基于Hilbert-Huang变换的QRS波检测算法研究

心电图(ECG)被广泛应用于心脏疾病诊断,而ECG中QRS复合波的检测是对ECG进行处理和分析的基础.本文提出一种新的QRS复合波检测算法.该算法利用Hilbert-Huang变换(HHT)中的经验模式分解(EMD)将心电信号自适应地分解为一组称为内禀模态函数(IMF)的波动模态成分.然后,结合软阈值去噪方法,构造出有利于QRS复合波检测的检测层,利用模极大值和QRS复合波特征点之间的对应关系,实现了对QRS复合波的检测.经MIT-BIH心率失常数据库验证,该算法对QRS复合波检测的平均准确率达到了99.34%,平均灵敏度为99.77%,平均阳性预测率为99.56%.     

ECG监护仪前置放大电路的设计

基于传统的仪用放大器基本框架,设计了一种新的可用于心电信号放大的前置放大器。在3 dB带宽范围内,该放大器的增益达到了48.3 dB。等效的输出噪声电压值为5.34 nV/Hz。根据生物电信号采集的特点,通过增加右腿驱动电路,提高了放大器的共模抑制比,对被测的生物体具有更安全的保护作用。仿真结果表明该放大器在增益、频率响应特性、共模抑制比等性能参数方面符合美国心脏协会(AHA)的建议要求,确保了输出心电信号的低失真,可用于ECG监护仪中。     

心电信号特征点提取的算法研究

基于连续小波变换尺度取值的灵活性以及小波变换模极大值与心电信号特征点之间的对应关系,提出了心电信号特征点提取的新算法。利用Mexican-hat小波,对心电信号进行连续小波变换后,从小波域里取出最有利于特征点检测的尺度分量进行检测,在检测中运用了不应期、可变时间窗等策略以提高该算法的鲁棒性和检测精度。经由具有专家注释的QT心电数据库检测验证,QRS波正确检测率达到了99.7%,对P波和QRS波的起止点以及T波的终止点检测结果的平均标准偏差也在允许偏差范围之内。     

基于LabVIEW虚拟仪器的心电信号采集系统的设计

作为计算机和网络技术与传统仪器融合的产物,虚拟仪器具有很多传统仪器无法比拟的优势.以NI公司的LabVIEW为开发平台,本文设计了一个低成本的虚拟心电信号采集系统.该系统摈弃了传统虚拟仪器的前端数据采集卡,而自行开发了以单片机技术为硬件基础的前端数据采集卡,从而有效地降低了成本;以LabVIEW8.2作为该系统仪器面板的软件编程语言,又可缩短开发时间.经实验室使用验证,该系统可实现对心电信号的实时采集、显示和存储,而且性能可靠,工作稳定,成本又大大地降低.     

基于光电二极管阵列的成像测量系统设计及其应用

为了实现在机载条件下对降水粒子进行成像测量,设计了一种基于光电二极管阵列的成像测量系统。该测量系统由光学系统、硬件系统和软件系统三部分组成,其中光学系统可实现激光光束整形和对粒子进行成像;硬件系统则由前端信号调理电路和FPGA控制电路两部分组成,主要实现粒子图像信号的采集与处理;软件系统则包含下位机软件系统和上位机软件系统两部分,可实现对粒子图像的压缩、显示和存储。室内标定实验结果表明,系统探测的分辨率为60um,可探测粒径范围是60um～7400um;外场飞行试验表明,所设计的系统可满足在机载飞行条件下对降水粒子进行成像测量的要求。     

降水粒子谱仪的光学系统设计及实现

重点讨论了降水粒子谱仪的光学系统的设计方法和实验结果。整个光学系统分为光束整形模块和粒子成像模块,分别介绍了两模块的设计原理和设计结果,以及实验测试结果。激光二极管发出的光束整形为40 mm×3.9 mm、长宽比接近10∶1的长条形光斑,作为粒子照明光束;测量了不同尺度圆形不透明图案的成像,以及轴上及轴外的成像,实现了1/5放大倍数的粒子成像。测量结果与设计结果非常吻合,达到了设计目标,满足了系统测量的功能要求。研究成果为粒子谱仪的技术改进和产品化提供了技术支持。