本公開的實(shí)施例涉及一種從光聲感測信號(hào)中去除電磁干擾(emi)噪聲的方法和采用該方法的光聲感測設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、光聲效應(yīng)是一種現(xiàn)象，其中，當(dāng)特定物質(zhì)吸收光并且其溫度升高時(shí)，由于熱膨脹將振動(dòng)傳輸?shù)街車鷼怏w，因此生成聲學(xué)信號(hào)。

2、光聲感測設(shè)備是基于光聲效應(yīng)來測量待測物質(zhì)的含量或組分比率的變化的設(shè)備。

3、例如，光聲感測設(shè)備可測量氣體濃度，無創(chuàng)地測量生物信號(hào)，或無創(chuàng)地測量血糖水平。這種光學(xué)感測設(shè)備廣泛使用高靈敏度測量技術(shù)。然而，在光學(xué)感測設(shè)備中的無創(chuàng)生物信號(hào)測量傳感器的情況下，測量信號(hào)的變化相對較小，導(dǎo)致測量信號(hào)因諸如電磁干擾(emi)的細(xì)微噪聲而失真的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種用于去除電磁干擾(emi)噪聲的設(shè)備以及采用該設(shè)備的光聲感測設(shè)備，其中，用于去除電磁干擾(emi)噪聲的設(shè)備能夠補(bǔ)償外部裝置或信號(hào)處理電路的emi噪聲以提高光聲信號(hào)的測量精度。

2、即使微弱的emi噪聲也可能導(dǎo)致光聲感測設(shè)備的測量信號(hào)的失真。因此，難以確保光聲感測設(shè)備的測量精度。特別地，在無創(chuàng)傳感器(諸如無創(chuàng)血糖儀)的情況下，測量信號(hào)隨著待測物質(zhì)的量的變化而微妙地改變。因此，emi噪聲可能對傳感器的測量值具有顯著影響。本發(fā)明旨在通過測量emi噪聲并基于測量結(jié)果對傳感器的測量信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償來提高光聲信號(hào)的測量精度。

3、更具體地，本發(fā)明旨在提供一種通過在傳感器系統(tǒng)工作時(shí)僅提取傳感器系統(tǒng)的emi噪聲分量并使用所提取的分量對光聲測量信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償來提高傳感器系統(tǒng)的測量精度的方法，以及采用該方法的光聲感測設(shè)備。emi噪聲來自于各種源，諸如用于生成傳感器系統(tǒng)的光源信號(hào)的電路、用于檢測接收信號(hào)的信號(hào)處理電路、外部裝置等。可由根據(jù)本發(fā)明的光聲感測設(shè)備的接收電路裝置來檢測從這些各種源發(fā)射的emi噪聲，并且光聲感測設(shè)備檢測這種emi噪聲并使用檢測到的噪聲對從被分析物接收的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，使得能夠更精確地測量待測物理量。

4、本發(fā)明的技術(shù)目的不限于以上所述，并且基于以下描述，上面未描述的其他目的對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言可變得顯而易見。

5、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種光聲感測設(shè)備，包括：光源，將光學(xué)信號(hào)引向被分析物；光聲傳感器，當(dāng)光學(xué)信號(hào)被引導(dǎo)時(shí)，接收從被分析物生成的超聲波并生成光聲傳感器信號(hào)；以及信號(hào)處理裝置，向連接到光源的光學(xué)開關(guān)發(fā)送第一控制信號(hào)以控制將光學(xué)信號(hào)引向被分析物，并且使用第一控制信號(hào)從光聲傳感器信號(hào)中提取已經(jīng)去除了電磁干擾(emi)噪聲的光聲信號(hào)，其中，光聲傳感器信號(hào)是在光學(xué)信號(hào)被引向被分析物時(shí)生成的。

6、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置可生成第一時(shí)鐘信號(hào)并將生成的第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到光源，并且光源可根據(jù)由第一時(shí)鐘信號(hào)確定的特定頻率對光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。

7、在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一控制信號(hào)可以是使光學(xué)開關(guān)接通/斷開的信號(hào)。

8、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置可基于第一控制信號(hào)將光聲傳感器信號(hào)分類為光聲信號(hào)與第一emi噪聲的混合信號(hào)和第二emi噪聲之一，并分析混合信號(hào)和第二emi噪聲以估計(jì)關(guān)于光聲信號(hào)的信息。

9、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置可包括：開關(guān)控制器，將第一控制信號(hào)發(fā)送到光學(xué)開關(guān)以控制將光學(xué)信號(hào)引向被分析物；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)，將光聲傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；選擇器，基于開關(guān)控制器的第二控制信號(hào)將數(shù)字信號(hào)分類為光聲信號(hào)與第一emi噪聲的混合信號(hào)和第二emi噪聲之一；以及處理器，分析混合信號(hào)和第二emi噪聲以估計(jì)關(guān)于光聲信號(hào)的信息。

10、在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二控制信號(hào)可以是與第一控制信號(hào)同步的信號(hào)。

11、在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)是將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為接通狀態(tài)的控制信號(hào)時(shí)，混合信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)。

12、在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)是將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)的控制信號(hào)時(shí)，第二emi噪聲可以是數(shù)字信號(hào)。

13、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置還可包括信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器可將第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到光源，使得光源可根據(jù)特定頻率對光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。

14、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置還可包括鎖相放大器，該鎖相放大器可從光聲傳感器接收光聲傳感器信號(hào)，從信號(hào)發(fā)生器接收與第一時(shí)鐘信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)，并基于第二時(shí)鐘信號(hào)從光聲傳感器信號(hào)中檢測根據(jù)特定頻率的信號(hào)。在這種情況下，adc可將根據(jù)特定頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到選擇器。

15、關(guān)于光聲信號(hào)的信息可包括幅度和相位或者x分量和y分量。

16、在本發(fā)明的實(shí)施例中，處理器可通過將混合信號(hào)和第二emi噪聲中的每一個(gè)劃分為x分量和y分量來檢測混合信號(hào)和第二emi噪聲，并且基于混合信號(hào)的x分量與第二emi噪聲的x分量之間的差以及混合信號(hào)的y分量與第二emi噪聲的y分量之間的差來估計(jì)關(guān)于光聲信號(hào)的信息。

17、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于去除光聲傳感器信號(hào)中的emi噪聲的信號(hào)處理裝置，其中，光聲傳感器信號(hào)由光聲傳感器基于從光學(xué)信號(hào)被引導(dǎo)到的被分析物生成的超聲波信號(hào)而生成。

18、信號(hào)處理裝置可包括：開關(guān)控制器，向連接到光源的光學(xué)開關(guān)發(fā)送第一控制信號(hào)，以控制將光學(xué)信號(hào)引向被分析物；adc，將光聲傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；選擇器，基于開關(guān)控制器的第二控制信號(hào)將數(shù)字信號(hào)分類為光聲信號(hào)與第一emi噪聲的混合信號(hào)和第二emi噪聲之一；以及處理器，分析混合信號(hào)和第二emi噪聲以估計(jì)光聲信號(hào)的幅度和相位。

19、在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二控制信號(hào)可以是與第一控制信號(hào)同步的信號(hào)。

20、在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)可以是可將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為接通狀態(tài)的控制信號(hào)時(shí)，混合信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)。

21、在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)可以是可將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)的控制信號(hào)時(shí)，第二emi噪聲可以是數(shù)字信號(hào)。

22、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置還可包括信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器可將第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到光源，使得光源可根據(jù)特定頻率對光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。

23、在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置還可包括鎖相放大器，該鎖相放大器可從光聲傳感器接收光聲傳感器信號(hào)，從信號(hào)發(fā)生器接收與第一時(shí)鐘信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)，并且基于第二時(shí)鐘信號(hào)從光聲傳感器信號(hào)中檢測根據(jù)特定頻率的信號(hào)。在這種情況下，adc可將根據(jù)特定頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到選擇器。

24、在本發(fā)明的實(shí)施例中，處理器可通過將混合信號(hào)和第二emi噪聲中的每一個(gè)劃分為x分量和y分量來檢測混合信號(hào)和第二emi噪聲，并且基于混合信號(hào)的x分量與第二emi噪聲的x分量之間的差以及混合信號(hào)的y分量與第二emi噪聲的y分量之間的差來估計(jì)光聲信號(hào)的幅度和相位。

25、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于去除光聲傳感器信號(hào)中的emi噪聲的光聲感測方法，其中，光聲傳感器信號(hào)由光聲傳感器基于從光學(xué)信號(hào)被導(dǎo)向的被分析物生成的超聲波信號(hào)而生成。

26、所述光聲感測方法可包括：由開關(guān)控制器向連接到光源的光學(xué)開關(guān)發(fā)送第一控制信號(hào)，第一控制信號(hào)被配置為將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)，使得從光源朝向被分析物發(fā)射的光學(xué)信號(hào)被阻斷；由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)將由光聲傳感器生成的光聲傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號(hào)；由選擇器從開關(guān)控制器接收與第一控制信號(hào)同步的第二控制信號(hào)，并且基于第二控制信號(hào)將第一數(shù)字信號(hào)分類為第二emi噪聲，并且將第二emi噪聲發(fā)送到處理器；由信號(hào)發(fā)生器將第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到光源以執(zhí)行控制，使得光源根據(jù)特定頻率對光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，并且將與第一時(shí)鐘信號(hào)同步的第二時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到鎖相放大器；由開關(guān)控制器向光學(xué)開關(guān)發(fā)送第一控制信號(hào)，第一控制信號(hào)被配置為將光學(xué)開關(guān)設(shè)置為接通狀態(tài)，使得光源將光學(xué)信號(hào)引向被分析物；由鎖相放大器從光聲傳感器接收光聲傳感器信號(hào)，并基于第二時(shí)鐘信號(hào)從光聲傳感器信號(hào)中檢測根據(jù)特定頻率的信號(hào)；由adc將由鎖相放大器檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號(hào)，并將第二數(shù)字信號(hào)發(fā)送到選擇器；由選擇器從開關(guān)控制器接收與第一控制信號(hào)同步的第二控制信號(hào)，并且基于第二控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)分類為光聲信號(hào)和第一emi噪聲的混合信號(hào)，并且將混合信號(hào)發(fā)送到處理器；以及由處理器基于第二emi噪聲和混合信號(hào)來估計(jì)光聲信號(hào)。

27、在本發(fā)明的實(shí)施例中，由處理器估計(jì)光聲信號(hào)可包括：由處理器分析第二emi噪聲以導(dǎo)出第二emi噪聲的x分量和y分量；分析混合信號(hào)以導(dǎo)出混合信號(hào)的x分量和y分量；以及基于第二emi噪聲的x分量和y分量以及混合信號(hào)的x分量和y分量來計(jì)算光聲信號(hào)的幅度和相位。