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基于Labview的简易心电图机设计.doc
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基于Labview的简易心电图机设计.doc
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目 录
1.概述 ................................................................3
1.1 实验目的................................................................................................................................................3
1.2 实验内容................................................................................................................................................3
1.3 实验要求................................................................................................................................................3
1.4 实验仪器及设备....................................................................................................................................4
1.5 实验步骤................................................................................................................................................4
1.6 实验时间计划........................................................................................................................................4
1.7 实验注意事项........................................................................................................................................5
2.心电采集系统设计 ....................................................6
2.1 技术指标................................................................................................................................................6
2.2 设计路线................................................................................................................................................6
2.3 设计步骤................................................................................................................................................6
2.3.1 电源转换电路
...............................................................................................................................6
2.3.2 输入保护电路
...............................................................................................................................7
2.3.3 前置放大级
...................................................................................................................................8
2.3.4 时间常数电路
.............................................................................................................................10
2.3.5 二级放大及增益调节
.................................................................................................................10
2.3.6 滤波电路
.....................................................................................................................................11
2.3.7 50Hz 限波电路
...........................................................................................................................11
2.3.8 右腿驱动电路
.............................................................................................................................13
2.3.9 元器件清单
.................................................................................................................................13
2.3.10 硬件系统电路原理图
...............................................................................................................14
2.4 电路安装..............................................................................................................................................14
2.5 分级测试及调试..................................................................................................................................14
2.5.1 前置放大级
.................................................................................................................................14
2.5.2 增益调节级
.................................................................................................................................15
2.5.3 滤波电路
.....................................................................................................................................16
2.5.4 50Hz 限波电路
...........................................................................................................................17
2.6 硬件系统整体性能测试......................................................................................................................19
2.6.1 差模增益
.....................................................................................................................................19
2.6.2 共模抑制比
.................................................................................................................................19
2.6.3 输入阻抗
.....................................................................................................................................20
2.6.4 噪声
.............................................................................................................................................20
2.6.5 频响
.............................................................................................................................................21
2.6.6 50Hz 限波
...................................................................................................................................22
2.6.7 硬件系统整体性能总结及分析
.................................................................................................23
2.6.8 加人体信号测试
.........................................................................................................................24
3.软件系统设计 .......................................................24
3.1 技术指标..............................................................................................................................................24
3.2 设计思路..............................................................................................................................................25
3.3 设计步骤..............................................................................................................................................25
3.3.1 流程图设计
.................................................................................................................................25
3.3.2 编程步骤
.....................................................................................................................................27
3.3.3 部分功能模块说明
.....................................................................................................................28
3.3.4 前面板设计
.................................................................................................................................31
3.4 软件调试..............................................................................................................................................32
4.软、硬件系统统调 ...................................................32
4.1 标准信号源测试..................................................................................................................................32
4.2 加人体信号测试..................................................................................................................................32
5.总结讨论 ...........................................................34
生物医学信号检测与处理综合实验
0
引言
心电研究一直是医学领域的一个重要课题。心电图是心血管等疾病临床检
查诊断的重要方法。
]1[
心肌是由无数个心肌细胞组成,由窦房结发出的兴奋,按一定的途径和
时程,依次向心房和心室扩布,引起整个心脏的循环兴奋。心脏各部分兴奋
过程中出现的电位变化的方向、途径、次序、和时间均有一定的规律。由于
人体为一个容积导体,这种电变化也必须扩布到身体表面。因此,可以通过
安放在身体表面的胸电极或四肢电极,将心脏产生的电位变化以时间为函数
记录下来,这种记录曲线称为心电图,如图 1 所示。
图 1 典型心电波形
心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。正常心电
图由一个 P 波、一个 QRS 波群和一个 T 波等组成。P 波起因于心房收缩之前
的心房极时的电位变化;QRS 波群起因于心室收缩之前的心室除极时的收位
变化;T 波为心室复极时的电位变化,其幅度不应低于同一导联 R 波的 1/10,
T 波异常表示心肌缺血或损伤。ECG 的持续时间由:P-R 间期(或 P-Q 间期)
为 P 波开始至 QRS 波群开始的持续时间,也就是心房除极开始至心室除极开
始的间隔时间,正常值为 0.12~0.20s,若 P-R 期延长,则表示房室传导阻滞;
生物医学信号检测与处理综合实验
1
Q-T 间期为 QRS 波群的开始至 T 波的末尾的持续时间,意为心室除极和心室
复极的持续时间,正常值为 0.32~0.44s;S-T 段为从 QRS 波群终末导 T 波开
始之间的线段,此时心室全部处于除极状态,无电位差存在,所以正常时与
基线平齐,称为等电位线,若 S-T 段偏离等电位线一定范围,则提示心肌损
伤或缺血等病变;QRS 波群持续时间正常值约为 0.06~0.11s。
因此,实时的检测心电信号,可以从所得出的心电图上观察心脏的变化,
医生就可以从所测的心电图上判断心脏各个部位的功能是否正常,所以心电
图是医生治疗心脏方面的疾病所不可或缺的依据。因此心电检测就有了实际
应用的意义。
传统的心电记录方法主要靠心电图机来完成 。其信号采集、处理和显示
主要由硬件电路完成,电路生产技术要求较高,设备价格较贵,且维护和更
新不便。
随着信息技术的不断发展,现代计算机技术和电子仪器技术完美结合 ,
产生了一种新的仪器模式:虚拟仪器。虚拟仪器利用加在计算机上的一组软
件与仪器模块相连接 ,以计算机为核心 ,充分利用计算机强大的图形界面
和数据处理能力,提供对测量数据的分析和显示。用户可以很方便地组建 自
己的自动测试系统。虚拟仪器技术强调软件的作用 ,提出了“软件就是仪器”
的概念,软件模拟传统仪器面板,方便地实现信号的各种功能。虚拟仪器技
术的发展为改造传统的心电记录设备提供了很好的技术支持。
LABVIEW 是一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计
的图形化编程软件,具有编成简单,结果直观等特点。
本文利用 LabVIEW 和 UA304 数据采集盒配合自行设计的心电采集系统
生物医学信号检测与处理综合实验
2
(心电放大器)组成虚拟仪器系统,开发出界面友好的智能化心电采集、记
录、分析系统。使心电数据处理、显示、存储、回放和分析等全部由计算机
完成。简单易操作且大大降低了教学实验成本,对于教学和医疗事业的发展
具有重要意义。
1.概述
1.1 实验目的
对基本知识和理论进行验证、巩固、提高和扩展。学会人体新电信号的检
测处理方法,还可引申至其它生理信号地研究。
初步了解科研课题的基本过程和方法,锻炼学生独立思考问题和解决问
题的能力,培养对科学工作的严肃态度、严密的工作方法、实事求是的工作
作风和团结协作精神。为今后临床实践和科学研究培训基本技能。为毕业设
计打好基础。
总体目标:通过实践,培养综合运用所学理论的能力、课题设计能力、实
际动手能力、分析解决问题的能力。达到把专业课所学理论知识融会贯通、
灵活运用的目的。
1.2 实验内容
设计并实现简易的人体心电检测系统。能够正确显示心电信号并进行简
单的处理分析。
1.3 实验要求
实验前充分做好预习准备工作,认真阅读有关教材和资料,复习有关理
论。掌握实验原理和实验方案。熟悉实验所用的仪器设备的性能和使用方法。
实验要严肃认真,仪器使用应该严格遵操作规程,注意安全,爱护仪器设
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oligaga
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