动脉血氧饱和度是指血液中氧合血红蛋白（HbO₂）占所有血红蛋白的百分比。临床上,血氧饱和度的测量具有重要的意义。目前比较成熟的测量方法是利用双波长测量方法进行线性拟合,这种方法能够在70%-100%范围内准确测量血氧饱和度,但在更大范围内测量时,还存在两个问题:在低氧段,如35%-70%范围内,线性方法测量误差较大;生化方法测量的HbO₂和Hb对红光和红外光的吸光系数与无创脉搏波双波长法测量的吸光系数值不符。为此,我们进行了以下工作:在无创血氧饱和度检测的传统模型和方法的基础上,充分考虑动脉血中HbO₂和Hb外其他物质及动脉血管周围组织、静脉血、骨胳等物质对光吸收强度的影响,提出了改进的光吸收模型非线性计算,提出了等价吸光系数的概念,解释了经验计算中的一些非线性矛盾。利用FLUKE公司生产的Index 2血氧模拟器对所设计的脉搏式血氧仪进行定标和验证实验。实验表明,该仪器在35%～100%血氧饱和度范围内血氧饱和度测量误差小于±3%,适用于临床、航天员生理信号检测等应用。综上所述,本文提出的改进模型很好地解释了HbO₂和Hb的吸光系数和等价吸光系数的不同,而改进的测量方法将血氧饱和度检测范围扩大到了35%-100%,降低了血氧饱和度无创检测的测量误差,具有重要的理论和实际意义。论文的部分研究成果已应用于载人航天相关仪器开发,并取得较好的效果。