心电检测电路的设计和测试报告
心电放大器(电池供电)电路测试报告

心电放大器(电池供电)电路测试报告心电放大器(电池供电)电路测试报告一、实验概述从心电放大器(电池供电)电路的最初设计、到答辩时按照李刚教授的指导所进行的修改,以及后续的焊接、检测,整个心电检测装置调试为期一个多月。
在这一个多月中,自己从最初仅仅对电路的大致理解,到对电路的分模块分析,明白其原理,最到到用实验验证理论,从实践中检验自己的所学。
由于自己单片机的知识相对薄弱,没能采用单片机进行信号的精确处理。
因此在整个心电放大器设计中,以硬件电路为主,尽可能的采用一些方法减小噪声,以生成比较完美的心电图。
二、实验电路实验伊始,先按照最初的设计来进行电路的连接。
连接完测试时,发现一个比较重要的问题——噪声过大。
基于整体电路的设计没有问题,对部分电路进行了改动,以减少噪声的干扰,尤其是工频干扰的影响。
所采取改良的措施:1、将前置放大电路中的四个OP07改用为OPA4251。
OPA4251相比于OP07有如下的优点:1)集成性好2)低功耗(Iq=25μA)3)轨到轨rail-to-rail能够增加动态范围、抑制非线性失真、支持低电压4)高共模抑制比(124dB)2、尽量减少至于电路上方的电路线,防止其产生电场干扰。
并且通过焊接线将各个芯片的正负地等等引脚相连、3、将芯片的正负电源同地之间分别加电容,起到耦合作用。
加入耦合电容之后,能够有效地抑制电磁干扰信号的传入,对容易受干扰的器件或电路加以屏蔽。
4、更换前置电路的相关参数,改变放大倍数。
第一级的放大倍数由原先的4倍改变到7倍。
增大此倍数的原因是能够在第一级就可以将提取的的信号放大,不至于因为放大太小而导致在随后的电路中信号衰减过多。
第二级放大倍数由原先的26倍改变到15倍左右,使得整个前置的放大倍数能够在100倍左右。
5、将低通改在后级放大之后,进而能够有效的滤除高频噪声的干扰。
经过实际检测相比于低通在陷波、低通之前,产生的波形的噪声更小。
6、将能够使电源取反的芯片由TI7660换成ltc660,使整个负端的电压输出电流的能力增强。
人体心电测试电路设计

人体心电测试电路设计1.电极设计:人体心电测试电路的第一步是正确地设计电极用于连接测试仪器和人体。
首先,需要有两个电极(一正一负)用于检测心电信号,并将其连接到测试仪器上。
这些电极通常是金属片,可以通过电导胶粘贴在人体皮肤上,以确保稳定的信号接收。
2.放大器设计:心电信号是非常微弱的,因此需要一个放大器来增加其幅度,以便更容易测量和分析。
这种放大器通常使用差分放大器电路来检测电极之间的电压差异,并放大到一个可以进行测量的合适幅度。
此外,放大器还需要具有适当的带宽,以便能够捕捉到心电信号的相关频率。
3.滤波器设计:为了减少噪声和过滤电源干扰等不需要的信号,需要在放大器之后添加滤波器。
滤波器可以根据需要选择不同的截止频率,并抑制在该频率范围之外的信号。
常用的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器。
4.调理电路设计:此阶段的设计将进一步处理滤波后的心电信号,以适应后续的数字分析或显示。
可能需要对信号进行放大、平滑或调整增益等处理,以确保其质量和合适的幅度范围。
5.ADC(模数转换器)设计:心电信号通常是模拟信号,需要将其转换为数字信号进行处理。
模数转换器(ADC)可以对模拟信号进行取样和量化,并将其转换为数字信号。
设计中需要选择合适的ADC进行信号转换,并根据需要选择合适的分辨率和采样率。
6.数字分析和显示:一旦心电信号被转换为数字信号,可以使用计算机或其他设备进行进一步的分析和显示。
这些数字信号可以通过滤波、傅里叶变换、心电图绘制等算法进行分析,并通过电脑、智能手机或其他设备进行显示。
综上所述,人体心电测试电路设计是一个复杂而精细的过程,其中涉及到电极设计、放大器设计、滤波器设计、调理电路设计、ADC设计以及数字分析和显示。
设计人员需要综合考虑电路的精度、稳定性、抗干扰能力和功耗等因素,以确保获得准确、可靠的心电信号测试结果。
同时,需要遵循相关的医疗电子设计标准和法规,以确保电路的安全性和可靠性。
工作报告之心电图的实验报告

心电图的实验报告【篇一:心电实验报告】心电的测量实验报告姓名:学号:一、实验原理1、心脏的基本构造和心电图(ecg)心脏处于人体的循环系统的中心,主要由心肌构成,心肌是可兴奋组织,它的收缩和舒张是人体血液循环的动力;心肌将心脏分隔成左,右心房和心室四个心腔,腔间有瓣膜控制血液在房室间的流动,通过动脉血管将氧和酶等各种营养物质供给全身组织,并将静脉回流带来的组织代谢废物运走。
心脏是自律性器官,有特殊起博心肌细胞和神经传导树支(束),包括窦房结,结间束,房室结,房室束,左右束支;在起博心肌细胞(窦房结内)的自律作用下,通过房、室、神经束的传导使心肌收缩和舒张完成心脏的博动;另外,参于循环系统调节的有:交感神经,兴奋时通过肾上腺素使心率加快,而副交感神经兴奋时使心率变慢,还有化学性的体液因素也可影响心脏的博动。
神经细胞元的放电过程已得到实验认证,心脏特殊起博心肌细胞博动和神经传导树支(束)的传导过程都是神经细胞元放电和传导的过程,因此,可通过在人体体表层安放灵敏度很高的电极接受这些微弱的心脏电活动,称为ecg(electrocardiogram)---心电图,早在1903年就发现心电图及基本测量方法;心电图机检查人体的ecg,判断心脏活动正常与否仍是医院目前首选的检查手段。
标准ecg及参数如下:图2典型心电图波形区段名占空时间(秒)幅度(毫伏) p波0.06~0.110.25 p-r区间0.12~0.20 p-r段0.08qrs复合r波0.120.8~1.2 s-t段0.12 q-t区间0.36~0.44 t波0.160.5目前ecg的测量技术已很成熟,标准ecg都打印在栅格纸上,标明x方向每格0.04秒,y方向每格0.1mv.一般来说,p波表征心脏收缩期开始;qrs复合波是心室收缩的结果,指示心室收缩期开始;t波是心室舒张的结果,将延续到下一个p波止. ecg测量基本导联三角形(肢体):导联1右手接’-‘电极(白)左手接’+’电极(红) 导联2右手接’-‘电极(白)左脚接’+’电极(红) 导联3左手接’-‘电极(白)左脚接’+’电极(红)全为右脚接地,这就是所谓右脚驱动导联接法,这是肢体导联ecg测量法;另外常用的还有三电极胸导联,白的’-‘电极贴在右胸,黑的地电极贴在右胸白电极下18公分处,红的’+’电极贴在左下与黑电极对称处,此测量法为2导联ecg;不同导联接法测量的ecg波形不同,表征的医学意义也不同;实际上ecg已经有用12导联测量的心电图机,24小时动态ecg记录仪也是医院常用的仪器.二、实验目的:熟识标准ecg波形及其测量方法,了解ecg各区段代表的医学意义;实验器材:导联线和夹,导电胶或一次性电极,rm6240生理信号测量仪,计算机;实验步骤:先打开rm6240生理信号测量仪电源(仪器背后),再开计算机电源,在windows环境用鼠标双击本系统软件图标进入测量系统,连接肢体导联线,如下图:注:先用1导联方式,再用其它导联方式,观察所测的ecg的区别。
人体心电图实验报告

人体心电图实验报告人体心电图实验报告引言人体心电图(Electrocardiogram,简称ECG)是一种用于检测心脏电活动的非侵入性方法。
通过记录心脏电信号的变化,可以判断心脏的功能状态和是否存在异常。
本实验旨在通过测量和分析心电图信号,了解心脏的基本工作原理和疾病诊断方法。
一、实验设备和方法本次实验使用的设备包括心电图仪、电极贴片、导联线等。
实验过程如下:1. 将电极贴片粘贴在被试者的胸部和四肢上,确保贴片紧贴皮肤并保持良好的导电性。
2. 将导联线与电极贴片连接,并将另一端插入心电图仪。
3. 打开心电图仪,调整仪器参数,如增益、滤波器等,以获得清晰的心电图信号。
4. 记录被试者的基本信息,如年龄、性别等,并确保被试者处于放松状态。
5. 开始记录心电图信号,持续一段时间,通常为几分钟至十几分钟。
二、实验结果根据实验记录,我们获得了一段完整的心电图信号。
心电图是由一系列波形组成的,主要包括P波、QRS波群和T波。
以下是对每个波形的分析:1. P波:P波代表心房的除极过程,通常为正向波。
在心电图上,P波通常位于QRS波群之前,其形态和幅度可以反映心房的除极状态和心房肌的工作情况。
2. QRS波群:QRS波群代表心室的除极过程。
其中的Q波、R波和S波分别代表心室除极的不同阶段。
QRS波群的形态和幅度可以反映心室的除极状态和心室肌的工作情况。
3. T波:T波代表心室的复极过程,通常为正向波。
在心电图上,T波位于QRS 波群之后,其形态和幅度可以反映心室的复极状态和心室肌的工作情况。
除了上述波形,心电图中还存在其他一些特征,如ST段、U波等。
这些特征可以提供更详细的心脏信息,用于疾病的诊断和监测。
三、实验讨论通过对心电图信号的分析,可以得出以下结论:1. 心电图可以反映心脏的电活动和功能状态。
通过观察波形的形态和幅度变化,可以判断心脏是否存在异常,如心律失常、心肌缺血等。
2. 心电图在临床诊断中具有重要意义。
心电放大测试报告

测试报告单元电路特性测试1) 前置放大电路前置放大电路✧ 差模增益将RA 、RL 端接地,LA 端输入16mV/20Hz 正弦信号。
用示波器观察输出波形并记录幅值(以不失真为准)。
测得V od =4.01V,A V 前=od i V V =4.01250.616m VV = 增益误差=250.6252252-⨯100%=0.56%✧ 共模增益将三个输入端公同接2V/20Hz 的正弦信号。
用示波器观察输出波形并记录V oC 的幅值,计算共模增益。
测得V od =16.8mV,A C 前=OC i 16.8m 0.00842V VV V== ✧ 计算共模抑制比:CMRR=250.6(d )20lg 89.5d 0.0084V A B B A =前C 前= ✧ 幅频特性高通滤波网络部分截止频率为0.024Hz ,而信号发生源输出信号频率≥1Hz ,故无法检测高通截止频率。
2) 低通滤波部分低通滤波部分电路以输入信号20Hz时1V输出电压的幅值为标准,从小到达调节输入信号频率,当输入信号下降到标准输出的0.707倍时,为截止频率f0。
继续调节输入信号频率,观察输出电压变化并记录。
记录数据如下:f/Hz 输出幅值/V20 1.0085 0.84100 0.70120 0.41150 0.25180 0.15200 0.11根据记录数据绘制幅频特性如下:3)50Hz陷波器改变输入信号的频率,用示波器观察输出信号的变化并记录幅值如下:f/Hz 输出幅值/V20.00 1.0047.64 0.7149.51 0.1450.02 0.0750.52 0.1652.52 0.7260.12 0.95根据测量数据可绘制出幅频特性如下:50Hz处衰减23.1dB阻带宽度=52.52-47.64=4.88Hz4)后级放大部分后级放大电路输入1V正弦信号,用示波器观察输出波形并记录幅值(以不失真为准)。
测得V O=5.05V 高通截止频率(0.05Hz)无法测试,低通0.707截止频率为454 Hz。
燕山大学心电信号检测放大电路-课程设计报告

燕山大学课程设计说明书题目:心电放大电路课程设计学院(系):燕山大学里仁学院年级专业: 09生物医学工程学号: 0912******** 学生姓名: ***指导教师: ***教师职称: ***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。
本文分析了体表心电信号的特征。
心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外),心电信号的幅度在l0µV~4mV之问,频率范围为O.05 ~ 100Hz,淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中,检测过程及方法较复杂。
去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一,心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。
本文设计了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,并且利用软件对相应的电路进行仿真,仿真结果表明电路的放大滤波性能很好,硬件电路搭建后的实验结果也表明,电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。
关键字:放大器心电信号第一章绪论 (1)第二章设计基础2.1 心电信号特征分析 (2)2.1.1 心电信号时域特征分析 (2)2.1.2 心电信号的电特征分析 (3)2.2 心电信号的噪声来源 (5)第三章电路设计3.1 前置放大电路设计 (7)3.2 一阶高通滤波器电路设计 (8)3.3 一阶低通滤波器电路设计 (9)3.4 50Hz干扰信号陷波器设计 (9)3.5电压放大器设计 (13)第四章Multisim仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)答辩记录及评分表 (18)附录 (19)第一章绪论1人体生物信息的基本特点人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
人体心电实验报告
人体心电实验报告引言人体心电是一种测量心脏电活动的方法,通过记录心电图可以了解心脏的节律和肌肉收缩情况。
心电图通常用于诊断和监测心脏疾病,如心脏病和心律不齐等。
本实验旨在了解人体心电的基本原理,并进行心率和心电波形的测量。
实验设计与方法实验设备和材料- 心电仪- 心电贴片电极- 计算机实验步骤1. 将心电贴片电极连接到人体的胸前,确保电极贴合牢固。
2. 将电极连接到心电仪。
3. 打开心电仪的软件,并进行初始化设置。
4. 让被试者静坐或平躺,保持身体舒适。
5. 开始记录心电图,持续5分钟。
6. 停止记录,并保存数据。
7. 对数据进行分析和处理。
实验结果心率的测量实验记录到的心电图数据包含了心脏电活动的波形和时间信息。
通过分析心电图中的R波峰,可以计算出心率。
心率是指心脏每分钟跳动的次数,通常用“bpm”(每分钟跳动次数)作为单位。
通过对心电图数据的计算,我们得到了以下结果:心率(bpm)65因此,被试者的心率为65次/分钟。
心电波形的测量通过观察心电图的波形,我们可以了解心脏的电活动和细微的变化。
心电图是由心脏的电位变化所引起的,主要包括P波、QRS波群和T波。
P波代表心房收缩,QRS波群代表心室收缩,T波代表心室舒张。
在我们的实验中,我们可以清晰地观察到心电图中的P波、QRS波群和T波。
这些波形的形状和间隔时间可以提供有关心脏健康和功能的信息。
结论通过本实验,我们了解了人体心电的基本原理,并进行了心率和心电波形的测量。
从实验数据中,我们得到了被试者的心率为65次/分钟,并观察到了心电图中的P波、QRS波群和T波。
心电图是一种非常重要的诊断和监测心脏健康的方法。
通过分析心电图可以发现心脏疾病的迹象,及时采取措施进行治疗。
本实验为今后更深入地研究和应用心电图提供了基础。
参考文献[1] Hu, X., Ding, H., Kondoz, A.M., 2014. A Wearable ECG Monitoring SystemUsing Telecommunication Techniques. Procedia Computer Science 37, 60–65.。
心电检测电路的设计报告和测试报告
心电检测电路的设计报告和测试报告一、设计报告(一)、设计目的及其意义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。
鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号,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,如下图所示。
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。
心肌细胞的生物电变化时心电图的来源,但是心电图曲线与单个心肌细胞的膜电位曲线有明显的区别。
ECG波形是由不同的英文字母统一命名的。
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;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。
心电信号检测放大器实验报告
心电信号检测放大器实验报告直流供电天津大学精密仪器与光电子工程学院2004级生物医学工程1班贾乾14第一章前言心脏是人体血液循环系统中的重要器官,依靠它的节律性搏动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动,使生命得以维持。
它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。
人们不能凭着直观判断心脏健康与否,而是需要精确的仪器加以测量,通过对测得的心电波进行分析比较,最后做出诊断。
心电图典型波形如下图所示:心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系,心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来,这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因,主要应用有:1.分析与鉴别各种心率失常。
2.一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。
3.判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。
4.指示心脏房室肥大情况,从而协助各种心脏疾病的诊断。
等等。
在国内外,关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。
尽管这样,在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点,心电特征波形分析定位结果并不尽如人意,从理论上还有创新的余地。
第二章总体设计一.心电信号的基本特征:心电信号是一种较微弱的体表电信号,成年人的幅值约为~4mV,频率在~250Hz范围内,属于低频率,低幅值信号。
为了获得清晰而良好的心电波信号,中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求,主要有:1.输入阻抗单端输入阻抗不小于Ω。
2.输入回路电流各输入回路电流不大于μA。
3.定标电压有1mV±5%的标准电压,用于对心电图机增益进行校准。
4.噪声水平所有折算到输入端的噪声应小于35μV。
5.频率特性幅度频率特性:以10Hz为基准,1Hz~75Hz(~+);6.抗干扰能力共模抑制比:KCMR>60dB以上。
8.50Hz干扰抑制滤波器:≥20dB9.其他医学仪器除了与其他仪器一样能满足环境实验的要求外,还要严格的安全性要求,这些由国际GB10793专门规定。
心电图测量的实验报告
心电图测量的实验报告心电图测量的实验报告引言:心电图是一种常见的临床检查方法,可以通过记录心脏电活动来评估心脏的功能和健康状况。
本实验旨在通过测量心电图,探究心脏在不同状态下的电活动变化,并对测量结果进行分析和解读。
实验方法:1. 实验材料准备:心电图仪、导联电缆、电极贴片、酒精棉球、导电胶。
2. 实验对象准备:选择健康的志愿者作为实验对象,确保他们没有心脏疾病和其他相关疾病。
3. 实验操作步骤:a. 将导联电缆插入心电图仪的相应插口,并将导联电缆的另一端连接到电极贴片。
b. 在实验对象的身体上清洁一块皮肤,使用酒精棉球擦拭,以确保电极贴片能够良好地贴附。
c. 将电极贴片粘贴在实验对象的胸部和四肢上,确保电极贴片与皮肤紧密接触。
d. 打开心电图仪,开始记录心电图数据。
e. 让实验对象保持安静并放松,记录一段时间内的心电图数据。
f. 结束记录后,关闭心电图仪,将电极贴片从实验对象身上取下,并清洁皮肤。
实验结果:通过实验记录的心电图数据,我们可以观察到以下几个方面的变化:1. 心率变化:心电图可以准确地测量心脏的心率。
在实验中,我们可以看到心率在不同状态下有所变化。
例如,当实验对象处于休息状态时,心率较为平稳;而当实验对象进行运动或受到刺激时,心率会明显加快。
2. 心律变化:心电图可以检测到心脏的心律是否规律。
正常情况下,心脏的心律应该是规律的,即心脏收缩和舒张的间隔时间相等。
通过心电图数据的分析,我们可以发现心律不齐的情况,如心房颤动或心室早搏等。
3. ST段变化:心电图中的ST段可以反映心肌缺血或心肌梗死的情况。
当心肌缺血时,ST段可能会出现下移或抬高的情况。
通过对心电图数据的观察和分析,我们可以初步判断心脏是否存在缺血或梗死的情况。
4. 波形变化:心电图中的P波、QRS波群和T波可以反映心脏的电活动情况。
通过对波形的形态和振幅的分析,我们可以初步判断心脏是否存在异常,如心肌肥厚、心室肥大等。
讨论与结论:心电图作为一种常见的临床检查方法,对于评估心脏功能和诊断心脏疾病具有重要意义。
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心电检测电路的设计报告
(一)、设计目的及其意义
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。
鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号,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,如下图所示。
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。
心肌细胞的生物电变化是心电图的来源,但是心电图曲线与单个心肌细胞的膜电位曲线有明显的区别。
ECG波形是由不同的英文字母统一命名的。
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――两心房除极时间;
P-R间期――心房开始除极至心室开始除极时间;
QRS波群――全心室除极的电位变化;
ST段――心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间;
T波――快速心室复极时间。
ECG的持续时间:
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;
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。
普通心电图有以下几点用途:
1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。
2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性,它不仅能确定有无心肌梗塞,而且还可确
定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。
3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮
助。
4、能够帮助了解某些药物(如洋地黄、奎尼丁)和电解质紊乱对心肌的作用。
5、心电图作为一种电信息的时间标志,常为心音图、超声心动图、阻抗血流图等
心功能测定以及其他心脏电生理研究同步描纪,以利于确定时间。
6、心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及
危重病人的抢救。
本实验的目的即利用设计的仪器从人体采集心电信号,并进行放大滤波,最终呈现在示波器上进行观察。
(二)、总体设计
根据心电信号的特点来设定电路的要求。
心电的幅值为几个毫伏;心电的频率为0.05〜100Hz。
这就要求:电路的增益800〜1200倍;共模抑制比大于80dB;差模输入阻抗为10M Q,电路的带宽为0.05〜100Hz。
供电情况:光电隔离电路的前级用转换电源供电,光电隔离后级电路则用学生电源供电。
以保证光电隔离电路前后级无任何电的联系。
下面是电路的总体框图:
信号输入呼前置放大器低通滤波器
光电隔离
V
信号输出=末级放大器』=50Hz陷波器
(三)、单元电路设计
1.导联输入:导联线又称输入电缆线。
其作用是将电极板上获得的心电信号送到放大器的输入端。
心脏电兴奋传导系统所产生的电压是幅值及空间方向随时间变化的向量。
放在体表的电极所测出的ECG信号将随不同位置而异。
心周期中某段ECG描迹在这一电极位置不明显,而在另一位置上却很清楚。
为了完整描述心脏的活动状况,应采用多电极导联方式测量心电信号基于现在的实验条件及要求,选择3导联方式:左臂(LA),右臂(RA)以及右腿(RL)。
各导联线以不同颜色的标志来表示所接的部位。
为了减少连接时发生错误,国际统一规定字母和导线色标为:R-右臂(红丿;L-左臂(黄);RF-右腿(黑丿
2输入保护:由于此系统用于人体心信号的检测与诊断,,其将不可避免的与其他高电压电子器件(如起搏器)同时作用于同一人体,导致加在心电图机上的电压迅速增大,损坏心电图机,有必要在本套系统之前加入保护电路。
由于保护电阻要求在输入5000V高压时不会损坏电路,二极管应选用的漏电的微型二极管,最大允许通过的顺时电流为100mA,那么限流保护电阻R1为50K Q
3. 前置放大器
采用AD620作为主放大器,其主要参数如下:
V供电土2.3〜±18V
最低100dB的CMRR(G=10)
高输入阻抗1000M Q
0.6mV/°C电压漂移
120kHz带宽(G=100)
下图是前置放大器实际电路图,实际中采用了共模驱动和右腿驱动电路,以提高前置放大器的共模抑制比,但其中由于放大电路采用的是差分放大电路,因此由于匹配精度达不到要求,降低了共模抑制比,且带来较大的噪声,所以将前置放大器中的低通去掉了。
(1)电路的前端使用的是二极管保护电路,设计要求保护电路在输入5000V高压时不会损毁电路,,二极管D1~D4选用低漏电的微型二极管1N4148,其最大允许通过的瞬时电流为0.1A,因此,限流保护电阻R1和R2为50k。
这样的保护电路会防止临床上的除颤电压等高电压损坏电路。
(2)电路采用了右腿驱动和共模驱动电路,取R5=10K Q,Rf=10M Q,CF=4700pF(Cf 的作用是使右腿驱动电路稳定)。
R0=100K Q。
可以很好的提高共模抑制比,滤除共模干扰。
4. 低通滤波器高频干扰、其他医疗仪器的噪声会干扰心电信号的测量,其幅度不是很高,但由于心电信号同样较微弱,再加上前级的1000倍左右的放大,高频干扰信号必须考虑滤除,已知人体心电信号频率大约为0.05Hz〜100Hz,而低于0.05Hz的信号已经在前置放大器中滤除,因此设计一低通截止频率为100Hz的滤波器。
5.
末级放大器
末级放大器采用的是一般的反相放大器,其增益为:K=-(R2+Rp )/R1Rp 为电位器接入部分阻值。
电路的放大倍数为10倍(前置放大器增益为100倍),可取R1=10k Q ,R2=90K Q ,Rp 最大阻值为20k Q 。
(为了降低电位器的热噪声)
前面加了个高通滤波器,目的是为了滤掉极化电压。
Rp 是作为调节增益的器件。
利用归一化的方法设计低通滤波器。
这里用六阶巴特沃斯低通滤波器,其优点是在通带内幅频特性曲线比较平坦,而且六阶也可以达到较陡的衰减的特性:其它
的作用是滤除频12KC1 —□-R6亍C60.033uF 截止频率为100Hz 时,到频率为200Hz 时其衰减幅度为9的。
率为100Hz 以上的信号分量。
R2 -O-
12KQ 二二C20.luF O -22UF ±C3 R3T10 —1^ 12KQ R4 12KO 亠
6uF 丄C5 R5■' □~L 12KQ jC40.luF
选用归一化算法得出R=10K Q ,C1=0.56uF,C3=0.22uF,C5=0.032uF
实验中注意,在单独测试某个电路的时候,最好要将其前后级的电路断开,这样会省去其他电路对其影响。
整个电路做完之后,由于测试的时候是用信号发生器产生信号(一般比较大)而如果要实际测量心电信号,则要注意输入阻抗和电压增益是否足够如果做的好的话,应该能清晰的看出心电的波形,所以在实验中可以以此来作为电路的好坏标准。
如果能较为清晰看到心电波形,则电路的设计较为成功。