心率血氧传感器的核心价值在于通过无创方式捕捉人体生理信号，其技术路径主要分为两类：光电容积脉搏波描记法（PPG）和心电图法（ECG），其中 PPG 因适配性强成为消费级设备的主流选择。
PPG 技术的底层逻辑是利用光与血液的相互作用。当特定波长的光（绿光、红光、红外光）照射皮肤时，肌肉、骨骼等组织对光的吸收相对稳定（形成直流 DC 信号），而动脉血因心脏搏动导致的血容量变化，会引起光吸收的周期性波动（形成交流 AC 信号）。通过解析 AC 信号的频率可获取心率，分析不同波长光的吸收差异则能计算血氧饱和度。例如，绿光（500-600nm）更易被红细胞吸收，适合心率监测；红光（600-800nm）和红外光（800-1000nm）则因氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的吸收差异，成为血氧测量的关键光源。
ECG 技术则通过检测心肌细胞电活动的电位差实现监测，精度更高且抗干扰能力强，但需电极与皮肤直接接触，在穿戴设备中受限于体积和舒适性，多应用于专业医疗场景。
血氧测量的核心原理基于血红蛋白的光学特性：脱氧血红蛋白（Hb）对红光吸收更强，氧合血红蛋白（HbO₂）对红外光吸收更显著。通过计算红光与红外光的 AC/DC 信号比值，可精准推导血氧饱和度。
研究突破
近年来，心率血氧传感器的研究突破集中在三个方向：抗干扰设计、形态创新与能效优化，推动技术从消费级向医疗级跨越。
运动干扰的攻克是 PPG 技术的长期挑战。腕戴式设备因手腕运动易产生信号伪影，而 Polar 与芬兰 VTT 联合开发的臂戴式多波长 PPG 传感器给出创新方案：采用皮肤兼容型点胶透镜，通过遮光胶与透明光胶抑制 LED 与光电二极管的串扰，使 AC 信号信噪比（SNR）显著提升。实验数据显示，其血氧测量均方根误差（RMSE）低至 2.61%，心率测量误差仅 1.6±1.1%，为运动场景提供了临床级精度。
柔性与集成化设计拓展了应用场景。基于柔性混合电子的传感器（如 Advanced Electronic Materials 报道过的利用多层丝网印刷制造的柔性混合电子设备）厚度仅 1.6 毫米，可贴合前额等部位，较传统手指测量提前 10 秒捕捉血氧变化，为重症监测争取时间。华为玄玑感知系统则通过多光路分区设计与超隔光玻璃工艺，将信号质量提升 20% 以上，实现 15 秒内完成血氧检测，适配高海拔等极端环境。
能效革命是穿戴设备续航的关键。维客昕微电子的 VC52S 传感器在心率模式下功耗仅 40μA，休眠状态低至 400nA，支持 14 天连续监测；吉林大学开发的有机光电容积描记法传感器采用微腔有机发光二极管，功耗降至同类器件的 40%，为长期佩戴设备提供了技术支撑。此外，算法优化如 CycleGAN 运动伪影消除技术，将动态测量误差从 12% 降至 4.5%，进一步提升了复杂场景下的可靠性。