基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计

・基础研究・基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计

于　杰,李川勇,贾林壮

摘　要:目的　设计一套基于LabVIEW的心电信号采集系统。方法　在插入式信号采集板DAQ的硬件支持下,利用LabVIEW编程软件,设计了一套双通道心电信号采集系统,本系统用传统的心电图机采集心电信号,经过调解后,输

入计算机采集并显示,同时,为了能够对心电信号作进一步的研究,利用小波变换对心电信号进行了处理。结果　成

功采集到心电信号,并计算了心率的大小。

关键词:LabVIEW;心电信号;采集系统

中图分类号:R540.41;TP311.52 文献标识码:A文章编号:1009-7090(2001)03-0131-0003

The Design of ECG Aquiring System on LabVIEW Y U Jie,LI Chuan-y ong,J I A Ling-zhuang Department o f Bio2 physics,Nankai Univer sity

Abstract:Objective　T o design the ECG acquiring system on LabVIEW.Methods　With a DAQ board,we design an ECG acquisi2

tion system based on LabVIEW.The electrocardiographic signal is conditioned by a traditional ECG machine and acquired by a DAQ

board on a com puter.A wavelet trans formation was used to process the acquired signal.R esults　The ECG signals were acquired success fully and the heartbeat rate was calculated.

K ey w ords:LabVIEW;ECG;collecting system

1　前言

生物电是生命的特征,心电是生物电的一种。利用心电图等有关心电活动的曲线和图形资料为临床提供诊断信息,是心血管病不可缺少的检查诊断方法。

传统的心电图诊断方法是由三大功能模块组成:心电信号的记录、分析和表述结果,这三者都是由手工完成的,完全依靠医生的临床经验,在结果分析方面存在个体差异,并且在心电图结果的保存方面也有不便。随着计算机技术的发展,计算机在心电图中的应用为人们从事心电学研究和进行临床诊断提供了现代化的手段,如果把传统心电图机的信号分析和处理、结果表达与输出等的功能由计算机完成,可以使传统心电图机在数据处理、表达、传送、存储等方面获得突破。

虚拟仪器是一种新兴的构造仪器的技术,它利用计算机强大的计算能力和丰富的软硬件资源来组

作者单位:南开大学生物物理系,天津　300071

收稿日期:2000-10-11;修回日期:2001-01-12织仪器系统,实现从传统仪器向计算机系统的过渡。LabVIEW是基于虚拟仪器技术的应用开发软件,这种软件开发平台具有编程简单、结果直观的特点,这为开发出符合要求且界面友好的心电信号采集分析系统提供了方便。

我们使用了美国National Instruments公司的相关产品,利用LabVIEW511图形化软件开发平台的超强能力和DAQ数据采集板,采用虚拟仪器的方法,建立了一种新的心电信号采集、显示和分析方法,使传统的心电图机成为一个智能化的心电信号采集和分析系统。

2　系统的构成

心电信号采集和分析系统由软件和硬件两部分组成,硬件部分的任务是由传统的心电图机将心电信号转换为电信号,并进行信号调理,再由数据采集板DAQ通过其A/D转换等的功能,将信号以数字形式采集到计算机;软件部分通过编程将由硬件部分采集到的信号进行显示、分析和处理。系统的结构框图如图1所示。

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生物医学工程与临床2001年9月第5卷第3期

211　硬件部分

硬件部分包括四部分:电极、心电图机、多功能数据采集板和计算机。电极使用的是心电图标准导联电极,按照临床实践确立的12导联的常规位置;安放在身体的相应位置;心电图机使用的是上海光电医用电子仪器有限公司生产的M odel ECG -6511,作用是调理心电信号,包括信号的放大和预处理,预处理是由心电图机的滤波功能,滤除心电信号中的工频干扰和肌电干扰,然后信号通过心电图机上的CRO 插口引出,并接入到DAQ 板。

信号的A/D 转换和与计算机接口等功能由Na 2tional Instruments 公司生产的数据采集卡PI O -MI O -16E -1完成。PI O -MI O -16E -1有16个模拟信号

输入端口,可构成16个单通道输入和8对差分输入,因此可以实现对多个信号的并行采集,对于心电信

号的输入方法我们采用的是差分输入,输入信号在A/D 转换时其采样精度为12bit ,经过A/D 转换的心

电信号由PI O -MI O -16E -1传给计算机的虚拟仪器工作环境,即可进行下一步的处理了。本系统中使用了金长城P Ⅱ300个人计算机,型号为ABC6333PT -C 。212　软件部分

软件部分的设计利用了美国NI 公司的LabVIEW 开发软件包,此开发软件包含了丰富的功能函数库和完备的总线设备驱动程序。LabVIEW 的一个重要特色就是其基于图形(G raphing )的编程方式:Lab 2VIEW 采用了框图而非传统的文本方式和编程方法,

这种编程方法直观简便,有利于简化编程,缩短开发时间和降低开发难度

。

图2　

软件流程图

2

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