心电信号采集及系统设计
心电信号采集和调理电路的设计
Ａ ｂｓｒａ ｔ ｔ ｃ ：ＥＣ Ｇ ｉ ａ ｓａ ｍ ｐｏ ｔｎｔｈｕｍ ａ ｙｓｏ ｏ ｃ ｌｓｇ ｌ ｓｇｎ ｌｉ ｎ ｉ ｒａ ｎ ｐｈ ｉ ｌ ｇｉａ ｉｎａ，ｃｏ ａｎｉ ｈｅ ｈｕｍ ａ ａｄｉｃ ｃ ｎｄｕ ｔｏｎ ｓ ｔｍ ｆｐｈ ｉ ｌ ｉａ ｎｄ ｎｔｉ ｎｇ ｔ ｎ ｃｒ ａ ｏ ｃ ｉ ｙｓｅ ｏ ｙｓｏ ｏｇｃ ｌａ ｐａｈｏｌ ｉａ ｎｆ ｍ ａｉ ｔ ｏｇｃ ｌｉ ｏｒ ｔｏｎ．ＴｈｅＥＣＧ ｏ ｔ ｉ ｓａ ｍ ｐｏ ｔｎｔｍ ｅｈｏｄ ｐ ｒｏ ｍ ｅ ｎ ｈｅｈｅ ｒ ｔ ｙ ａ ｌｎｉａ ｉｇ ｏ ｉ ａ ｄ ｏ ｓ ｕ ｍ ｎｉｏｒｎｇ ｉ ｎ ｉ ｒａ ｔ ｅ ｆ ｒ ｄ ｏ ｔ ａｔｓｕｄ ｎｄ ｃｉ ｃ ｌｄａ ｎ ｓｓｏｆｃ ｒ ｉ ｖａｃ — ｌｒ ｄｉｅ ｓ ｓ ｉ ｉ ｔ ｔ ｅ ｋ ｏｗ ｒ ｑｕ ｎｃ ｃ ｒｃ ｅ ｓｉ Ｇ ｉｎａｓ ａ ｓ ａｅ ．Ａ ｍ ｎｇ ａ ｈｅ ｗ ａ ｌ ｆｅ ｅ ｙ ｈａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｏｆＥＣ ｉ ｓｇ ｌ，ｏｎｅ ｋｉ ｆｐｏｒａ ｅ ＥＣＧ ｏ ｔ ｉ ｙｓｅ ｓｐｒ ｏｓ ｄ ｎｄ ｏ ｔｂｌ ｍ ｎｉｏｒｎｇ ｓ ｔ ｍ ｉ ｏｐ ｅ ｂａ ｅ ｈ Ｓ ｓｄ ｏｎ ｔ ｅ Ｍ Ｐ４３）Ｍ ＣＵ ， ｎｄ ｔ ｅ ＥＣＧ ｏｎｔ ｉ ｅ ｍｉ ｌｈａ ｄ ａｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏｆｔ ｒ ｍ ｅ （ ａ ｈ ｍ ｉｏｒｎｇ ｔｒ ｎａ ｒ ｗ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｈｅｆａ ｗｏｒ ｓｇｖ ｎ． ｎ ｈｓｐａ ｒ ｈｅｄｅ ｉｎ ｏｆ ｋ ｉ ｉｅ Ｉ ｔ ｉ ｐｅ ，ｔ ｓｇ ｔ ｅ ｓｇ ｌｐｒ ｅ ｓｎ ｉｃ ｔｉ ｏｃ ｓ ｄ ｏｎ， ｎ ｌ ｉ ｇ ａ ｍ ｐｌ ｅ ｉｃ ｉ， ｌｅ ｉｃ ｔａ ｈｅ ｒｇ ｅ ｒｖ ｉｃ ｔｄ ｓｇ ｈ ｉ ｎａ ｏｃ ｓｉ ｇ ｃｒ ｕｉ ｓｆ ｕ ｅ ｉ ｃｕｄ ｎ ｎ ａ ｉ ｒｃｒ ｕ ｔ ｆ ｔ ｒｃｒ ｕｉ ｎｄ ｔ ｉ ｈｔｌｇ ｄ ｉ ｅｃｒ ｕｉ ｅ ｉｎ． ｉ ｆ ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ＥＣ Ｇ；ＥＣＧ ｏｎｉｏ ； ＳＰ４ ；ｎｏ ｓ ｅ ｕｃｉ ｎ；ｓｇ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｄｓ ｍ ｔｒ Ｍ ３０ ｉｅ ｒ ｄ ｔｏ ｉ ｎａ ｒ ｃ ｓｉ ｇ
便携式心电信号采集系统设计---优秀毕业论文参考文献可复制黏贴
便携式心电信号采集系统设计重庆大学硕士学位论文学生姓名：赵*指导教师：张思杰副教授专业：信号与信息处理学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一一年四月The Design of Portable ECG SignalAcquisition SystemA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theDegree of Master of EngineeringByZhao TaiSupervised by Ass. Prof. Zhang SijieMajor: Signal and Information ProcessingCollege of Communication Engineering ofChongqing University, Chongqing, ChinaApril, 2011摘要心血管类疾病的发作具有突发性，难以预测性，致残致死的高度危险性，但是对于心血管类疾病的发现手段，目前来说主要是依靠心电信号。
心电信号是由心脏的电活动而产生并可反映出心脏生理功能变化信息的人体生物电信号。
因此，心电信息连续、准确、实时的采集，可对心血管类疾病的临床诊断提供重要的依据。
目前，心电信号的采集和处理技术仍然是研制多功能心电监护仪的关键技术。
本文在认真分析和调研的基础上，根据未来医疗监护器的发展趋势，将课题研究定位在设计一款便携、实时、准确的心电采集系统的解决方案上。
该方案将可编程逻辑器件（FPGA）和USB2.0技术应用到ECG心电信号采集系统中，它相比旧式的模拟心电监护仪有很多的优点：采用FPGA来代替传统设计上的MCU（微控制单元），不仅降低了开发成本，而且实现了系统的智能化、数字化和微型化；采用USB2.0接口，便于与PC机接口通信，实现了采集系统的便携式高速采集；采用微软基础类库（MFC）设计了客户端应用程序，操作界面更加友好，显示内容更加丰富，与A/D电路和USB接口电路的配合，组成了强大的人机交互系统，更便于心电信号的准确监测。
智慧医院心电图系统设计方案
智慧医院心电图系统设计方案智慧医院心电图系统设计方案一、需求分析随着医疗技术的发展，现代医院对于心电图系统的需求越来越高。
智慧医院心电图系统的设计需要满足以下需求：1. 心电信号采集：系统能够实时采集病人的心电信号，并将其显示在监护仪上。
2. 心电数据传输：系统能够将心电数据传输到医生的电脑终端，并支持实时监控和存储心电图数据。
3. 心电信号分析：系统能够对心电信号进行分析，自动检测和诊断心脏疾病，提供有效的诊断结果。
4. 快速响应：系统能够在病人出现心脏紧急情况时，提供快速响应和告警功能，以便医生及时处理。
5. 数据共享：系统支持不同医院之间的数据共享，方便医生进行远程查看和诊断。
二、系统设计基于以上需求，我们设计了以下智慧医院心电图系统的方案：1. 硬件设备- 心电信号采集装置：负责采集病人的心电信号，将其转换为数字信号，并发送给监护仪。
- 监护仪：接收并显示心电信号，并将数据传输给服务器。
- 服务器：负责存储心电图数据，并进行分析和诊断。
- 电脑终端：医生通过电脑终端查看心电图数据，进行诊断和记录病人信息。
- 告警系统：监测心电数据，当心脏紧急情况发生时，发送告警信息给医生和护士。
2. 软件系统- 数据传输与存储：设计一个专门的数据库用于存储心电图数据，实现数据的实时传输和存储。
- 心电信号分析：设计算法对心电信号进行分析，检测心脏疾病，并自动诊断病情。
- 医生电脑终端应用：提供一个电脑应用程序，医生可以通过该程序查看和诊断病人的心电图数据，并记录病人信息。
- 远程访问与共享：设计一个远程访问系统，支持医生在其他医院通过网络查看和诊断病人心电图数据。
三、系统实施在系统实施过程中，我们需要考虑以下几个方面：1. 网络架构：建立局域网和互联网，确保心电图数据能够实时传输和存储。
2. 安全性保障：系统在数据传输和存储过程中要保证数据的安全性，防止数据泄露和篡改。
3. 系统集成与测试：各个硬件设备和软件系统的集成与测试，确保系统能够正常运行。
心电信号采集及小波分析处理系统设计
（ 昆 明医科大学 基础医学院 ，昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０）
摘要 ：心 电信号作为人体 的一种 重要 的生理信 号 ，反 映着人 体的健康状 况。 自行设计 并制作心 电信号采 集、放 大、抗混 叠 滤波等 电路 ，得到 满足数据采 集卡 Ｕ Ｓ Ｂ一６ ０ ０ ８要求的模拟 心 电信号 ，并 对模 拟心 电信 号进行 Ａ ／ Ｄ（ 模／ 数） 转换 ，得 到数 字 形式 的心 电信 号。利 用虚拟仪 器开发 平台 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ ２ ０ ０ ９对数 字心 电信 号进行 多分 辨率分析 （ 小波 分析 ） ，得 到心 电信号在 各分辨率 空间的组成成 分，并从 中选择 体现 心 电信 号特 点 的成分 重新构 建心 电信 号， 实现 对心 电信号进 行 小波 滤波的 目 的，最终在 Ｐ ｃ机上获得效果 良好 的心 电图。该研 究通过 有限的资金投 入 ，将 家用 电脑拓展 为心 电监测仪器 。 关 键 词 ：心 电信 号 ；虚 拟仪 器 ；Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 软 件 ；小 波 分 析 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ４；Ｒ ３ １ ８ ． ６ 文献标志码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２—４ ５ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ６ ２
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ＥＣＧ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｌ ｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｇ ｕ ｏ ｌ ｅ ｉ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｊ ｕ ｎ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｙ ａ ｎ ｌ ｉ ｎ ，Ｌ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｇ ，Ｇ Ａ Ｏ Ｚ ｅ ｌ ｉ
心电信号采集与心电波形实时显示模块的设计
摘要本课程设计心电信号采集和心电波形显示，采用AT89C51作为控制器，通过对人体标准三导联信号的采集以及放大滤波等处理，传至控制器实现数据的处理，进而在液晶屏上显示波形以及实现计算心率等功能，设计内容分为硬件部分和软件部分。
硬件部分由模拟采集部分和数字处理部分组成。
模拟采集部分由前置放大级、二阶高低通滤波器、光耦隔离、一级放大、50Hz陷波电路、增益可调二级放大组成，数字处理部分有AT89C51控制器、A/D转换、LCD160128液晶显示、按键处理模块、阈值报警等构成并且前置级浮地，数字电源和模拟电源分开供电，减少相应的干扰。
软件部分需要将单片机与ADC转化部分相连，在8位的ADC进行系统的配置后，进行数据的转化。
进行数模的转化。
通过建立坐标的方法进行波形的实时显示。
另外可以构建心率算法实现其他心率计算等其他功能。
设计完成后进行仿真，制作样机，软硬联调后测试预期的性能指标。
关键词：心电信号AT89C51 心电波形目录1.基本原理 (1)1.1心电信号的特点 (1)1.2心电检测的原理 (1)2.系统总体设计 (1)2.1系统总体框图 (1)2.2系统功能描述 (2)2.2.1 前置放大 (2)2.2.2 保护电路 (2)2.2.3 屏蔽驱动 (2)2.2.4 高通滤波 (2)2.2.5 一级放大 (2)2.2.6 光电隔离 (2)2.2.7 DC-DC转换 (3)2.2.8右腿驱动电路 (3)2.2.9 50Hz陷波器 (3)2.2.10 低通滤波器 (3)2.2.11 二级放大 (3)2.2.12 A/D转换 (3)2.2.13 阈值报警 (3)2.2.14 LCD显示 (3)3.系统模块设计 (4)3.1模拟电路设计 (4)3.1.1前置放大器设计 (4)3.1.2高通和低通滤波器、50Hz陷波器设计 (6)3.1.3一级放大和二级放大设计 (9)3.1.4光电隔离设计 (11)3.1.5 DC-DC转换设计 (12)3.2数字电路设计 (13)3.2.1 A/D转换和阈值报警 (13)3.2.2 LCD模块显示设计 (14)3.2.3数字电源设计 (15)3.2.4按键电路 (15)参考文献 (16)附录一：总原理图 (17)1.基本原理1.1心电信号的特点心电信号频率低，幅值微弱，常常混杂其它的生理信号。
基于深度学习的远程心电监测与分析系统设计与实现
基于深度学习的远程心电监测与分析系统设计与实现远程心电监测与分析系统的设计与实现一直是医疗领域的重要研究方向之一。
深度学习作为一种强大的人工智能技术，在心电信号分析领域也有着广泛的应用。
本文将介绍基于深度学习的远程心电监测与分析系统的设计与实现。
一、系统设计基于深度学习的远程心电监测与分析系统主要由以下几个模块组成：数据采集模块、数据预处理模块、自动心电信号分类模块、远程传输与显示模块。
1. 数据采集模块：该模块通过传感器采集患者的心电信号，并将其转化为数字信号。
传感器可以采用与患者皮肤直接贴合的方式，或者使用无线信号传输技术，实现远程心电信号的采集。
2. 数据预处理模块：采集到的心电信号通常包含大量的噪声和干扰。
为了提高信号的质量和准确性，需要对信号进行预处理。
预处理包括滤波、去噪和特征提取等步骤，以提取有价值的心电特征。
3. 自动心电信号分类模块：深度学习模型是该模块的核心。
通过训练深度学习模型，可以实现对心电信号的自动分类，识别出不同类型的心电异常。
常用的深度学习模型包括卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）。
4. 远程传输与显示模块：该模块将处理后的心电信号数据传输到远程服务器进行存储与分析，并在远程平台上显示监测结果。
用户可以通过智能手机、电脑等设备访问远程平台，实现对心电信号的可视化和远程监护。
二、系统实现基于深度学习的远程心电监测与分析系统的实现需要考虑以下关键技术和步骤：1. 数据集准备：构建一个包含多种心电异常类型的大规模心电信号数据集，用于深度学习模型的训练和验证。
数据集的准备关系到模型的性能和泛化能力。
2. 深度学习模型的选择和训练：根据系统需求和数据集特点，选择合适的深度学习模型进行训练。
在训练过程中，需要注意超参数调优、正则化等技术，以提高模型的准确度和鲁棒性。
心电信号采集模块的设计200501
医学仪器与设备课程设计题目：心电信号采集模块的设计院系：电气工程学院专业：生物医学工程姓名：学号：指导老师：戴启军时间：2008年12月29日——2009年1月6日心电信号采集电路的设计一、系统概述心电信号采集模块组成：心电电极；导联线；缓冲放大器；威尔逊电阻网络；差动放大；低通滤波器；高通滤波器；50Hz陷波器；光电隔离器；增益可调电路；调零电路(1)心电电极生物电引导电极实际完成人体和测量系统之间的界面作用。
为了把生物电信号引入信号处理模块中，引导电极必须具备电流的传导能力。
在人体内，电流靠离子导电，而在测试系统内是电子导电。
通过引导电极，把离子电流变为电子电流，所以电极实际上起了一个换能器的作用。
提取心电信号，采用的是皮肤表面电极（体表电极）。
(2)导联线此设计中心电采集模块由4个电极组成导联线，包括三个肢体电极和一个右腿接地（右腿驱动）电极。
电极获取的心电信号仅为毫伏级，所以导联线均用屏蔽线。
导联线的芯线和屏蔽线之间有分布电容存在（约100pF/m），为了减少电磁感应引起的干扰，屏蔽线可直接接地，但这样会降低输入阻抗。
也可以采用屏蔽驱动，这样可减少共模误差和不降低输入阻抗。
(3)缓冲放大器缓冲放大器保证心电放大器的高输入阻抗要求，起到阻抗变换作用。
生物信号源本身是高内阻的微弱信号源，通过电极提取又呈现出不稳定的高内阻源性质。
不稳定性将使放大器电压增益不稳定。
放大器的输入阻抗应至少大于1MΩ。
(4)威尔逊电阻网络威尔逊电阻网络是按照标准十二导联心电图定义组成的电阻网络。
(5)差动放大差动放大是心电前置放大的主要部分，和缓冲放大器一起组成心电图前置放大。
差动放大的作用是将幅度仅为毫伏级的微弱心电信号进行放大。
同时必须有高抗干扰能力，即具有高共模抑制比。
(6)低通滤波器心电信号的高频响应界限为100Hz，由100Hz低通滤波器完成。
(7)高通滤波器心电信号的低频响应界限为0.05Hz，由0.05Hz高通滤波器完成。
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
生物医电信号，如心电信号、血压信号、脑电信号等等，都表征了一定的病理特征，以心电为例，通常以心电图来记录心脏产生的生物电流，临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。
而对于一些家用或者医用仪器厂商来说，则需要开发特定的信号处理算法并部署到嵌入式处理器上，完成医电特征的提取。
通常整套心电监测产品的研发过程，由心电数据采集、心电信号分析、人机显示、文件存储等几部分组成，通过NI 提供的图形化系统设计平台，可以覆盖数据采集、信号读取、心电分析以及报表生成等一系列产品开发的流程，完成整套系统的开发，提高开发效率。
而在整个开发过程中，信号分析部分往往是重点，也是各厂商的软件核心技术所在。
本文将重点就心电采集与分析展开讨论，介绍如何通过LabVIEW 高效实现心电信号的采集及分析算法开发。
图1 典型的单周期心电图波形
1 心电信号的数据采集
通常来说，ECG 信号是通过对若干电极（导联）感知生物电流，并通过数据采集设备将导联产生的模拟电信号转化为数字信号进行计算机分析。
导联产生的模拟信号往往较为微弱，幅值在mV 左右，需要通过动态信号采集设备进行采集，或者通过前置预放大之后采集。
无论是独立的ECG 导联或者集成医用式ECG 设备，都可以通过NI 设备进行数据采集。
通过30 多年的发展，美国国家仪器(NI)在测试测量领域奠定了领导地位，从便携式USB 设备到高精度PXIe 同步采样设备，可以实现从8 位到24 位的分辨率，以及48kHz 到2GHz 的采样率。
同时NI 设备将增益误差、偏移误差、。
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微弱信号检测课题报告心电信号采集—噪声分析及抑制指导老师：***院系：机电学院测控系班级：学号：姓名：【目录】【摘要】 (3)第一章 (4)1.1人体生物信息的基本特点[1} (4)1.2 体表心电图及心电信号的特征分析[4] (5)1.3心电信号的噪声来源[7] (6)1.4 心电电极和导联体系分析 (7)1.4.1系统电极选择[8] (7)第二章硬件电路设计 (8)2.1 心电信号采集电路的设计要求 (8)2.2 心电采集电路总体框架 (9)2.3采集电路模块 (11)2.4 AD620引入的误差 (11)2.4.1 电子元件内部噪声 (11)2.4.2集成运放的噪声模型： (13)2.4.3 AD620的噪声计算 (14)2.4.4 前置放大电路改进措施 (15)2.5 滤波电路设计 (17)2.6电平抬升电路[14] (20)2.7心电信号的50Hz带阻滤波器（50Hz陷波）设计[15] (20)结论 (22)附录：参考文献 (23)【摘要】心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中，这种生物电信号可以波及人体各个部分，在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。
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。
运用一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式，对心电信号进行测量。
关键词：心电信号采集，降噪，A/D转换放大，噪声分析第一章1．1人体生物信息的基本特点[1}人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
在测量某～种生理参数的同时，存在着其它生理信号的噪声背景；此外，生物信号对来自测量系统(包括人体)之外的干扰十分敏感，这是因为：(1)被测生物医学信号的提取信号微弱：如心电信号幅度一般在10u V～4mV：要求测试系统具有较高的灵敏度。
而灵敏度越高，对干扰也就越敏感，即极易把干扰信弓引入测试系统；(2)频率低：一般在0.05Hz～200Hz，频带范围不宽；工频50Hz干扰和人体其它信号几乎落在所有生物电信号的频带范围内，而50Hz干扰又是普遍存在的；(3)生命体为发出不稳定自然信号的信号源：人体内阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻，其阻值较大，一般为几十千欧；(4)人体相当于一个导体，将接受空间电磁场的各种干扰信号；除了外界环境对被测信号的干扰之外，微弱信号还常常被深埋在测试系统内部的噪声中。
抗干扰和低噪声，构成生物信号测量的两个基本条件。
本文的目的是在分析的基础上，得到生物信号测量系统的强抗干扰能力和低噪声电子设计方法，我们把抗干扰和低噪声作为人体测量盼基本条件，不只是由于人体电子测量是处于强电磁场环境中，成为无法回避的客观事实；而且还由于抗干扰和低噪声本来就是电子设计开始时必须予以考虑的环节。
总之，人体生物医学信号的提取和处理，是自然科学领域中难度最大的。
生物电信号，如心电、脑电，通过电极用一定导联方式提取出来；非电量参数，如心音、脉搏、体温、呼吸等，通过各种传感器，换能器变换成电信号后被提取。
常见的有脉波换能器，心音换能器，绑带式流量换能器，张力换能器。
对于能够通过电极提取的体表生物电信号，其测量仪器的电路结构基本相同，不同的只是因信号的频率和幅度不同，对电路的性能要求不同。
常见的生物电信号有心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、视网膜电和眼电等。
前便携式心电图仪的设计主要向智能化、系统化和集成化方向发展。
目前市面上常见的便携式心电仪多数是采用了前后端的实现方式，前端是以单片机为核心的心电信号采集系统，后端多数采用的是处理性能较高的嵌入式微处理器。
这种处理器性能强大，它使得心电仪在心电数据采集、处理、存储和显示等功能的基础上，还能够实现对心电数据的分析[3]。
1.2 体表心电图及心电信号的特征分析[4]心电是心脏的无数心肌细胞电活动的综合反映，心电的产生与心肌细胞的除极和复极过程密不可分。
心肌细胞在静息状态下，细胞膜外带有正电荷，细胞膜内带有同等数量的负电荷，此种分布状态称为极化状态，这种静息状态下细胞内外的电位差称为静息电位，其值保持相对的恒定。
当心肌细胞一端的细胞膜受到一定程度的刺激(或阈刺激)时，对钾、钠、氯、钙等离子的通透性发生改变，引起膜内外的阴阳离子产生流动，使心肌细胞除极化和复极化，并在此过程中与尚处于静止状态的邻近细胞膜构成一对电偶，此变化过程可用置于体表的一定检测出来。
由心脏内部产生的一系列非常协调的电刺激脉冲，分别使心房、心室的肌肉细胞兴奋，使之有节律地舒张和收缩，从而实现“血液泵”的功能，维持人体循环系统的正常运转。
心电信号从宏观上记录心脏细胞的除极和复极过程，在一定程度上客观反映了心脏各部位的生理状况，因而在临床医学中有重要意义。
每一个心脏细胞的除极和复极过程可以等效于一个电偶极子的活动。
为了研究方便和简化分析，可以把人体看作是一个容积导体，心脏细胞的电偶极子在该容积导体的空间中形成一定方向和大小的电场，所有偶极子电场向量相加，形成综合向量，即心电向量。
当它作用于人体的容积导体时。
在体表不同部位则形成电位差，通常从体表检测到的心电信号就是这种电位差信号。
当检测电极安放位置不同时，得到的心电信号波形也不同，于是产生了临床上不同的导联接法，同时也考虑有可能用体表心电电位分布图反推心脏外膜电位即心电逆问题的求解。
[5]心电信号的电特性分析[6]按照美国心电学会确定的标准，正常心电信号的幅值范围在10μV-4mv之间，典型值为1mV。
频率范围在O.05-100Hz以内，而90％的ECG频谱能量集中O.25-35Hz 之间，心电信号频率较低，大量的是直流成分，去掉直流，它的主要频率范围是O.05-100Hz，大部分能量集中在O.05-40Hz[12]。
心搏的节律性和随机性决定了心电信号的准周期和随机时变特性。
从医学理论和实践可以理解，心电信号受人体生理状态和测量过程等多种因素的影响而呈现复杂的形态；同时，个体的差异也使心电信号千差万别。
阐述心电信号特征的相关文章和书籍很多，本人在认真阅读和分析的基础上，得出心电信号特征主要体现在以下四个方面：(1)微弱性：从人体体表获取的心电信号一般只有10μV-4mV，典型值为1mV。
(2)不稳定性：人体信号处于不停的动态变化当中。
(3)低频特性：人体心电信号的频率多集中在O.05-100Hz之间。
(4)随机性：人体心电信号反映了人体的生理机能，是人体信号系统的一部分，由于人体的不均匀性，且容易接收外来信号的影响，信号容易随着外界干扰的变换而变化，具有一定的随机性。
1.3心电信号的噪声来源[7]人体心电信号是一种弱电信号，信噪比低。
一般正常的心电信号频率范围为0.05-100 Hz，而90％的心电信号(ECG)频谱能量集中在0.25-35 Hz之间[13]。
采集一种电信号时，会受到各种噪声的干扰，噪声来源通常有下面几种：(1)工频干扰 50 Hz工频干扰是由人体的分布电容所引起，工频干扰的模型由50 Hz的正弦信号及其谐波组成。
幅值通常与ECG峰峰值相当或更强。
(2)电极接触噪声电极接触噪声是瞬时干扰，来源于电极与肌肤的不良接触，即病人与检侧系统的连接不好。
其连接不好可能是瞬时的，如病人的运动和振动导致松动；也可能是检测系统不断的开关、放大器输入端连接不好等。
电极接触噪声可抽象为快速、随机变化的阶跃信号，它按指数形式衰减到基线值，包含工频成分。
这种瞬态过渡过程可发生一次或多次、其特征值包括初始瞬态的幅值和工频成分的幅值、衰减的时间常数；其持续时间一般的1s左右，幅值可达记录仪的最大值。
(3)人为运动人为运动是瞬时的(但非阶跃)基线改变，由电极移动中电极与皮肤阻抗改变所引起。
人为运动由病人的运动和振动所引起，造成的基线干扰形状可认为类似周期正弦信号，其峰值幅度和持续时间是变化的，幅值通常为几十毫伏。
(4)肌电干扰(EMG) 肌电干扰来自于人体的肌肉颤动，肌肉运动产生毫伏级电势。
EMG基线通常在很小电压范围内。
所以一般不明显。
肌电干扰可视为瞬时发生的零均值带限噪声，主要能量集中在30-300 Hz范围内。
(5)基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化一般由人体呼吸、电极移动等低频干扰所引起，频率小于5 Hz；其变化可视为一个加在心电信号上的与呼吸频率同频率的正弦分量，在O.015-O.3Hz处基线变化变化幅度的为ECG峰峰值的15％。
(6)信号处理中用电设备产生的仪器噪声心电信号是由人体心脏发出的极其精密、相当复杂并且有规律的微弱信号，外界干扰以及其它因素的存在都会使其变得更为复杂，要准确地对其进行自动检测、存储、分析却是一项十分艰巨的任务。
例如，工频干扰信号对心电图的影响会使心电信号的特征点定位变得十分困难。
因此，心电信号的监视、分析必须在建立在有效抑制各种干扰、检测出良好的心电信号的基础之上。
(7)共模信号(commonmode signal)：从体表采集到的信号除了人体心脏产生的电信号外，还包含许多与心电无关的电信号。
由于体表各个导联均可看到这些信号，故称为共模信号。
共模信号强度可以远远大于心电信号，从而干扰心电图分析。
1.4 心电电极和导联体系分析1.4.1系统电极选择[8]心电信号检测一般采用体表电极，随着时代的发展金属电极已经成为了体表的连接器。
一个由盐溶液和胶组成的电极层成为了金属电极和皮肤的接触面。
身体内部电流是由离子运动产生的，而在导线中的电流是由电子的运动产生的。
电极系统可完成离子电流到电子电流的转换。
当病人身体的运动会导致电极电位的变化，当用两个电极分别引导生物体两点的电位时，如果两个电极本身的电位不同则会造成记录中的伪差(又称极化电压)。
这个小失调电压会随心电信号放大1000倍，因此小信号的变化也会导致信号的基线漂移。
极化电压在心电信号检测系统中属于干扰因素，应尽量避免极化噪声的影响。
因此在心电测量系统中要求采用非极化或极化电压微弱的电极。
可采用表面镀有Ag-AgCl的可拆卸的一次性软电极，并在电极上涂有优质导电膏，使它更接近非极化电极，有效地抵消极化电压引起的干扰。
该电极漂移电位非常小，它在Ag层上镀了一层AgCl。
氯离子将在体内、电极内以及在AgCl层内运动，在这里转换成在Ag中的电子运动并传导到导线中。