抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器技术

本发明专利技术涉及干扰信号处理技术领域，提出了一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器，该方法包括获取待采样信号；所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；根据工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；基于采样策略对待采样信号执行第一采样，判断采样相位的偏移信息；根据偏移信息调整采样策略，直至采样相位锁定；对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得第二采样的第二采样结果。本发明专利技术通过调整采样的时机来降低工频干扰对原始信号采样的影响，特别是能有效处理固定采样时机方式无法处理的饱和干扰场景，解决了双电极心率采集的难题。解决了双电极心率采集的难题。解决了双电极心率采集的难题。

【技术实现步骤摘要】
抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器


[0001]本专利技术涉及干扰信号处理
，尤其是一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器。

技术介绍

[0002]ECG心电采集一直是医疗和健身等行业重要的健康监控手段。医疗行业常用的心电图机使用多电极，可以有效抑制工频干扰。但是在健身等行业，为了节省成本，常用的是双电极，且采样率一般比较低，其工频干扰特别严重，经常使信号处理放大电路饱和削顶，造成信号严重失真。
[0003]现有技术中，常见的手段是使用陷波电路将工频降低工频干扰，但是陷波电路Q值过高容易自激，Q值过低抑制效果一般，且会滤掉附近频率的信号。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术问题，本专利技术的第一方面，提供了一种抗工频干扰信号采样方法，所述方法包括如下步骤：
[0005]获取待采样信号；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；
[0006]根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；
[0007]基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息；
[0008]根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定；
[0009]对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
[0010]可选的，根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略步骤，具体包括：
[0011]根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样频率和起始采样时刻；
[0012]根据所述采样频率和所述起始采样时刻，确定采样相位；
[0013]其中，所述起始采样时刻为工频干扰频率的零相位时刻；
[0014]其中，所述采样频率的表达式，具体为：
[0015][0016]为采样频率，为工频干扰频率；
[0017]其中，所述采样相位为的整数倍。
[0018]可选的，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息步骤，具体包括：
[0019]提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；
[0020]根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移。
[0021]可选的，所述偏移函数，具体为：
[0022][0023]其中，为偏移函数的偏移判断值，分别为相邻的三个采样点的采样值。
[0024]可选的，判断采样相位的偏移信息，具体包括：
[0025]当所述相邻三个采样点的首个采样点为偶数倍相位点时：
[0026]若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移；
[0027]当所述相邻三个采样点的首个采样点为奇数倍相位点时：
[0028]若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移。
[0029]可选的，根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定步骤，具体包括：
[0030]当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
[0031]当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
[0032]可选的，对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果步骤，具体包括：
[0033]对采样相位锁定后的第一采样结果中的采样点进行间隔抽取采样，获得第二采样结果。
[0034]本专利技术的第二方面，提供了一种抗工频干扰信号采样电路，包括：
[0035]采样电路，用于根据采样策略对待采样信号进行第一采样；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号，所述采样策略基于工频干扰信号的工频干扰频率获得；
[0036]鉴相器，用于判断采样相位的偏移信息；
[0037]环路滤波器，用于根据所述偏移信息调整所述第一采样的采样策略，直至采样相位锁定；
[0038]抽取器，用于对采样相位锁定后第一采样的第一采样结果进行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
[0039]可选的，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述采样策略包括采样频率、起始采样时刻和采样相位；
[0040]其中，所述鉴相器，还用于：
[0041]当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
[0042]当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
[0043]本专利技术的第三方面，提供了一种双电极心率传感器，包括如上所述的抗工频干扰信号采样电路和/或采用如上所述的抗工频干扰信号采样方法。
[0044]本专利技术的有益效果体现于：提出了一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器，通过确定初始的采样策略对采样信号执行第一采样，并根据采样相位的偏移信息调整采样策略，直至采样相位锁定，再利用锁定后的采样策略执行第二采样，通过调整采样的时机来降低工频干扰对原始信号采样的影响，解决了双电极心率采集的难题，在面对较为严重的工频干扰导致的信号处理放大电路饱和削顶时，能够实现可抗饱和削顶工频干扰的信号采样。
附图说明
[0045]图1为本专利技术所提供的抗工频干扰信号采样方法的流程示意图；
[0046]图2为本专利技术所提供的待采样信号的时域波形示意图；
[0047]图3为本专利技术所提供的待采样信号的频域波形示意图；
[0048]图4为本专利技术所提供的具有削顶现象的待采样信号的时域波形示意图；
[0049]图5为本专利技术所提供的具有削顶现象的待采样信号的频域波形示意图；
[0050]图6为本专利技术所提供的图4中0
‑
0.1S期间的放大示意图；
[0051]图7为本专利技术所提供的采样相位锁定为的整数倍时执行第一采样的示意图；
[0052]图8为本专利技术所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果的频域波形示意图；
[0053]图9为本专利技术所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果进行滤波后的时域波形示意图；
[0054]图10为本专利技术所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果进行滤波后的频域波形示意图；
[0055]图11为本专利技术所提供的抗工频干扰信号采样电路的原理示意图。
[0056]附图标记：
[0057]10
‑
采样电路；20
‑
鉴相器；30
‑
环路滤波器；40
‑
抽取器。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取待采样信号；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息；根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定；对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。2.根据权利要求1所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略步骤，具体包括：根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样频率和起始采样时刻；根据所述采样频率和所述起始采样时刻，确定采样相位；其中，所述起始采样时刻为工频干扰频率的零相位时刻，所述采样频率的表达式，具体为：，为采样频率，为工频干扰频率；其中，所述采样相位为的整数倍。3.根据权利要求2所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息步骤，具体包括：提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移。4.根据权利要求3所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，所述偏移函数，具体为：，其中，为偏移函数的偏移判断值，分别为相邻的三个采样点的采样值。5.根据权利要求3或4所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，判断采样相位的偏移信息，具体包括：当所述相邻三个采样点的首个采样点为偶数倍相位点时：若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移；当所述相邻三个采样点的首个采样点为奇数倍相位点时：若偏移函数的偏移判断值大...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙鹏，丁小明，
申请(专利权)人：成都晨电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：