心率是最常丈量的人体参数之一，关于确认个别健康至关重要。心率丈量正在成为顾客典型生活方式的一部分，并且许多电子设备，例如iPod、健身设备和手机等，都现已能够精确地丈量心率。可是，这种功用势必会添加本钱。开发人员经过运用多功用器材能够下降引进此类新功用的本钱。
用于丈量心率的各种办法包括：心电描记法、光学体积描记法、示波丈量法(血压监控法)和心音描记法。每种办法都经过丈量心搏或心跳周期内人体中产生的不同现象来确认心率。
心电图
心肌的缩短和舒张使血液流入和流出心脏。在每次心跳周期中，心脏中名为窦房结(又叫心脏起搏器)的安排会产生传播到整个心脏的电脉冲并引起心肌有节奏地缩短和舒张。经过在人体特定点放置电极能够检测到这些电脉冲。心电图 (ECG) 捕捉改变的电脉冲，以显现全体心律。
这种办法要在人体特定点放置两个或更多电极。ECG信号由六个峰值和谷值组成，别离标记为P、Q、R、S、T和U(参见图1)等六个接连字母。P峰值由心房的肌肉缩短构成。R峰值表明心房缩短的完毕和心室缩短的开端。最终，T峰值标志着心室缩短的完毕。R峰值的巨细一般介于0.1 mV至1.5 mV范围内。
图1-ECG波形
核算均匀心率时首先要丈量时间距离，即两个接连R峰值之间的RR距离，并核算该值在15、30或60秒固定时间窗口内的均匀倒数。然后，将这个均匀值扩展为每分钟心跳次数(bpm)单位。R峰值是QRS复合波的一部分;该复合波代表心室去极化。一般，ECG总是会遭到如下要素的损坏：(i) 来自周围设备的电气搅扰(例如市电电源的影响)，(ii) 丈量(或电极接头)噪声，(iii) 肌动电流图噪声(肌肉缩短)，(iv) 运动伪影，(v) 基线漂移和呼吸伪影，(vi)仪器噪声(例如模数转化过程中的伪影)。
在核算心率之前，咱们必须在模仿(扩大、共模电压按捺和滤波)域和数字(数字滤波)域中处理ECG。这些功用大部分都可经过微控制器实时履行。图2给出了ECG心率监控器的一种完成计划。INSAMP能回绝CMRR并且信号可预扩大以提高抗噪性。别的还运用了一个反相信号。这部分电路包括一个缓冲扩大器(BUF AMP)和一个反相扩大器(INV AMP)，后者可用来向手部施加反相的共模信号，意图在于消除搅扰。电路输出部分有一个可主动勘探手放在电极上的电压电平转化电路。阈值电路和比较器能检测到这个时间。
从INSAMP输出后，EKG信号经过高通滤波器，再由BUF AMP进行缓冲。然后，信号经过ADC完成数字化。随后，数字化的信号经过各种滤波器和脉冲核算例程，然后核算心率。
图2-选用片上体系的ECG
光学体积描记法
血管在每个心跳周期内脉动，以便让血液流入或留出人体的各个部分。当光辐射(例如红外线)穿过手指或耳垂中的血管时，从手指或耳垂接收到的光信号便具有了周期性，会因有节奏的血流和血液的吸波特性而产生改变。可使用这一光学改变来制造光学体积描记仪。
依据感光方位的不同，光学体积描记仪包括两类传输和反射。在这种完成计划中，IR LED被已调信号激起，以防止低频搅扰;选用光电二极管感应从手指或耳垂接收到的光，再使用带同步解调器(与调制器同步)的带通滤波器进行滤波。信号经过ADC完成数字化，并发送到软件滤波器中构成脉冲。最终由软件峰值检波器确认心率。
图3-光学体积描记仪
压力感应法
心脏有节奏的缩短和舒张会使血管壁上的血压产生改变。这样，血管会随心脏跳动的节奏而产生脉动。血管的这种脉动能够由放在人体恰当方位(如手腕)的压力或压电传感器感应到。这种压力改变被用在血压监控器中丈量心率。图4给出了带有滤波和扩大功用的压力传感器测出的手臂血管脉动波形。这些脉冲被称为示波脉冲，可经过主动血压监控器进行丈量。
图4-示波脉冲
来自血管的压力信号由压力传感器读取。随后将信号进行扩大和滤波，以分离心搏信号。然后，用ADC将信号数字化。最终可将定时器作为参阅，以核算心率。
图5- 选用压力传感器和片上体系完成的HR监控器
心音描记仪
在缩短与舒张过程中心脏瓣膜的开闭会发出声响。这种声响用听诊器一般能够听得到，并且它们与心搏同节奏，可用传声器进行感应。除了正常的心音(S1和S2-Lub与Dub)外，还会记录到非正常的杂音。正常心音可用来确认心率。正常心音和不同杂音具有不同的频谱特性，因而经过适宜滤波后能够直观地显现心脏的异常情况。这种声学特性在心音描记仪中用来确认心率。图6给出了正常和非正常的心音。
图6-心音
运用连接到隔阂的灵敏传声器检测心音信号。对来自传声器的电信号进行扩大，并经过噪声滤波器消除外部噪声。运用数字滤波器从ADC数据中过滤出显着的杂音和有节奏的Lub与Dub声响，这样就可使用Lub和Dub信号核算心率。
图7- 选用PSoC片上体系架构完成的心音描记仪
