【应用】业界首款单芯片数字紫外线指数传感器IC，用于测量人们的心跳、血压，追踪阳光紫外线强度

时间： 2016-01-26 来源：世强

技术问答

根据市调机构IDC预测，在未来几年，智能手表、手环等手戴产品将一直领跑整个可穿戴市场。IDC称，2015年手戴设备出货量将达到4070万部，占据可穿戴设备出货量的九成。由于手戴产品能帮助人们分析日常行为活动，极大地改善了我们的生活方式，因此与之相关的可穿戴技术受到了越来越多的关注度。

目前一些较新的可穿戴设备利用光学传感器来追踪生命指标。SILICON LABS拥有的高性能、低功耗的传感器产品，如紫外线传感器、红外光/环境光传感器等等，可感应出UV指数、环境光、心率/脉搏血氧饱和度以及2D或者3D手势应移动等。针对可穿戴设备，Silicon Labs开发的生物传感器Si1132/Si114x系列，主要用于测量人们的心跳、血压，追踪阳光紫外线强度等，并且这些传感器致力于小尺寸以应对可穿戴领域的挑战。

Si114x光学传感器

Silicon Labs的Si114x传感器采用了很小巧的2mm x 2mm透明 QFN 封装，集有多个二极管，多达 3 个的 LED 驱动器，以及模拟数字转换器、信号处理器数字 I²C 控制接口各一个。该低功耗系列传感器的待机电流小于 500nA，可以确保较长的电池寿命，每秒一次的实时 UV 指数测量的电流平均耗值也低至 1.2uA。该产品不仅能够控制一至三个 LED 系统，使得开发人员在超过 50cm范围也能进行临近探测。而且其多维系统也可以进行先进的 2D/3D 动作感应、心率、脉搏血氧饱和度测量或脸颊检测。此款功能强大的传感架构可在直射阳光环境工作，配备光线传感级别高达 128kLux 的环境光传感器。另外，Si114x 系列由光学传感器软件工具提供支持。

图1：Si114x传感器内部系统框图

Si114x 如何检测心率

Si114x利用LED发出的绿光和红外光，以及两种光传感器来检测心率。当其处于15摄氏度（59华氏度）以下的低温时，通过测量绿光的吸收状况来获取更为精准的数据。而高温环境下，比如用户正在健身房里挥汗如雨时，皮肤表面水分增加，由于更多绿光已经被吸收掉，要检测皮下反射的绿光就比较困难，这时就转换到红外光检测模式。

这种用于血流检测的光学技术，专业上称为“光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography）”，简称PPG。绿光PPG和EKG（心电图）获取的数据更接近。

图2：光电容积脉搏波描记法的应用

“光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography）”的英文单词读起来难，但原理却很简单：血液是红色的，所以反射红光，吸收绿光。Si114x结合绿色LED光及感光光电二极管，可以检测出特定时间手腕处流通的血液量。

具体过程如：心脏跳动的一瞬，手腕处流通的血液量增加，会吸收更多绿光；而心跳间隙，吸收的绿光就少一些。Si114x上的LED光每秒闪动数百次，计算出每分钟的心跳次数，也就得出心率值了。

总结

Si1132/Si114x光学传感器是业界首款单芯片数字紫外线指数传感器IC，配合Silicon Labs动态心率检测算法，使可穿戴产品和智能手机具备跟踪紫外线阳光强度、动态心率和血氧测量的功能。该芯片也为健康和健身应用提供环境光和红外接近感应能力。

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三3三 Lv8. 研究员 2017-09-06

不错。。有帮助

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