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光學模擬與應用案例

光學式心率感測器之模擬與設計

反射式PPG感測器常用於穿戴式裝置中,如:運動手環或手錶,協助量測心律資訊。架構包含LED光源、光偵測器、擋牆與蓋板。
 
 
LightTools 提供完整的體散射模型與內建生物組織材料,可協助使用者進行皮膚組織之建構。
 
 
系統中的光源除了LED光源外,亦可利用太陽能實用工具建立直射太陽光與漫射太陽光,分析外在環境光的影響,太陽光譜與日曬資料如下:
 
透過光源過濾器、體積介面過濾器、區域分析功能與配置功能,可快速分析不同條件下的模擬結果。
 
   
 全部光線
 LED光源之皮膚組織體散射光線
   
 環境光源之雜散光
 LED光源之雜散光

 

 
以光線路徑功能則可分析雜散光之路徑來源。 
 
 

藉由參數分析工具掃描擋牆厚度變化對於蓋板後表面反射之雜光影響,分析結果顯示寬度在0.35mm時,可阻擋大部分的雜散光。
 
 
光源與光偵測器間距亦會影響有效訊號與雜散光,掃描結果可得知,光源與光偵測器的間距為1.5 mm時,LED光源之皮膚組織體散射能量較強,LED光源之雜散光能量較低,訊雜比為2.36。
 
LED光源之皮膚組織體散射光線
環境光源之雜散光
LED光源之雜散光
雜訊比
 
 
 
將光源數量增加為兩顆LED,可提高有效訊號的能量,降低環境光的影響,最終訊雜比則由原本2.36提升至3.99。
 
 
 

 

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