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三参数人体应激检测系统研究

作　者: 俞其峰
导　师: 张建明；李光
学　校: 浙江大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 生物传感器应激检测嵌入式系统脉搏波功率谱分析
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 19次
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内容摘要

应激(stress)研究在整个人类健康与疾病的领域里,已占据了一个显著的地位。长期处于应激状态会对这类人的健康产生不良影响,尤其是在一些高危作业中,高强度的应激会影响作业人员的正常工作,导致操作失误增多,事故频发。这促使人们渴望了解应激的本质,并探索检测应激的科学方法以及克服它的有效措施。本论文在查阅了国内外相关应激研究文献的基础上,综述了应激对人体的影响,探索并确定了用于应激检测的人体生理参数,自主研制开发了可用于高危作业人员应激状态变化监测的检测系统,并进行了初步的实验验证与分析。本文的主要研究内容包括：(1)通过对人体脉搏波的基波能量进行分析,发现基波能量在人体受到应激时会出现普遍的下降；结合对人体受到应激时体表温度和皮肤电导的生理变化分析,确定了人体应激检测系统的三个生理参数,并给出了三参数人体应激检测系统的总体设计框架。(2)根据高危作业人员应激检测的便携性和实时性要求,设计开发了三参数人体应激检测系统的下位机硬件系统和上位机软件系统,用于检测人体受到应激时的脉搏波、体表温度和皮肤电导变化。(3)对设计的系统进行应用测试,通过相关实验初步验证了系统三个生物传感器能够正确检测脉搏波、体表温度和皮肤电导的值,同时又能够检测出人体在受到应激时的三个参数变化。验证了本文设计的三参数人体应激检测系统能够应用于高危作业人员的应激变化监测。最后,总结了本文的主要工作,并对系统研制与开发以及基于人体生理信息的应激状态检测研究与分析进行了展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
插图  8-9
表格  9-10
目录  10-12
第1章绪论  12-22
  1.1 应激的定义及发展  12-14
    1.1.1 应激的定义及研究的意义  12
    1.1.2 应激研究的发展  12-14
  1.2 应激的生理评估  14-18
    1.2.1 应激生理反应的经典模型  14-15
    1.2.2 应激的生理评估方法  15-17
    1.2.3 应激的生理评估意义  17-18
  1.3 高危作业职业应激研究  18-20
    1.3.1 职业应激概述  18-19
    1.3.2 高危作业职业应激研究  19-20
  1.4 本文的研究内容和组织结构  20-22
    1.4.1 研究内容  20
    1.4.2 组织结构  20-22
第2章人体应激检测系统的生理参数选择及系统设计  22-36
  2.1 应激状态下的脉搏波功率谱研究  22-30
    2.1.1 脉搏波分析方法  22-24
    2.1.2 脉搏波功率谱分析应用于应激状态检测  24-26
    2.1.3 应激状态下脉搏波功率谱分析实验设计  26-27
    2.1.4 应激状态下脉搏波功率谱分析实验结果及分析  27-30
  2.2 应激状态下人体体表温度的变化分析  30-32
    2.2.1 人体体表温度  30
    2.2.2 人体体表温度调节机制  30-32
  2.3 应激状态下的皮肤电导(Skin Conductance)变化  32-34
    2.3.1 皮肤电流响应及皮肤电导  32-33
    2.3.2 应激状态下人体皮肤电导分析  33-34
  2.4 三参数人体应激检测系统总体设计  34-35
    2.4.1 系统需求及指标  34
    2.4.2 系统设计方案  34-35
  2.5 小结  35-36
第3章三参数人体应激检测系统下位机设计  36-52
  3.1 下位机硬件设计  36-43
    3.1.1 生物传感器选择设计  36-38
    3.1.2 主控模块设计  38-43
  3.2 下位机软件设计  43-51
    3.2.1 各个功能模块初始化  44-47
    3.2.2 生理参数的数字滤波设计  47-48
    3.2.3 人体脉率计算  48-49
    3.2.4 SD卡读写程序设计  49-51
  3.3 小结  51-52
第4章三参数人体应激检测系统上位机软件设计  52-66
  4.1 引言  52-54
  4.2 上位机软件串口通信编程设计  54-56
    4.2.1 串口通信编程设计方法  54-55
    4.2.2 串口通信的自动化编程设计  55-56
  4.3 生理参数的图形化显示  56-59
    4.3.1 生理参数的基本图形化显示  56-58
    4.3.2 查看图形数据的光标绘制设计  58-59
  4.4 VB2005与Matlab的混合编程设计  59-61
    4.4.1 VB语言与Matlab混合编程方法  59-60
    4.4.2 基于COM组件的VB2005与Matlab混合编程设计  60-61
  4.5 数据存储和历史数据回放功能设计  61-63
    4.5.1 数据存储功能设计  61
    4.5.2 历史数据的读取  61-62
    4.5.3 历史数据的显示和分析  62-63
  4.6 小结  63-66
第5章应用测试  66-76
  5.1 引言  66-67
  5.2 生物传感器性能测试  67-71
    5.2.1 脉搏波传感器测试  67-68
    5.2.2 体表温度传感器测试  68-70
    5.2.3 皮肤电导传感器测试  70-71
  5.3 初步应激实验  71-75
    5.3.1 实验目的  71
    5.3.2 实验方法  71-72
    5.3.3 实验结果分析  72-75
  5.4 小结  75-76
第6章总结与展望  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-82
作者简介  82
攻读硕士学位期间取得的科研成果  82

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