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可穿戴传感器主要有哪些分类

各种传感器让一个个戴在身上的小东西实现运动跟踪、数据收集、信息传输和互动。

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好的,可穿戴传感器主要根据其测量对象(物理量、生理参数、环境信息等)和应用领域进行分类。以下是主要的中文分类:

一、 按测量参数(主要功能)分类

  1. 生理参数传感器: 这是可穿戴设备最重要的类别,直接监测人体生理信号。

    • 心率监测传感器: 通常采用光电容积脉搏波法,测量手腕、耳垂等部位的血流变化来测算心率(PPG)。常用在心率带、智能手表手环上。
    • 心电图传感器: 测量心脏电活动(ECG),提供比心率更详细的心脏功能信息。需要多个电极接触皮肤(如智能手表ECG功能、胸带)。
    • 血压监测传感器: 相对复杂。有无创连续测量技术(如PPG信号估算、脉搏波传导时间),但精度在医学认证方面仍有提升空间;也有集成袖带式方案的设备。
    • 血氧饱和度传感器: 利用PPG技术,通常指脉氧(SpO2)。测量血红蛋白结合氧的比例,尤其关注低血氧状态,广泛应用于智能手表、手环、指夹式设备。
    • 体温传感器: 测量体表温度或核心体温(后者更复杂)。常用在腕带、贴片、耳塞式设备中。
    • 呼吸传感器: 监测呼吸频率和模式。技术多样:胸/腹带监测运动、鼻腔气流监测、利用加速度计检测躯干运动变化、甚至声学传感器分析呼吸音。
    • 肌电传感器: 测量肌肉收缩时产生的电信号。主要用于运动分析、康复训练、控制假肢或外骨骼。
    • 脑电波传感器: 测量大脑活动产生的微弱电信号。用于脑机接口、专注力/放松度监测、睡眠阶段分析(分辨率较低)、神经科学研究等。对电极放置位置要求高。
    • 皮肤电反应传感器: 测量皮肤电导变化,反映交感神经活动(兴奋、紧张、压力等)。常用于情绪、压力研究。也叫皮电活动
    • 葡萄糖监测传感器: 检测组织液中的葡萄糖浓度(CGM)。早期多指有创/微创传感器(需穿刺皮肤),新一代“无创”技术(如光学、电化学)正在发展中。
    • 汗液分析传感器: 检测汗液中的电解质(Na+, K+, Cl-)、代谢物(乳酸、葡萄糖)、激素、炎症标志物等,用于评估水合状态、运动表现、压力水平及部分疾病指标。
  2. 运动与活动传感器: 测量人体的姿态、运动状态和活动量。

    • 加速度计: 检测设备在三个轴向(X, Y, Z)的线性加速度变化。用于计算步数、识别行走/跑步/静止状态、监测睡眠动作、感知姿势改变(如跌倒检测)。
    • 陀螺仪: 检测设备在三个轴向的旋转角速度。与加速度计配合使用,能更精确地判断复杂动作和身体朝向(如计步、游泳姿势分析、头部运动追踪)。
    • 磁力计: 检测地球磁场强度和方向,提供绝对方向信息(类似电子罗盘)。与加速度计和陀螺仪数据融合,能更精准地进行运动追踪和方向定位。
    • 气压计: 测量大气压力。主要用于估算海拔高度的变化(例如爬楼梯、登山高度差),在室内定位中也可辅助判断楼层。
  3. 位置传感器:

    • 全球定位系统接收器: 主要用于室外定位,提供经纬度和速度信息。用于跑步、骑行、登山等户外运动轨迹记录和速度计算。耗电较大。
  4. 环境传感器:

    • 环境光传感器: 测量周围光线强度,主要用于自动调节设备屏幕亮度,有时也用于分析睡眠环境(光照变化)。
    • 紫外线传感器: 测量环境中的UV辐射强度,用于提示防晒。
    • 温湿度传感器: 测量周围环境的温度和相对湿度。
    • 麦克风: 收集环境声音或语音指令。用于语音助手、通话、环境噪音监测(如听力保护提醒),结合AI也可用于咳嗽检测等健康应用。
    • 空气质量传感器: (相对少见)可集成微型的PM2.5、VOCs传感器,监测周围空气状况。

二、 按应用领域(场景)分类

  1. 健康监测类:
    • 专注于慢病管理、老年人监护、术后康复等。常见的传感器包括:ECG、PPG(心率和血氧)、血压(尝试性)、体温、活动/跌倒检测传感器、CGM(糖尿病管理)。
  2. 运动健身类:
    • 专注于训练指导、运动表现分析、卡路里消耗等。核心传感器是:加速度计、陀螺仪、磁力计(即9轴IMU)、GPS(户外)、心率(PPG)、气压计(高度)、乳酸(汗液分析)。
  3. 消费电子产品类:
    • 集成在智能手表、手环、TWS耳机、智能服装、AR/VR设备中。最常见的是:加速度计、陀螺仪、PPG(心率/血氧)、环境光传感器、麦克风、触摸传感器。功能侧重便捷性、信息显示和通知。
  4. 行为与心理状态感知类:
    • 用于研究或应用层面,如压力监测、情绪识别、专注力训练。传感器包括:EDA、心率变异性(从心率和ECG计算)、体温、活动传感器(姿态变化)、甚至脑电波传感器(较高级或专用设备)。

三、 按技术原理(可选)

重要特点

以上分类提供了可穿戴传感器的主要脉络。理解其测量对象和用途是关键。

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