振動傳感器以及脈搏傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用了電波的多普勒效應(yīng)的振動傳感器以及脈搏傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，為了檢測人體的脈搏，需要如光電脈搏傳感器、心電計等那樣在使傳感器與人體接觸的狀態(tài)下進(jìn)行感測。
[0003]如果能夠以非接觸的方式檢測人體的脈搏，則能夠期待對于用于健康維護(hù)、健康管理的商品、獨(dú)居老人的看護(hù)感測等的應(yīng)用。
[0004]專利文獻(xiàn)I:日本專利3057438號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]作為以非接觸的方式檢測人體的活動狀況的方法，存在使用電波的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種使用了電波的非接觸式心肺功能監(jiān)視裝置的傳感器。
[0007]專利文獻(xiàn)I所公開的傳感器被稱為多普勒傳感器(Doppler sensor)，如其名稱那樣，是利用多普勒效應(yīng)來檢測對象物的存在等的傳感器。
[0008]專利文獻(xiàn)I所公開的多普勒傳感器使用高速傅立葉變換和利用計算機(jī)的運(yùn)算處理，因此裝置的規(guī)模大并且昂貴。因而，為了將非接觸的脈搏傳感器應(yīng)用于廉價的商品，期望進(jìn)一步地簡化、降低價格。
[0009]本發(fā)明是鑒于所述狀況而完成的，目的在于提供一種能夠通過極其簡單且廉價的電路結(jié)構(gòu)來以非接觸的方式檢測人體的脈搏等檢測對象的低頻振動的振動傳感器以及脈搏傳感器。
[0010]用于解決問題的方案
[0011]為了解決上述問題，本發(fā)明的振動傳感器具備:信號生成部，其生成包含能夠用作電波的頻率分量的信號；以及帶通濾波器，其具備規(guī)定的頻帶寬度，使信號生成部所生成的信號中的、頻率包含在頻帶寬度內(nèi)的信號通過。還具備:第一射頻(RF)放大器，其對從帶通濾波器得到的信號進(jìn)行放大；以及天線，其將由第一射頻放大器放大后的信號作為電波來發(fā)射;定向親合器，其介于第一射頻放大器與天線之間。還具備:第一混合器(mixer)，其將從定向親合器輸出的反射波與從帶通濾波器或定向親合器得到的行波(progressivewave)相乘;第二混合器，其將從定向耦合器輸出的反射波與從帶通濾波器或定向耦合器得到的行波相乘；以及差動放大器，其對第一混合器的輸出信號與第二混合器的輸出信號進(jìn)行差動放大。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠通過極其簡單且廉價的電路結(jié)構(gòu)來以非接觸的方式檢測人體的脈搏等檢測對象的低頻振動的振動傳感器以及脈搏傳感器。
[0014]通過以下的實(shí)施方式的說明能夠明確上述以外的問題、結(jié)構(gòu)以及效果。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的振動傳感器的框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的振動傳感器的框圖。
[0017]圖3是脈沖波生成部的電路例。
[0018]圖4是脈沖波生成部輸出的脈沖的波形圖、對脈沖波生成部輸出的脈沖進(jìn)行傅立葉變換所得到的頻域中的頻譜圖、BPF的頻率特性圖以及表示通過了 BPF的諧波分量的頻譜圖。
[0019]圖5是表示通過了BPF的諧波分量的頻譜圖以及表示從定向耦合器輸出的反射波的頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的振動傳感器是使用了電波的多普勒傳感器。即，向?qū)ο笪镎丈潆姴ǎz測被反射的電波的頻率的變化。
[0021]但是，在對象物離天線近的情況下，由于對象物的位置、移動而天線的諧振頻率容易變動。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的振動傳感器使用將該變動的諧振頻率的變動范圍包含在內(nèi)的帶通濾波器，提取多個頻率的電波，來用于低頻振動的檢測。
[0023][第一實(shí)施方式:振動傳感器101的整體結(jié)構(gòu)]
[0024]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的振動傳感器101的框圖。
[0025]振動傳感器101分為以下所述的兩個要素。
[0026]第一要素是向?qū)ο笪锇l(fā)送作為行波的電波并接收從對象物反射的反射波來提取的要素。在該第一要素中，包括脈沖波生成部102、帶通濾波器(以下簡稱為“BPF”)103、第一RF(射頻)放大器104、定向親合器105以及螺旋天線(helical antenna) 106。
[0027]第二要素是基于行波和反射波來生成頻率差信號、進(jìn)而提取振動信號的要素。作為該第二要素，包括第二 RF放大器108、第三RF放大器109、第一混合器110、第二混合器112、第一低通濾波器(以下簡稱為“LPD114、第二 LPF 115、差動放大器116以及第三LPF 117。
[0028]也能夠稱為信號生成部的脈沖波生成部102生成頻率比較低的脈沖信號。由該脈沖波生成部102生成的脈沖信號的頻率例如是1MHz。
[0029]BPF 103從脈沖波生成部102所生成的脈沖信號取出諧波分量。BPF 103的中心頻率和頻帶寬度例如是60MHz 土 3MHz JPF 103例如能夠利用將LC諧振電路多級連接而成的電路結(jié)構(gòu)。
[0030]第一 RF放大器104對通過了 BPF 103的脈沖信號的諧波分量的信號進(jìn)行放大。
[0031 ]被第一 RF放大器104放大后的脈沖信號的諧波分量的信號被輸入到定向親合器105的輸入端子(圖1中的“IN”)。然后，該脈沖信號的諧波分量的信號被供給到與定向耦合器105的輸出端子(圖1中的“OUT”)連接的螺旋天線106。
[0032]定向耦合器105是由線圈、電容以及電阻形成的、用于VSWR計(電壓駐波比:Voltage Standing Wave Rat1)等的公知的電路元件。定向親合器105能夠基于第一傳輸路徑中包含的行波和反射波來分別輸出與行波成比例的輸出信號以及與反射波成比例的輸出信號。
[0033]螺旋天線106發(fā)出基于脈沖信號的諧波分量的信號的、多個頻率的電波。而且，被對象物反射的電波通過螺旋天線106被接收，并在定向耦合器105的內(nèi)部產(chǎn)生駐波。
[0034]與通過螺旋天線106而從輸出端子輸入的電波的信號(反射波)成比例的信號被輸出至定向耦合器105的分離端子(圖1中的“分離”)。
[0035]與輸入到輸入端子的脈沖信號的諧波分量的信號(行波)成比例的信號被輸出至定向耦合器105的耦合端子(圖1中的“親合”)。
[0036]耦合端子經(jīng)由電阻R107而與接地節(jié)點(diǎn)連接。電阻R107的電阻值被設(shè)定為與定向耦合器105和螺旋天線106的阻抗相等的電阻值。在許多情況下，定向耦合器105和螺旋天線106的阻抗是50 Ω或75 Ω。
[0037]第二RF放大器108對通過了 BPF 103的脈沖信號的諧波分量的信號(行波)進(jìn)行放大。
[0038]第三RF放大器109對從定向親合器105的分離端子輸出的、通過螺旋天線106而從輸出端子輸入的電波的信號(反射波)進(jìn)行放大。
[0039]第二RF放大器108的輸出信號被供給到第一混合器110，并且經(jīng)由反相放大器111被供給到第二混合器112。
[0040]第三RF放大器109的輸出信號被供給到第二混合器112，并且經(jīng)由緩沖器(buffer)113被供給到第一混合器110。此外，即使第二 RF放大器108的輸出信號和第三RF放大器109的輸出信號之間相位不同，也能夠從第一混合器110和第二混合器112得到期望的信號。因而，也可以使用緩沖器(非反相放大器)來代替反相放大器111。
[0041]這樣，第一混合器110和第二混合器112分別輸出行波與反射波相乘所得到的信號。在此，作為第一混合器110和第二混合器112，例如能夠利用雙柵極FET等。
[0042]第一混合器110的輸出信號被供給到第一 LPF 114。第一 LPF 114輸出從第一混合器110輸出的行波與反射波相乘所得到的信號中的、行波與反射波各自的頻率之差的信號。
[0043]同樣，第二混合器112的輸出信號被供給到第二LPF 115。第二 LPF 115輸出從第二混合器112輸出的行波與反射波相乘所得到的信號中的、行波和反射波的頻率之差的