基于LabVIEW的脈搏信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖3 個(gè)人信息錄入模塊界面

通過串口接收到的數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)幅波進(jìn)行同步解調(diào)，為盡可能不失真的還原波形，采用最大平坦型巴特沃斯濾波器進(jìn)行濾波處理，利用峰值檢測(cè)、微分處理等方法提取波形特征信息，通過波形實(shí)時(shí)顯示模塊進(jìn)行顯示，模塊界面如圖4，此模塊中還可以顯示心率，并且當(dāng)心率不在正常范圍時(shí)報(bào)警提示，可以選擇將該波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，進(jìn)行后續(xù)處理分析。在人體情緒上有波動(dòng)或肢體上的微小動(dòng)作會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生較大影響，需要待被測(cè)試者進(jìn)入身心平靜狀態(tài)后測(cè)量才比較準(zhǔn)確。

圖4 波形實(shí)時(shí)顯示模塊界面

LabVIEW的數(shù)學(xué)庫及信號(hào)處理庫中提供了各種數(shù)學(xué)處理、信號(hào)分析工具（如圖5），能夠完成復(fù)雜的數(shù)值分析、數(shù)學(xué)計(jì)算及信號(hào)處理等功能，用戶可以自定義各種復(fù)雜的算法，而傳統(tǒng)儀器不具有這樣的特性，針對(duì)性不強(qiáng)，并且開發(fā)傳統(tǒng)儀器的周期及成本較高，虛擬儀器可自定義的特點(diǎn)很好的解決上述存在的問題。

回歸分析是處理變量之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)工具,它可以幫助人們從一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā),分析變量間存在什么樣的關(guān)系,進(jìn)而建立這些變量間的回歸方程。系統(tǒng)應(yīng)用的最終目的是進(jìn)行人體試驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)到一定數(shù)量時(shí)，在結(jié)果分析模塊內(nèi)（如圖6），可選擇自變量、因變量（主波強(qiáng)度、重搏波強(qiáng)度、主波與重搏波強(qiáng)度比、上升沿斜率）以及自變量的個(gè)數(shù)。本設(shè)計(jì)中首先讀入測(cè)試數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)庫中“刪除超出區(qū)間數(shù)”工具剔除異常數(shù)據(jù)，根據(jù)需要配置 “曲線擬合”面板，即可對(duì)擬合曲線進(jìn)行顯示，并給出回歸系數(shù)，建立回歸方程。通過積累一定量數(shù)據(jù)之后，總結(jié)各種因素對(duì)脈搏信號(hào)影響規(guī)律，研究正常人與高血壓患者之間的波形差異，以及不同程度病情的高血壓患者波形演變規(guī)律。

圖5數(shù)學(xué)及信號(hào)處理庫

圖6結(jié)果分析模塊界面

系統(tǒng)工作流程

使用本系統(tǒng)進(jìn)行脈搏信號(hào)測(cè)量需進(jìn)行如下步驟：

1.選擇好測(cè)量位置，佩帶電極。

2.輸入個(gè)人信息，配置串口。

3.啟動(dòng)電源，被測(cè)試者應(yīng)當(dāng)盡量保持靜止，波形穩(wěn)定后可進(jìn)行數(shù)據(jù)的操作。

結(jié)論

以自行設(shè)計(jì)的脈搏信號(hào)采集裝置為基礎(chǔ)，應(yīng)用虛擬儀器作為開發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)具有可自定義、編程簡(jiǎn)單直觀、易于理解等特點(diǎn)。并且LabVIEW 是專門針對(duì)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理等任務(wù),提供了豐富完善的功能圖標(biāo),用戶只需直接調(diào)用,進(jìn)行接口處理即可，無需編寫大量代碼，極大地節(jié)省開發(fā)時(shí)間，降低開發(fā)及維護(hù)成本。應(yīng)用此平臺(tái)開發(fā)出了完善可靠的檢測(cè)分析軟件，成功實(shí)現(xiàn)了脈搏信號(hào)提取及顯示，并具有回歸分析等功能，為后續(xù)的科研及教學(xué)工作提供了良好的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的應(yīng)用完善是長(zhǎng)期的過程，總結(jié)潛在規(guī)律是建立在大量人體實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，精確的模型建立需獲取足夠多的數(shù)據(jù)，這是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作。通過實(shí)踐，也定會(huì)有更多需要增添或者改進(jìn)的功能，進(jìn)一步的完善整個(gè)系統(tǒng)的性能。