圖 1：光學心率傳感器的基本結構與運行

　　光學心率傳感器使用四個主要技術元件來測量心率：
　　光發(fā)射器 - 通常至少由兩個光發(fā)射二極管（LED）構成，它們會將光波照進皮膚內(nèi)部。
　　光電二極管和模擬前端（AFE） - 這些元件捕獲穿戴者折射的光，并將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號用于計算可實際應用的心率數(shù)據(jù)。
　　加速計 - 加速計可測量運動，與光信號結合運用，作為PPG算法的輸入。
　　算法 - 算法能夠處理來自AFE和加速計的信號，然后將處理后的信號疊加到PPG波形上，由此可生成持續(xù)的、運動容錯心率數(shù)據(jù)和其他生物計量數(shù)據(jù)。
　　光學心率傳感器可以測量什么？
　　光學心率傳感器可生成測量心率的PPG波形并將該心率數(shù)據(jù)作為基礎生物計量值，但是利用PPG波形可以測量的對象遠不止于此。盡管很難取得和維護精確的PPG測量結果（我們將在下一篇詳細論述它），但是如果您能夠成功獲得精確的PPG測量結果，它將發(fā)揮強大的作用。高品質(zhì)PPG信號是當今市場需求的大量生物計量的基礎。圖2是經(jīng)過簡化的PPG信號，該信號代表了多個生物計量的測量結果。

圖 2：典型的PPG波形

    下面我們進一步詳細解讀某些光學心率傳感器可以測得的結果：
　　呼吸率 - 休息時的呼吸率越低，通常這表明身體狀況越好。
　　最大攝氧量（VO2max）– VO2測量人體可以攝入的最大氧氣量，是人們廣泛使用的有氧耐力指標。
　　血氧水平（SpO2） - 是指血液中的氧氣濃度。
　　R-R間期（心率變異率）- R-R間期是血脈沖的間隔時間；一般而言，心跳間隔時間越長越好。R-R間期分析，可用作壓力水平和不同心臟問題的指標。
　　血壓 - 通過PPG傳感器信號，無需使用血壓計即可測量血壓。
　　血液灌注 - 灌注是指人體推動血液流經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)的能力，特別是在瀕于死亡時流經(jīng)全身毛細血管床的能力。因為PPG傳感器可跟蹤血液流動，所以可以測量血流相對灌注率及血液灌注水平的變化。
　　心效率 - 這是心腦血管健康和身體狀況的另一個指標，一般來說，它測量的是心臟每搏的做功效率。
　　光學心率傳感器帶來的挑戰(zhàn)
　　設計可穿戴設備上的光學心率傳感器的難度很高，因為設計方法會受到人體運動的很大影響。為了彌補這一點，您需要強大的光力學和信號提取算法。圖3說明了您在設計光學心率傳感器時可能面臨的部分主要挑戰(zhàn)。

圖 3：集成光學心率傳感器的主要挑戰(zhàn)