基于MATLAB/SIMULINK的心電信號(hào)源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

心電信號(hào)主要頻率范圍為0.05100Hz，幅度約為04mV，信號(hào)十分微弱。由于心電信號(hào)中通常混雜有其它生物信號(hào)，加之體外以500Hz工頻為主的電磁場(chǎng)干擾，使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測(cè)量條件比較復(fù)雜，為醫(yī)學(xué)研究、救治和教學(xué)帶來(lái)一定困難。本文通過(guò)對(duì)心電信號(hào)的特征分析，提出了基于MATLAB/SIMULINK的心電信號(hào)仿真方法，采用快速原型技術(shù)通過(guò)輸入/輸出卡，將虛擬仿真信號(hào)轉(zhuǎn)化生成實(shí)際的物理電信號(hào)，并與實(shí)際硬件電路連接起來(lái)，構(gòu)成心電信號(hào)的半實(shí)物仿真模型。

　　基本原理

　　心電信號(hào)

　　一個(gè)典型的心電信號(hào)如圖1示，它由P波、Q波、R波、S波和T波組成，在診斷過(guò)程中可以根據(jù)這些特征波的間隔幅值以及P-R間隔、S-T間隔和Q-T間隔判斷病人病情。

　　Fourier級(jí)數(shù)

　　若一個(gè)函數(shù)滿足狄里赫利條件，則可以將它展開為傅立葉級(jí)數(shù)的形式。傅立葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)形式定義如下：

　　狄里赫利條件充分條件：

　　(1)函數(shù)在任意有限區(qū)間連續(xù)，或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)(當(dāng)t從左或右趨向于這個(gè)間斷點(diǎn)時(shí)，函數(shù)存在有限的左極限和右極限);

　　(2)在一周期內(nèi)，函數(shù)存在有限個(gè)極大值或極小值。

　　心電信號(hào)仿真及結(jié)果分析

　　心電信號(hào)仿真

　　本設(shè)計(jì)方案是將心電信號(hào)看作一個(gè)由各個(gè)三角波信號(hào)和正弦信號(hào)的組合，先經(jīng)過(guò)計(jì)算得到各個(gè)特征波序列，再將各波合成為最終的仿真信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

　　(1)心電信號(hào)的QRS波、Q波和S波用三角波實(shí)現(xiàn)。

　　(2)心電信號(hào)的P波、T波和U波用正弦波實(shí)現(xiàn)。

　　三角波數(shù)學(xué)模型建立

　　三角波數(shù)學(xué)模型建立如下：

　　為方便計(jì)算，將此函數(shù)展開為傅立葉級(jí)數(shù)的形式：

　　式中，

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