基于虚拟仪器的心电信号采集系统研究

发布时间：2017-04-30 02:01

  本文关键词：基于虚拟仪器的心电信号采集系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 心电图技术以其操作简单、无创、易阅、重复性好等特点,成为心脏学临床诊断、观察、科研等不可缺少的手段之一。数十年来心电图临床应用的范围不断扩大,有的技术把心电图作为时相的定标,如心音图、超声心动图、无创性心功能测定等。在国家863计划资助项目“心血管系统功能状态监测技术与装置”(项目编号:2006AA02Z4D9)中,心电信号同样是用作心音和脉搏波信号的定标,共同评价人体的心血管系统功能状态。虚拟医学仪器是随着计算机技术、现代医学测量技术的发展而发展起来的新型技术,代表着当今医学仪器发展的最新趋势,尤其适合于医学或生物医学工程的研究。 本文针对项目中对心电信号检测的要求,设计了一套基于虚拟仪器的心电信号采集系统。主要研究内容如下: (1)心电放大滤波电路的硬件搭建。人体心电信号的主要频率范围为0.05～100Hz,幅度约为0～4mV,信号十分微弱。由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号,加之体外以50Hz工频干扰为主的电磁场的干扰,使得心电噪声背景较强,测量条件比较复杂。本文设计的心电放大器具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能,能不失真的检出有临床价值的干净心电信号。 (2)安全性能及导联优化。由于心电电极直接与人体皮肤接触,为了保证被测者的安全,设计了一套安全隔离方案,通过电源隔离与信号隔离双重保护,使系统处于全浮地状态而保护人身安全。此外,由于在项目中要同时测量心电以及其他生理信号,为了保证被测者的舒适度和测量的方便性,优化了导联的选择。 (3)基于虚拟仪器的采集系统。利用虚拟仪器的图形化编程语言LabVIEW组建了一个心电测量系统,为心电信号进一步的分析处理做好准备。用LabVIEW设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境,用户最终看到的是和实际硬件仪器相似的操作面板,同时LabVIEW还为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境,设计者利用它可以轻松组建一个测量系统以及构造自己的仪器面板,而无需进行任何烦琐的程序代码的编写。 (4)心电信号的分析和处理。本文基于小波变换多分辨率分析理论和小波变换模极大值理论,去除了心电信号的基线漂移,并提取出特征点R波,取得了良好的实验效果。 (5)总体调试。总体调试系统,得到符合项目要求的心电信号。
【关键词】：心电放大器 虚拟仪器 LabVIEW 小波变换
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH772
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题来源12-13
• 1.2 心电信号在生理信号定位中的应用13-15
• 1.2.1 心电信号在心音成分提取中的应用13-14
• 1.2.2 心电信号在脉搏波特征点提取中的作用14-15
• 1.3 课题研究的主要内容15-17
• 第二章 系统整体设计方案17-32
• 2.1 心电信号分析基础17-22
• 2.1.1 心电信号的产生机理17-18
• 2.1.2 心电信号的特征18-19
• 2.1.3 心电导联19-21
• 2.1.4 心电信号的噪声来源21-22
• 2.2 虚拟仪器简介22-28
• 2.2.1 虚拟仪器的概念22-23
• 2.2.2 虚拟仪器的产生与发展23-24
• 2.2.3 虚拟仪器的硬件平台24-25
• 2.2.4 虚拟医学仪器25-28
• 2.3 心电信号采集系统的整体设计28-32
• 2.3.1 系统设计原则28-29
• 2.3.2 数据采集系统的硬件组成29
• 2.3.3 数据采集卡29-31
• 2.3.4 系统总体设计31-32
• 第三章 系统的硬件设计与实现32-42
• 3.1 心电模拟信号的设计要求32-33
• 3.2 心电采集放大器总体电路框图33-34
• 3.3 单元具体电路设计34-41
• 3.3.1 过压保护、高频滤波及缓冲放大器电路34-35
• 3.3.2 前置放大电路的设计35-37
• 3.3.3 共模信号抑制电路37-38
• 3.3.4 带通滤波电路38-39
• 3.3.5 后级放大电路39-40
• 3.3.6 50Hz陷波电路40-41
• 3.4 电路中的其他抗干扰设计41-42
• 第四章 心电安全隔离方案设计42-50
• 4.1 电流对人体的伤害42
• 4.2 安全隔离方案设计42-50
• 4.2.1 电源隔离部分43-44
• 4.2.2 信号隔离部分44-48
• 4.2.3 安全隔离实现的总体框架48-50
• 第五章 系统的软件设计与实现50-60
• 5.1 虚拟仪器的软件开发平台50-52
• 5.2 系统软件的程序结构52-53
• 5.3 用LabVIEW设计虚拟仪器的方法53-54
• 5.4 用LabVIEW进行数据分析54-55
• 5.5 系统软件的实现55-60
• 第六章 基于小波变换的心电信号处理与分析60-77
• 6.1 小波变换理论60-63
• 6.2 滤除心电信号基线漂移63-68
• 6.2.1 滤除心电信号基线漂移的常用方法63-64
• 6.2.2 小波变换抑制基线漂移64-68
• 6.3 ECG信号特征值的辨识68-77
• 6.3.1 常用检测R波的方法69-70
• 6.3.2 利用小波变换模极大值检测R波70-77
• 第七章 总结与展望77-78
• 附图78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 硕士期间参加的项目85-86
• 学位论文评阅及答辩情况表86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘科;宋秦中;;以实践为中心的“虚拟仪器”教学研究[J];中国电力教育;2011年19期

2 周翠平;徐亚栋;;基于虚拟仪器技术的复合材料身管动态试验[J];淮阴工学院学报;2011年03期

3 廖志军;;基于虚拟仪器的谐波在线监控系统[J];船电技术;2011年07期

4 丁玉飞;黄乡生;朱鹤树;李德峰;;基于LabVIEW的伽玛能谱仪的设计[J];电子质量;2011年07期

5 马红梅;;继电器电接触性能虚拟测试系统的研究[J];科技信息;2011年16期

6 yば馿，

本文编号：335997