之前,还包括：

将所述光信号分割为多个子信号波并检测每个子信号波的功率和波长；

基于每个子信号波的相位变化情况选择适配的相位匹配因子；

根据上述参数计算出光信号的多波混频效率：

其中，A表示为光信号的多波混频效率，a表示为预设信号波混频损耗因子，Δb表示为相位匹配因子，sin表示为正弦函数，N表示为子信号波的数量，i表示为第i个子信号波，S

根据光信号的多波混频效率和每个子信号波的功率计算出光信号的多波混频的峰值功率：

其中，P

根据光信号的多波混频的峰值功率设置基于光电效应的传感器内光电原件的转化参数；

根据设置的转化参数控制所述基于光电效应的传感器将光信号转换成电信号输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明提供的一种智能化便携式脉搏波测定用手表，脉搏传感器中三组传感器装置分别对使用者血管中脉搏跳动的频率进行测量，三组传感器分别是压电效应的传感器、压阻式传感器和光电效应的传感器，三组传感器采用了不同的测量方式对脉搏进行测量，测量后即可得出三组采集的脉搏测量数据，使数据采集不再单一，经过后期的计算也使脉搏数据更加的精准。

2.本发明提供的一种智能化便携式脉搏波测定用手表，压电效应的传感器中的晶体受到脉搏跳动时固定方向外力时，内部就产生电极化现象，同时在压阻式传感器表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，压阻式传感器中的单晶硅片利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号，光电效应的传感器利用外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类，将脉搏跳动时，脉搏接触面与光电效应的传感器之间的光距离形成光生电动势。

3.本发明提供的一种智能化便携式脉搏波测定用手表，对比数据计算模块将异常数据与正常阈值的数据计算，计算得出异常数据的数值是多少，再根据异常分类模块将异常数据的数值根据数值的大小进行打包分类，异常数据读取模块将打包完成的异常数据进行接收，接收后通过异常等级分类模块将异常数据进行分类，将不同的数据阈值进行多组的区分，区分后根据等级警报模块将区分的数据进行等级强弱的区分，其中阈值的数值越大异常指数越高，阈值的数值越小异常指数越低，其中异常指数越高的阈值，警报指数越高，异常指数越低的阈值，警报指数越低，最后可进行警报处理，警报声可通过扬声器传播出来，警报指数越高声音越大，警报指数越低声音越小，正常的脉搏数据可支架在电子显示屏中进行显示。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的后视结构示意图；

图3为本发明的脉搏传感器模块示意图；

图4为本发明的压力感应系统模块示意图；

图5为本发明的脉搏信号采集模块示意图；

图6为本发明的检测决策系统模块示意图；

图7为本发明的警报系统模块示意图。

图中：1、表盘；11、上表带；12、卡块；13、下表带；14、卡洞；15、限位条；16、电子显示屏；17、扬声器；2、脉搏传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中，在对脉搏进行测量时，测量仪器不便捷，在测量时会受到局限性，同时测量的方式过于单一，从而导致测量的结果不够精准的问题，请参阅图1-图5，本实施例提供以下技术方案：

一种智能化便携式脉搏波测定用手表，包括表盘1和脉搏传感器2，所述表盘1上端与上表带11，上表带11内壁设置有卡块12，表盘1底端与下表带13一端连接，下表带13上开设有多个卡洞14，下表带13另一端安装限位条15，表盘1外壁设置有电子显示屏16和扬声器17，表盘1内壁安装脉搏传感器2；

所述脉搏传感器2包括压力感应系统、AD转换单元、检测决策系统和警报系统；压力感应系统，用于：通过脉搏跳动的压力对其进行不用方式的采集；AD转换单元，用于：基于压力感应系统将压力变化数据转换成可以被更直观观察和检测的电信号；检测决策系统，用于：基于AD转换单元将检测的数据进行数据计算，并对异常数据进行统计；警报系统，用于：基于检测决策系统中计算的数据，将数据中异常部分根据异常等级进行报警处理。

所述压力感应系统，包括：脉搏信号采集模块，用于：

通过多种采集方式对动脉搏动时产生的压力变化的数据进行采集；分类存储单元，用于：对不同采集方式采集的数据，进行分类别保存。所述脉搏信号采集模块，包括：压电式采集单元，用于：基于压电效应的传感器对血管在脉搏跳动中的力和能变换为电的非电物理量进行测量；压阻式采集单元，用于：基于压阻式传感器对血管在脉搏跳动中压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)进行测量；光电式采集单元，用于：基于光电效应的传感器对血管在脉搏跳动时在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。

所述，其中压电式采集单元，还用于：压电效应的传感器中的晶体受到脉搏跳动时固定方向外力时，内部就产生电极化现象，同时在压阻式传感器表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，所述，其中压阻式采集单元，还用于：压阻式传感器中的单晶硅片利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号，所述，其中光电式采集单元，还用于：光电效应的传感器利用外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类，将脉搏跳动时，脉搏接触面与光电效应的传感器之间的光距离形成光生电动势。

具体的，当使用者佩戴时，上表带11一端穿过限位条15中，之后根据使用者的尺寸进行调节，调节完成后将卡块12卡入卡洞14中，佩戴完成后脉搏传感器2直接与使用者的皮肤进行接触，接触后，脉搏传感器2中三组传感器装置分别对使用者血管中脉搏跳动的频率进行测量，三组传感器分别是压电效应的传感器、压阻式传感器和光电效应的传感器，三组传感器采用了不同的测量方式对脉搏进行测量，测量后即可得出三组采集的脉搏测量数据，使数据采集不再单一，经过后期的计算也使脉搏数据更加的精准。

为了解决现有技术中，当脉搏数据采集完成后，直接将数据进行传输，没有对数据的数值进行判定和决策，缺乏了数据的自行判断力的问题，请参阅图6-图7，本实施例提供以下技术方案：

所述检测决策系统，包括：数据接收模块，用于：基于压力感应系统中的多种脉搏的采集方式，对多种的采集数据结果进行接收；数据对比模块，用于：基于数据接收模块中传输的数据与保存的正常阈值的数据进行排列对比；对比数据计算模块，用于：基于数据对比模块中正常范围值的数据与采集的数据进行数值差别计算；计算数据读取模块，用于：将差别计算得出的结果进行读取，并将读取数值进行有效检测；异常分类模块，用于：将有效的异常数据的数据，根据数值大小进行分组式打包分类；一类存储模块，用于：将多组打包的异常数据数值进行存储。

所述警报系统，包括：异常数据读取模块，用于：基于检测决策系统中对异常数据的多组打包数值进行接收并读取；异常等级分类模块，用于：基于异常数据读取模块中读取的多组打包数值，对其进行阈值的区分；其中阈值的数值越大异常指数越高，阈值的数值越小异常指数越低；等级警报模块，用于：基于异常等级分类模块中区分的阈值大小，将其进行警报指数划分；其中异常指数越高的阈值，警报指数越高，异常指数越低的阈值，警报指数越低；警报存储模块，用于：根据等级警报模块中的所有异常数据进行保存，所述，其中异常数据读取模块，还用于：将每组打包数据接收终端重要度大于等于预设阈值的目标数值进行统计；获取每个采集数据接收终端的历史传输成功数据，解析所述历史传输成功数据确定其完整性和安全性，根据所述完整性和安全性评估出该数据接收终端的威胁风险指数和漏洞风险指数；根据每个采集数据接收终端的目标数值的阈值大小和该采集数据接收终端的威胁风险指数和漏洞风险指数利用预设风险评估体系计算出该数据接收终端的安全性指数。

具体的，数据接收模块将压电效应的传感器、压阻式传感器和光电效应的传感器采集的脉搏数据先进行接收，接收后通过通过数据对比模块将三组采集的数据数值与正常范围的数值进行阈值对比，并且对高于或低于正常阈值的数据进行提取，提取后此类数据为异常数据，异常数据提取后通过对比数据计算模块将异常数据与正常阈值的数据计算，计算得出异常数据的数值是多少，再根据异常分类模块将异常数据的数值根据数值的大小进行打包分类，异常数据读取模块将打包完成的异常数据进行接收，接收后通过异常等级分类模块将异常数据进行分类，将不同的数据阈值进行多组的区分，区分后根据等级警报模块将区分的数据进行等级强弱的区分，其中阈值的数值越大异常指数越高，阈值的数值越小异常指数越低，其中异常指数越高的阈值，警报指数越高，异常指数越低的阈值，警报指数越低，最后可进行警报处理，警报声可通过扬声器17传播出来，警报指数越高声音越大，警报指数越低声音越小，正常的脉搏数据可支架在电子显示屏16中进行显示。

在一个实施例中，所述计算数据读取模块，还包括：

序列判断单元，用于获取所述数据差别计算的数值序列，对所述数值序列进行周期性检测，判断所述数值序列是否为周期序列；

序列分析单元，用于当确定所述数值序列为周期序列后，对所述数值序列按照周期进行分割得到多组相同的第一子序列，判断所述第一子序列中的全部数值是否大于预设数值，若是，提取出所述第一子序列中大于预设数值的第一异常数值，并确定所述第一异常数值之间相邻的时间间隔，并判断所述时间间隔是否在预设时间间隔范围内，若是，将所述第一异常数值和时间间隔作为第一异常数据，否则，确定所述第一异常数值无效；

所述序列分析单元，还用于当确定所述数值序列为非周期序列后，利用一维聚类方法对所述数值序列进行聚类运算，得到多个分割点，并利用所述多个分割点对所述数值序列进行划分，得到多组不同的第二子序列，从所述第二子序列中获取存在大于预设数值的第三子序列，并基于第三子序列在所述数值序列中的位置，确定所述第三子序列的异常时间间隔，并从获取相邻的第三子序列的异常时间间隔在所述预设时间间隔范围内的第四子序列，且将所述第四子序列和异常时间间隔作为第二异常数据；

数据整合单元，用于将所述第一异常数据进行周期标注，得到第一有效异常数据，对所述第二异常数据进行非周期标注，得到第二有效异常数据，将所述第一有效异常数据和第二有效异常数据作为最终的有效异常数据发送值所述异常分类模块。

上述设计方案的工作原理为：首先将数值序列进行周期性判断，对周期序列和非周期序列采用不同的方式进行分析，保证对序列分析的重点和效率，具体为将周期序列划分为相同的第一子序列，对第一子序列的数值进行判断以及存在第一异常数值的时间间隔进行判断，在保证数值满足异常要求的同时，对时间间隔也进行判断，超过预设时间间隔表示两次第一异常数值之间发生的时间较长，不能作为有效的异常数据，所述第一异常数值和时间间隔作为第一异常数据，减少异常数据冗余性，保证得到的第一异常数据的准确性，然而，对非周期序列采取不同的序列分析方式，具体为首先通过一维聚类方法对所述数值序列进行聚类运算，得到多个分割点，使得分割点的划分更为准确客观，为后续异常分析提供分割基础，在对非周期序列划分后，提取出大于预设数值的第三子序列，并根据第三子序列在非周期序列中的位置，确定所述第三子序列的异常时间间隔，同样的，对异常时间间隔进行判断，去除掉不在预设时间间隔范围内的第三子序列，得到第四子序列，最终将第四子序列和异常时间间隔作为第二异常数据，保证得到的第二异常数据的准确性，最后，对第一异常数据进行周期标注，得到第一有效异常数据，对所述第二异常数据进行非周期标注，得到第二有效异常数据，将所述第一有效异常数据和第二有效异常数据作为最终的有效异常数据，保证最终得到的有效异常数据的清晰明确和准确性，从而为实现对数据的数值进行判定和决策提供依据，便于了数据的自行判断。

上述设计方案的有益效果为：首先将数值序列进行周期性判断，对周期序列和非周期序列采用不同的方式进行分析，保证对序列分析的重点和效率，将周期序列划分为相同的第一子序列进行数值判断和时间间隔进行，在保证数值满足异常要求的同时，对时间间隔也进行判断，超过预设时间间隔表示两次第一异常数值之间发生的时间较长，不能作为有效的异常数据，将所述第一异常数值和时间间隔作为第一异常数据，减少异常数据冗余性，保证得到的第一异常数据的准确性，对非周期序列首先通过一维聚类方法对所述数值序列进行聚类运算，得到多个分割点，使得分割点的划分更为准确客观，在对非周期序列划分后，同样的，对数值和异常时间间隔进行判断，最终得到为第二异常数据，保证得到的第二异常数据的准确性，最后，对第一异常数据和第二异常数据进行标注作为最终的有效异常数据，保证最终得到的有效异常数据的清晰明确和准确性，从而为实现对数据的数值进行判定和决策提供依据，便于了数据的自行判断。

在一个实施例中，在将光信号转换成电信号输出之前,还包括：

将所述光信号分割为多个子信号波并检测每个子信号波的功率和波长；

基于每个子信号波的相位变化情况选择适配的相位匹配因子；

根据上述参数计算出光信号的多波混频效率：

其中，A表示为光信号的多波混频效率，a表示为预设信号波混频损耗因子，Δb表示为相位匹配因子，sin表示为正弦函数，N表示为子信号波的数量，i表示为第i个子信号波，S

根据光信号的多波混频效率和每个子信号波的功率计算出光信号的多波混频的峰值功率：

其中，P

根据光信号的多波混频的峰值功率设置基于光电效应的传感器内光电原件的转化参数；

根据设置的转化参数控制所述基于光电效应的传感器将光信号转换成电信号输出。

上述技术方案的有益效果为：通过计算出光信号的多波混频效率可以有效地确定光信号在多子信号波分割条件下的混频效率，从而可以评估出其转化为电信号时的稳定性，提高了工作效率，进一步地，通过计算出光信号的多波混频的峰值功率进而调节传感器内光电原件的转化参数可以进一步地保证光信号转化为电信号的成功率和可靠性，进一步地提高了工作效率和稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。