基于电容耦合的非接触式心电技术的实验研究

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非接触电压测量系统_李文宝_陈贤祥_任仁_夏善红

示，电容 Cf 和电位器Ｒp 构成输入电容抵消结构，该结构的运用使得运放的等效输入电容降低为：
C'i = Cin －（ μ － 1） ·Cf
（4）
式中 μ 是电位器的正反馈系数。
从式（4）可以看出，经过精确调节，选择合适参数，输入电
容抵消结构能够有效降低运放的等效输入电容，增大系统输入
阻抗。高性能运算放大器和新型反馈技术的运用使系统具有
为了对系统性能进行测试，文中设计了一种电压测试平台，如图 6 所示。该平台主要由聚四氟乙烯支撑架、铝金属板、绝缘支撑板三部分组成。聚四氟乙烯三根支撑柱上设计了多个等距离的间隙，用于放置极板和支撑板，并且方便板间距离的计算。以 2 片直径为 80 cm 的圆铝金属板作为电极极板，连接到信号发生器两端，用来产生电场。图中中间 3 片是绝缘支撑板，测量时将感应电极粘附在支撑板上，因此支撑板到极板
0 引言在复合材料特性检测、电路电气特性检测、人体心电检测、
核磁共振等方面需要对物体表面电压进行精确测量［1 － 4］。传统上电压的检测都需要与物体直接接触，通过传导电流来完成。该种电压测量方法无法测量空中电压的变化，即使测量物体表面电压，这种接触测量方式也有许多缺点。例如，接触测量心电信号时，电极需要利用导电膏与皮肤直接接触，容易引起皮肤过敏，造成皮肤不适［5］；接触测量电路时延特性时，由于测量电路的接入，改变了原有电路的传输特性，从而改变了时延，使测量不准确［6］。接触测量物体表面的电压不仅操作麻烦而且有一定的危险性。为了克服接触电压测量的这些缺点，满足对物体表面电压非接触测量的需要，文中设计了一种新型便携式电压检测系统。该系统基于电容耦合原理，前端前置电路通过运用保护、自举、有源屏蔽等反馈技术，有效地提高了其输入阻抗，从而使该系统对物体表面电压测量时相当于一个理想的电压表，不需要与物体表面直接电气接触，利用位移电流即可完成电压的有效测量。 1 非接触电压测量原理

心电检测用织物电极的研究进展

心电检测用织物电极的研究进展温东伟;杨昆【摘要】The quality of ECG electrode directly affects the quality of acquired signals. The popularly used silver/silver chloride wet electrode is easy to cause skin discomfort and even allergic reaction, as well as the decline of signal quality during long time detection due to the drying of conductive adhesive. The development of fabric electrodes is becoming one of the research hot-points. In this paper, the principle of ECG is introduced firstly, and then, the material, structure, evaluation and application of fabric electrodes are presented successively.%心电电极的质量直接影响采集到的信号质量,目前常用的银/氯化银传统湿电极易引起皮肤不适甚至过敏反应,长时间监测会由于导电胶干涸造成信号质量的下降.开发舒适性良好并且性能可靠的织物电极成为了国内外研究重点.文章介绍了心电检测原理,并从织物电极的材料、织物类型、评价方法和应用领域等 4 个方面对织物电极的研究进展进行了介绍.【期刊名称】《纺织导报》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】心电信号;织物电极;柔性电极;智能纺织品【作者】温东伟;杨昆【作者单位】天津工业大学纺织学院;天津工业大学纺织学院【正文语种】中文【中图分类】TS101.8近年来，随着社会发展和生活节奏的加快，人们工作与生活压力增大，造成心脑血管疾病潜在危险。

基于空间电容耦合原理的局部放电检测方法及其传感器研究

基于空间电容耦合原理的局部放电检测方法及其传感器研究周秀;吴旭涛;汲胜昌;周童浩;罗艳;李秀广;田天;何宁辉
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2022(58)4
【摘要】针对局部放电在线监测中存在的问题,文中基于空间电容耦合原理研制了一种新型局部放电传感器。

其分为工频电压波形传感器和局部放电传感器两部分。

两者集成在同一块印刷电路板上,使用时无需接地或与被测物体接触,只需将传感器对准被测物体的高压引出线,即可同时对工频电压和局部放电信号进行检测。

基于针—板电极模型搭建了局部试验平台,试验结果表明:文中研制的工频传感器可准确获取工频波形及相位信息;对于局部放电信号,文中研制的局放传感器与无感电阻测得的波形基本一致,可以对放电信号的极性进行判别,且两者的峰峰值具有较强的线性关系;此外,其相对于HFCT具有更高的灵敏度和分辨能力,尤其对于短时间内的重复放电信号,即使无感电阻测得的波形具有较大重叠,文中研制的传感器也可准确分辨,对于放电脉冲重复率的测量具有重要意义。

【总页数】7页(P63-69)
【作者】周秀;吴旭涛;汲胜昌;周童浩;罗艳;李秀广;田天;何宁辉
【作者单位】国网宁夏电力有限公司电力科学研究院;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R28
【相关文献】
1.基于双电容耦合的发电机局部放电离线式测量新方法
2.基于电容传感器法的电缆接头局部放电在线检测
3.固体介质声耦合光纤法珀传感器局部放电检测方法
4.基于SLO实时分解的电力电容器局部放电信号检测方法研究
5.基于双电容串联模型的TEV传感器在电缆终端局部放电检测中的研究
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基于电容传感器的心率监测与心律分析方法研究

基于电容传感器的心率监测与心律分析方法研究心率是衡量心脏健康状况的重要指标之一，对于监测心脏疾病和健康管理具有重要意义。

近年来，随着电子技术的发展，基于电容传感器的心率监测与心律分析方法逐渐受到广泛关注。

本文将探讨基于电容传感器的心率监测与心律分析方法的研究进展及其应用前景。

一、电容传感器原理及其应用电容传感器是一种可以测量电容值的传感器。

当物体靠近电容传感器时，电容值会发生变化。

在心率监测中，电容传感器可以被用来感知心脏跳动引起的微小电容变化，从而实现心率的监测。

目前，基于电容传感器的心率监测方法有多种，其中包括皮肤接触式电容传感器和非接触式电容传感器。

皮肤接触式电容传感器需要与皮肤直接接触，适用于佩戴式的心率监测设备。

而非接触式电容传感器则无需与皮肤直接接触，适用于无需直接接触皮肤的应用场景。

二、基于电容传感器的心率监测方法研究进展近年来，许多研究者致力于改进基于电容传感器的心率监测方法，提高监测的准确性和舒适度。

以下是几种常见的研究方法：1. 信号处理算法的优化为了提高心率监测的准确性，研究者们运用了各种信号处理算法对电容传感器采集到的信号进行处理。

例如，使用数字滤波器对信号进行滤波和降噪，以去除干扰和提取心率信号。

同时，还可以应用自适应滤波算法，根据实时采集到的数据对滤波参数进行调整，以适应不同用户的心率特征。

2. 机器学习算法的应用机器学习算法在心率监测与心律分析方面的应用也日益普及。

研究者们通过收集大量的心率数据，并结合心脏病例的临床特征，训练机器学习模型来识别心律失常等心脏疾病。

这种基于机器学习的方法可以提高心率监测的准确性，并为临床决策提供支持。

三、基于电容传感器的心律分析方法研究进展除了心率监测，基于电容传感器的心律分析方法也得到了广泛研究。

心律分析旨在通过对心脏跳动间隔时间的测量和分析，评估心脏的节律性和稳定性。

1. 心律失常检测与分类心律失常是心脏节律异常的一种表现，对心脏健康的评估至关重要。

基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制

基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制1. 引言1.1 研究背景高压开关柜是电力系统中重要的设备之一，其局放故障是导致设备损坏和电力系统事故的主要原因之一。

传统的局放监测方法存在监测频率低、监测精度不高、无法实时监测等问题，为了解决这些问题，本研究基于电容耦合法开发了一种高压开关柜局放智能监测装置。

电容耦合法是一种有效的非接触式检测方法，通过测量高压设备发射的电磁波信号来实现局放故障的监测。

本研究旨在提高局放监测的精度和实时性，减少设备损坏和事故发生的风险。

本文将详细介绍电容耦合法的原理及应用，高压开关柜局放监测技术的现状，装置的设计与实现过程，监测装置的测试及性能评估结果，以及一些实际应用案例。

通过本研究，可以为电力系统的安全运行提供可靠的技术支持，为未来的研究和应用提供参考。

1.2 研究意义高压开关柜是电力系统中重要的设备之一，其工作稳定性直接关系到电力系统的正常运行和安全运行。

局放是高压开关柜中常见的故障形式之一，如果未能及时发现和处理，可能造成设备损坏、事故发生。

因此，开发一种高效的局放监测装置对于提高电力系统的安全性和稳定性具有重要意义。

目前基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制，可以有效实现对局放故障的智能监测和预警，提高了开关柜的故障诊断能力和及时处理效率。

此项研究的意义不仅在于为电力系统的安全运行提供了强有力的支持，同时也推动了局放监测技术的发展，并在一定程度上提高了电力设备的可靠性和安全性。

因此，本研究具有重要的理论和实际意义。

1.3 研究目的引言本研究旨在针对高压开关柜局放智能监测装置的研制，明确研究目的如下：1. 研究电容耦合法在高压设备局放监测中的原理及应用，探索其在实际工程中的可行性和有效性；2. 开发一种高压开关柜局放监测技术，结合电容耦合法与智能监测技术，实现对局放故障的实时监测和预警；3. 设计并实现一款高压开关柜局放智能监测装置，包括硬件设计、软件开发以及数据分析处理，确保其稳定可靠，并满足各类高压设备的监测需求；4. 对研制的监测装置进行测试及性能评估，验证其监测精度和可靠性，为实际工程应用提供依据；5. 结合实际案例，探讨监测装置在高压开关柜局放监测中的应用效果，为相关领域的工程实践提供参考和指导。

无接触电能传输研究现状

无接触电能传输技术的研究现状广义地说,无接触电能传输（Contactless Power Transfer,简称CPT)技术泛指一切借助某种载体实现无直接电气连接的电能传输技术.其中，“载体”包括激光、微波、RF无线电波、以及电磁场近场耦合等。

但是，由于目前研究最广泛的是基于电磁场近场耦合的CPT技术，因此狭义的CPT技术专指这种基于电磁感应原理，综合利用电力电子技术、磁场耦合技术及控制理论,实现用电设备以非电气接触方式从电网获取电能的技术。

CPT技术在不同的领域或者不同的研究团队有着不同的名称，如生物医电领域称为TET（Transcutaneous Energy Transmission)技术,在其他领域也称为WET（Wireless Energy Transfer）、CPS （Contactless Power Supply）、CLPS（Contactless Power Station）、IPT(Inductive Power Transfer）及ICPT(Inductively Coupled Power Transfer）等等，总而言之，所有这些不同的名字都指代着相同的东西，即通过电磁感应的基本原理实现电能无接触传输的技术，这里，我们统称为CPT技术。

美国麻省理工学院的Marin Soljacic教授等提出一种“Witricity”技术，基于磁共振原理实现较大距离的无线能量传输，2006年底他们展示了可实现2m 距离60W功率传输的演示系统，并在《Science》杂志上发表了其研究成果，引起了世界轰动。

它的原理是将发送端和接收端的线圈构成了一个磁场耦合共振系统,当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的频率相同时，接收端就会产生共振，从而最大化地实现了能量的传输.这种无接触电能传输技术具有传输距离长、能量损耗较小,传输效率高，传输性能稳定等多方面的优点，因此这种技术吸引了大家更多的关注和研究。

非接触电容性耦合生物电信号传感器设计

非接触电容性耦合生物电信号传感器设计【摘要】本文介绍一种非接触电容式电极，突破传统低输入阻抗设计，以高输入阻抗运算放大器为核心，通过有效的生物电信号电子模型建模，研究并设计出适用于常见生物电信号（ECG、EEG、EMG、EOG等）检测的有源电极，且功耗低，灵敏度高。

【关键词】非接触;电容式电极;生物电信号采集随着科学技术的发展和人们物质生活水平的提高，生物电信号采集技术在医疗电子研究领域以及日常便携式应用领域得到飞速的发展。

在生物信号测量采集中，电极是第一个非常重要模块，因为其担负着把人体中依靠离子传导的生物电信号转换为测量电路中依靠电子传导的电信号的作用。

湿电极和干电极需要直接接触皮肤才能达到预期的效果，非接触式电容型传感器即使皮肤与电极有间隔仍能采集到生物体电势信号。

在使用电极时，允许一些绝缘物质充当电容介质，例如头发，衣服或者空气，而不需要特殊的电解质。

我们设计此电极主要有以下内容：（1）电路工作方案设计电极工作电路设计为信号先通过一路缓冲器引入信号，然后经过一路滤波器滤出低频干扰，然后经过一路缓冲器送与后级电路处理。

如图1所示。

图1 电极电路工作流程（2）电极印刷电路板结构设计电极印刷电路板设计为3层结构电极圆片、屏蔽层和电路层。

如图2所示。

图2 电极印刷电路板三层结构图3 电极综合电路1.电极电路设计1.1 信号引入方式非接触式电容式电极通过电极表面覆铜圆片与皮肤表面形成的电容耦合引入生物体电势信号。

非接触式电极可以等效为通过一个很小的电容（大约10pF）耦合信号。

1.2 前端放大器电路前端放大器设计为一路缓冲器。

不对信号进行放大，而是使得输入阻抗增大到百兆级，因为人体皮肤表面的阻抗非常大，这样就可以以分压的方式获得生物体表面电势。

1.3 信号预处理电路信号通过一路缓冲器之后，对信号进行预处理。

预处理电路我们选用一阶高通滤波器，截止频率在0Hz到0.7Hz之间。

此预处理电路用来滤出低频干扰、减少在测量过程中的人为误差和减少基线的偏移。

电容tcc

电容tccTCC（Thin Capacitive Coupling）是一种新型的电容技术，它在电子领域有着广泛的应用。

本文将从TCC的原理、特点和应用等方面进行介绍。

一、TCC的原理TCC是一种薄电容耦合技术，它利用了电容的特性来实现信号的传输和处理。

TCC由两层导电材料构成，之间通过一层绝缘层隔开。

当外加电压作用于TCC时，由于两层导电材料之间存在电场，导致电荷的积累和分布。

这种电荷的积累和分布可以被感应到，从而实现电容的效果。

二、TCC的特点1. 高灵敏度：TCC可以实现高灵敏度的信号检测和测量，能够对微弱信号进行有效的捕捉和放大。

2. 低功耗：TCC的工作电压较低，能够在低功耗的情况下完成信号的传输和处理。

3. 宽频带：TCC的工作频率范围广泛，可以适用于不同频率范围的信号传输和处理。

4. 小尺寸：TCC的结构较为简单，体积小巧，适合应用于微型电子设备中。

5. 抗干扰能力强：TCC能够有效地抵抗外界电磁干扰和噪声，提高信号的稳定性和可靠性。

三、TCC的应用1. 触摸屏技术：TCC可以应用于触摸屏技术中，实现触摸信号的检测和定位。

与传统的电阻式触摸屏相比，TCC触摸屏具有更高的灵敏度和精确度。

2. 生物传感器：TCC可以应用于生物传感器中，实现对生物信号的检测和分析。

例如，在医疗领域中，TCC可以用于心电图仪、血糖仪等设备中，对人体的生理信号进行实时监测。

3. 无线通信：TCC可以应用于无线通信技术中，实现信号的传输和接收。

例如，在近场通信（NFC）领域中，TCC可以用于实现手机与智能设备之间的数据传输和共享。

4. 电容式传感器：TCC可以应用于电容式传感器中，实现对环境参数的检测和监测。

例如，温度传感器、湿度传感器等，都可以利用TCC技术来实现对环境参数的测量。

5. 光学显示：TCC可以应用于光学显示技术中，实现图像的传输和显示。

例如，在柔性显示领域中，TCC可以用于实现柔性屏幕的可弯曲性和可折叠性，提高显示效果和用户体验。

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论
著ＩＴｈｅｓｉｓ
・２１・
基于电容耦合的非接触式心电技术的实验研究
王文涛，徐浩然，全弘宇，冯自立，廖新华
【摘要】目的：研究一种非接触式心电监测方法，使电极不需要与人体直接接触就可以稳定地获取ａｎｂｅｕｓｅｄｔｏａｃｑｕｉｒｅｎｏｎ — ｃｏｎｔａｃｔＥＣＧｓｉｇｎａｌｓｗｉｔｈｎｏｉｎｊｕｒｙｔｏｔｈｅｓｋｉｎ．【ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，３６（３）：２１ — ２３】
Ａｂｓｔｒａｃｔ０Ｉ哺
Ｔｏｓｔｕｄｙａｍｏｄｅｏｆｎｏｎ — ｃｏｎｔａｃｔＥＣＧｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｎｅｅｄｔｏｓｔｉｃｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｎｔｈｅ
取导电性能良好的导电纤维为材料制作电极，利用身体和电极平板相互靠近形成的电容将心电耦合到导电纤维上，通
过前置放大、降噪、滤波、后级放大等处理后得到心电信号。结果：使用该系统对志愿者进行测试，能清楚地看到Ｒ波
和Ｔ波。而且整体波形与心电图一致。结论：利用电容耦合原理可以非接触地获得心电信号，且对皮肤无损伤，适用于
ｐａｔｉｅｎｔｓｓｋｉｎｔｏｏｂｔａｉｎａｓｔｅａｄｙＥＣＧ．【翻Ｏ由Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆａｂｉｒｃｗｉｔｈｈｉｇｈｅｌｅｃｔｉｒｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｅｌｅｃ —
ＤＯＩ：１０．７６８７￣．ＩＳＳＮ１００３ — ８８６８．２０１５．０３．０２１
Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔＥＣＧｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔｕｄｙｂａｓｅｄｏｎｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇ
不方便在体表粘贴电极的患者。
【关键词】非接触式；电容耦合；心电信号［中国图书资料分类号］Ｒ３１８；Ｒ５４０．４１【文献标志码］Ａ［文章编号】１００３－８８６８（２０１５）０３ — ００２１ — ０３
ＷＡＮＧＷｅｎ－ｔａｏ，ＸＵＨａｏ－ｒａｎ，ＱＵＡＮＨｏｎｇ－ｙｕ，ＦＥＮＧＺｉ－ｌｉ，ＬＩＡＯＸｉｎ — ｈｕａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ｔｈｅＴｈｉｒｄＭｉｌｉｔａｒｙＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３８，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ；ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇ；ＥＣＧｓｉｇｎａｌ