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基于LabVIEW的脈搏信號檢測與分析系統(tǒng)

作者:楊風(fēng)健 吉林醫(yī)藥學(xué)院 教師 時間:2010-05-11 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  根據(jù)物理學(xué)上的定義,導(dǎo)體的電阻 R 取決于該導(dǎo)體的電阻率、長度及其截面積的大小。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/108858.htm

  R = ρL/S= ρL2 /V

  式中 ,ρ為電阻率;S為導(dǎo)體截面積;L為導(dǎo)體長度;V為導(dǎo)體體積。假設(shè)圓柱導(dǎo)體的長度不變,導(dǎo)出電阻變化ΔR 與容積變化ΔV 的關(guān)系式為:

  ΔR = - ρL2ΔV/V2 = - RΔV/V

  上式表明容積的變化與電阻的變化密切相關(guān) ,負號表示容積的增加將導(dǎo)致電阻的降低,也就是說人體受檢部位就相當(dāng)于一個阻值發(fā)生周期性變化的電阻,只要測得阻值的變化波形即可測得脈搏信號。給人體輸入激勵電流,通過人體阻抗轉(zhuǎn)換為電壓信號,測量此電壓信號的周期性變化即可反映出阻抗的變化,最終測得脈搏信號。

  脈搏信號采集設(shè)計思想

  脈搏信號具有同其它生物電信號相同的特點,信號微弱、頻率較低并且極易受到干擾。假設(shè)人體受檢部位的等效阻值為1000歐姆,那么隨著脈搏波的傳遞,阻抗的變化量約為1歐姆,并且此變化量的大小與檢測位置、個體差異及電極系統(tǒng)情況都有較大關(guān)系,直接測量此信號具有較大難度。對人體而言,所產(chǎn)生的電信號不僅僅是脈搏信號,還要受到與之頻率及幅值特性相近的其他生物電信號的干擾,同時,來自外界的工頻干擾、日光燈干擾等對脈搏信號高質(zhì)量提取造成了很大的影響。

  應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)分析生物電信號,能有效降低信號處理的復(fù)雜性和困難度,能很好的解決上述存在的問題,使生理信號的處理分析變得更加方便和簡單。鑒于LabVIEW的強大數(shù)字信號處理及數(shù)學(xué)分析功能,為節(jié)省開發(fā)時間,提高開發(fā)效率,采用LabVIEW編寫軟件應(yīng)用程序,開發(fā)基于LabVIEW的脈搏信號檢測與分析系統(tǒng)。

  脈搏信號提取基于調(diào)制和解調(diào)的原理,系統(tǒng)整體框圖如圖2,本設(shè)計中測量位置為手臂,通過激勵電極(E1,E4)給人體輸入100KHz、0.6mA的載波,在E1與E4間距離設(shè)置為15cm時,在此高頻信號的激勵下,人體等效阻抗約為200歐姆左右。此時人體脈搏信號被調(diào)制在激勵信號中,輸出信號為調(diào)幅波,相對于脈搏信號而言,載波信號的振蕩頻率為高頻信號,將此調(diào)幅波通過測量電極(E2,E3)輸入給脈搏信號調(diào)理電路,進行模擬解調(diào),濾除高頻載波,便可得到脈搏波。同時對調(diào)理電路中的模擬解調(diào)前的采樣點進行高速采樣,經(jīng)串口與LabVIEW通信,利用軟件對信號進行解調(diào)、信號處理、特征值提取、波形顯示、回歸分析等操作。

  圖2 系統(tǒng)整體框圖



關(guān)鍵詞: NI LabVIEW

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