一种便携式LC无线眼压传感器信号采集装置及其应用

一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置及其应用
技术领域
1.本发明属于眼压测量技术领域，更具体地，涉及一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置及其应用。


背景技术：

2.目前，眼压是诊断和监测青光眼疾病的重要指标之一，眼压的剧烈波动会使得青光眼恶化，导致视力丧失等严重后果，因此对青光眼患者眼压的监测显得尤为重要。但是目前仍然缺少一种有效的连续眼内压监测方法。当前临床诊断中采用单次眼压计测量眼压，需要在一天中间隔性的对患者进行多次测量，虽然其测量结果准确，但在测量过程中，需要专业的医生持续不断地操作专业设备，并且需要对病人进行麻醉，导致测量过程繁琐、复杂、费时费力。
3.为了解决眼压测量复杂且不可连续等问题，国内外相关机构研究出一种可用于眼压连续测量的传感器，其中lc无线眼压传感器受到了研究学者的关注，具有不需要电源、体积小，灵敏度高、佩戴方便、没有侵入式伤害等优势，同时衍生出了变电容式、变电感式等多种类型的眼压传感器。目前大多采用矢量网络分析仪对眼压传感器的信号进行采集，但网络分析仪价格昂贵，体积庞大，不便于随身携带。因此，急需设计研究一种便于携带、可连续检测眼压信号、测量精度高、响应快的信号采集装置。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种lc无线眼压传感器的便携式信号采集装置，以解决现有连续采集眼压信号的装置体积大、不便携带且信号测量精度差、响应慢的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，包括：
6.眼压采集阻抗模块，用于连续采集眼压数据信号并产生电感耦合；
7.信号调理电路，用于产生并传输不同频率的放大扫频信号至所述眼压采集阻抗模块，以使所述眼压采集阻抗模块发生电感耦合，进而使其阻抗发生变化；所述信号调理电路还用于检测所述眼压采集阻抗模块阻抗变化后采集的所述眼压数据信号对应的幅值比和相位差，并对所述幅值比和所述相位差模数转换后进行传输；
8.控制电路，用于接收模数转换的所述幅值比和所述相位差，并基于所述幅值比和所述相位差计算阻抗实部值；还用于基于所述阻抗实部值获取所述眼压采集阻抗模块的阻抗实部曲线以及所述阻抗实部曲线峰值处的谐振频率，该谐振频率作为实际的眼压信号值；
9.供电模块，用于为所述信号调理电路和所述控制电路供电。
10.进一步的，所述眼压采集阻抗模块包括相互连接且能电感耦合的lc无线眼压传感器和激励单元，其中，所述lc无线眼压传感器用于采集所述眼压数据信号；所述激励单元用
于接收所述放大扫频信号，并将所述放大扫频信号以电磁波方式发射，以与所述lc无线眼压传感器产生电感耦合。
11.更进一步的，所述激励单元为采用漆包线绕制而成的读取线圈，且所述漆包线的线径位于0.2mm-0.4mm之间；优选的，所述读取线圈的内圈直径为18mm-22mm。
12.进一步的，所述信号调理电路包括集成设置的dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路，其中：
13.所述dds信号发生电路的信号输入端与所述控制电路连接，其信号输出端与所述扫频信号放大电路连接，所述控制电路能控制所述dds信号发生电路产生扫频信号并将所述扫频信号传输至所述扫频信号放大电路；
14.所述扫频信号放大电路的输出端与所述眼压采集阻抗模块连接，所述扫频信号放大电路用于放大处理所述扫频信号，并将放大处理的所述扫频信号传输至所述眼压采集阻抗模块，以使所述眼压采集阻抗模块发生电感耦合；
15.所述幅值相位检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，其信号输入端与所述眼压采集阻抗模块连接，所述幅值相位检测电路用于检测所述幅值比和所述相位差，并将所述幅值比和所述相位差模数转换后生成电压值传输至所述控制电路。
16.更进一步的，所述供电模块分别与所述dds信号发生电路、所述扫频信号放大电路和所述幅值相位检测电路连接，并为三者分别提供大小不同的供电电压。
17.进一步的，所述控制电路包括主控mcu电路以及与所述主控mcu电路相连接的adc采样电路，其中：
18.所述adc采样电路与所述信号调理电路相连，用于将模数转换后的所述幅值比和所述相位差转化为数字信号后传输至所述主控mcu电路进行计算处理。
19.更进一步的，所述控制电路还包括数据传输模块，所述数据传输模块用于接收所述主控mcu电路的计算结果，并将所述计算结果传输到外部终端以显示对应的所述阻抗实部曲线。
20.根据本发明的另一个方面，还公开一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的应用方法，所述应用方法包括以下步骤：
21.s1连续接收眼压数据信号；
22.s2在第一频率范围下生成多个第一扫频信号，以激励所述眼压采集阻抗模块，进而使所述眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化；
23.s3检测步骤s2中每个频率值下所述眼压采集阻抗模块采集的所述眼压数据信号的第一幅值比和第一相位差，并基于所述第一幅值比和第一相位差计算所述眼压采集阻抗模块的第一实部值，然后基于所述第一实部值获取第一实部曲线；
24.s4在第二频率范围下生成多个第二扫频信号，以激励所述眼压采集阻抗模块，进而使所述眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化，其中，所述第二频率范围以步骤s2中获得的第一实部曲线的峰值对应的频率为中心频率；
25.s5检测步骤s4中每个频率值下所述眼压采集阻抗模块采集的所述眼压数据信号的第二幅值比和第二相位差，并基于所述第二幅值比和第二相位差计算所述眼压采集阻抗模块的第二实部值，基于所述第二实部值得到第二实部曲线；
26.s6对所述第二实部曲线进行滑动均值滤波处理，得到平滑实部曲线；
27.s7对所述平滑实部曲线进行洛伦兹函数曲线拟合得到拟合曲线，并获取所述拟合曲线的峰值对应的谐振频率，以作为实际的眼压信号值。
28.更进一步的，所述第一频率范围为40mhz到200mhz，且按照第一扫频间隔产生所述第一扫频信号。
29.更进一步的，所述第二频率范围为fc-800khz到fc+800khz，且按照第二扫频间隔产生所述第二扫频信号，其中，fc表示所述第一实部曲线的峰值所对应的频率值。
30.通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：
31.1、本发明的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，包括信号调理电路，以及分别与信号调理电路相连的眼压采集阻抗模块、控制电路和供电模块，眼压采集阻抗模块能够发生电感耦合，基于电感耦合的原理，将眼压采集阻抗模块看成一个新的阻抗，并通过信号调理电路发射扫频信号的方式给与激励信号，从而检测不同频率下眼压采集阻抗模块的信号的幅值比和相位差，然后通过控制电路来进行模数转化，并根据模数转换后的幅值比和相位差计算出阻抗实部值，还利用阻抗实部值能获取阻抗实部曲线，阻抗实部曲线处的谐振频率即是眼压传感器的实际谐振频率，从而以简单的方式实现了对眼压信号的提取，且本信号采集装置结构简单、集成度高、操作简便且采集精度较高。
32.2、本发明的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的信号调理电路主要包括dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路，将数字部分和模拟部分进行有效的分离，避免了信号串扰的问题，提高信号采集装置的稳定性,同时有效的减小了电路板的面积，使其更加便于携带。
33.3、本发明的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的测量周期较其他设备更短，由于阻抗实部曲线是洛伦兹函数的变式，对采集的曲线进行洛伦兹函数曲线拟合之后，可以更加精准的定位曲线峰值，从拟合后的曲线当中找到峰值所对应的频率即为lc无线眼压传感器的谐振频率，整个数据处理周期为最长为1.2s，满足眼压测量的实时性和快速性。
34.4、本发明的信号采集装置还设置有数据传输模块，能够实时将信号数据通过有线或者无线的方式传输到外部显示设备上进行显示，以便用户可以实时直观地查看眼压信号的变化过程。
附图说明
35.图1为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的整体模块化的结构示意图；
36.图2为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的供电结构示意图；
37.图3为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的读取线圈和lc无线眼压传感器的简化电气模型示意图；
38.图4为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的幅值相位检测电路原理示意图；
39.图5为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的程序数据处理流程图。
40.图中：1-正弦波扫频信号、2-读取线圈等效电阻、3-读取线圈、4-lc无线眼压传感
器、5-读取线圈和眼压传感器的耦合简化电路、6-耦合电路的等效电路。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.如图1所示，本发明实施例提供了一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，包括信号调理电路，以及分别与信号调理电路相连的眼压采集阻抗模块、控制电路和供电模块，其中：
46.眼压采集阻抗模块用于连续采集眼压数据信号并产生电感耦合；
47.信号调理电路用于产生不同频率的扫频信号，并将扫频信号放大处理后传输至眼压采集阻抗模块，以使眼压采集阻抗模块发生电感耦合，进而使其阻抗发生变化；信号调理电路还用于检测眼压采集阻抗模块阻抗变化后眼压数据信号对应的幅值比和相位差，并将幅值比和相位差通过模数转换变为电压值传输到控制电路中；
48.控制电路用于基于幅值比和相位差计算阻抗实部值，并基于阻抗实部值获取眼压采集阻抗模块的阻抗实部曲线，还用于获取阻抗实部曲线峰值处的谐振频率，以作为实际的眼压信号值；
49.供电模块用于为信号调理电路和控制电路供电。
50.在优选实施例中，眼压采集阻抗模块包括相互连接且能电感耦合的lc无线眼压传感器和激励单元，其中，lc无线眼压传感器用于采集眼压数据信号；激励单元用于接收放大处理后的扫频信号，并将放大处理后的扫频信号以电磁波方式发射，以激励眼压采集阻抗模块；
51.更优选的实施例中，激励单元为采用漆包线绕制而成的读取线圈，且漆包线的线径位于0.2mm-0.4mm之间，如0.2mm、0.3mm、0.4mm等；优选的，读取线圈的内圈直径为18mm-22mm，如18mm、19mm、20mm、21mm、22mm等。
52.在优选实施例中，信号调理电路包括集成设置的dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路，其中：
53.dds信号发生电路的信号输入端与控制电路连接，其信号输出端与扫频信号放大电路连接，控制电路能控制dds信号发生电路产生扫频信号并将扫频信号传输至扫频信号放大电路；
54.扫频信号放大电路的输出端与眼压采集阻抗模块连接，扫频信号放大电路用于放大处理扫频信号，并将放大处理的扫频信号传输至眼压采集阻抗模块，以使眼压采集阻抗模块发生电感耦合，从而可以检测到无线眼压传感器的谐振频率；
55.所述幅值相位检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，其信号输入端与所述眼压采集阻抗模块连接，所述幅值相位检测电路用于检测所述幅值比和所述相位差，并将所述幅值比和所述相位差模数转换后生成电压值传输至所述控制电路；具体的，幅值相位检测电路的信号出入端与前述的读取线圈使用ipex型同轴线缆连接。
56.前述眼压采集阻抗模块的工作原理为：
57.如图3所示，为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的读取线圈和lc无线眼压传感器的简化电气模型示意图，读取线圈1和lc无线眼压传感器2进行电感耦合，其等效模型为耦合简化电路5，其中，读取线圈1等效为电感l1和电阻r1串联，lc无线眼压传感器2等效为电感l2、电阻r2和电容c2串联，通过公式(1)计算出的等效阻抗为：
[0058][0059]
公式中，f为电路的工作频率，fs代表lc无线眼压传感器的谐振频率，其值为，q为lc无线眼压传感器的品质因数，其值为，k为读取线圈与lc无线眼压传感器之间的耦合系数；计算得到，该阻抗z
in
的实部最大值所对应的频率即为该lc无线眼压传感器的谐振频率fs。
[0060]
在更优选的实施例中，供电模块分别与dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路连接，并为三者分别提供大小不同的供电电压，多路供电防止了电源之间的串扰，提高电源的稳定性。
[0061]
在优选实施例中，控制电路包括主控mcu电路以及与主控mcu电路相连接的adc采样电路，其中：
[0062]
adc采样电路与信号调理电路相连，用于将模数转换后的幅值比和相位差产生的电压值转化为数字信号后传输至所述主控mcu电路进行计算处理；
[0063]
具体的，主控mcu电路采用如下公式进行计算：
[0064]rrenl
＝cos(phs)
×
mng
×rref-r
ref (2)
[0065]
式中，mag为信号幅值比，phs为信号相位差，r
ref
为参考电阻阻值；
[0066]
还能基于阻抗实部最大值r
real
得到对应的实部曲线，并对实部曲线平滑处理后进行洛伦兹函数曲线拟合，以精确定位对应的实部曲线峰值。
[0067]
更优选的实施例中，控制电路还包括数据传输模块，数据传输模块用于接收主控mcu电路的计算结果，并将计算结果传输到外部终端以显示对应的阻抗实部曲线；具体的，数据传输模块包括串口转usb电路和无线蓝牙模块，串口转usb电路用于实现主控mcu电路与外部上位机的连接，无线蓝牙模块用于实现主控mcu电路与外部手机等移动通信终端的连接；
[0068]
更具体的，主控mcu电路和串口转usb电路及adc采样电路集成制作在一块电路板上，作为核心板电路(即顶板)，用于数据的处理、计算和通信；剩下的电路，即dds信号发生电路、扫频信号放大电路、幅值相位检测电路集成制作在另一块电路板上，作为信号调理电路(即底板)，用于信号的产生、放大和检测；顶板和底板两块电路板通过排针座子进行连接，形成层叠结构，以进一步缩小电路板的面积，供电模块为通过锂电池提供电能的电源管理电路，该电源管理电路也集成设置在底板上，并分别与dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路连接。
[0069]
本发明的另一个实施例还公开一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的应用方法，应用方法包括以下步骤：
[0070]
s1连续接收眼压数据信号；
[0071]
s2在第一频率范围下生成多个第一扫频信号，放大处理后以激励眼压采集阻抗模块，进而使眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化；
[0072]
s3检测步骤s2中每个频率值下眼压采集阻抗模块采集的眼压数据信号对应的第一幅值比和第一相位差，并基于第一幅值比和第一相位差计算眼压采集阻抗模块的第一实部值，然后基于第一实部值获取第一实部曲线；
[0073]
s4在第二频率范围下生成多个第二扫频信号，放大处理后以激励眼压采集阻抗模块，进而使眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化；
[0074]
s5检测步骤s4中每个频率值下眼压采集阻抗模块采集的眼压数据信号对应的第二幅值比和第二相位差，并基于第二幅值比和第二相位差计算眼压采集阻抗模块的第二实部值，基于第二实部值得到第二实部曲线，且第二频率范围以步骤s2中获得的第一实部曲线的峰值对应的频率为中心频率；
[0075]
s6对第二实部曲线进行滑动均值滤波处理，得到平滑实部曲线；
[0076]
s7对平滑实部曲线进行洛伦兹函数曲线拟合得到拟合曲线，并获取拟合曲线的峰值对应的谐振频率，以作为实际的眼压信号值。
[0077]
更优选的实施例中，第一频率范围为40mhz到200mhz，且按照第一扫频间隔产生第一扫频信号。
[0078]
更优选的实施例中，第二频率范围为fc-800khz到fc+800khz，且按照第二扫频间隔产生第二扫频信号，其中，fc表示第一实部曲线的峰值所对应的频率值，使获得的幅值比曲线和相位差曲线更加精细。
[0079]
为了更好地说明本发明的实施细节，提供以下实施例来对本发明进行进一步说明，应当清楚，以下实施例只是作为最优实施方式，并不作为对本发明保护范围的任何限制。
[0080]
实施例1
[0081]
如图1所示，本实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置主要包括
以下部分：核心板电路、信号调理电路、锂电池、锂电池充电电路和读取线圈。
[0082]
核心板电路主要为数字电路部分，其中：串口转usb电路将采集到的信号经过数字信号处理后输出到外部电脑上，进行可视化显示；主控mcu电路采用stm32g4芯片，主要用于控制dds芯片产生扫频信号、数据计算以及控制整个信号采集装置运行；蓝牙模块则用于与手机进行无线通信，较为方便的查看lc无线眼压传感器的实时信号曲线；adc采样电路将从信号调理电路传来的模拟信号转换为数字信号，输出给主控mcu电路进行处理计算。
[0083]
信号调理电路主要为模拟电路部分，其中：dds信号发生电路使用ad9959直接数字频率合成器芯片，依次产生不同频率的正弦波信号；具体的，能够产生40mhz～200mhz的正弦波扫频信号；扫频信号放大电路将dds信号发生电路传来的正弦波扫频信号进行功率放大处理，以提高辐射功率，放大后的扫频信号传入到读取线圈；幅值相位检测电路使用ad8302集成芯片，接收来自负载(即读取线圈)的两路同频率的正弦波信号，比较两路信号的幅值和相位，将幅值比和相位差按照一定比例关系转换成模拟量的输出。
[0084]
电源管理电路、锂电池以及锂电池充电电路作为整个信号采集装置的供电模块，其中，锂电池采用3000mah的3.7v锂电池，电源管理电路则是将锂电池的供电电压转换为各个模块所需的电压，给信号调理电路的各个三个电路模块提供电源；锂电池充电电路使用tp5100电源管理芯片，用于给锂电池进行充电。
[0085]
前述的读取线圈由漆包线绕制而成，本实施例中优选使用线径0.3mm、内圈直径20mm、圈数2圈的绕制线圈，仿真结果显示，该种线圈的信号提取效果最佳。
[0086]
图2为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的供电结构示意图，由于该装置需要不同的供电电压为其进行供电，电源管理电路需产生多路电压，因此dc-dc升压采用boost升压电路将3.7v升至5v，为扫频信号放大电路、幅值相位检测电路和核心板电路供电，3路ldo降压分别输出3.3v和1.8v，为dds信号发生电路供电，多路供电防止了电源之间的串扰，提高电源的稳定性。
[0087]
结合图3以及前述的眼压采集阻抗模块的工作原理可知，当眼压发生变化时，贴附于眼角膜上的眼压传感器也会随之发生形变，其内部的电感直径等参数发生变化，导致lc无线眼压传感器的谐振频率发生变化，眼压与谐振频率一一对应；通过输入不同频率的正弦波信号，不断的测量阻抗实部值，当阻抗实部值最大时其所对应的信号的频率即为谐振频率；幅值相位检测电路能检测到读取线圈两个端点的电压信号，即图中点1和点2间的电压信号，得到幅值比mag和相位差phs，主控电路中搭载有曲线拟合算法和数据滤波方法，能通过前述公式(2)计算出阻抗实部最大值r
real
；然后基于阻抗实部最大值r
real
得到对应的实部曲线，并对实部曲线平滑处理后进行洛伦兹函数曲线拟合，以精确定位对应的实部曲线峰值。
[0088]
图4为本发明实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的幅值相位检测电路原理示意图，幅值相位检测电路采用ad8302集成芯片，只需要少数外围元器件即可实现两路交流输入信号的幅相检测，输入信号频率范围可达2.7ghz；如图4所示，输入电压信号分别来自图3电路中的点1和点2，点1信号峰峰值为v
pp
1，点2信号峰峰值为v
pp2
，两者频率相同，相位差为δθ；两路交流信号输入到ad8302幅相检测电路中，输出两路模拟电压信号v
phs
和v
mag
，两者分别与相位差和幅值比有着如图4中ad8302幅相检测电路右侧所示的曲线关系；因此，通过测量幅相检测电路输出的电压值，便可以快速得到相位差和幅值
比，从而进一步得到对应的阻抗实部曲线。
[0089]
实施例2
[0090]
结合图5，为本实施例所提供的便携式lc无线眼压传感器信号采集装置中的程序数据处理流程图。
[0091]
s1信号采集装置连续接收lc无线眼压传感器采集的眼压数据；
[0092]
s2然后进行宽范围的扫频，装置产生40mhz到200mhz间隔为0.4mhz的第一扫频信号，以激励眼压采集阻抗模块，进而使眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化，并获取每个频率点下的阻抗实部的大小，宽范围扫频可以快速定位阻抗实部峰值的大致位置；
[0093]
s3检测上一步骤中每个频率值下眼压采集阻抗模块的采集的眼压数据信号对应的第一幅值比和第一相位差，并将第一幅值比和第一相位差代入公式(2)中计算眼压采集阻抗模块的第一实部值，然后基于第一实部值获取第一实部曲线；
[0094]
s4以宽范围扫频得到的阻抗实部峰值所处频率为中心频率fc，产生fc-800khz到fc+800khz且间隔为4khz的第二扫频信号，以进行窄范围扫频，以激励眼压采集阻抗模块，进而使眼压采集阻抗模块的阻抗再次发生变化；
[0095]
s5检测步骤s4中每个频率值下眼压采集阻抗模块的采集的眼压数据信号对应的第二幅值比和第二相位差，通过与前述步骤相同的计算步骤，得到第二实部值，并根据第二实部值拟合出第二实部曲线，从而得到更加精细的相位差曲线和幅值比曲线，分辨率能提高到4khz；
[0096]
s6对第二实部曲线进行滑动均值滤波，设置滑动窗口为3，去除掉曲线中偏差大的毛刺；由于该第二实部曲线是洛伦兹函数的变式，对采集的曲线进行洛伦兹函数曲线拟合之后，可以更加精准的定位第二实部曲线的峰值；从拟合后的曲线当中找到峰值所在的频率，即为lc无限眼压传感器的谐振频率。
[0097]
综上，本发明公开的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，数据处理周期为1.2s，能满足眼压测量的实时性；基于测量幅值比和相位差的原理，由核心板电路、信号调理电路、锂电池、锂电池充电电路和读取线圈组成，结构集成度高、整体小巧便携，整个电路板尺寸能制作为60mm*36mm；其内部软件搭载有数据滤波、曲线拟合算法，提取峰值精度高，测量速度快；该信号采集装置还内置了蓝牙模块，可方便的将数据波形无线传输到手机上进行实时显示；该信号采集装置还可与读取线圈整合到眼镜上，配合lc无线眼压传感器可以快速、方便的测量眼压变化，适用多种复杂情境。
[0098]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，包括：眼压采集阻抗模块，用于连续采集眼压数据信号并产生电感耦合；信号调理电路，用于产生并传输不同频率的放大扫频信号至所述眼压采集阻抗模块，以使所述眼压采集阻抗模块发生电感耦合，进而使其阻抗发生变化；所述信号调理电路还用于检测所述眼压采集阻抗模块阻抗变化后采集的所述眼压数据信号对应的幅值比和相位差，并对所述幅值比和所述相位差模数转换后进行传输；控制电路，用于接收模数转换的所述幅值比和所述相位差，并基于所述幅值比和所述相位差计算阻抗实部值；还用于基于所述阻抗实部值获取所述眼压采集阻抗模块的阻抗实部曲线以及所述阻抗实部曲线峰值处的谐振频率，该谐振频率作为实际的眼压信号值；供电模块，用于为所述信号调理电路和所述控制电路供电。2.如权利要求1所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述眼压采集阻抗模块包括相互连接且能电感耦合的lc无线眼压传感器和激励单元，其中，所述lc无线眼压传感器用于采集所述眼压数据信号；所述激励单元用于接收所述放大扫频信号，并将所述放大扫频信号以电磁波方式发射，以与所述lc无线眼压传感器产生电感耦合。3.如权利要求2所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述激励单元为采用漆包线绕制而成的读取线圈，且所述漆包线的线径位于0.2mm-0.4mm之间；优选的，所述读取线圈的内圈直径为18mm-22mm。4.如权利要求1所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述信号调理电路包括集成设置的dds信号发生电路、扫频信号放大电路和幅值相位检测电路，其中：所述dds信号发生电路的信号输入端与所述控制电路连接，其信号输出端与所述扫频信号放大电路连接，所述控制电路能控制所述dds信号发生电路产生扫频信号并将所述扫频信号传输至所述扫频信号放大电路；所述扫频信号放大电路的输出端与所述眼压采集阻抗模块连接，所述扫频信号放大电路用于放大处理所述扫频信号，并将放大处理的所述扫频信号传输至所述眼压采集阻抗模块，以使所述眼压采集阻抗模块发生电感耦合；所述幅值相位检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，其信号输入端与所述眼压采集阻抗模块连接，所述幅值相位检测电路用于检测所述幅值比和所述相位差，并将所述幅值比和所述相位差模数转换后生成电压值传输至所述控制电路。5.如权利要求4所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述供电模块分别与所述dds信号发生电路、所述扫频信号放大电路和所述幅值相位检测电路连接，并为三者分别提供大小不同的供电电压。6.如权利要求1所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述控制电路包括主控mcu电路以及与所述主控mcu电路相连接的adc采样电路，其中：所述adc采样电路与所述信号调理电路相连，用于将模数转换的所述幅值比和所述相位差转化为数字信号后传输至所述主控mcu电路进行计算处理。7.如权利要求6所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置，其特征在于，所述控制电路还包括数据传输模块，所述数据传输模块用于接收所述主控mcu电路的计算结果，并将所述计算结果传输到外部终端以显示对应的所述阻抗实部曲线。
8.一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括以下步骤：s1连续接收眼压数据信号；s2在第一频率范围下生成多个第一扫频信号，放大处理后激励所述眼压采集阻抗模块，进而使所述眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化；s3检测步骤s2中每个频率值下所述眼压采集阻抗模块采集的所述眼压数据信号的第一幅值比和第一相位差，并基于所述第一幅值比和第一相位差计算所述眼压采集阻抗模块的第一实部值，然后基于所述第一实部值获取第一实部曲线；s4在第二频率范围下生成多个第二扫频信号，放大处理后激励所述眼压采集阻抗模块，进而使所述眼压采集阻抗模块的阻抗发生变化，其中，所述第二频率范围以步骤s2中获得的第一实部曲线的峰值对应的频率为中心频率；s5检测步骤s4中每个频率值下所述眼压采集阻抗模块采集的所述眼压数据信号的第二幅值比和第二相位差，并基于所述第二幅值比和第二相位差计算所述眼压采集阻抗模块的第二实部值，基于所述第二实部值得到第二实部曲线；s6对所述第二实部曲线进行滑动均值滤波处理，得到平滑实部曲线；s7对所述平滑实部曲线进行洛伦兹函数曲线拟合得到拟合曲线，并获取所述拟合曲线的峰值对应的谐振频率，以作为实际的眼压信号值。9.如权利要求8所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的应用方法，其特征在于，所述第一频率范围为40mhz到200mhz，且按照第一扫频间隔产生所述第一扫频信号。10.如权利要求8所述的一种便携式lc无线眼压传感器信号采集装置的应用方法，其特征在于，所述第二频率范围为fc-800khz到fc+800khz，且按照第二扫频间隔产生所述第二扫频信号，其中，fc表示所述第一实部曲线的峰值所对应的频率值。

技术总结
本发明属于眼压测量领域，公开了一种便携式LC无线眼压传感器信号采集装置及其应用，装置包括：眼压采集阻抗模块，用于连续采集眼压数据信号并产生电感耦合；信号调理电路，用于产生并传输不同频率的放大扫频信号至眼压采集阻抗模块，以使眼压采集阻抗模块发生电感耦合，进而使其阻抗发生变化，还检测阻抗变化后采集的眼压数据信号对应的幅值比和相位差并对幅值比和相位差进行模数转换；控制电路用于接收经过模数转换后的幅值比和相位差，并计算阻抗实部值，并获取眼压采集阻抗模块的阻抗实部曲线以及其峰值处的谐振频率；供电模块，用于为信号调理电路和控制电路供电。本发明能提高眼压测量的精确性和便利性。高眼压测量的精确性和便利性。高眼压测量的精确性和便利性。


技术研发人员：陈良洲 李浩
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/23