一种工业频率自动跟踪滤波的方法，用于电子设备中的陷波滤波控制，所述电子设备包括至少一个有着数字控制接口的陷波器，用以抑制工业频率干扰，微处理器根据所述陷波器的性能要求，在工业频率波动范围内，建立以中心频率为索引的陷波器参数表，用以限定所述陷波器在不同中心频率下的阶数和转角频率等特性；微处理器控制滤波装置实时完成对工频干扰信号的取样、计算，根据频率结果查所述参数表，以之调整设置陷波器，使其中心频率自动跟踪干扰频率，同时保持较小的转角频率。从而，所述电子设备可以良好抑制工频干扰的同时保持有效信号失真最小。此外，该陷波滤波装置还具有结构简单，体积小，适用地区广而不需人工设置的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子仪器、设备的低频滤波处理技术，尤其涉及抗工业频率干扰的自适应陷波滤波技术。
技术介绍
电子设备工作过程中广泛存在着工频干扰，它是一种量大而面广的干扰，一般由室内的照明及动力设备引起，干扰频率随各个国家的工业用电频率而异，一般为50Hz或60Hz。低频信号处理设备，如音响放大器、心电图检测装置等，对工频干扰尤其敏感。以心电图检测装置为例，因为干扰频率正好处于心电信号的频带范围内，所以提高设备抗工频干扰的能力对于获取优质的心电信号至关重要。工频干扰可以通过多种途径耦合到心电电路中交流磁场通过导联线回路引起干扰，漏电流通过天花板、墙壁和地面再经过床至人体，然后经人体及电极导联，在人体-电极接触电阻上形成工频干扰信号；心电电路周围环境中的电力线，不管有无电流通过，它与导联线间总存在静电耦合电容，由电容耦合所引起的位移电流将通过皮肤-电极接触阻抗到地，引入干扰；心电图机或心电监护仪往往要与其他医疗仪器同时使用，由于每台仪器都有自己的接地点，当他们处于不同的接地点时，在两个接触点间的接地导线上产生交流压降，而两“地”点之间的电位差就是心电电路的共模电压；仪器内部变压器等电气器件的漏磁场和漏电流也会造成工频干扰。实践认为，以上各种耦合途径可能引入的工频干扰，可以通过有针对性采取的一些措施得到抑制，但是难以被完全杜绝。因此，绝大多数的心电测量设备还使用工频陷波滤波器，以消除工频干扰的影响。工频陷波器早期多采用模拟电路构成。随着微处理器和数字信号处理技术的发展，越来越多的心电检测设备采用数字陷波器来消除工频干扰信号。数字陷波器的参数主要由以下三个因素决定一是陷波中心频率，一般固定为50Hz或60Hz；二是转角频率，理论上来讲，转角频率越大，越能够将工频干扰滤除干净，但是由于心电信号频率范围涵盖了50Hz/60Hz，转角频率越大，引起的信号相邻频率分量的损失越多，以至信号失真；三是滤波器阶数，阶数越高，陷波器得到的抑制效果更好，但是所需运算量也大大增加，微处理器内置的滤波器受到处理器运算能力和实时性要求的限制，阶数都不可能很高，多采用二阶滤波器。总之，在陷波器的阶数和转角频率确定的条件下，陷波器的滤波效果取决于造成干扰的工业频率。若干扰频率刚好等于陷波中心频率，则滤波效果比较理想；若二者有一定的偏差，则滤波效果会急剧下降。而实际上，电网工业频率是存在一定波动的。我国电力系统的标称频率为50Hz，GB/T15945-1995《电能质量一电力系统频率允许偏差》中规定电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《全国供用电规则》中规定供电局供电频率的允许偏差电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ；在电网存在故障时，允许频率波动范围50±1Hz。在广大的乡村地区，电网容量小，频率波动大。针对上述波动，以具有图1所示幅频曲线的2阶50±2Hz巴特沃斯数字陷波器为例，该陷波器对50Hz的衰减大于35dB；当频率变化±0.05Hz而在50.05Hz-49.95Hz范围内时，陷波器的衰减约为27dB-38dB；当频率变化±0.2Hz而在50.2Hz-49.8Hz，陷波器的衰减约为19dB-21dB，下降大于10dB；若频率变化±0.5Hz达到在50.5Hz-49.5Hz范围内，陷波器的衰减只有约11dB-12dB，下降达23dB。综上所述，现有电子设备，包括心电检测设备中使用的工频陷波滤波处理的不足之处是，由于陷波中心频率固定，陷波抑制频带考虑对有效信号的影响又不能加宽，导致滤波器不能有效抑制变化着的工业频率造成的干扰。另外，现有陷波滤波器一般不能自动识别50/60Hz工业频率，需要人工根据使用地区的工业频率设定其陷波中心频率，使用上不方便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工业频率滤波的方法与装置，用于电子设备中，能自动检测、跟踪工业频率的波动变化，从而提供准确的实时陷波中心频率和狭窄的陷波频带，从而抑制工频干扰的同时对设备有效信号的影响最小。为解决上述技术问题，本专利技术的基本构思为陷波滤波分成两部分，一部分是陷波器本身的设计和参数设置，采用微处理器内部的数字陷波器，或采用微处理器外部的陷波器集成电路，由微处理器根据其性能要求设置其相应参数；另一部分是陷波器的控制部分，即微处理器完成对工业频率干扰信号的取样、计算，根据计算的频率结果调整陷波器参数，使其陷波中心频率自动跟踪干扰频率，从而，陷波器可以保持较小的转角频率来降低对有效信号的影响。陷波滤波的使用上，可以根据电子设备的应用特点，选择与设备相应的采样方式。作为实现本专利技术构思的第一种技术方案是，提供一种工业频率自动跟踪的滤波方法，用于电子设备中的陷波滤波控制，所述电子设备包括至少一个有着数字控制接口的陷波器，用以抑制工业频率干扰，所述方法包括步骤， a.在工业频率波动范围内，以Δ步长间隔生成至少一个以频率排序的序列，以该序列为基准在微处理器内建立至少一个陷波器参数表，所述参数表的每个表元所含的参数，将限定所述陷波器的特性，包括所述陷波器以该表元对应频率为陷波中心频率的前提下的阶数和转角频率；b.所述电子设备上电后，微处理器进行内部初始化和设置陷波器初始状态以一个假定的工业频率当前值来查所述参数表，得到该频率值对应的表元的参数，以该参数设置陷波器；c.微处理器定时测量工业频率当前值将通过采样环节引入的工频干扰信号经放大、比较得到与该信号频率相对应的计数信号，并送往计数器计数，微处理器定时读取所述计数器的结果并将该计数器清零；根据所述计数结果，微处理器计算得到工业频率当前值；d.微处理器将每次测量得到的所述工业频率当前值与陷波器中心频率当前值进行比较判断，若需要改变陷波器的中心频率，则以序列中最接近所述工业频率当前值的频率来查所述参数表，以得到的相应表元的参数来更新设置陷波器。作为实现本专利技术构思的第二种技术方案是，提供一种工业频率自动跟踪的滤波装置，包括陷波器，用于电子设备滤除有效信号中的工频干扰信号，尤其是，还包括微处理器4和交流耦合放大电路1、低通滤波器2和比较器3；干扰信号经所述交流耦合放大电路1和低通滤波器2后送往所述比较器3，输出与工频干扰频率相对应的计数信号送往计数器；所述微处理器4控制所述计数器和所述陷波器，能定时根据所述计数器的计数结果计算当前工频频率，并判定对所述陷波器进行相应设置，使所述陷波器中心频率自动跟踪当前工业频率变化。作为实现本专利技术构思的第三种技术方案是，提供一种心电检测设备，包括与人体接触的心电检测电极，陷波器，尤其是，还包括微处理器4、交流耦合放大电路1、低通滤波器2和比较器3，以及连接交流耦合放大电路1输入端的干扰信号采样电极；干扰信号经所述交流耦合放大电路1和低通滤波器2后送往所述比较器3，输出与工频干扰频率相关的计数信号送往计数器；所述微处理器4控制所述计数器和所述陷波器，能定时根据所述计数器的计数结果计算当前工频频率，并判定对所述陷波器进行相应设置，使所述陷波器中心频率自动跟踪当前工业频率变化。所述交流耦合放大电路1和低通滤波器2或者是前后串联成一路，或者是串、并联而构成交流耦本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种工业频率自动跟踪的滤波方法，用于电子设备中的陷波滤波控制，所述电子设备包括至少一个有着数字控制接口的陷波器，用以抑制工业频率干扰，所述方法包括步骤，ａ．在工业频率波动范围内，以Δ步长间隔生成至少一个以频率排序的序列，以该序列为基 准在微处理器内建立至少一个陷波器参数表，所述参数表的每个表元所含的参数，将限定所述陷波器的特性，包括所述陷波器以该表元对应频率为陷波中心频率的前提下的阶数和转角频率；ｂ．所述电子设备上电后，微处理器进行内部初始化和设置陷波器初始状态 ：以一个假定的工业频率当前值来查所述参数表，得到该频率值对应的表元的参数，以该参数设置陷波器；ｃ．微处理器定时测量工业频率当前值：将通过采样环节引入的工频干扰信号经放大、比较得到与该信号频率相对应的计数信号，并送往计数器计数，微处理 器定时读取所述计数器的结果并将该计数器清零；根据所述计数结果，微处理器计算得到工业频率当前值；ｄ．微处理器将每次测量得到的所述工业频率当前值与陷波器中心频率当前值进行比较判断，若需要改变陷波器的中心频率，则以序列中最接近所述工业频率 当前值的频率来查所述参数表，以得到的相应表元的参数来更新设置陷波器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：伍晓宇，岑建，张忠仁，潘瑞玲，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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