一种虚拟信号采集方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟信号采集方法，包括步骤如下：(1)在测量位置手臂上设置有激励电极E1、激励电极E4、测量电极E2和测量电极E3，激励电极E1和激励电极E4间距离设置为15cm，通过激励电极E1和激励电极E4给人体输入100kHz、0.5-0.8mA的载波，输出信号为调幅波；(2)将此调幅波通过测量电极E2和测量电极E3输入给脉搏信号调理电路，进行模拟解调，滤除高频载波，便可得到脉搏波；(3)同时对调理电路中的模拟解调前的采样点进行高速采样，对信号进行解调、信号处理、特征值提取、波形显示、回归分析操作。本发明专利技术有益的效果是：能有效降低信号处理的复杂性和困难度，使脉搏信号的处理分析变得更加方便和简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涉及虚拟脉搏信号采集方法，尤其是一种基于虚拟仪器技术的脉搏信号采集方法，属于信号处理

技术介绍
脉搏信号具有如下具体特点:(I)强干扰下的微弱信号，由于脉搏信号幅度很小，大约是μν到mV的数量级范围。因此，极容易引入干扰，这些干扰有来自50Hz的工频干扰，有来自肌体抖动、精神紧张带来的假象信号等。(2)频率低但能量相对集中的信号，人体的脉搏频率非常低，约为0.5?10Hz，一般情况下为IHz左右，脉搏信号可看成一个准直流信号，也可看成是一个甚低频交变信号。根据脉搏功率谱能量分析，健康人脉搏能量绝大多数分布于I?5Hz，而病人脉搏在IHz以下和较高频段(如5Hz以上或1Hz以上)仍有相当一部分的能量分布。(3)复杂且易变的随机信号，脉搏信号因人体生理、病理、心理的不同而不同，又受环境、时间、气候的影响，表现出同一个人在不同的时间、地点有不同的脉象，有时也会有不同的疾病表现出相同的脉象。由于脉搏信号的复杂性和变异性，一方面使得我们较难直接从观测结果中总结信号的特性和规律；另一方面，在有些情况下，有意义的信息恰恰蕴含在变异性之中。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟仪器技术的脉搏信号采集方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下: ，包括步骤如下: (1)、在测量位置手臂上设置有激励电极E1、激励电极E4、测量电极E2和测量电极E3，激励电极El和激励电极E4间距离设置为15cm，通过激励电极El和激励电极E4给人体输入10KHz,0.5-0.8mA的载波，此时人体脉搏信号被调制在激励信号中，输出信号为调幅波； (2)、将此调幅波通过测量电极E2和测量电极E3输入给脉搏信号调理电路，进行模拟解调，滤除高频载波，便可得到脉搏波； (3)、同时对调理电路中的模拟解调前的采样点进行高速采样，经串口与LabVIEW软件通信，利用软件对信号进行解调、信号处理、特征值提取、波形显示、回归分析操作。其中，所述的LabVIEW软件通过串口与MCU控制器相连接，采用光耦6N137将计算机的地与MCU控制器的地进行隔离。优选的，所述载波电流为0.6mA。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: 本专利技术直接从传感器上采集到未经放大的原始信号，可以看见模糊的脉搏信号，但存在大量的干扰，很难分析出脉搏信号的好坏。应用虚拟仪器技术分析生物电信号，能有效降低信号处理的复杂性和困难度，从根本上解决上述问题，使脉搏信号的处理分析变得更加方便和简单。鉴于LabVIEW的强大数字信号处理及数学分析功能，为节省开发时间，提高开发效率，采用LabVIEW编写软件应用程序，开发基于LabVIEW的脉搏信号检测与分析系统。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细的描述说明。本实施例的基于虚拟仪器技术的脉搏信号采集方法，包括步骤如下: (1)、在测量位置手臂上设置有激励电极E1、激励电极E4、测量电极E2和测量电极E3，激励电极El和激励电极E4间距离设置为15cm，通过激励电极El和激励电极E4给人体输入10KHz,0.5-0.8mA的载波，优选的0.6mA，在此高频信号的激励下，人体等效阻抗约为200欧姆左右，此时人体脉搏信号被调制在激励信号中，输出信号为调幅波； (2)、相对于脉搏信号而言，载波信号的振荡频率为高频信号，将此调幅波通过测量电极E2和测量电极E3输入给脉搏信号调理电路，进行模拟解调，滤除高频载波，便可得到脉搏波； (3)、同时对调理电路中的模拟解调前的采样点进行高速采样，经串口与LabVIEW软件通信，利用软件对信号进行解调、信号处理、特征值提取、波形显示、回归分析操作。为有效的排除外界干扰，减少模拟电路处理信号带来的信号失真，尽可能的再现真实的脉搏信号，进而研究影响人体脉搏信号的各种因素，我们应用LabVIEW虚拟仪器开发软件应用程序，应用程序通过串口与硬件进行通信，并且考虑到计算机的干扰较大，采用光耦6N137将计算机的地与单片机的地进行隔离，防止计算机地线上的噪声耦合信号调理电路，降低模拟电路的噪声，提高整个系统的抗干扰性能。通过串口接收到的数据，对调幅波进行同步解调，为尽可能不失真的还原波形，采用最大平坦型巴特沃斯滤波器进行滤波处理，利用峰值检测、微分处理等方法提取波形特征信息，通过波形实时显示模块进行显示，模块中还可以显示心率，并且当心率不在正常范围时报警提示，可以选择将该波形数据存储，进行后续处理分析。在人体情绪上有波动或肢体上的微小动作会对信号产生较大影响，需要待被测试者进入身心平静状态后测量才比较准确。LabVIEff的数学库及信号处理库中提供了各种数学处理、信号分析工具(能够完成复杂的数值分析、数学计算及信号处理等功能，用户可以自定义各种复杂的算法，而传统仪器不具有这样的特性，针对性不强，并且开发传统仪器的周期及成本较高，虚拟仪器可自定义的特点很好的解决上述存在的问题。回归分析是处理变量之间相关关系的数学工具，它可以帮助人们从一组实验数据出发，分析变量间存在什么样的关系，进而建立这些变量间的回归方程。系统应用的最终目的是进行人体健康信息检测，采集数据到一定数量时，在结果分析模块内，可选择自变量、因变量(主波强度、重搏波强度、主波与重搏波强度比、上升沿斜率)以及自变量的个数。本项目设计中首先读入测试数据，通过数学库中“删除超出区间数”工具剔除异常数据，根据需要配置“曲线拟合”面板，即可对拟合曲线进行显示，并给出回归系数，建立回归方程。通过积累一定量数据之后，总结各种因素对脉搏信号影响规律，研究正常人与患者(如高血压患者)之间的波形差异，以及不同程度病情的患者波形演变规律。心血管功能分析实际上是摄取人体动脉血管的脉动信息，它不仅收集到的是血管壁径向伸缩的信息，更为本质的是它反映了动脉血管壁，容积和压强的变化。每搏脉图应该认为是一次心动周期，它反映了从心房收缩，左室增压、喷血，血管运动，左室舒张到充盈，直到主动脉排空等一系列血流动力学变化过程，脉搏传感器所检测的信号，实际是脉搏所产生的两种运动:即主动脉内的血液压力波，以血液为介质向远心端传播；另一即为主动脉的阻尼弹性振动波，向远心端逐渐衰减到零。b-e-f-g-L波为动脉内血液压力波呈压力曲线。C-d-M-N波为动脉壁弹性振动波，呈阻尼曲线，脉搏波图实际上是这两波的合成。正确的脉图应能描绘这种合成波，且各特征点应明晰。控制系统即可按设定好的一系列计算公式来进行定量分析、处理、计算，可得出诸如心搏出量，心输出量，总血容量，左室有效栗力，左心喷血阻抗，主动脉排空系数，肺动脉楔压，肺动脉压，血液粘度，血管顺应度，心肌血液灌注量，心肌耗氧量，微循环半更新率等心血管功能参数，并根据病情等信息给出专家诊断信息，某些指标超过标准时会自动报警。 需要说明的是，以上较佳实施例仅供说明本专利技术之用，而非对本专利技术的限制，有关
的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，所作出各种变换或变型，均属于本专利技术的范畴。【主权项】1.，其特征在于，该方法包括步骤如下: (1)、在测量位置手臂上设置有激励电极E1、激励电极E4、测量电极E2和测量电极E3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟信号采集方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：(1)、在测量位置手臂上设置有激励电极E1、激励电极E4、测量电极E2和测量电极E3，激励电极E1和激励电极E4间距离设置为15cm，通过激励电极E1和激励电极E4给人体输入100KHz、0.5‑0.8mA的载波，此时人体脉搏信号被调制在激励信号中，输出信号为调幅波；(2)、将此调幅波通过测量电极E2和测量电极E3输入给脉搏信号调理电路，进行模拟解调，滤除高频载波，便可得到脉搏波；(3)、同时对调理电路中的模拟解调前的采样点进行高速采样，经串口与LabVIEW软件通信，利用软件对信号进行解调、信号处理、特征值提取、波形显示、回归分析操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施勇，
申请(专利权)人：海门市明阳实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32