各种智能手表/智能手环的心率监测功能精准度怎么样？都有哪些技术在里面？
我们来详细聊聊这里面涉及到的一些技术，以及影响精准度的因素。
核心技术：光学心率传感器（PPG）
市面上绝大多数智能手表和手环的心率监测都依赖于一个叫做光电容积脉搏波描记法（Photoplethysmography，简称PPG）的技术。这名字听起来有点复杂，但原理其实很简单，就是利用光来测量你的心率。
它是怎么工作的呢？
1. 光源： 智能手表或手环的背面通常会有一到两个LED灯，通常是绿色的，也有的会使用红外线或者黄光LED。绿色光最常用，因为它在穿透皮肤时被血液吸收的程度变化最大，而血液的颜色变化（受含氧量影响）与心跳同步。
2. 光穿透与反射： 当LED灯发光时，光线会穿透你的皮肤。在你的血管里，血液会随着心脏的跳动而搏动。当血液量增加时（心跳时），它会吸收更多的光线；当血液量减少时（心跳之间），它会吸收较少的光线。
3. 光电探测器： 在LED灯旁边，会有一个光电探测器（通常是光电二极管）。这个探测器会接收那些穿透皮肤后反射回来或透过的光线。
4. 信号转换与分析： 光电探测器将接收到的光线强度变化转换成电信号。这些电信号会非常微弱，需要经过一系列复杂的电子处理和算法来放大、过滤掉干扰，并从中提取出与心跳周期相关的规律性变化。算法会识别出这些规律性的波动峰值，将它们计算成每分钟的次数，也就是你的心率（BPM）。
除了PPG，还有哪些可能的技术在里面？
虽然PPG是主角，但为了提高精准度和稳定性，有些设备还会集成其他辅助技术：
加速度计和陀螺仪： 这些传感器能检测你的运动状态。运动时，特别是剧烈运动，你的手腕会有晃动，这会产生很多“噪音”干扰PPG信号。通过分析加速度计和陀螺仪的数据，算法可以识别出哪些信号变化是由于运动引起的，从而过滤掉这些干扰，只保留与真实心率相关的信号。
ECG（心电图）传感器： 一些高端的智能手表（比如Apple Watch Series 4及以上版本）还配备了ECG传感器。它需要你用手指接触手表上的表冠或其他金属触点，通过皮肤形成一个闭合的电路，直接测量你心脏的电活动。ECG是诊断心律不齐等问题的“金标准”，它的精准度比PPG高很多，而且可以检测到心房颤动（AFib）等情况。但ECG的监测是一次性或短时间的，不像PPG可以连续监测。
温度传感器： 有些设备会集成温度传感器，虽然它不直接测量心率，但体温的变化可能会影响血液流动，从而间接影响PPG信号的解读。
血氧传感器： 现在的很多智能手表/手环也加入了血氧监测。它通常使用红外线和红光LED，通过测量不同波长光线的吸收情况来判断血液中的血氧饱和度。虽然与心率监测原理不同，但它和心率传感器都依赖于光学测量，并且在同一次佩戴中一起工作，可以为健康状况提供更全面的参考。
影响心率监测精准度的因素
理解了技术原理，我们就能更好地明白为什么心率监测的精准度会有波动：
1. 佩戴松紧度： 这是影响PPG最关键的因素之一。
太松： 光线容易受到外界环境光干扰，而且传感器与皮肤接触不紧密，信号会不稳定，容易出现读数跳变或无法读取。
太紧： 会压迫血管，影响血液流量，甚至可能导致血管收缩，从而让PPG信号失真，测量结果偏低。
最佳状态： 传感器能紧贴皮肤，但又不会感到不适。通常建议佩戴在腕骨上方一点点的位置，确保传感器稳定接触。
2. 皮肤颜色和纹身：
皮肤颜色： 深色皮肤对光的吸收更强，可能会影响绿光LED穿透和反射的信号。不过，现代算法已经有所优化，但理论上，浅色皮肤的信号可能更“干净”一些。
纹身： 如果纹身墨水（尤其是深色或含金属的墨水）正好覆盖在传感器下方，会像深色皮肤一样吸收大量光线，严重干扰PPG信号的准确性。
3. 体温和血液循环：
寒冷环境： 手指和手腕的末梢血管会收缩以保持核心体温，导致血流量减少，PPG信号变弱，影响测量。
剧烈运动后的血流变化： 在剧烈运动后，血液流速和血管状态会发生变化，对信号解读有一定影响。
4. 运动类型和强度：
静止或低强度运动（如散步）： PPG通常能提供相当不错的准确性。
高强度间歇训练（HIIT）或爆发性运动： 在运动过程中，手臂的剧烈摆动、肌肉收缩等会产生大量的运动伪影，极大地挑战PPG的抗干扰能力。即使有加速度计辅助，在高强度下，PPG的瞬时心率准确度可能会有所下降，出现延迟或不稳。
需要精确心率的训练： 对于专业运动员或需要进行非常精确心率区间的训练者，胸带式心率带仍然是更可靠的选择，因为它直接测量的是心脏的电信号，不受体表血流和运动伪影的影响。
5. 算法的优化程度：
品牌和型号的差异： 不同品牌、不同型号的智能手表/手环，其内置的心率算法差异很大。一些厂商投入了大量研发来优化算法，提高在各种场景下的准确性，例如通过机器学习来预测和校正信号。
固件更新： 很多品牌会通过固件更新来不断改进心率算法，所以保持设备更新也是一个保持准确性的好方法。
6. 环境因素：
外界光线： 尽管设备会尽力屏蔽，但强烈的直射阳光或高亮度的环境光理论上也有可能对光电探测器产生一定干扰。
出汗： 大量出汗可能导致传感器和皮肤之间的接触不良。
总结一下
技术核心是PPG光电传感器，通过测量血液对光的吸收来推算心率。
加速度计、陀螺仪等传感器用于过滤运动干扰。
ECG传感器在高阶设备上提供更准确的电信号测量，但不是连续监测。
佩戴的紧密度、皮肤颜色、纹身、体温、运动状态和算法优化是影响其精准度的主要因素。
总的来说，如果你不是专业的运动员，也没有特定的医疗需求，日常用智能手表或手环来监测静息心率、睡眠心率、运动时的平均心率和最大心率，它们的表现已经足够让你了解自己的健康状况和运动强度了。但对于一些瞬时心率的剧烈变化捕捉，或是对精度要求极高的情况，它们可能无法完全替代专业的心率监测设备。
网友意见
有伙伴私信我推荐适合的智能手环，有伙伴表示内容太专业太长了表示没有耐心看完，那就直接看前面推荐的手表即可。如果想了解更多，可以慢慢阅读深度原理层面的内容。
如果看到有优惠券或者降价，可以考虑快速入手。如果价格功能与我标注的不同，请以官方最新介绍和参数为准（超哥只是个昵称，不承担任何作为哥的责任和义务）
关于智能手表/智能手环如何选择，自己写了一篇专门的文章，以后文章将不断更新，欢迎讨论交流：
不要看标价，点进去看实际优惠后的价格。
不要看标价，点进去看实际优惠后的价格。
100元价位入门级智能手环：
200元入门级智能手环：
恰好最近在研究类似心率手环分析，然无人邀请自己，容我孤独寂寞冷一会儿。
过5赞开始答题。
不管到不到5赞，自己都想回答这个问题了。
第一种：PPG 光电容积脉搏波描记法原理（Photo Plethysmo Graphy）
简单来说，反射而已，就是利用血液中透光率的脉动变化，折算成电信号，对应就是心率。
代表产品：Fitbit charge HR & Surge
当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到指，端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液，容积在心脏作用下呈搏动性变化。当心脏收缩时外周血容量最多光吸收量也最大，检测到的光强度最小。而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。
附上临床的应用论文 光电容积脉搏波描记法原理及其在临床上的应用
为什么经常见到的都是绿光LED？
因为在血液这种红色液体面前，绿光的吸收率是最大的，对于数据判断是比较准确的。
当用户的心脏跳动时，会有更多的血液流过用户的手腕，绿光的吸收量也会越大。在心脏跳动间隙，血液流量减少，导致绿光的吸收也会减少。
举个例子，假设手环的发光数值为100，皮肤肌肉组织吸收恒定的10，血液总吸收为15，那反射后为100-10*2-15=65，然后动脉血过来，红细胞含氧增多，血液总吸收变成了2被，那反射后为50，
之后会一直处于65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……，通过计算每秒多少次脉冲变化，就得出你的心率。
不知道PPG这种方式有没有看明白呢？
不熟悉血液循环方式的，可以看下这个心博与血液循环模型，大洋科教，顺便复习下初中学过的血液循环知识。
它的原理就决定了它的缺点，如果手环和皮肤直接有很多汗液呢？那数值就会不准确。
如果你的数值是这样变化，65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等，这也会让机器蒙逼了。
总结来说：
这种方法，测量静息脉搏和正常有规则运动（跑步等）还是比较准的，但对于无规则的运动，如足球羽毛球等无规则运动，举例所说的假设数值会乱蹦，会稍微准确度下降。但也是相差几个数值来说，对于非专业人士，我感觉应该足够了吧。
第二种：心电信号测量，类似ECG（心电图）
这个说的简单点，就是你去医院做过的心电图，其实有点类似。不同的是，医院需要在心口、脚上、手腕上都要加上电极，需要测量更多的数据，而腕式手表就不需要那么多数据，仅仅心率就够了。
简单来说，
心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电的。通过收集到的电极变化，经过算法处理，可以还原出很多数值，其中可以还原出心率数值。
（图片看看就算了，侵权联系我删除）
每次心跳，人的体表都会有微小的电极变化，而捕捉到这些电极变化，再经过算法就可以还原出心率跳动的频率。据我所知，手环内，好像jawbong UP 3采用的是心电测量技术，其它大部分都是光电技术。截图为例
至于心率带，一般也都采用心电测量，检测体表电极变化，还原出心率数值。
再多说几句，心率带有硬性和软性两种材料，区别很简单，看是不是有柔性薄膜电极。通常情况下，有柔性薄膜电极的数值会准确一点，而且沾点水会更紧密些。（想想我去测量一些对比心率数值时，会偶尔用嘴舔下然后粘上去，画面不敢想象）
为什么要用柔性薄膜点击？
柔性薄膜电极可以紧密地贴住胸部轮廓，光滑的电极表面沾水后会产生很强的吸附性，牢牢地粘附在皮肤表面，大大降低了运动中胸带位移摩擦对心率信号的干扰。目前主流的心率表厂家比如 POLAR 博能,, SUUNTO 松拓, GARMIN 佳明，MIO迈欧等等都有相关产品，我就不做广告了。
心电测量有什么缺点？
我擦，必须有啊。想象你做心电图的时候，一次都要百十块钱，凭什么啊？因为数据处理复杂，它测量的电极变化中，不仅仅只有心率数据而已，还有更多的信息，心率只是其中很小的数据，各个组织器官正常和病变情况下的数据也都是不同的。微小的变化，是好事也是坏事，一方面精准，一方面更难把控。详细可以参考@miracle，他更专业，部分图片也是来自他那里的。更多的医学上心电测量的，可以看下他的回答。
======================================================================
如果你能看到这里，不妨顺便看看这些问答，总有一个适合你：
有哪些值得入手的智能手环？ - 知乎用户的回答
懒得再更新了，也懒得辩论了，苹果写的比我好N多倍。
直接看下图
如果你觉得有帮助，欢迎点个赞，更欢迎评论区互动交流。
所有评论，我都会认真查看并回复。
智能手环优质文章清单：
类似的话题
-
关于智能手表和智能手环的心率监测功能，它们的精准度确实是一个大家都很关心的问题。简单来说，现在的技术已经做得相当不错，但要达到医用级别的绝对精准，还有一段距离。不过对于日常健康追踪、运动强度分析来说，已经足够满足大部分人的需求了。我们来详细聊聊这里面涉及到的一些技术，以及影响精准度的因素。核心技术：............. -
关于手机镜头膜是不是智商税这个问题，这绝对是一个值得深入探讨的议题，因为市场上关于它的声音可以说是一半海水一半火焰。有些人坚信它能保护心爱的手机镜头，而另一些人则认为这是厂商或者第三方商家为了牟利而制造的噱头。要说清楚这一点，我们需要从几个关键方面来掰扯。首先，我们得承认，手机镜头的设计本身并不是一.............
-
市面上琳琅满目的翻译笔，乍一看，好像和我们手里的智能手机功能大同小异，甚至在某些方面，手机APP的更新速度和功能的多样性似乎更胜一筹。那么，为什么还有人愿意为一支小小的翻译笔买单？这背后的逻辑，其实比我们想象的要复杂和有趣得多。抛开“手机都能做到”这个最直接的疑问，我们要先弄明白，翻译笔存在的“理由.............
-
这个问题很有意思，涉及到智能手机发展历程中一个非常关键但也容易被忽略的“幕后英雄”。要说“最开始”是谁提出安卓智能手机充电器通用的，这其实不是一个人或一个公司单打独斗拍板决定的，而是一个逐渐演变、各方博弈并最终形成行业标准的过程。要理解这一点，我们得回到那个智能手机刚刚起步，大家还在探索如何让设备更.............
-
.......
-
市面上琳琅满目的 AI 智能音箱，真是让人眼花缭乱。从谷歌的 Nest 系列、亚马逊的 Echo 系列，到国内的小度、天猫精灵、小爱同学，它们各自都有自己的粉丝群体。要说优缺点，那真是仁者见仁智者见智，但结合我自己的使用体验和了解到的信息，大概可以这样梳理一下。国内外厂商 AI 智能音箱的优缺点分析.............
-
.......
-
在国内新能源汽车市场蓬勃发展的浪潮中，造车新势力们以其前瞻性的技术和大胆的创新，正在重塑着我们对汽车的认知。而特斯拉，作为这场变革的引领者，其智能座舱早已深入人心。那么，这些国内的“新势力”们，在智能座舱领域究竟有着怎样的独特之处，又与特斯拉这位“老大哥”的模式有何不同呢？今天，咱们就来掰扯掰扯，不.............
-
.......
-
.......
-
.......
-
.......
-
.......
-
智能驾驶，这个词听起来高大上，但它背后蕴含的意义，远不止是让汽车自己开那么简单。这就像我们从骑马变成了开车，再从开车变成了机器人开车一样，是一场深刻的出行革命。各大公司争相投入巨资研发，绝不是一时兴起，而是看到了它能够解决当下出行痛点、创造全新价值的巨大潜力。智能驾驶的意义，可以从几个核心层面来理解.............
-
.......
-
.......
-
.......
-
这个问题触及了智慧、情绪管理以及人际关系处理的深层逻辑，用通俗易懂的方式来解释，大概可以从以下几个层面来理解：一、 智慧的核心在于认知升级，而非情绪宣泄 看透本质，理解因果： 真正有智慧的人，他们的思维方式更侧重于“为什么”和“怎么样”，而不是简单地“是谁”和“怎么样对我”。他们倾向于探究事物背.............
-
.......
-
俄乌战争的爆发，对欧洲而言无疑是一场深远的冲击，其影响之广、程度之重，用“损失巨大”来形容毫不为过。然而，当我们审视欧洲的政治家和智库们，似乎总有人会产生这样的疑问：他们真的看不出这些潜在的巨大损失吗？要回答这个问题，我们得先梳理清楚，欧洲在俄乌战争中究竟承受了哪些方面的“最大损失”。这其中包含的维.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有