本實用新型專利技術公開了一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，包括發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線、AD轉換器、AD轉換器前的模擬信號調理電路模塊、AD轉換器后的數字信號處理器、顯示終端和用移動電源供電的DC/DC電源模塊；所述發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線采用K-LC2雷達探測儀模塊，所述模擬信號調理電路模塊采用程控放大器和Butterworth濾波器，所述AD轉換器和AD轉換器后的數字信號處理器采用C8051f350單片機，所述顯示終端為具有數字信號處理功能的顯示終端；所述DC/DC電源模塊分別與K-LC2雷達探測儀模塊、模擬信號調理電路模塊以及C8051f350單片機連接。該探測儀體積小、便攜、成本低。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種生命探測儀，具體涉及一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，用于無接觸探測人體生命信號。
技術介紹
無接觸人體生命探測儀是一種利用無線電磁波檢測人體生命特征的探測儀。相比于傳統的接觸式人體生命探測儀，該探測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，特別適合于行動不變的老人與小孩的長期生命特征監控。此外，利用電磁波的穿透性，可隔墻探測出生命的存在，該探測儀還可以用于諸如消防、地震等救援上。因此，自從20世紀70年代以來，人們對人體生命探測儀進行了大量研究。為避免探測過程中因“零點”問題導致的探測精度的嚴重下降，探測儀通常采用正交I/Q設計。近年來，為了使人體生命探測儀的探測精度更高，以使其能更加有效的應用于醫療護理領域。人們的研究在硬件系統設計方面主要集中在三個方面:(I)雷達發射電磁波頻率由低頻到高頻發展:2.4GHz向5.8GHz，1Hz，24GHz，甚至35GHz發展，因為頻率越高，電磁波的波長就越短，探測儀的靈敏度就越高。(2)ADC分辨率由16bit到24bit發展，采樣速率采用過采用KHz量級采集數據。因為分辨率越高，接收機信噪比就越高。采集速率越高，信號量化信噪比相應的也就越高。(3 )為了便于使用，大體積大重量的系統集成向高集成電路發展。這些較高靈敏度的探測儀配合有效的心率提取的信號處理算法，將較大程度的提高探測儀的生命探測精度。然而，當前便攜式24GHz人體生命探測儀從便攜式以及實用性方面存在以下問題:(I)24GHz收發天線采取專門定制方式，尺寸較大，成本較高。(2)24bit ADC采用專門的獨立ADC獨立芯片或采集卡如Texas Instrument ADS1251實現，成本較高，并增加了集成復雜度。(3)供電電源采用220V變壓器實現或大體積鋰電池，無法真正做到便攜及輕便設計。
技術實現思路
為了解決上述問題，本技術提供了一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，該探測儀可以用于無接觸探測人體生命信號，具有體積小、便攜、成本低的優點。上述目的是通過如下技術方案實現的:一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，包括發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線、AD轉換器、AD轉換器前的模擬信號調理電路模塊、AD轉換器后的數字信號處理器、顯示終端和用移動電源供電的DC/DC電源模塊;發射機將本振LO信號輸送至接收機前端，接收機前端向模擬信號調理電路模塊輸出I/Q兩路信號，模擬信號調理電路模塊將接收到的信號濾波放大后再分成I/Q兩路信號輸送給AD轉換器，AD轉換器將接收到的模擬信號轉換成數字信號后再分成I/Q兩路信號輸送給數字信號處理器，最后輸出至顯示終端顯示;其中，所述發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線采用K-LC2雷達探測儀模塊，所述模擬信號調理電路模塊采用程控放大器和Butterworth濾波器，所述AD轉換器和AD轉換器后的數字信號處理器采用C8051f350單片機，所述顯示終端為具有數字信號處理功能的顯示終端;所述DC/DC電源模塊分別與K-LC2雷達探測儀模塊、模擬信號調理電路模塊以及C8051 f350單片機連接。K-LC2雷達探測儀模塊提高了探測儀集成度，簡化了設計，可直接+5V供電，直接對天線接收的信號下變頻，輸出模擬基帶信號。AD轉換器和AD轉換器后的數字信號處理器采用C8051f350單片機一方面可以滿足人體生命探測儀的AD轉換要求，另一方面可以對AD轉換后的數字信號進行初步處理，比采用專門的高分辨率AD轉換器設計簡單，成本低。C8051f350單片機后連接的具有數字信號處理功能的顯示終端可以對數字信號做進一步處理并顯示。具有數字信號處理功能的顯示終端很容易獲得，簡化了探測儀的設計，便于提高探測儀的集成度，體積小、便攜且成本低。進一步地，所述程控放大器為一百倍的雙路程控放大器。進一步地，所述Butterworth濾波器為四階Butterworth濾波器。采用四階Butterworth實現低通30Hz的濾波。進一步地，所述具有數字信號處理功能的顯示終端為手機或者電腦。進一步地，所述C8051f350單片機通過其串口或者外接串口轉以太網模塊將初步處理后的信號發送到手機或者電腦中做進一步的信號處理并顯示。進一步地，用串口轉無線以太網模塊代替所述串口轉以太網模塊。用串口轉無線以太網模塊代替所述串口轉以太網模塊方便實現遠程傳輸。市面上有大量此模塊，售價100元以下。進一步地，采用K-MC3雷達探測儀模塊代替K-LC2雷達探測儀模塊。RFbeam提供了大量的不同波束的24GHz雷達前端模塊，為了提高天線的增益及接收機的靈敏度，可選擇其他RFBeam雷達收發前端如K-MC3代替K-LC2，因為K-MC3自帶放大器，可進一步提高探測儀的靈敏度。進一步地，所述模擬信號調理電路模塊還設有直流濾波器或者可調直流偏置電路。接收機前端的基帶輸出信號包含大的靜止雜波，為了使AD采集的分辨率最高，模擬信號調理電路模塊處應添加直流濾波器或者可調直流偏置電路，使I/Q基帶輸出的直流偏置信號幅度在C8051f350的AD內部最大電壓(2.5V)的一半處。本技術的有益效果:(I)發射機、發射天線、接收機前端及接收天線采用K-LC2雷達探測儀模塊實現，該模塊可直接+5V供電，僅有I元硬幣大小，提高了系統集成度，簡化了系統設計。(2)本技術不采用專門的高分辨率AD轉換器，而直接采用C8051f350單片機實現。該單片機的優點是自帶兩路24bit的和差ADC，最尚米樣速率為IKsps，完全滿足人體生命探測儀的ADC要求。該單片機Rom為8K，可對兩路數字信號做簡單處理后，通過單片機的串口或者外接串口轉以太網模塊，直接發送到手機或者電腦中做進一步的信號處理，提取人體的呼吸與心跳頻率。此外，該單片機價格低廉，16元左右一片。(3)由于移動終端的快速發展，出現了各式移動電源，本技術可直接采用移動電源，提供miniUSB 口作為電源輸入，真正實現便攜。【附圖說明】圖1是本技術提供的人體生命探測儀的組成原理框架圖；圖2是本技術提供的人體生命探測儀的測量數據顯示圖。【具體實施方式】下面結合附圖和具體實施例詳細說明本技術的技術方案。如圖1所示，一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，包括發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線、AD轉換器、AD轉換器前的模擬信號調理電路模塊、AD轉換器后的數字信號處理器、顯示終端和用移動電源供電的DC/DC電源模塊;發射機將本振LO信號輸送至接收機前端，接收機前端向模擬信號調理電路模塊輸出I/Q兩路信號，模當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種便攜式24GHz連續波人體生命探測儀，其特征在于：包括發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線、AD轉換器、AD轉換器前的模擬信號調理電路模塊、AD轉換器后的數字信號處理器、顯示終端和用移動電源供電的DC/DC電源模塊；發射機將本振LO信號輸送至接收機前端，接收機前端向模擬信號調理電路模塊輸出I/Q兩路信號，模擬信號調理電路模塊將接收到的信號濾波放大后再分成I/Q兩路信號輸送給AD轉換器，AD轉換器將接收到的模擬信號轉換成數字信號后再分成I/Q兩路信號輸送給數字信號處理器，最后輸出至顯示終端顯示；其中，所述發射機及與其連接的發射天線、接收機前端及與其連接的接收天線采用K?LC2雷達探測儀模塊，所述模擬信號調理電路模塊采用程控放大器和Butterworth濾波器，所述AD轉換器和AD轉換器后的數字信號處理器采用C8051f350單片機，所述顯示終端為具有數字信號處理功能的顯示終端；所述DC/DC電源模塊分別與K?LC2雷達探測儀模塊、模擬信號調理電路模塊以及C8051f350單片機連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李坡，
申請(專利權)人：南京工業職業技術學院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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