smart датчики что это
ГК «Теплоприбор» – разработка, производство и комплексная поставка контрольно-измерительных приборов и автоматики — КИПиА.
Группа компаний (ГК) «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и др.) — это приборы и автоматика для измерения, контроля и регулирования параметров технологических процессов (расходометрия, теплоконтроль, теплоучёт, контроль давления, уровня, свойств и концентрации и пр.).
По цене производителя отгружается продукция как собственного производства, так и наших партнёров — ведущих заводов — производителей КИПиА, аппаратуры регулирования, систем и оборудования для управления технологическими процессами — АСУ ТП (многое имеется в наличии на складе или может быть изготовлено и отгружено в кратчайшие сроки).
Теплоприбор.рф — официальный сайт ГК «Теплоприбор» — это гарантия качества, сроков, справедливой стоимости и прайс-листа с актуальными ценами* (любое предложение на сайте не является публичной офертой).
География ГК «Теплоприбор»:
Москва, Рязань, Челябинск, Казань, Екатеринбург, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Белгород, Волгоград, Краснодар, Саратов, Тюмень, Томск, Омск, Иркутск, Улан-Удэ, Саранск, Чебоксары, Ярославль и другие города РФ, также мы работаем с Белоруссией, Украиной и Казахстаном.
Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить контрольно-измерительные приборы и автоматику (КИПиА), дополнительное/вспомогательное оборудование и защитно-монтажную арматуру, а также другую полезную и интересную информацию см. наши официальные сайты.
Работа и вакансии: в Московский офис (СЗАО, ст. метро Планерная, р-н Куркино (рядом МКАД и г. Химки) требуется менеджер по сбыту КИПиА, ЗП достойная, возможна удаленная работа оклад + %.
teplokip@yandex.ru
Новые публикации: Статья «Датчики давления. Сравнительный обзор видов, характеристик и цен.»
Интеллектуальные датчики давления СДВ-SMART
Интеллектуальные датчики давления СДВ-SMART – это надежный прибор, обладающий широкими возможностями решения задач измерения избыточного (относительного), абсолютного и дифференциального видов давлений, а также разрежения и давления-разрежения. Технологии, реализуемые в датчиках СДВ-SMART создают качественное, стабильное устройство с высокой стойкостью к воздействию факторов внешней окружающей среды и межповерочным интервалом 5 лет. Настройка и управление преобразователем осуществляется с помощью цифрового индикатора кнопками, расположенными на корпусе индикатора и дистанционно при помощи управляющего устройства, поддерживающего HART®-протокол. Имеют защиту от переходных процессов линий связи, вызываемых молнией, работой сварочного оборудования, работой оборудования большой мощности и механизмами его включения. Датчики предназначены для применения в нефтегазовой промышленности, энергетике.
Технические характеристики датчиков давления СДВ-SMART
Форма заказа интеллектуальных датчиков давления СДВ-SMART
Ввиду большого количества параметров, которые необходимо учесть при размещении заказа, просим заполнить опросный лист. Скачать его можно по ссылке ниже.
Заранее благодарим Вас за обращение в любое из предприятий группы компаний — ГК «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и другие) и обещаем приложить все усилия для оправдания Вашего доверия.
Наличие на складе: Под заказ*
* На складе в Москве имеются в наличии одно- и многопредельные преобразователи (датчики) давления ходовых марок, моделей и диапазонов в стандартном (базовом) исполнении; при отсутствии в наличии, плановый срок производства составит 15-25 рабочих дней или могут быть предложены недорогие аналоги, имеющие в наличии или быстрые в изготовлении.
Все цены на микропроцессорные интеллектуальные датчики/преобразователи давления СДВ-SMART указаны в рублях (см. общий прайс-лист) без учета налога (НДС), стоимости дополнительного оборудования, опций, КМЧ, КПЧ, HART-коммуникатора, тары-упаковки, расходов на отгрузку и/или доставку, в расчете на мелко-оптовый заказ (при оптовом заказе можно купить интеллектуальные датчики давления СДВ-SMART с предоставлением дополнительных скидок на цену).
ВНИМАНИЕ! Будьте осторожны — на российском рынке приборов и систем контроля давления имеются дешевые некачественные копии микропроцессорных преобразователей давления: аналоги, подделки и неликвиды складского хранения, лишенные должного сервиса, гарантии, с меньшими или истекающими сроками поверки, без дополнительных опций или в неполной комплектации; поэтому, возможно, имеющие более низкую цену, чем оригинальные изделия.
Заказать онлайн
Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить приборы.
* Рекомендуем уточнять цены на момент выписки счета, т.к. реальная стоимость продукции может незначительно отличаться от заявленной в силу периодичности обновления прайс-листа, объема заказа, условий поставки и других факторов. Оптовая цена указана на базовые исполнение без учета НДС, стоимости дополнительного оборудования, услуг, расходов на тару-упаковку и доставку. Действует гибкая система скидок и спец. предложений.
Внимание! Будьте осторожны при выборе поставщика — на рынке КИПиА имеются дешевые некачественные копии: аналоги, подделки и восстановленные неликвиды, лишенные должного сервиса, гарантии, с меньшими или истекающими сроками поверки или в неполной комплектации.
Подробнее о контрафакте
Предупреждение о воровстве контента
smart sensor
Тематики
Смотреть что такое «smart sensor» в других словарях:
Smart-Sensor — Ein Smart Sensor (auch Smartsensor oder intelligenter Sensor, engl. smart sensor) ist ein Sensor, der neben der eigentlichen Messgrößenerfassung auch die komplette Signalaufbereitung und Signalverarbeitung in einem Gehäuse vereinigt. Solche… … Deutsch Wikipedia
Smart 155 — (Suchzünder Munition für die Artillerie, engl. SubMunition for Artillery) ist ein Artilleriegeschoss mit Submunition zur Bekämpfung schwer oder leicht gepanzerter Ziele auf mittlere Entfernung. Vertrieben wird die Munition von dem Unternehmen… … Deutsch Wikipedia
Smart antenna — Smart antennas (also known as adaptive array antennas, multiple antennas and recently MIMO) are antenna arrays with smart signal processing algorithms used to identify spatial signal signature such as the direction of arrival (DOA) of the signal … Wikipedia
Smart glass — or switchable glass, also called smart windows or switchable windows in its application to windows or skylights, refers to electrically switchable glass or glazing which changes light transmission properties when voltage is applied.Certain types… … Wikipedia
Smart environment — Smart environments is a technological concept that, according to Mark Weiser is a physical world that is richly and invisibly interwoven with sensors, actuators, displays, and computational elements, embedded seamlessly in the everyday objects of … Wikipedia
Smart bullet — is a term that has been used to describe several theoretical and prototype bullets. The smart part comes from the bullet doing something other than simply following its given trajectory, IE turning, speeding up, slowing down, sending data,… … Wikipedia
Smart Wearable Systems — (SWS) are end to end integrated and connected systems characterized by the presence of the following key elements: * one or more sensors and actuators nodes at the end user side and possibly integrated into worn items * nodes connectivity to… … Wikipedia
Smart camera — A smart camera is an integrated machine vision system which, in addition to image capture circuitry, includes a processor, which can extract information from images without need for an external processing unit, and interface devices used to make… … Wikipedia
SMART Retainer — The SMART Retainer is a small micro sensor which is imbedded in a traditional orthodontic retainer. The sensor monitors how often the retainer is being worn, and the information is loaded on to the orthodontist s computer via a reader. The micro… … Wikipedia
Sensor Web — The Sensor Web is a type of sensor network or geographic information system (GIS) that is especially well suited for environmental monitoring and control. The term describes a specific type of sensor network: an amorphous network of spatially… … Wikipedia
Sensor — Ein Sensor zur Detektion von Methan (oder anderer brennbarer Gase) Verschiedene Temperaturmessfüh … Deutsch Wikipedia
Умный дом
На основе такого детектора построен огромный ряд смарт-систем. Чаще всего такой сенсор используется в системах автоматизированного освещения и безопасности, тесно взаимодействуя с интеллектуальным сегментом.
В рамках системы освещения они применяются для включения и выключения освещения при обнаружении движения в помещении. В случае применения такого устройства для систем безопасности, датчик работает по принципу «заметил-сообщил». Для того, чтобы пользователь не получал тревожные сообщения каждый раз при обнаружении домашних животных, целесообразно подсоединить датчик к камере видеонаблюдения или дополнить его другим смарт-датчиками.
Сферы применения датчика движения
Такие датчики позволяют обеспечить существенную экономию семейного бюджета. В частности, при правильной организации смарт системы, оплата за электроэнергию может сократиться почти в два раза. При наличии датчиков источники освещения буду активироваться только при фиксации движения. В тот момент, когда человек выходит из комнаты, лампы автоматически выключается. Использование такого датчика рационально для коридоров, лестниц, парадных, кладовых помещений. Эти зоны не нуждаются в постоянном освещении, поэтому автоматизированная подсветка подходит просто идеально. Таким образом потребность в постоянном сознательном контроле за источниками освещения в нежилых зонах отпадает как таковая.
Сами датчики не требуют серьезных затрат электроэнергии. Их потребление в рабочем режиме составляет всего от 0,5 Вт до 1 Вт. Такая низкая энергозатратность позволяет использовать датчики движения в течение всего года без каких-либо ограничений.
Датчики движения можно условно разделить на несколько разных видов, исходя из такого параметра как характер реакции на человека. Чаще всего в «умном доме» применяются устройства, которые реагируют не просто на движение, а на излучаемое тепло человека. Это, так называемые, инфракрасные сенсоры.
К сожалению, такой вид датчика может плохо показать себя в помещении, особенно, если в доме большое количество обогревательной техники, включая такую систему как теплый пол. Затруднит работу такого сенсора и наличие в доме четвероного друга. Ведь включать свет и, тем самым, дополнительно изнашивать осветительные приборы, реагирующие на появление кошки или собаки не хотелось бы. Однако и эту проблему можно решить при использовании дополнительных средствах распознавания действий в помещениях. Например, можно использовать камеру видеонаблюдения с опцией аутентификации и встроенным датчиком движения.
Кстати, именно такие камеры видеонаблюдения применяются в области безопасности и охраны дома. Как только система распознает движение, камера начинает немедленно записывать происходящее и осуществляет попытку распознавания лица. В случае, если камера не смогла распознать гостя, на телефон или планшет пользователя, экран монитора компьютера приходит тревожное уведомление со скриншотами или соответствующей видеозаписью.
Датчики движения работают в ограниченной зоне охвата. Для каждого отдельного датчика значения могут несколько разниться. В больших помещениях, как правило, используются сразу несколько сенсоров. Опытные инженеры рекомендуют располагать их так, чтобы была охвачена вся подконтрольная территория.
Датчики движения имеют разную чувствительность к изменениям окружающей среды. Для максимальной оптимизации их работы зачастую дополнительно используют датчики присутствия. Они работают по тому же принципу, однако могут обладать чрезвычайно высокими порогами чувствительности.
Производители и ценовая политика
На современном рынке смарт продукции представлены позиции от нескольких десятков производителей датчиков движения. Такая ситуация вполне оправдана, так как именно такие датчики сегодня являются одним из наиболее востребованных элементов системы «умный дом». Поэтому на прилавках виртуальных магазинов или в розничных сетях, предлагающих умную технику, сегодня можно найти предложения как от самых известных брендов, так и от новичков рынка.
Этот датчик является элементом системы «умный дом» Xiaomi Smart Home. Представляет собой компактное устройство, выполненное с характерным для компании чувством стиля. Корпус изготовлен из матового белого пластика высокой прочности. Отметим, что такая лаконичность свойственна для многих (если не для большинства) продуктов этой компании.
Поставляется устройство вместе со специальной ножкой-подставкой, которая обеспечит датчику устойчивость практически на любой поверхности. Такое новшество для этой модели действительно необходимая вещь. С помощью данной подставки можно задать любой угол наклона и поворота сенсора.
Питание устройства происходит от одной батарейки CR2450. Работает датчик через беспроводной модуль связи Zigbee. Максимальная дальность охвата этого датчика составляет около семи метров. Угол обзора в одном положении равен 170°.
В базовой комплектации предусмотрен специальный двусторонний скотч, который применяется непосредственно для крепления устройства на поверхность. Не забывайте, что обои и хрупкие конструкции этот девайс не выдержат, хоть он и не обладает большими габаритами и весом. Все дело в самой поверхности – для успешного крепления датчика она должна быть идеально ровной.
Для увеличения зоны охвата сенсора беспроводной датчик можно поставить на какое-либо возвышение. Пользователи отмечают, что так он работает ещё и точнее. Хотя при желании его можно спрятать, прикрепив девайс, например, под поверхность стола или полку шкафчика.
Так как датчик функционирует по протоколу Zigbee, для работы будет необходим специальный шлюз. А все настройки, оригинальные опции находятся в приложении Mi Home. В самом приложении имеются также уже заготовленные сценарии, включая «обнаружение движения», «временные промежутки для отключения», «видение в темноте» и некоторые другие.
Этот датчик находится в средней ценовой категории. Близкий к нему по цене и функционалу – «умный» датчик движения от компании SkyGuard. Модель RG-D31S способна надежно контролировать безопасность вашего дома. По таким характеристикам как угол обзора и радиус действия этот датчик несколько превосходит гаджет от Xiaomi. В частности, RG-D31S может улавливать движения на расстоянии около 8-9 метров на 180 градусов. Все данные этот датчик отправляет на сервис в режиме онлайн. При обнаружении активности в ваше отсутствие, сенсор незамедлительно отправит вам сообщение на смартфон.
Для работы датчика понадобиться установить оригинальное приложение. Приложение Ready for Sky Guard устанавливается на смартфон, планшет или компьютер владельца. Даже отправляясь в отпуск, вы сможете с помощью этого сервиса быть в курсе все событий, происходящих в вашем доме.
Для полноценной работы необходим блок управления Gateway RSP-102S-E, который выступает в роли маршрутизатора между смартфоном пользователя и датчиком движения.
Этот «умный» датчик движения может быть полезен не только для охраны и поддержания высокого уровня безопасности дома. Он часто применяется для интеграции многих других смарт-устройств в рамках системы «умного дома» от REDMOND. С его помощью создаются новые интересные комбинации для автоматизации разнообразных домашних процессов.
Анализируя современные датчики движения, нельзя не упомянуть и о классе устройств, которые готовы не только отправлять сообщения, но и практически самостоятельно решать вопрос со злоумышленниками и воришками.
К примеру, на российском рынке присутствует датчик движения со встроенной сиреной Xena XA201. Покупка будет чуть дороже предыдущих 3500 рублей, но поверьте, это устройство, она стоит своих денег. Ведь вы фактически получаете в свое распоряжение целую охранную систему.
Такое устройство чрезвычайно простое в монтаже и последующей эксплуатации. Датчик крепится на абсолютно любую поверхность под любым углом. Для распознавания движения используются инфракрасные сенсоры. Активация устройства и все настройки происходят посредством специального пульта дистанционного управления, который идет в комплекте с датчиком.
Работает устройство на обычных батарейках, которые также представлены в комплекте. Корпус выполнен из белого пластика высокой прочности с защитой от влаги.
В случае обнаружения подозрительной активности, сработает сирена с громкостью в 135 дБ, которая будет издавать звуки тревоги в течение последующих 30 секунд. Такое громогласное звуковое сопровождение однозначно отпугнет воришек. Примечательно, что после срабатывания сирены, устройство вновь переходит в режим мониторинга и охраны.
В завершении
Учитывая широкую представленность на рынке, ценовая политика на такие устройства достаточно демократична. Именно поэтому датчики движения доступны для организации системы «умный дом» даже в рамках самой простой базовой комплектации. Главная задача – правильно вписать такие девайсы в сам «умный дом». При их грамотном использовании, датчики позволят использовать свой максимально возможный функционал.
Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 1
Совсем немного осталось до начала нашей краундфандинговой компании часов для измерения уровня стресса EMVIO. Появилась небольшая передышка и пальцы попросились к клавиатуре.
На самом начальном этапе разработки мы проводили небольшой аналитический обзор способов измерения пульса у человека и периодически обновляли его новыми проектами. Захотелось поделиться с сообществом этой информацией. Надеемся, что она будет интересна широкому кругу читателей и даст представление о состоянии технологий в этой области.
В этом обзоре упор сделан именно на применение способов измерения пульса в гаджетах типа «for fan». Одни способы уже реализованы в готовых массовых продуктах, другие ждут своего часа. Но прежде пару слов про то, что собственно мы измеряем и почему это важно.
Немного о нашем сердце
Как известно, сердце – это автономный мышечный орган, который выполняет насосную функцию, обеспечивая непрерывный ток крови в кровеносных сосудах путем ритмичных сокращений. В сердце имеется участок, в котором генерируются импульсы, ответственные за сокращение мышечных волокон, так называемый водитель ритма (pacemaker). В нормальном состоянии, при отсутствии патологий, этот участок полностью определяет частоту сердечных сокращений. В результате образуется сердечный цикл – последовательность сокращений (систола) и расслаблений (диастола) сердечных мышц, начиная от предсердий и заканчивая желудочками. В общем случае под пульсом понимают частоту, с которой повторяется сердечный цикл. Однако есть нюансы, каким способом мы регистрируем эту частоту.
Что мы считаем пульсом
Attention. Cразу хотим отметить важный момент, который вносит в путаницу в терминологию и часто встречается в комментах к статьям про гаджеты с измерением пульса. Фактически пульс, который измеряется по сокращениям стенок кровеносных сосудов, и пульс, который измеряется по электрической активности сердца, имеют разную физиологическую природу, разную форму временной кривой, различный фазовый сдвиг и соответственно требует различные методы регистрации и алгоритмы обработки. Поэтому не может быть никаких RR-интервалов при измерении пульса по модуляции объемов кровенаполнения артерий и капилляров и механических колебаний их стенок. И обратно, нельзя говорить, что если у вас нет RR-интервалов, то вы не можете измерить аналогичные по физиологической значимости интервалы по пульсовой волне.
Как гаджеты измеряют пульс?
Итак, вот наш вариант обзора самых распространённых способов измерения пульса и примеры гаждетов, которые их реализуют.
1. Измерение пульса по электрокардиосигналу
После обнаружения в конце 19 века электрической активности сердца появилась техническая возможность ее зарегистрировать.Первым, по настоящему, это сделал Виллем Эйнтховен (Willem Einthoven) в 1902 году, с помощью своего мегадевайса – струнного гальванометра (string galvanometer). Кстати он осуществил передачу ЭКГ по телефонному кабелю из больницы в лабораторию и, по сути, реализовал идею удаленного доступа к медицинским данным! 
Три банки с “рассолом” и электрокардиограф весом 270 кг! Вот так рождался метод, который сегодня помогает миллионам людей во всем мире.
За свои труды в 1924 году он стал лауреатом Нобелевской премии. Именно Эйнтховен в первые получил реальную электрокардиограмму (название он придумал сам), разработал систему отведений – треугольник Эйнтховена и ввел названия сегментов ЭКС. Самым известным является комплекс QRS — момент электрического возбуждения желудочков и, как наиболее выраженный по своим временным и частотным свойствам элемент этого комплекса, зубец R.
До боли знакомый сигнал и RR-интервал!
В современной клинической практике для регистрации ЭКС используют различные системы отведений: отведения с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях, ортогональные отведения (по Франку) и т.п. С точки зрения измерения пульса можно использовать любые отведения, т.к. в нормальном ЭКС R зубец в том или ином виде присутствует на всех отведениях.
Спортивные нагрудные датчики пульса
При проектировании носимых гаджетов и различных спортивных тренажеров система отведений была упрощена до двух точек-электродов. Самым известным вариантом реализации такого подхода являются спортивные нагрудные мониторы в виде ремешка-кардиомонитора – HRM strap или HRM band. Думаем у читателей, ведущих спортивный образ жизни, такие устройства уже имеются.
Пример конструкции ремешка и Мистер-гаджет 80 lvl. Sensor pad – это два ЭКГ электрода с разных сторон груди.
На рынке популярностью пользуются HRM ремешки фирм Garmin и Polar, также имеется множество китайских клонов. В таких ремешках электроды выполнены в виде двух полосок из проводящего материала. Ремешок может быть частью всего устройства или пристегиваться к нему застежками-клипсами. Значения пульса, как правило, передаются по Bluetooth по протоколу ANT+ или Smart на спортивные часы или смартфон. Вполне удобно для спортивных занятий, но постоянное ношение вызывает дискомфорт.
Мы экспериментировали с такими ремешками в плане возможности оценки вариабельности пульса, считая их за эталон, но поступающие с них данные, оказались сильно сглаженными. Участник нашей команды Kvanto25 публиковал пост, как он разбирался с протоколом ремешка Polar и подключал его к компьютеру через среду Labview.
С двух рук
Следующим вариантом реализации двух электродной системы является разнесение электродов на две руки, но без постоянного подключения одной из них. В таких устройствах один электрод закрепляется на запястье в виде задней стенки часов или браслета, а другой выносится на лицевую часть устройства. Чтобы измерить пульс, нужно свободной рукой коснуться лицевого электрода и подождать несколько секунд.
Пример пульсометра с фронтальным электродом (Пульсометр Beurer)
Интересным устройством, использующим такую технологию, является браслет Phyode W/Me, разработчики которого провели успешную кампанию на Кикстартере, и их продукт имеется в продаже. На хабре про него был пост.
Электродная система PhyodeW/Me
Верхний электрод совмещен с кнопкой, поэтому многие люди, рассматривая прибор по фоткам и читая отзывы, думали, что измерение происходит просто по нажатию кнопки. Теперь вы знаете, что на подобных браслетах непрерывная регистрация со свободными руками в принципе не возможна.
Плюс этого устройства в том, что измерение пульса не является главой целью. Браслет позиционируется как средство проведения и контроля дыхательных методик, типа индивидуального тренера. Мы приобрели Phyode и проигрались с ним. Все работает, как обещано, регистрируется реальная ЭКГ, соответствующая классическому первому отведению ЭКГ. Однако прибор очень чувствителен к движениям пальца на фронтальном электроде, чуть сдвинулся и сигнал поплыл. С учетом того, что для набора статистики нужно около трех минут процесс регистрации выглядит напряжно.
Регистрация пульса в проекте FlyShark Smartwatch. Будьте добры подержать пальчик.
Что еще нового есть в этой области? Обязательно нужно упомянуть об интересной реализации ЭКГ электрода – емкостного датчика электрического поля EPIC Ultra High Impedance ECG Sensor производства фирмы Plessey Semiconductors.
Емкостной датчик EPIC для бесконтактной регистрации ЭКГ.
Внутри датчика установлен первичный усилитель, поэтому его можно считать активным. Датчик достаточно компактный (10х10 мм), не требует прямого электрического контакта, соответственно не имеет эффектов поляризации и их не надо смачивать. Нам кажется это решение весьма перспективным для гаджетов с регистрацией ЭКС. Готовых устройств на этих датчиках мы пока не видели.
2. Измерение пульса на основе плетизмографии
Поистине самый распространённый способ измерения пульса в клинике и быту! Сотни разнообразных устройств от прищепок до перстней. Сам метод плетизмографии основан на регистрации изменения объемов кровенаполнения органа. Результатом такой регистрации будет пульсовая волна. Клинические возможности плетизмографии выходят далеко за рамки простого определения пульса, но в данном случае нам интересен именно он.
Определение пульса на основе плетизмографии может быть реализовано двумя основными способами: импедансным и оптическим. Есть и третий вариант – механический, но мы не будем его рассматривать.
Импедансная плетизмография
Как говорит нам Медицинский словарь, импедансная плетизмография – это метод регистрации и исследования пульсовых колебаний кровенаполнения сосудов различных органов и тканей, основанный на регистрации изменений полного (омического и емкостного) электрического сопротивления переменному току высокой частоты. В России часто используется термин реография. Этот способ регистрации ведет свое начала с исследований ученого Манна (Mann, 30 –е годы) и отечественного исследователя Кедрова А.А. (40–е годы).
В настоящее время методология способа основана на двух или четырехточечной схеме измерения объемного удельного сопротивления и состоит в следующем: через исследуемый орган с помощью двух электродов пропускается сигнал с частотой от 20 до 150 кГц (в зависимости от исследуемых тканей).
Электродная система импедансной плетизмографии. Картинка отсюда
Главное условие, предъявляемое к генератору сигнала — это постоянство тока, его значение выбирают обычно не более 10-15 мкА. При прохождении сигнала через ткань его амплитуда модулируется изменением кровенаполнения. Вторая система электродов снимает модулированный сигнал, фактически имеем схему преобразователя импеданс-напряжения. При двухточечной схеме электроды генератора и приемника объединены. Далее сигнал усиливается, из него изымается несущая частота, устраняется постоянная составляющая и остается нужная нам дельта.
Если прибор откалибровать (для клиники это обязательное условие), то по оси Y можно откладывать значения в Омах. В итоге получается вот такой сигнал.
Примеры временных кривых ЭКГ, импедансной плетизмограммы (реограмме) и ее производной при синхронной регистрации. (отсюда)
Очень показательная картинка. Обратите внимание, где находится RR-интервал на ЭКС, а где расстояние между вершинами, соответствующее длительности сердечного цикла на реограмме. Также обратите внимание на резкий фронт R зубца и пологий фронт систолической фазы реограммы.
Из пульсовой кривой можно получить довольно много информации по состоянию кровообращения исследуемого органа, особенно синхронно с ЭКГ, но нам нужен только пульс. Определить его не сложно — нужно найди два локальных максимума, соответствующих максимальной амплитуде систолической волны, вычислить дельту в секундах ∆Tи далее BMP = 60/∆T.
Примеров гаджетов, которые используют данный способ, мы пока не нашли. Зато есть пример концепта имплантируемого датчика для контроля кровообращения артерии. Вот статья про него. Активный датчик сажается прямо на артерию, с хост-девайсом общается по индуктивной связи. Мы считаем, что это очень интересное и перспективный подход. Принцип работы понятен из картинки. Спичка показана для понимания размера 🙂 Используется 4-х точечная схема регистрации и гибкая печатная плата. Думаю, при желании, можно допилить идею для носимого микро-гаджета. Плюс этого решения в том, что потребление такого датчика исчезающее мало.
Имплантируемый сенсор кровотока и пульса. Похож на аксессуар Джонни-Мнемоника.
В завершении этого раздела сделаем ремарку. В свое время мы считали, что таким способом измеряется пульс в известном стартапе HealBeGo, поскольку в этом устройстве базовая функциональность реализуется методом импедансной спектроскопии, что, по сути, и есть реография, только с изменяемой частотой зондирующего сигнала. В общем, все уже на борту. Однако согласно описанию характеристик прибора пульс в HealBe измеряется механическим методом с помощью пьезодатчика (про этот способ во второй части обзора).
Оптическая плетизмография или фотоплетизмографияя
Оптический – это самый распространённый способ измерения пульса с точки зрения массового применения. Сужение и расширение сосуда под действием артериальной пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала, получаемого с выхода фотоприемника. Самые первые устройства были применены в клинике и измеряли пульс с пальца в режиме просвета или отражения. Форма пульсовой кривой повторяет реограмму.
Иллюстрация принципа работы фотоплетизмографии
Способ нашел широкое использование в клинике и вскоре технология была применена в бытовых устройствах. Например, в компактных пульсоксиметрах, регистрирующих пульс и сатурацию кислородом крови в капиллярах пальца. В мире производится сотни модификаций. Для дома, для семьи вполне пойдет, но не подходит для постоянного ношения. 
Пульсоксиметр обыкновенный и клипса для уха. Тысячи их!
Существуют варианты с ушными клипсами и наушниками со встроенными датчиками. Например, такой вариант от Jabra или новый проект Glow Headphones. Функциональность аналогична HRM ремешкам, но более стильный дизайн, привычное устройство, свободный руки. Постоянно носить затычки в ушах не будешь, но для пробежек на свежем воздухе под музыку в самый раз.
Наушники Jabra Sport Pulse™ Wireless и Glow Headphones. Пульс регистрируется внутриушным (in-ear sensor) способом.
Самым заманчивым было измерение пульса с запястья, ведь это такое привычное и комфортное место. Первыми были часы Мио Alpha с успешной компанией на Кикстартере.
Создательница продукта Лиз Дикинсон (Liz Dickinson) пафосно провозгласила это устройство Святым Граалем измерения пульса. Модуль датчика был разработан ребятами из Philips. На сегодняшний день это самое качественное устройство для непрерывного измерения пульса с запястья методом фотоплетизмографии.
Далее миру стали является такие достойные вещи как Basis B1, Samsung Galaxy Gear и Gear Fit, Moto 360 и конечно ожидаемые всеми фанами яблочных брендов AppleWatch.
Даешь умных часов много и разных!
Сейчас можно сказать, что технология отработана и внедрена в серийное производство. Во всех подобных устройствах реализуется измерение пульса по отраженному сигналу.
Выбор длины волны излучателя
Теперь пару слов, как выбирают длину волны излучателя. Тут все зависит от решаемой задачи. Обоснование выбора хорошо иллюстрировать по графику поглощения света окси и дезоксигемоглобина с наложенными на него кривыми спектральных характеристик излучателей.
Кривая поглощения света гемоглобином и основные спектры излучения пульсовых фотоплетизмаграфических датчиков.
Выбор длины волны зависит от того, что мы хотим измерить пульс и/или сатурацию насыщения крови кислородом SO2.
Просто пульс. Для этого случая важна область, где поглощение максимально – это диапазон от 500 до 600 нм, не считая максимума в ультрафиолетовой части. Обычно выбирается значение 525 нм (зеленый цвет) или с небольшим смещением – 535 нм (применено в датчике OSRAM SFH 7050 – Photoplethysmography Sensor).
Зеленый светодиод датчика пульса – самых ходовой вариант в смарт-часах и браслетах. В датчике смартфона Samsung Galaxy S5 использован красный светодиод.
Оксиметрия. В этом режиме необходимо мерить пульс и оценивать сатурацию крови кислородом. Способ основан на разнице в поглощении связанного (окси) и не связанного с (дезоки) кислородом гемоглобина. Максимум поглощения деоксигенированного гемоглобина (Hb) находится в “красном” (660 нм) диапазоне, максимум поглощения оксигенированного (Hb02) гемоглобина в инфракасном (940 нм). Для вычисления пульса используется канал с длиной волны 660 нм.
Желтый для EMVIO. Для нашего прибора EMVIO мы выбирали из двух диапазонов: 525 nm и 590 нм (желтый цвет). При этом мы учитывали максимум спектральной чувствительности нашего оптического датчика. Эксперименты показали, что разницы между ними практически нет (в рамках нашей конструкции и выбранного датчика). Любую разницу перебивают артефакты движения, индивидуальные свойства кожи, толщина подкожного слоя запястья и степень прижатия датчика к коже. Мы захотели как-то выделиться из общего “зеленого” списка и пока остановились на желтом цвете.
Конечно, измерения можно проводить не только с запястья. Есть на рынке нестандартные варианты выбора точки регистрации пульса. Например, со лба. Такой подход использован в проекте умного шлема для велосипедистов Life beam Smart helmet разработаного Израильской компанией Lifebeam. В предложениях этой фирмы есть еще бейсболки и солнцезащитные козырьки для девушек. Если постоянно носите бейсболку, то это ваш вариант.
Велосипедист доволен, что не нужно одевать HRM ремешок.
В целом выбор точек регистрации достаточно велик: запястье, палец, мочка уха, лоб, бицпес руки, лодыжка и стопа ноги для малышей. Полное раздолье для разработчиков.
Большим плюсом оптического способа является простота реализации на современных смартфонах, где в качестве датчика используется штатная видеокамера, а в качестве излучателя – светодиод вспышки. В новом смартфоне Samsung Galaxy S5 на задней стенке корпуса, для удобства пользователя, уже имеется штатный модуль датчика пульса, возможно и другие производители будут внедрять аналогичные решения. Это может стать решающими для устройств, в которых нет непрерывной регистрации, смартфоны вберут в себя их функционал.
Новые горизонты фотоплетизмографии
Дальнейшее развитие этого способа связано с переосмыслением функционала оптического датчика и технологическими возможностями современных носимых устройств в плане обработки видеоизображений в реальном времени. В итоге имеем идею измерения пульса по видеоизображению лица. Подсветкой является естественное освещение.
Оригинальное решение, с учетом того, что видеокамера является стандартным атрибутом любого ноутбука, смартфона и даже умных часов. Идея метода раскрыта в этой работе.
Субъект N3 явно напряжен – пульс под 100 уд/мин, наверно сдает работу своему руководителю Субъекту N2. Субъект N1 просто мимо проходил.
Сначала на кадрах выделяется фрагмента лица, потом изображение раскладывается на три цветовых канала и разворачивается по временной шкале (RGB trace). Выделение пульсовой волны основано на разложение изображения методом анализа независимых компонент (ICA) и выделения частотной составляющей, связанной с модуляцией яркости пикселей под действием пульсации крови.
Лаборатория Philips Innovation реализовала аналогичный подход в виде программы Vital Signs Camera для IPhone. Весьма интересная штука. Усреднение значений конечно большое, но принципиально метод работает. Аналогичный проект развивает Fujitsu Laboratories.
Виды экранов Vital Signs Camera.
Так что в будущем системы видеонаблюдения смогут дистанционно измерять ваш пульс. Контора АНБ возрадуется.
Окончание обзора в следующем посте “Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 2”. В той части мы расскажем об более экзотических способах регистрации пульса, которые используются в современных гаджетах.
Удачи! И еще раз пригашаем вас на сайт нашего проекта EMVIO.