【48812】无创血糖检测光声信号的特征提取

  办法，该办法的信号特征在杂乱环境下不易提取。为了更方便地提取出光声信号，提出了一种依据Lapla ce小波改换提取光声信号的办法。结合光声原理、压电陶瓷等效电路模型，提取光声信号的基本特征信号，选用该基本特征信号作为Laplace小波基，在实践制造的光声检测体系，对100mg/dL～400mg/dL四组不同浓度的葡萄糖溶液的实践信号剖析，经提取后的光声信号与葡萄糖浓度有明显线性特征。

  据统计，估计到2030年，将增加到1.29亿。因为有用彻底治愈糖尿病办法的空缺，现阶段一般都会选用血糖监控的办法来操控血糖浓度。传统的血糖测试仪都是有创的，该办法不只

  给患者带来苦楚，在屡次运用后乃至会引起机体的溃烂。运用无创的血糖浓度检测的新办法是现在的发展趋势，因为使用光声光谱法发生的光声信号灵敏度较高、信噪比低，所以运用传统的信号特征提取法很难安稳的提取出有用信息。

  本文研讨从具有强噪声重量的实践光声信号中提取信号的特征，并使用该特征测试了多组葡萄糖溶液的浓度。

  光声检测设备由脉冲激光发生器、压电陶瓷(PZT)光声池、调度电路、数据采样电路构成，见图1。

  脉冲激光发生器发生脉冲调制的激光信号，这种信号能大幅度的提高检测的灵敏度。当脉冲激光通过低能量液体时，低能量液体吸收能量，首要外部表现为液体的热膨胀和电致弹性。然而在大多数液体中电致弹性的影响热膨胀要小许多，在剖析时可忽略不计。当激光信号能量适中时，激光脉冲所引发的光声效应与液体中物质结构的成分有线性联系。脉冲调制图如图2所示。

  如图2，其间f为重复频率，r为脉冲宽度。假定一束满意Heritier理论，且能量为E，脉冲宽度为，光斑直径为0的激光束通过液体时，通过时刻t，在间隔轴心r处液体中的光强表达式为

  考虑到压力波对温度影响小，依据NavierStokes方程与能量守恒方程可得压力波应满意

  当压力波信号传到压电陶瓷上，压电陶瓷将压力信号转化为电信号。压电陶瓷的等效模型如图4所示。

  图4中，Bm：压电陶瓷机械损耗的等效电阻;Mm：压电陶瓷质量的动态电感;Cm：压电陶瓷力顺等效电容;：在某方向上压电陶瓷的机电转化系数;Cp：压电陶瓷的静态电容。

  使用该等效模型，在Matlab中调用Simulink模块对压电陶瓷的特定共振形式进行仿线所示。

  图6(b)所示的信号为检测到的光声信号，该信号具有单边正弦信号的特征，该信号特征用u(，A，，t)来近似，见式(5)。其间A为信号幅值，为信号相位，参数矢量=(，z，)，为振动频率，z为阻尼系数，为振动开始时刻。

  如式(6)、(7)所示，只需确认A与的值，即可确认光声信号。且*的规模可由下式确认：

  但需求留意的是，首要，体系应为欠阻尼体系，不然就没办法进行光声信号的检测。其次，当输入激光不是高斯光束而引起光声信号形状改动时，依旧能通过此办法来推理时域信号与频域信号的联系。

  试验设备由波长905 nm，100 ns脉冲宽度，1 kHz重复频率输出40 W激光器、PZT光声池组成。光声信号通过电荷放大器，通过采样频率50 MHz的数据收集器收集。规划的光声池光声频率在90 kHz邻近。丈量4个不同浓度的葡萄糖水溶液：100 mg/dL，200 mg/dL，300 mg/dL，400 mg/dL。

  本文从理论剖析了光声信号经压电陶瓷丈量后所收集到的信号波形，得出了规范光声信号的特征波形。并研讨一种信号提取办法，在包括丰厚噪声的频域波形中成功提取出葡萄糖溶液浓度的光声特征信号，验证了办法的有用性。