1.介绍本应用手册介绍了SFH7050（见图1）作为一个光电容积脉搏波描记法系统的传感器的使用方法。该传感器是专为反射光电容积描记（PPG）设计的，这款反射式光电容积传感器在信号处理和高效率的LED有很好的优势，体积更小，功能更强大。反射式PPG信号可以测量透射式PPG测量不到的身体部位，这在可穿戴的PPG传感器中是尤其重要的。通过分析PPG信号中不同的参数可以计算心率。另外动脉血中的血氧饱和度可以通过测量对两种不同波长的吸收程度来确定。血氧饱和度（SpO2）是一个重要的参数，因为它表示动脉血中氧合血红蛋白（HbO2）的水平（通常SpO2表示饱和百分比）。在人类身体中，SpO2定义为HbO2的浓度与动脉血中总的血红蛋白的浓度的比值。2.SFH7050SFH7050是一个完全集成的光电传感器，特殊的设计和反射式脉搏血氧仪的优化。它特有三个LED一绿光（535nm），红光（660nm）和红外（940nm）和一个大面积光电二极管（局部放电），以最大限度地提高信号电平（如图2所示为LED光谱/钯响应）。该设备的设计包括一个光屏障，以尽量减少内部干扰，因此提高信噪比。该传感器只允许测量心率（只给一个LED供电），脉搏血氧仪通过使用红光和红外或者两者。2.1发射波长要了解LED规格对整体设备的影响，在PPG中的几个定义是重要的（参见图3）：峰值波长（λpeak）是波长的谱密度曲线的峰值（在大多数应用程序都是很小的意义）。半高全宽（FWHM，△λ）：有时也被称为光谱带宽。它是谱密度为峰值的50%的点之间的波长距离。中心波长（λ0.5m）是介于光谱密度为50%的光谱点峰值两者之间的波长。中心波长（见式（1））。它将两个相等的光谱分开。它是对于非可视系统是很重要的定义（如传感器）和相关的这种PPG的应用。主波长是色度的数量，这是一个重要的视觉照明系统的描述，它描述了人类感知的发光二极管的颜色。对于一个对称的频谱λpeak,λ0.5m和λcentrold是相同的。然而，高效的LED在SFH7050特征轻微不对称光谱。对于SFH7050λpeak以及λcentrold是相同的（与λcentrold作为重要的波长关于应用，即血液吸收系数）。SFH7050中所有的LED具有很严格规范和无二次峰值波长，例如对于红色波长（660纳米）是λcentroid士3nm。这确保可重复的信号读数斜率的血吸收系数是最高的，随后是波长稳定性最为关键的波长为660纳米（参见图2和图4）。此外，该发光二极管具有低温度依赖性漂移（0.13纳米/k），以及窄的光谱带宽（典型值，18纳米的660纳米发射器）。图5和6介绍了典型的波长行为与环境温度/驱动电流。使用短脉冲也可以最大限度地减少任何温度相关波长漂移以及由于内部的光谱展宽发光二极管的加热（如脉冲宽度小于300和重复率>2毫秒）。这对血氧饱和度的计算尤为重要。图4给出了发射极的波长漂移对血氧饱和度的测量精度的影响。红光的波长稳定性是最关键的。在一般情况下，发光波长取决于环境温度和驱动条件（脉冲峰值电流、脉冲宽度和脉冲宽度循环），见图5和图6。对于高度精确的测量建议补偿（红色）LED的波长偏移。这可以通过对LED的监控结温可以通过环境温度测量实现。无论是用温度传感器或通过位于关闭的外部硅二极管的电压到LED。此电压与环境温度都是相关的，指示在中的LED的波长偏移特定的操作条件（校准需要在最终设备测试过程中获得室温参考）。另一个，更复杂的方法，是通过直接结电压测量在LED脉冲后（例如，偏置LED有1个功放，测量正向电压下降，类似于硅二极管）。2.2探测器该光电二极管具有低暗电流，适用于低噪声应用。此外，光电二极管是高度线性的使准确的血氧饱和度的测量。这个光电二极管电流通常放大和转换成一个外部电压跨阻放大器。低电容和快速响应光电二极管使其适用于短脉冲尽量减少电力消耗的操作。2.3应用环境SFH7050针对人体皮肤设计，任何额外的空气间隙人体皮肤与传感器之间表面可以降低信号强度。此外，可以使用红外发光二极管作为一个接触传感器来表示皮肤存在。这允许开始测量时，传感器是接近皮肤或显示一个遥不可及的消息。操作SFH7050玻璃盖可能会导致光学干扰。为了降低了信号的信噪比需要减少或避串扰。对于较大的空气间隙，LED和传感器之间的一个适当的光学孔径...
