心脏是人体循环系统中的重要器官,与人体的健康密切相关。随着社会发展与科技进步,更多人开始关注个人健康问题,对日常生理状态监护设备的需求日益增多。据国家卫计委统计数据显示,心血管疾病的致死率远高于肿瘤等其他疾病,需通过一级预防与二级预防控制患病群体的死亡率。但当前预防过程中的监测方法对患病人员束缚较多,直接影响患者体验与治疗效果。因此,需要一种无感觉的检测方式实现对患病人员的心脏监测。另一方面,人口老龄化是社会发展进程中的一大问题,随着社会养老压力的持续增长,对家庭养老所需的检测监护类设备需求也日益增多。本文基于对心冲击图信号的研究,设计了一种非接触式呼吸与心率信号检测系统,并完成了系统功能设计、系统电磁兼容性测试分析、系统测量准确度评估等工作。详细研究内容如下:(1)系统设计以系统功能需求为指导,设计了一套非接触式呼吸与心率信号检测系统。首先,通过文献分析法,探索了心冲击图信号的生理基础与力学特性。基于压电效应原理,选择了稳定性好、灵敏度高的压电陶瓷传感器进行心冲击力学信号的采集,并通过阵列式布局的方式扩展了传感器的有效检测范围。其次,通过去噪、放大、数字化采集获得了心冲击图信号波形,经过对心冲击图信号的平滑滤波提取呼吸信号,利用FFT变换计算了呼吸频率。选用带通滤波器滤除了心冲击图信号的呼吸干扰与高频干扰,通过检测滤波后心冲击图信号的J波波峰,计算心率结果。最后,设计了下位机系统控制各功能单元进行信号采集与数据上传,实现了完整的信号检测系统功能。(2)系统电磁兼容性测试与分析根据医用电气设备电磁兼容性安全试验标准YY 0505-2012要求,对设计的非接触式呼吸与心率信号检测系统进行了电磁兼容性能的测试与分析。以静电放电抗扰度试验为示例,详细记录了电磁兼容性能试验的试验方法与过程;对试验测试中超标部分进行了优化设计,通过优化设备结构外形、更换关键器件、设计接口保护电路等方式,改进了系统的静电放电抗扰度性能。(3)系统测量准确度评估设计了对比测试试验,使用设计的信号检测系统与标准检测装置——MP150系统(BIOPAC)同步检测受试人员呼吸与心率状态,并记录检测结果。对记录的同步检测结果分别进行误差率分析与Bland-Altman分析,评估设计系统的测量准确性。最终的误差率分析结果显示,设计的检测系统的呼吸误差率低于4.5%,心率误差率低于9.7%,满足心电监护仪标准YY1079-2008的相关要求。Bland-Altman分析结果表明,设计的系统心率检测结果与标准系统心率检测结果间具有较好的一致性。