心率传感器论文参考文献

适合跑步的心率区间

适合跑步的心率区间，心率对于一个人的健康体现也是非常重要的，特别是在跑步的时候心率的情况更是表示一个健康的标准，所以在运动的时候要控制好自己的心率，以下分享适合跑步的心率区间。

心率?最大心率?

心率(Heart Rate, 缩写HR)，指的是心脏每分钟跳动的次数，是用来描述心动周期的专业术语，也是用来衡量运动强度的一个常见参数。

其实判断日常运动的强度和消耗，有不少可行的方式，比如摄氧量、热量测算等等。然而，像测心率这么无创、方便、低成本的方式，只有这一种。

研究发现，用心率估算出的日常活动消耗能量，与通过间接热量测量计所测出的结果相关度为。这在日常生活运动中，算是比较有参考意义了。

要使用心率来评估我们的运动负荷，必须先知道我们的最大心率(HRmax)。

目前我们所知最多的最大心率公式是：HRmax(最大心率)=220-年龄。嗯，确实比较好算，不过这个公式发表于1971年，提出的时间已经比较久了，当时的研究人员使用的归纳方式也相对简单，所以后人对于该公式的适用性、准确性和效用都比较怀疑。

现在国外宣传较多的最大心率公式应该是HRmax=*年龄。该公式研究的样本很多，文献总结了18712个样本。此外，我国学者对于该公式也进行了相关监测，证明其对于国人也较准确。

另外也有研究表明，同一年龄段的正常人，最大心率差异大约为12±。

所以如果你身体健康，不想专门去医院或者是相关的体育机构去测算自己的最大心率，那么使用这个公式也是没有太大出入的。用这种方式，可以比较有效地掌握自己的最大心率，从而更好地判断自己的运动强度(不过想要准确知道自己最大心率的同学，还是建议去专业机构测一下)。

最大心率公式(普通人)

HRmax=*年龄

同时，由于肥胖者的最大心率一般低于普通人，一些研究者认为肥胖者应该用HRmax=*年龄来推算自己的最大心率。这种相对精确的计算方式也有助于体重较高的人群循序渐进，可以优化自己的训练内容。

最大心率公式(肥胖人群)

HRmax=*年龄

此外，科学家认为智障患者的最大心率也另有测试公式

如何用心率来判断强度?

知道了最大心率，那么在实际日常操作中，应该怎么用呢?一般来讲，在HRmax90%以下的时候，运动强度和心率都是线性增长的。也就是说，随着运动强度的增加，心率也会相应增加。这样，通过心率就能很好地监测你的运动情况。

目前认为，适宜健康人群的中等强度运动心率大约是60%-90%的HRmax(最大心率)。此外，研究者还指出，健康人群的最小有氧锻炼强度是45%HRmax，低于这值，运动可就没啥用了哦~

而针对强度较高的HIIT训练，虽然没有特别限定性的标准，不过一般HIIT的心率变化最高为80-95%HRmax，最低则为45%-60%HRmax。也就说，在这两个强度之间进行变化的间歇训练，对于减脂更有效。

比如高阶训练者就可以将HIIT的高强度定为90秒90%HRmax，然后进行60秒50%HRmax作为间歇。如果觉得训练强度过大过累，也可以将低强度的'间歇时间调得更长，不过在高强度阶段，要保证心率越高越好，这样才可以有比较好的减脂效果哦

同理，当你进行中等强度的有氧运动时，也可以用一样的方式判断一下自己的心率水平，比如在热身时连续三分钟用同一种速度跑步或者做其他有氧器械，然后休息10秒，测算一下自己的心率水平，就能知道自己在该速度下的运动强度是否达标了。

心率，怎么测?

最简单的心率测量方式，应该就是掐指一算，额，是掐腕一算咯。

老夫夜观天象，掐腕一算自己的10秒心跳，乘以六就能算出自己的心率了。不过这种方法只适合于运动间歇，你可以在高强度运动结束后，喘息休息期间给自己算算。

搭颈动脉也是常见的手测心率方式

而运动过程中实时的心率监测，比较常见的就是各种心率监测器了。

在健身房训练的同学，应该有注意到大多数的有氧器械上都有心率监测(一般手握传感的误差为10±，高bpm(每分钟节拍)误差会更大，仅作参考)。

健身房的有氧器械一般都心率传感器

比如我们看到的跑步机、椭圆机、动感单车等器械，扶手上面的这些手握式心率传感器，在运动过程中，都可以用它们来测算自己的心率。

不过鉴于跑步和运动时，手扶把手可能会降低运动强度(不用手臂摆动以及维持身体平衡，会导致运动效果变差)，所以我们并不建议运动中一直握住把手。这样做除了不太准(手汗会影响精确度)，第二也降低了脂肪的消耗(运动效果变差)。

apple watch

此外，现在各种可穿戴设备也可以计算心率了。比如苹果婊，额，不，表，或者北美市场最大的fitbit系列(话说两个我都用了下，个人觉得fitbit要比苹果手表来的准)。

fitbit 手环

戴在手腕上的心率传感器属于光电式，即打一束光在你的脉搏上，然后测算。不过因为各种因素，这种类型的心率测算方式，在高强度运动下相对误差较大……所以更适用于精确计算比较安静时候的心率。

胸带心率表也是常见的心率测量方式

还有一种常见的就是胸带心率表，这种测算方式是比较准确的，一般只有5±的误差。而且很便宜……很多家只卖100元左右。不过缺点是佩戴难受。

最后是给大家总结出来的目前常见的心率测量方法，同学们可以根据自己的实际情况和需要来选择最合适的，要知道只有有效的运动强度，才可以达到比较好的训练效果哦~

心率的不同测量方式

手掐脉搏：只适合运动间歇

器械检测：只使用于健身房有氧器械，不合适全程测试，可能降低运动强度

可穿戴设备：携带方便，但不适合高强度运动

胸带心率表：性价比较高，但是佩戴难受

心率作为衡量标准

心脏的收缩或跳动不仅是最简单的，而且也是说明跑步强度程度的最佳方式。跑步期间的心跳速度以可预测的方式上升和下降，正因为如此，您可以用它来测量不同强度的跑步强度的量表。

心率计算公式

跑步时有两个计算心率的公式。首先，多数人最大心率大概等同于220（每分钟心跳数)减去年龄。所以假设一位32岁的人要计算最大心率，那就是220-32岁，所以他的平均最大心率是每分钟188次。

第二公式是心率储备法，决定你的平均跑心率。是透过从你的最大心率减去安静心率而决定。如果32岁的跑者最大心率是188，静止心率是60，最后得出的结果就是128的平均训练心率。

心率区间

如果你想提高表现，就必须设法提高心输出量，也就是增加心率，直接以最大心率的百分比来区分各强度的心率。

例如强度1区的心率（E心率)是介于最大心率的65%~79%。若以上述32岁的跑者来说，他的最大心率是188 bpm，那他的E心率将是188（最大心率)x65=122和188（最大心率)x79=149。因此，该跑者的平均E心率区会保持在122-149次/分钟之间。

每日跑步区

如果你不在意跑在更高的强度区间，只想用于日常慢跑。推荐使用220减去年龄的公式，若从事中等强度的活动，最大心率约为50%，但心率体力活动期间的心率约为最高心率的70%至90%以下。

此外，还有一个更大的最大心率区域是50至85%，这种更宽的心率范围更是最适合每天跑步时的区域。

无论是有经验或者跑步初学者，如果你在跑步时，找到你的平均心率，你会跑得更好、更健康。在跑步时，若使用心率来衡量训练强度是一个很有效方法，尤其对于跑步新手来说，更是重要，因为他们的跑步速度容易过快，导致心率高于平均水平，体力和动力方面的成效反而不佳。跑步时的平均心率该为多少？

小贴士

每个人都有自己的生理和健康变化，只有透过定期跑步和监测心率，你才能找到适合你的正确的平均值。在寻找跑步心率时，必须考虑到年龄、跑步强度和整体健康等因素，甚至还得加上跑步路线的困难因素。

所以，继续跑步吧！即使没有办法马上找到最大心率区间也没关系，培养每周固定跑步5公里或10公里的习惯也是不赖的选择。

TWS耳机市场快速发展，随之而来的是，消费者对产品的要求也越来越高，普通的TWS耳机产品已经不足以满足消费者的需求，定制特殊化的产品，成为了厂商能否在TWS耳机市场占领先机的重要因素。汇顶 科技 也想在这样关键的时刻，为大家带来有意义的解决方案。

此次，在2019（夏季）中国智能音频产业高峰论坛上，来自汇顶 科技 的产品经理 冯林分享了关于《汇顶 科技 耳机佩戴检测与人机交互二合一方案及心率检测方案》的演讲。

我发现这份资料中讲到的入耳佩戴检测与传统的实现方法非常不同，于是决定对这一全新的解决方案进行详细分析，和大家一起分享学习。

以下为演讲实录，经我爱音频网（）编辑整理：

关于入耳检测，市面最普遍的是光学方案，一部分会采用传统的电容检测方案。

光学检测方案痛点解析：

1、体积很大，光学检测方案需要在耳机表面打孔通光，不利于耳机做防水设计。

2、受结构空间限制，耳机腔体做PCB的堆叠的时候比较困难，因此不利于耳机做小型化的设计。

3、大量的耳机产品采用一个单光路的检测方案，这将导致耳机未佩戴时，遇到阻挡光路的材料就容易触发检测，耳机无法工作。

电容检测方案，痛点解析：

1、温度影响：

电容检测方案容易受到温度的影响，特别是在高纬度的地区。比如东北寒冬的时候，室外零下二十几度到室内十几度。

2、检测方式：

传统的方案只是检测电容改变量，可能远远大于耳机电容改变，极容易出现误判，也是导致佩戴检测的失效。

集成度更高，在寸土寸金的TWS耳机PCB上占用极小

考虑到耳机结构空间限制，我们设计出一款入耳检测+触控二合一的单芯片解决方案。其中入耳检测支持两个通道，可大大降低误识别率，提高检测准确度。触控支持点击，长按和滑动操作，不需要增加额外的G-Sensor和单独的触摸IC方面的控制即可实现丰富的人机交互功能。

因此，我们的方案集成度会更高，耳机占用空间更小。

低功耗，在入耳检测模式下功耗微安

耳机电池是几十个毫安时，播放音乐也是毫安级别，微安是相差了几个数量级，对耳机续航上不会有任何影响。

入耳检测和人机交互同时工作的时候，当耳机戴到耳朵上的时候这里面功耗也仅有16个微安，在TUCH的时候功耗多一点，手指一释放又掉下去，以上两种状态的功耗是我们平时最常见的功耗。

对耳机的占用超小

体现在我们的sensor，采用的电容电极，我们就可以利用柔性PCB的sensor，FPC业界普遍在毫米，它可以贴到耳机腔体的内表面或者耳机里面的支架上面，这样它有一个立体的空间在上面，它就可以适配各种，特别是小型化的耳机，有可能放光学器件都放不下去，我们的电容就可以放下去。

我们芯片尺寸也只有毫米乘以毫米，我们采用的CSP封装，这样小的尺寸可以直接放在sensorFPC上，也可以放在主板上面，这样能适配不同的ID。

温度抑制性，从-20度到+60度范之内任何温度冲击都不会有影响

从IC架构和我们的软件开发，到我们的应用设计上都做了特殊设计，我们对温度的抑制可以说做到绝对温度抑制，从-20度到60度范之内任何温度冲击都不会有影响。

用冷凝剂喷涂的时候曲线不会做任何改变，只对人体才有感知。量产这块我们不需要在耳机表面进行开孔处理，这样更利于我们的防水设计。

我们本来也是半导体的综合方案供应商，我们会提供从芯片应用到结构ID量产和整体解决方案。

汇顶 科技 入耳检测和触控2合1方案GH61x系列，采用汇顶 科技 最新的人体电容检测专利技术。是目前业界功耗最低、占用耳机空间最小的多通道入耳检测和人机交互方案。可以辅助真无线耳机实现自动休眠、自动唤醒、主从切换、音乐自动启停等功能，提升用户体验，同时支持触控、滑动音量调节等丰富的人机交互功能。适配多种耳机形态，如：无线半入耳式、入耳式、头戴式等。

相对于传统基于光学的佩戴检测方案，汇顶 科技 的入耳检测加触控二合一方案采用FPC sensor，设计灵活，不占用耳机立体空间，无需在耳机表面打孔。且无需增加额外的G_sensor 或触控IC做人机交互。采用双路入耳检测加上电容检测方案只对电极响应的特性，使其比传统光学检测方案具有更低的误识别率。芯片内部集成PMU、MCU，算法在片上独立运行，直接向主控上报事件，无需主控做数据处理。

GH61x方案从芯片底层创新地解决了传统电容原理易受温漂影响的弱点，在-30度到60度的范围内，皆能抑制40dB以上的温漂影响，具有极强的温漂抑制能力。使该方案在极寒、极热以及温度变化剧烈的场景都能可靠运行。

汇顶 科技 提供高精度、低功耗、高集成度的心率测量产品系列，可为终端客户的产品带来高准确性、长待机、易加工的独特优势。

该系列产品包含多款基于光电容积脉搏波描记法（Photo Plethysmo Graphy，简称PPG）的光学传感器模块，能够实现心率、血氧等多种生理特征的检测，可广泛应用于智能耳机、智能手环/手表、 健康 臂带、心率贴等可穿戴设备以及其他需要PPG检测技术的产品应用，为终端用户提供生理信息采集、运动指导、 健康 监护以及情绪压力分析等多种功能。

汇顶 科技 还提供专业的光学结构设计规范、动态心率算法库及配套的量产测试服务，助力客户简化产品开发过程并快速实现产品化落地。

GH300是一款集成了2个LED，一个光学接收器（PD）和模拟前端的心率传感器模块，具备超小尺寸、超低功耗的特性，适用于智能耳机、智能戒指等对尺寸和功耗有严苛要求的产品。针对智能耳机应用，GH300内部集成了佩戴检测功能，且支持接入一个外部光接收器（PD）和LED模块，实现更高精准度的佩戴检测需求。

相对其它产品GH300具备尺寸最小，功耗最低的特性。尺寸大约为市场上同类产品体积的1/3，功耗比市面产品的1/10。