PPG模组、PPG信号的测量方法及电子设备与流程

本技术涉及电子，尤其涉及一种光电容积描记(photoplethysmograph，ppg)模组、ppg信号的测量方法及电子设备。

背景技术：

1、随着电子技术的发展，智能终端可以通过特定功能的传感器监测人体的相关生理参数，例如，在智能终端(如手环、手表、臂包等设备)中安装ppg模组，该ppg模组可以收集人体的心率、血氧、血压等数据。ppg模组主要包括光发射器和光探测器(photodetector，pd)，光发射器可以是发光二极管(light emitting diode，led)。ppg模组的原理：通过led发射红外光、红光或绿光照射人体皮肤，然后通过pd采集由人体皮肤反射、散射的信号，测量由血流引起的反射光强度的变化，从而得到脉搏波形，并从中提取有效信号来计算心率、血压、血氧等人体生理参数。

2、pd和led在ppg模组中的布局多种多样，pd和led的布局影响该ppg模组整体的光学效率、功耗以及尺寸，需要合理的规划pd和led在ppg模组中的布局。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种ppg模组、ppg信号的测量方法及电子设备，可以增加该ppg模组中每个光发射器的光学测量通路，提高光发射器的光学效率，提高ppg模组测量人体参数的准确性。

2、第一方面，本技术提供一种ppg模组，中心器件，中心器件为光发射器或光接收器；至少3个基准器件，3个基准器件设置于中心器件的外围且位于不同的方位，基准器件的类型与中心器件的类型相同；参考器件，设置于每个参考区域内，参考区域为3个基准器件中相邻的两个基准器件与中心器件所形成的夹角空间所在的位置；其中，若中心器件为光发射器，每个参考区域内至少包括一个为光接收器的参考器件；若中心器件为光接收器，每个参考区域内至少包括一个为光发射器的参考器件。

3、这样，基准器件设置在该中心器件的外围且位于不同的方位，当中心器件的位置确定之后，可以基于中心器件的位置确定出当前该ppg模组的布局中心，而以中心器件所在位置为基准布设其他pd器件或led器件，使得该ppg模组中的器件布设更加规则，提高布设基准器件的速度。而参考器件位于参考区域内，参考区域是基于基准器件的位置和中心器件的位置确定，通过基准器件和中心器件缩小了布设参考器件的区域位置，提高布设参考器件的速度。同时，当中心器件为光发射器，每个参考区域内至少包括一个为光接收器的参考器件，当中心器件为光接收器，每个参考区域内至少包括一个为光发射器的参考器件，使得参考区域中至少有一个参考器件与基准器件之间为间隔设置，增加光发射器的光学测量通路的数目，从而提高光发射器的光学效率，降低功耗，例如，当中心器件为光发射器时，若基准器件为3个，参考区域至少有一个光接收器，此时，中心器件与3个参考区域中的光接收器形成至少3条光学测量通路，而每个基准器件与参考区域内的光接收器形成至少2条光学测量通路；中心器件为光接收器，若基准器件为3个，参考区域至少有一个光发射器，每个参考区域内中的光发射器可以形成至少3条光学测量通路。

4、根据第一方面，若中心器件为光发射器，则基准器件为光发射器，参考区域内包括光接收器；中心器件与相邻的每个光接收器之间的距离不同，以及基准器件与相邻的每个光接收器之间的距离不同；若中心器件为光接收器，则基准器件为光接收器，参考区域内包括光发射器；每个光发射器与相邻的各个光接收器之间的距离不同。

5、这样，每个光发射器与每个相邻的光接收器的距离不同，使得光发射器可以形成不同长度的光学测量通路，由于是差异化的光学测量通路，使得ppg模组在测量信号方面，可以得到皮肤组织不同血管位置、不同光学穿透深度、不同血液灌注的ppg信号，提高ppg模组测量人体参数的准确性。

6、根据第一方面，每个参考区域内包括n个参考器件，n为大于0的整数；n个参考器件与中心器件之间的连线处于同一直线；每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角被n个所述参考器件与中心器件之间的连线划分为不同的两个夹角。

7、这样，参考区域内的n个参考器件与中心器件之间的连线处于同一直线，使得参考器件规律的布设在参考区域内，同时该每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角被n个所述参考器件与中心器件之间的连线划分为不同的两个夹角，使得参考器件到相邻的相邻方位的基准器件的距离不同，无论基准器件是光发射器还是光接收器，使得参考器件与基准器件之间形成的光学测量通路的长度不同，可以提高ppg模组的测量准确性。

8、根据第一方面，每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角相同；若中心器件为光发射器，至少3个不同方位中的每个基准器件的发光中心与中心器件的发光中心之间的处于同一直线；若中心器件为光接收器，至少3个不同方位中的每个基准器件的感光中心与中心器件的感光中心处于同一直线。这样，每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角相同，若中心器件为光发射器，基准器件也为光发射器，每个基准器件的发光中心与中心器件的发光中心处于同一直线上，若中心器件为光接收器，基准器件也为光接收器，每个基准器件的感光中心与中心器件的感光中心处于同一直线上，使得布设的基准器件的位置在整个ppg模组中相互对称，对称设置便于根据测量需求灵活调整各个光学测量通道的长度。

9、根据第一方面，每个参考区域内包括n个参考器件，n为大于0的整数；n个参考器件与中心器件之间的连线处于同一直线；参考区域内每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角被n个参考器件与中心器件之间的连线划分为相同的两个夹角；若中心器件为光接收器，n个参考器件中光发射器的发光中心靠近其中一个相邻方位的基准器件；若中心器件为光发射器，n个参考器件中光接收器的感光中心靠近其中一个相邻方位的基准器件。这样，参考区域内每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角被n个参考器件(如n为1个或2个以上)与中心器件之间的连线划分为相同的两个夹角，使得参考器件的布设对称，参考器件中的感光中心或发光中心靠近其中一个相邻方位的基准器件，使得该参考器件与相邻两个方位的基准器件之间形成不同的长度的光学测量通路，提高ppg模组测量的准确性。

10、根据第一方面，位于不同方位的第i个靠近中心器件的基准器件作为ppg模组的第i层基准器件，i为大于0的整数；中心器件与第i层基准器件中的每个基准器件之间的距离相等或者不相等；位于不同方位的第j个靠近中心器件的参考器件作为ppg模组的第j层参考器件，j为大于0的整数，参考器件包括光发射器或光接收器；中心器件与第j层参考器件中的每个参考器件之间的距离相等或者不相等。这样，可以布设多层基准器件和多层参考器件，提高布设基准器件和参考器件的灵活性，同时每层基准器件/每层参考器件之间距离相同时，使得布设的基准器件规律，规律的布设方式使得布局美观，同时也便于计算每条光学测量通路的长度；每层基准器件/每层参考器件之间的距离不同时，有利于提高布设器件的灵活性。

11、根据第一方面，若中心器件为光接收器，当设置有第i层基准器件，则对应设置有第(2i-1)层参考器件和第2i层参考器件；若中心器件为光发射器，当设置有第2i层基准器件和第(2i-1)层基准器件，则对应设置有第i层参考器件；其中，每相邻的两层基准器件之间的距离相等或者不相等；每相邻的两层参考器件之间的距离相等或者不相等。这样，每层基准器件有对应的层的参考器件，例如，第1层基准器件对应有第1层参考器件和第2层参考器件，光发射器的层数和光接收器的层数不相同，设置多层光发射器，提升布局的灵活性。

12、根据第一方面，若中心器件为光接收器，中心器件的感光中心或几何中心位于处于同一方位的多个参考器件之间的连线之外；若中心器件为光发射器，中心器件的发光中心或几何中心位于处于同一方位的多个参考器件之间的连线之外。这样，由于中心器件的感光中心或几何中心位于处于同一方位的多个参考器件之间的连线之外或者中心器件的发光中心或几何中心位于处于同一方位的多个参考器件之间的连线之外，进一步提高布设参考器件的灵活性。

13、根据第一方面，参考区域内的参考器件包括光接收器和光发射器；位于同一方位的光接收器和光发射器依次间隔设置，且距离中心器件最近的参考器件与中心器件匹配，以行形成光学测量通路。这样，位于同一方位的光接收器和光发射器依次间隔设置，且距离中心器件最近的参考器件与中心器件匹配，例如，中心器件为光发射器，则距离中心器件最近的参考器件为光接收器，若中心器件为光接收器，则距离中心器件最近的参考器件为光发射器。当中心器件为光接收器时，离中心器件最近的参考器件可以与相邻的光接收器形成至少4条光学测量通路，当中心器件为光发射器时，中心器件可以形成至少3条光学测量通路，参考区域中的光发射器可以形成至少2条光学测量通路，即该间隔设置的方式，可以进一步增加光发射器的光学测量通路。

14、根据第一方面，每个参考区域内的参考器件位于至少2个不同方位；每个方位的参考器件与中心器件之间的连线处于同一直线；每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的夹角被位于至少2个不同方位的参考器件与中心器件之间的连线均分，或者，每相邻的两个基准器件与中心器件之间形成的的夹角被至少2个不同方位的参考器件与中心器件之间的连线划分为至少3个不同的夹角。

15、这样，每个参考区域内的参考器件位于至少2个不同方位，如参考器件中可以在2个方位间隔设置光发射器和光接收器，也可以均设置为光发射器或光接收器，增加了参考器件布设的灵活性。

16、根据第一方面，光发射器包括至少2种不同的发光晶元；若中心器件为光发射器件，基准器件中的两个发光晶元基于基准器件的一条中心线对称设置；若参考器件中包括光发射器，参考器件中的两个发光晶元基于参考器件的一条中心线对称设置。这样，发光晶元对称设置，有利于准确检测人体参数，例如，检测人体血氧时，光发射器包括红光晶元和红外光晶元，两种晶元对称设置。

17、根据第一方面，每个基准器件的几何中心与中心器件的几何中心处于同一直线。这样，基准器件的几何中心与中心器件的几何中心处于同一直线，使得部署的中心器件和基准器件的布局整齐，便于设置其他的器件。

18、根据第一方面，若中心器件为光接收器，处于相同方位的每个基准器件的感光中心处于同一直线；若中心器件为光发射器，处于相同方位的每个基准器件的发光中心处于同一直线。这样，处于相同方位的每个基准器件的感光中心处于同一直线或者处于相同方位的每个基准器件的发光中心处于同一直线，使得基准器件的布局整齐，同时，使得光发射器发射的光信号到光接收器的距离容易计算。

19、根据第一方面，光接收器为晶元结构或者封装有光接收晶元的封装结构；光发射器采用封装结构或采用晶元结构。这样，光接收器或光发射器可以采用封装结构，封装结构使得部署方便，由于晶元结构小，可以在空间有效的区域灵活布设。

20、根据第一方面，每个参考区域内参考器件所处的方位的数目不同。这样，由于每个参考区域内参考器件所处的方位的数目不同，进一步提高了部署参考器件的灵活性。例如，可以在一个参考区域内布设2个不同方位的参考器件，在另一个参考区域内布设1个方位的参考器件，在第三个参考区域内布设3个方位的参考器件。

21、根据第一方面，位于相同层数的基准器件与位于相同层数的参考器件之间的连线围城四边形。这样，四边形的结构进一步增加光发射器的光学测量通路，例如，当中心器件为光接收器，基准器件位于中心器件至少4个不同的方位，每个光发射器可以形成至少3个光学测量通路；当中心器件为光发射器，基准器件位于中心器件至少4个不同的方位，中心器件至少形成4条光学测量通路。

22、根据第一方面，ppg模组部署于电子设备；中心器件的几何中心位于ppg模组所处平面的几何中心；或者，中心器件的发光中心位于ppg模组所处平面的几何中心；或者，中心器件的感光中心位于ppg模组所处平面的几何中心。这样，中心器件的位置与电子设备的形状相关，设置于ppg模组所处平面的几何中心，便于ppg模组测量人体参数，例如，若将中心器件部署在ppg模组所处平面的边缘，会增加光接收器接收到的环境光，导致对环境光更加敏感，降低了测量的准确性。

23、根据第一方面，若ppg模组用于监测心率，ppg模组中光接收器与光发射器之间的距离处于[1mm，10mm]之间；若ppg模组用于监测血氧参数，则ppg模组中光接收器与光发射器之间的距离大于10mm。这样，在不同的测量场景，光接收器和光发射器之间的距离范围不同，可以针对不同的测量范围设置各光发射器与光接收器之间的距离。

24、第二方面，本技术提供一种ppg信号的测量方法，应用于电子设备，电子设备包括处理器和与处理器电连接的如第一方面以及第一方面的任意一种实现方式的ppg模组，该方法包括：获取电子设备的使用场景；根据电子设备的使用场景，确定与使用场景匹配的测量模式；按照测量模式的指示控制光发射器运行，以及控制测量模式指示的光接收器的连接方式，获得测量模式输出的ppg信号；根据测量模式输出的ppg信号，确定ppg模组的测量结果。

25、这样，采用该ppg信号测量方式，通过对场景的判断，不同使用场景启动不同的测量模式(即启动不同led和不同的pd)，而不是都采用相同的测量的方式，提高测量的准确性，避免在某些场景下无法监测人体生理参数的问题，如低温、高海拔的使用场景，需要高灌注率，光测量通路的路径长才可以实现对人体的监测。

26、根据第二方面，ppg模组的中心器件为光接收器；若测量模式为正常测量模式，则按照测量模式的指示控制光发射器运行，以及控制测量模式指示的光接收器的连接方式，获得测量模式输出的ppg信号，包括：依次针对每个光发射器进行如下处理：启动光发射器发射光信号，控制与光发射器相邻的光接收器并联；控制并联的光接收器接收ppg信号；根据接收的每个ppg信号，确定测量模式输出的ppg信号。

27、这样，在正常测量模式时，由于每个光发射器的位置不同，通过获取的不同位置的光发射器发射的信号，可以得到不同的ppg信号，通过多个ppg信号可以选出符合该模式的ppg信号，由于每个光发射器至少可以形成3条光学测量通路，使得该模式下，可以提高测量的准确性。

28、根据第二方面，ppg模组的中心器件为光接收器；若测量模式为节能模式，则按照测量模式的指示控制光发射器运行，以及控制测量模式指示的光接收器的连接方式，获得测量模式输出的ppg信号，包括：控制每个光发射器并联，并将并联的光发射器点亮；控制每个光接收器并联，并控制并联的光接收器接收ppg信号；将接收的光信号作为节能模式输出的ppg信号。

29、这样，由于每个光发射器并联，可以降低光发射器的功率，同理，每个光接收器并联，同时也减少了光接收器的功耗，进而实现了节能测量。

30、根据第二方面，ppg模组的中心器件为光接收器；若测量模式为运动测量模式，则按照测量模式的指示控制光发射器运行，以及控制测量模式指示的光接收器的连接方式，获得测量模式输出的ppg信号，包括：依次点亮每个光发射器，且控制中心器件依次接收每个ppg信号；将各光发射器之间连接方式更改为并联，并控制中心器件接收ppg信号；将各光接收器的连接方式更改为并联；点亮各光发射器，控制并联的各光接收器接收ppg信号；根据接收的每个ppg信号中获取最优ppg信号作为所述运动测量模式下的ppg信号。这样，由于运动状态下，传感器会发生位移、翻转、晃动导致光学串扰，因此，在运动场景下，进行多种测量，可以获得不同的ppg信号。同时，中心器件位于ppg模组所处平面的中心位置，中心位置受到ppg模组位移、翻转、晃动的影响小，进而可以提高在运动状态下测量的准确性。

31、根据第二方面，ppg模组的中心器件为光接收器；若测量模式为低温且高海拔场景对应的测量模式，则按照测量模式的指示控制光发射器运行，以及控制测量模式指示的光接收器的连接方式，获得测量模式输出的ppg信号，包括：依次点亮各光发射器，并控制与光发射器相邻且与光发射器的发光中心距离最远的光接收器接收ppg信号；将各发射器之间连接方式更改为并联以及将各光接收器的连接方式更改为并联；点亮各光发射器，以及控制并联的各光接收器接收ppg信号；从接收的每个ppg信号中获取最优ppg信号作为低温且高海拔场景对应的测量模式下的ppg信号。这样，长的光测量通道具有较高的脉搏信号灌注率，短的光测量信号通道具有较高的信号能量。当确定电子设备处于低温、高海拔的环境时，需要高灌注率，获取具有长路径的光学测量通路，使得具有高灌注率，从而提高ppg模组测量的准确性。

32、根据第二方面，根据测量模式输出的ppg信号，确定ppg模组的测量结果，包括：判断测量模式下输出的ppg信号是否满足预设的测量条件；若确定满足，则将输出的ppg信号作为测量信号；若确定不满足，则获取各测量模式下各个光学测量通道对应的ppg信号，从获取的各ppg信号中获取最优信号作为测量信号；根据测量信号，计算测量结果。这样，可以避免采用信号质量不满足条件的ppg信号，进而避免出现测量结果不准确的问题。

33、根据第二方面，获取电子设备的使用场景之前，该方法还包括：控制各光接收器接收环境光；根据环境光确定电子设备的第一姿态；根据第一姿态，获取电子设备的被佩戴姿态；当被佩戴姿态不满足预设的测量姿态，则输出提示信息，以指示用户调整电子设备的被佩戴姿态。这样，由于电子设备的被佩戴姿态会对ppg模组测量造成影响(如导致环境光增大，降低ppg模组测量的准确性)，可以及时提示用户调整电子设备的佩戴姿态，可以提高ppg模组测量人体参数的准确性。

34、根据第二方面，根据环境光确定所述电子设备的第一姿态之前，该方法还包括：根据姿态传感器确定电子设备的第二姿态；根据环境光确定电子设备的被佩戴姿态，包括：根据第一姿态和第二姿态，确定电子设备的被佩戴姿态。这样，通过传感器可以确定电子设备的第二姿态，通过第一姿态和第二姿态共同确定电子设备的被佩戴姿态，可以提高确定的电子设备的被佩戴姿态的准确性。

35、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中一个或多个计算机程序存储在存储器上，当计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得电子设备，执行第二方面以及第二方面的任意一种实现方式的ppg信号的测量方法。第三方面实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。