心电信号检测系统设计

心电信号放大器设计

心电信号放大器设计

一、

设计用于检测人体心电信号的放大器，要求如下：

1、 输入阻抗≥10MΩ。 2、 共模抑制比≥80dB。 3、 电压放大倍数1000倍。 4、 频带宽度为0.5Hz~100Hz。

5、 放大器的等效输入噪声（包括50Hz交流干扰）≤200μV。

二、

设计方案分析

1、 心电信号的特点及检测

人体的各种生理参数如心电、脑电、肌电等生物电信号都是属于强噪声背景下微弱的低 频信号，是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，与其他生物电信号相比，该信号也比较容易检测同时具有直观的规律性。一般人体心电信号的幅值约20μV~5mV，频带宽度为0.05Hz~100Hz，由于心电信号取自于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰。

在检测人体生物电信号时，需要采用所谓的生物电测量电极，又称引导电极来实现的，通过引导电极将生物电信号引入到放大器的输入端。对于心电信号的检测，临床上为了统一和便于比较所获得心电信号波形，对测定心电信号（ECG）的电极和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定，称之为心电图的导联系统。目前国际上均采用标准导联，即将电极捆绑在手腕或脚腕的内侧面

1

课题一 心电信号分析系统的设计

一、本课题的目的

本设计课题主要研究数字心电信号的初步分析及滤波器的应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：

(1)了解MATLAB软件的特点和使用方法，熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程；

(2)了解人体心电信号的时域特征和频谱特征； (3)进一步了解数字信号的分析方法；

(4)通过应用具体的滤波器进一步加深滤波器理解；

(5)通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。

二、课题任务

设计一个简单的心电信号分析系统。对原始心电信号做输入后，对其做一定的数字信号处理，进行频谱分析。采用Matlab语言设计，要求分别采用两种方式进行仿真，即直接采用Matlab语言编程的静态仿真方式、采用Simulink进行动态建模和仿真的方式。根据具体设计要求完成系统的程序编写及调试。

(1)对原始数字心电信号进行读取，由数字信号数据绘制出其时域波形。

(2)对数字信号数据做一次线性插值，使其成为均匀数字信号，以便后面的信号分析。 (3)根据心电信号的频域特征（自己查阅相关资料），设计相应的低通和高通滤波器。 (4)编程绘制实现信号处理前后的频谱，做频谱分析，得出相关结论

信号与线性系统课程设计报告

课题二 基于MATLAB的心电信号分析系统的设计与仿真

摘要：本文是利用MATLAB软件对美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库的122号心电信

号病例进行分析，利用MATLAB软件及simulink平台对122号心电信号的病例进行读取、插值、高通滤波、低通滤波等的处理。将心电信号中的高频和低频的杂波进行滤除后对插值前后滤波前后的时域波形及频谱进行分析。同时也将滤波器的系统函数进行读取，分析，画出滤波的信号流程图，也分析各个系统及级联后的系统的冲击响应、幅频响应、相位响应和零极点图来判断系统的稳定性，并用MATLAB软件将图形画出，以便于以后的对系统进行分析。

关键词：MATLAB，simulink，心电信号，滤波器 1.课程设计的目的、意义：

本设计课题主要研究数字心电信号的初步分析及滤波器的应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：

(1)了解MATLAB软件的特点和使用方法，熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程；

(2)了解人体心电信号的时域特征和频谱特征； (3)进一步了解数字信号的分析方法；

(4)通过应用具体的滤波器进一步加深对滤波器理解；

(5)通过本课题的设计，培

心电信号的QRS波群检测：差分运算方法

叶云迟 中国台湾中坜市320号国立中央大学电子工程系

中国台湾中坜市320号清云大学电子工程系

王文君 中国台湾中坜市320号国立中央大学电子工程系

中国台湾台北路106号国立台北科技大学电子工程系 版权 2008 INIST，法国国家科学研究中心，保留所有版权。

关键词：心电信号 麻省理工学院心律失常数据库 QRS波群检测 差分运

算方法

摘要：本文用一种简单可靠的方法即差分运算方法（DOM）来检测心电信号

的QRS波群。 DOM包括两个阶段： 第一阶段是对一心电信号通过差分运算找到R点。 第二阶段根据R点确定Q点和S点以确定QRS波群。 在QRS波群，可以通过现有的方法找到T波和P波。 对麻省理工学院心律失常数据库中的心电信号（ QRS波和T和P波）的记录的测试显示的差分运算方法（DOM）比其他方法有一个更精确的检测率和更快的速度。

正文：

1、引言

毕 业 论 文（设 计） 心电信号采集模块的设计与开发

姓 名 学 号 学 院 专 业 年 级 指导教师

2010年5月30日

山东大学学士学位论文

摘 要

心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展，医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。

针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。设计一种用于心电信号采集的电路，然后进行A/D转换，使得心电信号的频率达到采样要求。人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。目前

课程设计报告

设计题目：心电信号采集模块的设计与开发

班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计时间：

信息学院电科专业课程设计报告

摘 要

针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。本文设计一种用于心电信号采集的电路，然后进行A/D转换，使得心电信号的频率达到采样要求。人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。本文通过滤波的方法将噪声从信号中分离。并将采集到的小信号放大约1000倍，送入数模转换模块，让单片机处理。

关键词： 心电信号采集，降噪，A/D转换放大

信息学院电科专业课程设计报告

目 录

1. 课程设计任务及要求 .....................................................

应用Matlab对人体的心电信号进行滤波

实验目的

综合应用信号频谱分析和数字滤波器设计的知识，实现心电信号的滤波。加深理解信号时域和频域分析的物理概念，理解设计指标的工程概念，认识不同类型滤波器的特性和适用范围。

实验环境

1. 微型电子计算机（PC）；

2. 安装Windows10操作系统，MATLAB等开发工具。

实验原理

首先对待滤波的心电信号进行频谱分析，观察信号频率分布的规律，从而确定数字滤波器的类型（FIR滤波器、IIR滤波器、自适应滤波器、小波滤波器等）。在加性噪声的情况下，若信号的频谱与噪声的频谱基本不重叠，可以采用频率选择滤波器（FIR滤波器、IIR滤波器）。 若信号的频谱与噪声的频谱重叠较多，可以采用自适应滤波、小波滤波等。若为乘性噪声，可以根据同态滤波的原理对信号进行预处理，然后再按照加性噪声的情况处理。

在确定了数字滤波器的类型后，还需要根据信号时域特性、频域特性、或时频特性确定滤波器的设计参数，设计出相应的数字滤波器。

最后，利用该数字滤波器对信号进行滤波，在时域和频域观察信号滤波的主观及客观效果。若主观及客观效果满足要求，说明分析过程和滤波方法正确有效，若不满足要求，需要重新分析和设计。

基于Matlab的心电信号分析与处理

摘要：

本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。直接采用Matlab语言编程对输入的原始心电信号进行处理，并通过matlab语言编程设计对其进行时域和频域的波形频谱分析，根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试,得出一定的结论。 (This topic has designed a simple ECG analysis system. Direct use of Matlab programming language original ECG signal input is processed, and its waveform spectrum analysis of the time domain and frequency domain matlab language programming through design, prepared in accordance with specific design requirements to complete the system of procedures, debugging and functional testing, t

基于Matlab的心电信号分析与处理

摘要：

本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。直接采用Matlab语言编程对输入的原始心电信号进行处理，并通过matlab语言编程设计对其进行时域和频域的波形频谱分析，根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试,得出一定的结论。 (This topic has designed a simple ECG analysis system. Direct use of Matlab programming language original ECG signal input is processed, and its waveform spectrum analysis of the time domain and frequency domain matlab language programming through design, prepared in accordance with specific design requirements to complete the system of procedures, debugging and functional testing, t

实验3.4 典型电信号的观察与测量

一、实验目的

1．熟悉信号发生器、示波器和交流毫伏表各主要开关和旋钮的使用方法。

2．掌握用示波器观察电信号波形，学会利用示波器定量测量正弦信号、脉冲信号的波形参数。

二、实验仪器与器件

1．双踪示波器 1台 2．函数信号发生器 1台 3．交流毫伏表 1台

三、实验原理

正弦交流信号（见图3.4.1）和矩形波脉冲信号（见图3.4.2）是常用的电激励信号。正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T（或频率f）和初相 ；矩形波脉冲信号的波形参数是幅值Um、脉冲重复周期T和脉冲宽度TW。正弦信号和脉冲信号由函数信号发生器提供。函数信号发生器的使用方法参见第二章第二节。

U

t

图3.4.2 矩形波信号波形

图3.4.1 正弦波信号波形

电子示波器是一种信号图形测量仪器，可定量测出电信号的波形参数。从荧光屏Y轴刻度并结合其量程分档选择开关读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴并结合其量程分档选择开关读得电信号的周期、脉宽相位差等参数。示波器的具体使用方法参见第二章第二节。

交流毫伏表是一种交流电压测量仪器，可测量频带为几Hz ~ 几GHz、电压值范围为μV ~