高精度心音采集及心率分析系统

论文摘要

目前生物医学信号研究室通过数字听诊器和便携式听诊器来采集并研究临床心音信号。数字听诊器优点在于采集心音质量高,基于该心音信号提取到的心率指标准确,可以真实的反映受测者的心脏状态,而它的缺陷在于只能离线完成心率分析。便携听诊器实现了心音信号的现场采集与心率的在线分析,但它的缺陷在于采集的心音信号质量较差,基于该心音信号提取的心率参数与标准值相比,误差较大。本论文针对便携式听诊器采集心音信号质量较低的问题进行了深入的研究,研究发现:便携式听诊器心音采集质量较低的根本原因在于采集电路设计有缺陷,为改善采集电路的性能,本论文完成以下工作内容:（1）提出一种新的信号增益电路设计方法,可有效避免运算放大器增益带宽积、偏置电流等不利参数对心音采集时产生的影响。（2）采用巴特沃斯数学函数实现了高阶KRC低通模拟滤波器设计,使其幅频特性曲线更加接近理想值;（3）将S.Rosentark提出的环路增益分析法结合奈奎斯特频域分析法对KRC低通滤波器的稳定性进行了量化分析;（4）采用Tow-Thomas滤波器结构提高品质因数Q,改善信号选择特性。（5）提高AD采样率与分辨率,减小AD转换过程中产生的量化误差;建立高速DMA数据传输通道,提高了CPU工作效率;加入SD卡,完成心音信号的存储。（6）完成基于C#上位机软件与心率分析算法设计。（7）完成心音信号采集卡的性能测试及心率分析系统的联合调试。本论文设计的高精度心音采集及心率分析系统,完成了心音信号实时采集以及心率在线分析。通过与便携式听诊器和数字听诊器进行测试分析,验证了本系统的有效性和可靠性,心音采集平均误差从7.62%降低至0.53%。本研究内容完成对原有采集系统的升级,有益于推进实验室深入开展的基于心音的心血管疾病分析研究工作。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 唐自祥

导师: 王海滨,张近宝

关键词: 高精度心音采集,滤波器,奈奎斯特

来源: 西华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

专业: 生物学,生物医学工程,电信技术

单位: 西华大学

分类号: R318;TN911.7

DOI: 10.27411/d.cnki.gscgc.2019.000398

总页数: 115

文件大小: 8522K

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标签：高精度心音采集论文;  滤波器论文;  奈奎斯特论文;