基于labview进行心电信号的采集和处理精品PPT课件

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《心率计设计案例》PPT课件

图5: 一阶低通滤波电路
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2.3 心率的计算方法
方案二：采用二阶有源滤波电路。在一阶低通滤波电路的基础上再加一
阶RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。可以使输出电压在高频段以
更快的速率下降，以改善滤波效果，它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPF的电路图如图6所示。
图6:二阶低通滤波电路图
② 这种电路的优点在于： a,高共模抑制比； b,三运放结构； c,双端差分输入，单端输出； d,通常改变电阻R1，可改变增益。
ui1
∞ +
+ - N1
uo R3 1 R1
R7
IR
RP
RP
1
R5 ∞
-+ + N3
uo
-∞
R2
+
R8 R6
ui2
+ N2 uo2 R4
图3.三运可整放理放pp大t 电路
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2.3 心率的计算方法
① 相对来说，滤波效果好，但是电路略显麻烦，而且需要一个运放。因此我们首选方案一。
② 经过我们一步一步的验证选择，加上我们对电路的一些改动，最后我们的电路图如图8所示，其中很大一部分是我们自己的设计。
图可8：整理总p体pt硬件电路
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2.3 心率的计算方法
姓名
甲乙丙丁戊
准确心率
79
75
70 67 65
测试心率
76
74
68 66 64
误差
3.7% 1.3% 2.9% 1.5% 1.5%
上表表明，我们的作品误差不超过4％，有很好的测试效果。
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LABVIEW数据采集与仪器控制PPT61页课件

14.3.2 模块化总线
3. PXI/CompactPCIPXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化的、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合，并增加了专门的同步总线和关键的软件特性，从而能够承受常常存在于工业应用中的恶劣环境。这使得PXI成为一个高性能的、低成本的、适用测量和自动化系统的布置平台。
引子
数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。NI公司提供了种类丰富的硬件设备以满足不同的测量与控制需求，其中包括数据采集(DAQ)硬件、实时测量与控制、PXI与Compact PCI、信号调理、开关、分布式I/O、机器视觉、运动控制、GPIB、串口和仪器控制、声音与振动测量分析、PAC(可编程自动化控制器)、VXI和VME等各种设备。应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研和教育等各个行业领域。通过丰富的驱动程序，LabVIEW能轻松实现与任何NI提供的硬件设备通讯。不仅如此，通过通用的驱动程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通讯。
14.1.2 NI-DAQmx
自动生成代码
14.2 仪器控制简介
仪器控制是指通过PC上的软件远程控制总线上的一台或多台仪器。它比单纯的数据采集要复杂的多。它需要将仪器或设备与计算机连接起来协同工作，同时还可以根据需要延伸和拓展仪器的功能。通过计算机强大的数据处理、分析、显示和存储能力，可以极大的扩充仪器的功能，这就是虚拟仪器的基本含义。
2. 信号调理从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等

使用LabVIEW进行心电信号的采集与分析

使用LabVIEW进行心电信号的采集与分析
引言
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
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。

labview课件教程2第九章信号分析与处理

6．基本带幅值混合单频
图9-16 基本带幅值混合单频VI 单频幅值：是一个数组，数组的元素代表一个单频的幅值。该数组的大小决定了所产生单频信号的数目。
7．混合单频信号发生器
图9-17 混合单频信号发生器VI
图9-18 单频相位输入信息改变余弦相位
8．均匀白噪声波形
பைடு நூலகம்例9-4
图9-19 均匀白噪声波形VI
图9-41 波形调理子选板
1．数字FIR滤波器
图9-42 数字FIR滤波器
✓ 拓扑结构 ✓ 类型 ✓ 抽头数 ✓ 最低通带 ✓ 最高通带 ✓ 最低阻带 ✓ 最高阻带 ✓ 通带增益 ✓ 阻带增益 ✓ 标尺 ✓窗
图9-33 配置仿真任意信号窗口
（1）信号配置栏（2）信号生成栏（3）信号名栏（4）结果预览栏
9.1.2 信号生成
信号生成VI在函数选板>>信号处理>>信号生成子选板中。如图9-35所示。使用信号生成VI可以得到特定波形的一维数组。在该选板上的的VI可以返回通常的LabVIEW错误代码，或者特定的信号处理错误代码。
例9-1 基本函数发生器的使用实例
图9-6 例9-1的前面板
图9-7 例9-1的程序框图
2．公式波形
图9-8 公式波形VI
例9-2 公式波形VI的使用
图9-9 例 9-2的前面板
图9-10 例9-2的程序框图
3．正弦波形
图9-11 正弦波形VI
4．基本混合单频
图9-12 基本混合单频VI
均匀白噪声波形VI的使用。
图9-20 例9-4的程序前面板
图9-21 例9-4的程序框图
9．周期性随机噪声波形
图9-22 周期性随机噪声波形VI

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、。

labview数据采集实例PPT课件

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2020/3/23
DAQmx Is Task Done.vi，
当任务结束戒点击“stop”按键时任务结束，停止生成波程序会自动根据波形中的t0和dt信息设定采集卡合适的更新率，向外输出波形
写入缓冲区一个正弦波周期，程序开始以后再也没有继续输入过波形信号
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Basic Function Generator.vi
选择用于测量的通道
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测
量
参
数
对
话
采集范围差分方式
框
关系式 Y=1000X
共需要采集的样本数采集卡将会以每秒钟1000次的速度进行采样，在0.1秒后完成100次采集自动停止
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比如说采集一段-5 V到+5 V的正弦波，同样是3位的分辨率，选择±10 V的量程需要将20 V的范围平均分割成8份，而±5 V的量程只需要在10 V的范围内分割8份，这样码宽就会减小一半，精度自然相应提高
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DAQmx模拟量生成
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带缓冲的波形生成
▪ 生成波形频率取决于下列三个因素
▪ 更新率 (每秒多少个更新点) ▪ 缓冲区中的数据点 ▪ 缓冲区中的周期数
信号频率＝缓冲区中的周期数 ×
更新率
缓冲区中的数据点
LabVIEW数据采集实例
肖俊生 2013.04.20
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2020/3/23
内容与安排
▪ DAQ助手 ▪ DAQmx函数和模拟量采集 ▪ DAQmx模拟量生成 ▪ DAQmx数字量采集 ▪ DAQmx数字量生成 ▪ DAQmx计数器

基于Labview的信号采集与处理

基于Labview 的信号采集与处理实验目的：了解、掌握连续时间信号数字化处理的原理、过程及分析方法；实验环境：Labview 软件平台、信号采集卡（DAQ, Data Acquisition ），信号源及示波器等；实验方案：信号处理示意图信号采集与恢复流程图实验准备：连接信号源、采集卡、示波器，要求用示波器观测处理前后的信号波形。

连线：采用采集卡的输入端口信号源（68正，34负）和输出端口示波器（22正，55负）其中输入端口连信号源，输出端口连示波器做实验前必须先确定采样频率（10倍），采样点数（时域默认3000点）以及恢复滤波器的截止频率（相当于第二个）等。

实验内容：1．实现正弦波信号的采样恢复处理。

信号频率分别选500Hz, 1kHz,, 观察信号的时、频域分布，并比较分析信号处理前后的波形变化。

2．实现周期性方波信号的采样恢复处理。

信号的基波频率分别选1kHz, 10kHz, 观察信号的时、频域分布，并比较分析信号处理前后的波形变化。

3．把基波频率为10kHz的周期性方波信号进行采样，最终输出为10kHz 的正弦信号，在示波器中进行观察分析。

4．一个频率为2kHz的正弦波混杂了一个50Hz的工频干扰，试用数字滤波器进行滤波处理，输出纯净的正弦波形。

（注：市电电压的频率为50Hz，它会以电磁波的辐射形式，对人们的日常生活造成干扰，我们把这种干扰称之为工频干扰。

）思考题：1．对欲采集处理的信号首先必须确定哪些技术指标？2．采样点数的选取怎样影响信号的频率特性？3．信号经过采集处理，恢复后与原信号有何不同？4．通过本次实验有什么收获和建议？请写出你的实验小结。

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B
信号恢复
C
信号处理
D
信号检测和显示
LabVIEW通过VISA与串行接口仪器通信。VISA 是应用于仪器编程的标准I/O应用程序接口（API），它本身并不具有仪器编程能力，而是为用户提供了一套独立的可方便调用的标准I/O底层函数。
数据还原的目的就是通过一定的复杂运算和排列,将ADC数据还原成双字节数据。之后还要把二进制的数据还原成A/D转换的输入的十进制电压值。
硬件结构框图
带通滤波工频陷波
电平抬升
WIFI
软件结构框图
数据采集
信号处理
信号显示
PART ONE 心电路图）
心电数据采集系统硬件电路（电平抬升部分）
经过滤波后的心电信号是双极性,系统中的A/D芯片只能量化单极性信号,所以,必须设法把双极性信号转化为单极性信号。电平提升电路如图所示。
MAX660是电荷泵反极性开关集成稳压器，可以把正输入电压变换成负输出电压，这里用它来产生运放工作所需的正负电源。
PART TWO 心电信号的无线传输
NRF24L01无线模块介绍
参数设置
串口助手接收无线数据
PART THREE 心电信号的处理与显示
软件系统的功能：
A
实现信号的串口读取
小组展示
基于LABVIEW进行心电信号的采集和处理
第一小组：组长：组员：
心电采集与处理电路设计要求
易受外界环境干扰
幅度小频率低
电路设计要求
……
(1)对微弱的心电心电信号进行放大和滤波等必要的信号调理； (2)进行符合要求的A/D转换； (3)通过无线模块将A/D转换的数据在计算机上显示。
电路调试（下一步规划）
心电数据采集系统硬件电路（工频陷波部分）
我们采用“双T带阻滤波”电路来滤除工频干扰,在设计中采用等容值的双电容并联来代替普通的单电容,使其在容值上更加匹配。50Hz工频陷波电路如图所示,放大器采用低功耗低噪声的运算放大器TLC2254。
电路调试（下一步规划）
心电数据采集系统硬件电路（ ±5V电源部分）
3、对心电信号进行特征提取
在本项目中，LabVIEW高级信号处理工具包中的Multiscale Peak Detection函数被用于检测Q、R 和S点。在波峰/波谷检测前，使用Multiresolution Analysis Express函数将心电信号分解为6级的 Daubechies6 (db06)小波，然后使用D4和D5子带重建出信号。之所以可以利用D4和D5子带进行重建，是因为几乎所有的QRS细节都处于这两个子带中，这使得QRS检测更为精确。
数据的采集和分析：临床听力学、心血管病学、神经生理
学和神经外科、手术监护中的研究和临床应用。系统控制：
细胞培养、仪器控制和生物过程控制
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
3、对心电信号进行特征提取
LABVIEW中的优势——前面板编辑界面； LABVIEW前面板包含了大量形象逼真的控件，用户还可自定义控件；用户交互方面，用户可以通过按钮、播放声音、对话框、菜单和键盘输入等多种方法与程序进行信息交互。
LabVIEW 系统可用于测试、过程处理和控制，应用的范围极其广泛。由LabVIEW 开发的虚拟仪器系统在生物医学工程中主要的用途有数据的采集和分析,以及系统控制。
1、消除基准漂移
基准漂移的产生通常源于呼吸，频率在0.15 到 0.3 Hz之间，可以通过使用高通数字滤波器进行抑制。还可以使用小波变换通过消除心电信号的趋势来消除基准漂移。
1、消除基准漂移
2、抑制宽带噪声
在消除了基准漂移后，得到的心电信号比原来的信号更加清晰和稳定。但是，其它类型的噪声仍然会影响心电信号的特征提取。这些噪声往往是宽频带的复杂随机过程，所以不能使用传统的数字滤波器，但可以利用LabVIEW中小波去噪(Wavelet Denoise)的功能。
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
• 电源线干扰
• 基准漂移
• 肌电（EMG）噪声
• 电极分离或接触噪声
心电信号的常见污染类型
心电信号
信号预处理
消除基准漂移
抑制宽带噪声
信号使用
特征提取
QRS 综合波检测
胎儿心率检测
预处理后的心电信号
1、消除基准漂移
基准漂移的产生通常源于呼吸，频率在0.15 到 0.3 Hz之间，可以通过使用高通数字滤波器进行抑制。还可以使用小波变换通过消除心电信号的趋势来消除基准漂移。
2、抑制宽带噪声
3、对心电信号进行特征提取
为了诊断，需要从预处理后的心电数据中提取各种特征，包括QRS波间隔、QRS波幅度、PR 间隔、ST间隔、胎儿心率等。
在心电信号中检测R峰值和QRS综合波，可以提供关于心率、传导速度、心脏内各种组织状态和各种异常情况的信息，为心脏疾病的诊断提供依据。
心电数据采集系统原理图（采集电路）
心电数据采集系统原理图（控制电路）
采集系统PCB图
万用板做的采集电路
万用板做的采集电路（实物图）
万用板做的采集电路（实物图）
电路调试（下一步规划）
虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用,但部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的, 且频率处于心电信号的频带之内,加上电极和输入回路不稳定等因素,经过前面的前置放大,低、高通滤波和主放后,输出仍然存在较强的工频干扰,所以必须专门滤除。