在當今這個物聯(lián)網(wǎng)時代，傳感器應用變得越來越廣泛，它不斷在一些工廠、機械、醫(yī)療以及車載、移動通信領域方面都有廣泛的一些應用。傳感器是設備感受外界環(huán)境的重要硬件，決定了裝備與外界環(huán)境交互的能力，是設備智能化的硬件基礎，尤其在很多智能設備中，傳感器決定著設備的核心能力。2017年2月21日，羅姆帶來了適用于可穿戴設備的脈搏傳感器，羅姆半導體上海有限公司設計中心高級工程師孫彬為此進行了詳細講解。

脈搏傳感器的工作原理

脈搏傳感器整個模塊包括兩個部分，如下圖所示。一個是綠色的LED的發(fā)射，右邊是芯片的接收，主要利用的是綠光達到人體的血管之后進行散射回來檢測的一個結(jié)果。人體心臟在收縮與舒張的過程當中，血管中的血流會發(fā)生體積變化，當你血流變多的時候，反射回來的綠光強度就會變小，血流變少的時候綠光強度就會變大，最終出現(xiàn)的就是一個脈沖的信號，通過脈沖的數(shù)量可以計算人體的脈搏數(shù)。

脈搏傳感器可以計算脈搏數(shù)，還可以計算最大攝氧量，此外，還可以應用在一些智能的軟件里面，通過人的脈搏數(shù)來反映一個人當前的精神狀態(tài)。另外，羅姆還在開發(fā)一個新的算法，就是利用人體的脈搏數(shù)來計算人體的血壓。

據(jù)羅姆半導體上海有限公司設計中心高級工程師孫彬介紹，脈搏傳感器應用得最多的就是智能手表以及運動手環(huán)當中。他提到，“羅姆與一些客戶接觸之后，有客戶做游戲機的時候，他們想在游戲機的手柄下面放一個脈搏傳感器，在用戶玩的時候監(jiān)測用戶的心跳，在游戲中給出一些反饋信號，這種有趣的應用也是可以通過脈搏傳感器來實現(xiàn)的。”

羅姆脈搏傳感器三大優(yōu)勢

脈搏傳感器在以往遇到了不少問題，其中一個就是在室外檢測脈搏的時候，檢測精度非常不好，這是因為太陽光里含有紅外線成分，透過人體的紅外光線形成噪音。為了解決這個問題，羅姆采用了專門的紅外線去除措施，這是羅姆脈搏傳感器的第一個優(yōu)勢。羅姆在產(chǎn)品外面加了兩層濾光片，一個是紅外濾光片，一個是彩色濾光片，如下圖所示。

紅外濾光片首先可以把外界的紅外光在這邊全部過濾掉。彩色濾光片可以將可見光當中除了綠光的部分全部過濾掉，只讓綠光通過，這樣就更加突出了綠光，達到高精度的檢測。可以看到羅姆的產(chǎn)品最終檢測到的脈搏信號與一般性的產(chǎn)品波形相比非常清晰。

羅姆脈搏傳感器另外還有一個優(yōu)勢就是低功耗。脈搏傳感器的功耗主要來源于兩個方面。一個是LED的驅(qū)動電流，另外一個是芯片內(nèi)部的功耗。孫彬提到，羅姆的產(chǎn)品可以達到一個很好的高精度檢測，因此驅(qū)動LED燈的電流也就不需要很強，就可以檢測到很高質(zhì)量的信號，所以這部分的電流可以削減掉。同時，羅姆的產(chǎn)品在內(nèi)部也優(yōu)化了電路構造，放大器采用了電容式的積分放大器代替了傳統(tǒng)的跨阻式的放大器，也是減少了電流的消耗?？梢钥吹?，羅姆最終的整體功耗比以往的產(chǎn)品下降了74%左右。

另外，由于脈搏傳感器應用最多的是一些運動手表、移動手環(huán)之類的產(chǎn)品，人在戴著這些設備在戶外運動的時候，通常會跟人體之間產(chǎn)生相對運動，在這個偏差當中會產(chǎn)生一些噪音，羅姆針對這些情況開發(fā)了一個專門的脈搏計算算法。它的方法就是利用了Kionix公司(羅姆集團旗下公司之一)的加速度傳感器與脈搏傳感器同時采集信號，最后通過快速傅里葉變換，在頻域中找出跟加速度傳感器信號頻率一致的脈搏噪音，把它去除掉，最終還原出純粹的脈搏信號。

在現(xiàn)場，羅姆的技術人員還給我們演示了這款脈搏傳感器的DEMO。其中，藍色的這條曲線是加了濾光片的，紅色這條曲線是沒有加濾光片的，明顯看到使用藍線的數(shù)據(jù)比紅線的更穩(wěn)定和精確。

據(jù)悉，羅姆從去年開始就開始在官網(wǎng)上售賣這套傳感器評估套件，這個評估套件是支持Arduino開放平臺的，近年來在業(yè)內(nèi)有越來越多的開發(fā)人員用到Arduino開放平臺，可以非常便利地做一些軟件開發(fā)與產(chǎn)品評估。羅姆的傳感器擴展板可以完全兼容Arduino Uno開發(fā)板，擴展板上可以接插羅姆的各種傳感器，如今還推出了一個脈搏傳感器的擴展板。

羅姆認為，對于個人可穿戴的需求有可能差不多已經(jīng)達到頂峰了。但是就健康的概念來說，應該還是會有很多的需求，包括以后的養(yǎng)老，還有醫(yī)院輔助的護理，這方面還會有很多需求，羅姆主要目標就是這樣一個長線的市場。