一、概述
檢測胎兒心率是一項技術性很強的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統的聽診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計數很難測量準確。而具有數字顯示功能的超聲多普勒胎心監護儀，價格昂貴，僅為少數大醫院使用，在中、小型醫院及廣大的農村地區無法普及。
此外，超聲振動波作用于胎兒，會對胎兒產生很大的不利作用 盡管檢測劑量很低，也屬于有損探測范疇，不適于經常性、重復性的檢查及家庭使用。本項目基于VTI公司的SCA600C13H1G型MEMS加速度傳感器，提出一種無創胎心檢測方法，研制出一種簡單易學、直觀準確的介于胎心聽診器和多普勒胎兒監護儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫療輔助儀器。
二、 SCA600C13H1G
SCA600C13H1G硅電容式加速度傳感器是由單晶硅和玻璃制成。這種設計能夠保證，隨著時問和溫度的變化，產品具有很好的可靠性、準確性和穩定性。它的電容檢測原理簡單而且可靠，是基于兩個平行板間距的變化來測量的。一對平行板間的電容和電荷存儲量取決于平行板間的間距和板面積。
產品的密封結構降低了封裝要求。微粒或化學物質不能進入傳感器內，從而保證了產品的可靠性。 產品的雙電容器結構和對稱性設計改善了產品的零點穩定性、線性度和橫向靈敏度。通常，溫度系數小于0.05FS/~C，橫向靈敏度小于3%。這種新型傳感器有如下特點;緊湊的結構，低功耗，可靠性好，性能優異。
VTI的加速度傳感器是基于已經得到證明的3D-MEMS技術制作的。三維微電子機械系統(3D-MEMS )，是各種技術的創新性組合，可以將硅加工成三維結構，其封裝和觸點便于安裝和裝配，用這種技術制作的傳感器具有極好的精度、極小的尺寸和極低的功耗。一個高級的傳感器僅由一小片硅就能制作出來，并能測量三個互相垂直方向的加速度。
三、系統工作原理與組成
本傳感器系統的工作原理如圖1所示。
通過加速度傳感器將胎兒心率轉換成模擬電壓信號，經前置放大用的儀器放大器實現差值放大。然后進行濾波等一系列中間信號處理，用A/D轉換器將模擬電壓信號轉換成數字信號。通過光隔離器件輸入到8051單片機進行分析處理，最后輸出處理結果。
1、前置放大電路
前置放大器主要考慮噪聲、輸入阻抗和共模抑制比這三項的影響。
2、信號處理電路
母體中胎兒心率信號是屬于強噪聲干擾下的低頻微弱信號，由于其非常微弱，只有微伏級，同時干擾又很大，因此有效信號往往會被淹沒。干擾信號一般包括高頻的電磁干擾、50Hz工頻干擾以及母體中的其它干擾源等。工頻干擾主要以共模信號的形式存在，通常幅值可達幾伏。母體中的干擾信號和胎兒心率信號的頻率也不相重疊。能夠根據胎兒心率信號主要集中在7OHz～l10Hz范圍之內的特點，設計了一款針對性強、性能優越、穩定可靠的胎兒心率信號處理電路，如圖2所示。
中間信號處理電路分為帶通選頻電路、二級放大電路、50Hz陷波器和增益調節電路四部分。帶通選頻電路用狀態變量濾波器作為帶通濾波器，通帶的最大范圍設定為50Hz;--"140Hz如圖3所示。
這種濾波器有三個好處：適當選擇元件數值。可使品質因數Q和中心頻率無關; 和Q對元件參數很不靈敏;Q只可以很高(可和高Q值有源帶通濾波器相媲美)。
