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光線干擾

事實上，光電式心率測量設備最大的技術障礙是如何將生物特征信號從干擾中分離出來，特別是運動干擾。不幸的是，當把光線射入一個人的皮膚時，只有一小部分光量子返回給傳感器，并且收集的所有光量子，只有百分之一或千分之一是由心臟收縮的血流量調節的，剩下的都分散在非搏動性生理物質上，例如皮膚、肌肉、肌腱等等。因此，當這些非搏動性生理物質四處移動，比如在鍛煉或者日常生活活動中，由此導致的光線隨著時間變化運動躁動分散是很難從光線隨著真實血流量的分散中區分出來的。周圍光線干擾還加劇這個問題的嚴重性，比如隨著時間的變化，太陽光的干擾可以完全滲透到光電探測器中，甚至創造出近似生理性質的脈動信號。

膚色

人類擁有非常多種不同的漂亮膚色，多到以至于菲氏量表為膚色數值分類和對紫外線的反應而提供了7個類型的標準。不同的膚色對光的吸收是不同的，因此每一種膚色的特點在于都有不同的吸光圖譜。那么，這意味著光電式心率測量設備傳感器捕獲的光的強度和波長是取決于穿戴傳感器的人的膚色的。例如，深色皮膚吸收綠色光較多，這也表明了為什么大多數設備采用綠色LED作為光線發射器，限制了透過深色皮膚準確測量心率的能力的問題。這同樣暴露出透過紋身的皮膚測量心率的問題，這也是蘋果被人們詬病的“紋身門”，手腕有紋身的蘋果手表用戶發現顯示屏上的數據顯示非常微弱，甚至沒有。

交叉問題

光電式心率監測器存在由于周期性活動期間的運動而產生的交叉干擾方面的問題，這個問題面臨的最大的挑戰是這種活動帶來持續性的相同重復的動作。這點在記錄慢跑和跑步期間的步伐頻率時最常見，因為這些數據通常與心跳頻率（140-180下／步數每分鐘）處于同一個基本區間里。許多光電式心率監測設備面臨的這個問題使得運算法則很容易將通過光電監測數據錄入的步伐速率錯誤解讀成心率。這就是為人所知的“交叉問題”，因為在圖表上查看這些數據時，當心率和步伐速率發生重疊，許多光電式心率監測設備傾向于鎖定步伐速率并將其顯示為心率，盡管心率可能會在重疊后發生巨大改變。這個交叉干擾的問題在蘋果表上體現很明顯。

和其他腕部的光電式心率測量設備技術相比，很明顯蘋果表在“交叉”時顯示的心率監測失敗，標簽1到4人的步伐速率和心率相似，蘋果的數字信號不能將它們區分開來。第2處交叉有超過兩分鐘把心率讀成了步伐速率。

傳感器在人體上的位置

設備在人體上使用時面臨的獨有的挑戰是位置的不同會導致測量數據產生顯著的區別。最主要集中在三個部位：

1、耳朵－－在音頻耳塞里

2、胳膊－－在上臂臂章上部或者下臂上

3、手腕－－在智能手表或者運動追蹤器上

事實表明，腕部是最不能做到精確測量的部位之一。因為這個區域（肌肉、肌腱、骨頭等等）會產生更高的光線干擾，并且血管結構有高度的變異性。前臂部位被認為是更好的選擇，因為在那里的皮膚表面有更高的血管密度。然而，對于光電式心率監測設備來說，耳朵是至今為止被認為最佳的部位。因為那里只有軟骨和毛細血管，即使身體在運動也不會移動太多，因此大大減少了必須被過濾的光線的干擾。特別是，密集的動脈集合存在于抗耳屏耳和外耳之間。

上圖表明生物識別耳機和胸帶都能很好的排列，而腕部的光電式心率測量設備則做不到。

低灌注

灌注是身體將血液運送到毛細血管床的過程。在膚色上，不同種族之間灌注的水平是有極大差別的，像肥胖、糖尿病、心臟疾病和動脈疾病等問題都會降低血液灌注水平。低水平灌注，特別是在四肢上，會對光電式心率監測設備形成挑戰，因為信號和干擾的比率可能會大幅降低，低水平灌注和低水平的血流信號是相關聯的。不幸的是，低水平灌注在當今社會太常見了。所以，這也是一個很大的問題。幸運的是，在大多數由于低水平灌注導致光電式心率監測設備失敗的案例中，心臟信號會在幾分鐘的熱身后重新恢復，即開始動脈血流流入毛細血管和小動脈的新循環。

光學式心率傳感器使用時的注意要點

盡管現在市場上絕大部分的心率測量穿戴設備都采用的是PPG的測量原理，無論是從測量還是使用上來看都比較方便。但唯獨在測量精度、穩定性方面卻時常表現得不盡如人意，誤差較大。

在腕帶式心率測量設備的使用過程中，通常會要求攜帶者佩戴嚴實，以避免漏光而使得環境光線對測量產生干擾。

此外，皮膚的顏色、毛發和汗液也多多少少會對測量造成影響。一般來說，膚色越深的人光線越是難以穿透。而膚色越淺的人，反射光則在明亮的光束下又越容易散掉。為此，我們也從用戶反饋中窺得其中端倪。一位Samsung Gear 2的黑人用戶表示：膚色深的人根本用不了！我膚色還不算最深的，但是設備卻沒有一次能正常工作。而當我把傳感器移到指尖（手上膚色較淺的地方），設備就能好好運作。

影響光學心率測量設備精度的還有另一個重要因素，那就是測量點的選擇。由于腕部毛細血管狹窄，當血液循環至此時，流速已經慢了下來，無法真實反映及時心率。從上面的一個例子不難發現，人體指尖也是準確測量心率的一個絕佳位置。甚至有實驗顯示，在指尖處測量心率的精度要比手腕處高。這主要是因為指尖有一條直通心臟的動脈血管，血液的流速緊隨心臟每一次的怦動。而指尖皮膚呈半透明，有利于光的穿透，這進一步方便了光學傳感器在指尖的讀數。