基于LabVIEW的脉搏信号检测与分析系统
为有效的排除外界干扰,减少模拟电路处理信号带来的信号失真,尽可能的再现真实的脉搏信号,进而研究影响人体脉搏信号的各种因素,应用LabVIEW虚拟仪器开发软件应用程序,应用程序通过串口与硬件进行通信,并且考虑到计算机的干扰较大,采用光耦6N137将计算机的地与单片机的地进行隔离,防止计算机地线上的噪声耦合信号调理电路,降低模拟电路的噪声,提高整个系统的抗干扰性能。
通过串口接收到的数据,对调幅波进行同步解调,为尽可能不失真的还原波形,采用最大平坦型巴特沃斯滤波器进行滤波处理,利用峰值检测、微分处理等方法提取波形特征信息,通过波形实时显示模块进行显示,此模块中还可以显示心率,并且当心率不在正常范围时报警提示,可以选择将该波形数据存储,进行后续处理分析。在人体情绪上有波动或肢体上的微小动作会对信号产生较大影响,需要待被测试者进入身心平静状态后测量才比较准确。
LabVIEW的数学库及信号处理库中提供了各种数学处理、信号分析工具(如图5),能够完成复杂的数值分析、数学计算及信号处理等功能,用户可以自定义各种复杂的算法,而传统仪器不具有这样的特性,针对性不强,并且开发传统仪器的周期及成本较高,虚拟仪器可自定义的特点很好的解决上述存在的问题。
回归分析是处理变量之间相关关系的数学工具,它可以帮助人们从一组实验数据出发,分析变量间存在什么样的关系,进而建立这些变量间的回归方程。系统应用的最终目的是进行人体试验,采集数据到一定数量时,在结果分析模块内(如图6),可选择自变量、因变量(主波强度、重搏波强度、主波与重搏波强度比、上升沿斜率)以及自变量的个数。本设计中首先读入测试数据,通过数学库中"删除超出区间数"工具剔除异常数据,根据需要配置 "曲线拟合"面板,即可对拟合曲线进行显示,并给出回归系数,建立回归方程。通过积累一定量数据之后,总结各种因素对脉搏信号影响规律,研究正常人与高血压患者之间的波形差异,以及不同程度病情的高血压患者波形演变规律。
系统工作流程
使用本系统进行脉搏信号测量需进行如下步骤:
1. 选择好测量位置,佩带电极。
2. 输入个人信息,配置串口。
3. 启动电源,被测试者应当尽量保持静止,波形稳定后可进行数据的操作。
结论
以自行设计的脉搏信号采集装置为基础,应用虚拟仪器作为开发平台,该平台具有可自定义、编程简单直观、易于理解等特点。并且LabVIEW 是专门针对数据采集、仪器控制、信号分析和数据处理等任务,提供了丰富完善的功能图标,用户只需直接调用,进行接口处理即可,无需编写大量代码,极大地节省开发时间,降低开发及维护成本。应用此平台开发出了完善可靠的检测分析软件,成功实现了脉搏信号提取及显示,并具有回归分析等功能,为后续的科研及教学工作提供了良好的基础。
系统的应用完善是长期的过程,总结潜在规律是建立在大量人体实验基础上,精确的模型建立需获取足够多的数据,这是一项长期而艰巨的工作。通过实践,也定会有更多需要增添或者改进的功能,进一步的完善整个系统的性能。
- 基于LabVIEW RT的自定义流程测控系统(10-30)
- 基于LabVIEW的语音分析平台的实现(10-30)
- 基于示波器卡和LabVIEW的马达编码器测试系统(11-06)
- 基于虚拟仪器的网络虚拟实验室构建(11-06)
- 运用LabView控制DS3900串口通信模块(02-02)
- 采用模块化仪器,对新兴音频和视频应用进行测试(02-19)