基于FPGA的脉搏波速度测量系统设计

动脉脉搏波速度能够很好地反映动脉弹性,准确测量动脉脉搏波速度对预防和治疗心血管疾病有很大的帮助.设计了一种基于FPGA的脉搏波速度测量系统,系统由调理模块、AD采集模块、触摸屏控制显示模块组成.采用SOPC Builder配置FPGA内核,同步采集2路脉搏信号,计算脉搏波速并显示波形.实验结果表明:系统具有良好的人机交互界面,由该系统测得实验室一成员的脉搏波波速平均值为10.344 m/s,而且标准差小于0.5,稳定性很高.     

PCA算法和数学形态学理论在踝臂指数测量中的应用

踝臂指数(ABI)的准确测量在临床医学诊断中具有重要意义.在测量踝臂指数时,准确测量上下肢收缩压是测量的关键.当袖带加压到可以阻断血管中血液流动时开始缓慢放气,脉搏重新恢复波动的第一个脉搏波所对应的袖带压力就等于收缩压.由于在袖带加压时,不能完全阻断下肢所有血管的血液流动,这样很难准确测量下肢动脉的收缩压.利用PCA算法将混合的脉搏波信号进行分离,对分离后的脉搏波数据用数学形态学的形态梯度理论进行处理.实验表明:将采集的脉搏波信号分离后,应用基于数学形态学的形态学梯度理论可以成功找到脉搏波重新恢复波动的起点,从而可以准确地测量ABI.     

基于混沌振子的脉搏波速率测量新方法

动脉脉搏波速率（PWV）测量在评价动脉弹性和硬度中具有重要的理论意义和应用价值。为了提高在复杂噪声背景下PWV测量精度,提出了利用Duffing方程构造混沌振子检测系统进行PWV测量的基本思想及具体实现方法;研究了根据Lyapunov特性指数值来判断脉搏波波形“波谷”的特征点,从而准确地测量出脉搏波传播时间PTT以及PWV。实验结果表明与传统的PWV检测方法相比较它具有较强的抗干扰能力,重复性得到了显著改善,从而大大提高了测量精度。理论与实验证明了该方法的有效性和独特的优点。     

基于ITD的高压直流输电线路行波故障测距法

针对行波测距时波头到达母线时间精度提取困难的问题,提出了应用固有时间尺度分解(ITD)原理提取行波时频信息,通过ITD自适应地将故障行波信号分解得到原始信号完整的时频分布,可以准确得到行波波头到达母线的时刻.针对行波速度难以准确确定的问题,利用A型测距法与D型测距法相结合,提出了一种不受行波波速影响的测距法,以克服预设波速与实际波速存在的误差,提高测量精度.仿真实验表明:方法有效,误差精度较D型测距法好,在一定程度上提高了故障测距精度.     

基于弹性腔模型的下肢脉动信号仿真

脉搏波包含人体的重要生理信息,对下肢脉动信号进行仿真研究,有助于辅助临床诊断和疾病预测。根据电网络模型理论,将下肢各段动脉等效为串并联弹性腔,建立了下肢动脉仿真模型。通过matlab/simulink对该模型的脉搏波在不同动脉顺应性和外周阻力的条件下进行仿真分析,得到正常与病理状态下足背动脉脉搏波的仿真波形。结果显示,当血管顺应性减小时,收缩压升高,主波波峰前移,脉压差增大;外周阻力增大时,脉搏波上升支的幅度与斜率均增大,脉压差增大,仿真结果与实测基本吻合。该模型能较有效模拟血管不同生理参数下的脉搏波,对血管疾病的诊治和相关医疗仪器的开发具有一定应用价值。     

便携式血氧信号检测装置设计

实现动态环境下血氧饱和度的实时连续检测,研制了一种基于透射式检测原理的血氧饱和度监测装置.采用透射式光频转换器采集人体光电容积脉搏波,低功耗处理芯片MSP430为主控芯片,获取的脉搏波信号经过程序处理之后,通过蓝牙模块无线发送到终端设备.在动态环境下脉搏波信号存在多种干扰,利用了脉搏波信号的上下包络线信息,采用邻值代替法去除奇异点,低通滤波去除高频干扰,形态学滤波去除基线漂移和运动伪差干扰.该装置具有成本低、功耗低、易操作等特点,实验结果表明:所得到的血氧饱和度具有较好精度,能够动态实时地监测.     

基于卷积神经网络的单路PPG信号的连续动脉血压测量算法

利用脉搏波特征参数法估测动脉血压(ABP)时,需要进行人工特征设计和筛选以提取出与动脉血压相关性高的特征参数,具有局限性.对此,提出基于卷积神经网络(CNN)的单路光电容积脉搏波信号(PPG)的连续动脉血压测量算法.对PPG信号依次进行去噪平滑、单周期分割和插值处理后,将其输入到CNN中进行特征提取,以建立其与动脉血压...     

一种低功耗脉搏血氧饱和度测量系统的设计

能快速、准确、连续监测人体动脉血氧饱和度和脉率的测量设备对人体呼吸系统和循环系统疾病临床诊断和监护具有重要作用。为了实现一种低功耗、低成本的脉搏血氧测量系统,设计了一种以Lambert-Bear定律为理论基础,对脉搏血氧信号进行实时采集、处理、显示,并通过蓝牙4.0传输数据给手机实时显示的脉搏血氧饱和度测量系统。系统可无创伤连续测量,成本低,实现容易,并能较好地克服基线漂移和工频噪声干扰。结果表明,该系统功耗低,所测量的脉搏波波形清晰可见,血氧饱和度值和脉率值准确可用,具备商用便携式产品性能;同时提高了系统的可穿戴特性,可应用于移动环境中,实现无处不在的生理测量及监控。     

小波变换在电磁流量信号处理中的应用

为有效抑制电磁流量计测量过程中产生的干扰,提高测量的精确度和稳定性,提出了基于Haar小波的软件滤波方法。该方法基于小波消噪原理,对强噪声干扰下的电磁流量信号进行了分析,并应用Matlab中的小波工具箱对所提出的Haar小波滤波方法进行了仿真研究。试验结果表明,这种方法能较好地抑制电磁流量信号中的各种噪声干扰,从而提高电磁流量计的测量精度。     

基于交直流分离的反射式血氧饱和度测量系统的设计

肝储备功能是评价肝脏正常生理活动的重要依据,动脉血氧饱和度是肝储备功能测量的重要中间变量,针对长时间连续无创血氧饱和度测量的要求,提出基于交直流分离的反射式血氧测量系统的设计方案。通过测量手指、耳尖等皮肤薄弱部位的反射式光电容积脉搏波,利用交直流信号分离处理技术,基于动脉血氧饱和度经验测量公式,实现长时间无创动脉血氧饱和度测量。交直流分离技术的使用能够有效的降低系统干扰和噪声的影响,优化血氧饱和度测量结果;经临床医疗对比实验检测,证明系统误差符合实际测量要求。     

隐蔽脉搏波潮波定位研究

中心动脉压的临床医学意义虽大于传统肱动脉和桡动脉血压,但其推算方法一直以来受基于有创伤数据的通用转换函数(General Transform Function,GTF)的建立和桡动脉脉搏波中隐蔽潮波位置的确定的约束。提出利用公开的有创伤中心动脉数据(麻省理工学院医学院的MIMIC重症监护数据,MIT MIMIC),通过傅里叶变换获得GTF,根据中心动脉收缩压数值,结合小波变换,反推脉搏波的隐蔽型潮波位置。研究发现,桡动脉脉搏波经小波sym4和haar变换后,其各自第3阶差值波的最大值后的第6个过零点为隐蔽型潮波位置。实验结果表明,利用所提方法获得隐蔽型潮波位置的识别准确率达到91.11%。     

基于压力传感器的高精度血压计系统设计

血压是反映人体生理状况的一项重要指标,血压监测在临床和医疗保健中有着重要的地位。针对传统单片机设计方案测量精度不高、稳定性不好等缺点,采用MSP430单片机与ARM处理器有效结合的方法,设计了一种基于压力传感器的高精度血压计。从脉搏波特征点入手,采用了一种改进的阈值法,能准确检测出多种病理情况下的有效脉搏波峰值,该方法克服了传统阈值法检测脉搏波准确性不高的缺点,方法简单,测量时间短。采用自适应卡尔曼滤波算法拟合包络线,相比高斯曲线拟合效果更好,且易于编程实现。测试结果表明:系统误差小于4 mmHg,测量范围为0~295 mmHg,具有精度高、速度快的特点。     

微结构固体中孤立波的动力稳定性

描述微结构固体中波传播的一种KdV类方程作为控制方程并利用积分因子方法,对微结构固体中传播孤立波的动力学稳定性进行了数值模拟研究.主要以高斯波、Ricker子波以及双曲正割波扰动作为初始扰动,考察了不同小扰动下孤立波能否较长时间保持波形结构和传播速度而稳定传播问题.结果表明,不同的小扰动对孤立波的影响不同,孤立波的稳定...     

参数可变的无线式冲击波超压测试系统的研究

存储式测试在冲击波超压测试中应用多。在冲击波超压场测试中,超压峰值和时域脉宽随着TNT当量的大小和测点距爆心的距离的大小变化而变化,近距离和远距离之间超压峰值以及时域脉宽近几十倍之差,为提高测试系统的精度和测试系统的灵活性,提出了一种参数可变的无线式冲击波超压测试系统,此系统主要由无线Zig Bee模块对多个传感器节点进行无线参数设置(量程设置、采样频率设置、触发电平设置等),通过冲击波超压测试理论计算和靶场实验数据的分析,验证了该系统设计方案的可行性和优越性。     

基于AVR单片机的血压、脉搏装置设计

血压和脉搏是人体重要的生理参数，准确地测量血压和脉搏对人体的健康起着十分重要的作用。该装置基于脉搏波时间变化特征的测压原理，选用专用传感器BP300实现了准确的压力传感，使用8位单片机ATMEGA16对信号进行处理，将收缩压、舒张压和脉率值在LED数码管上循环显示出来。整台仪器具有使用方便、显示直观的特点。     

微结构固体中孤立波的动力学稳定性

描述微结构固体中波传播的一种KdV类方程作为控制方程并利用积分因子方法,对微结构固体中传播的孤立波的动力学稳定性进行了数值模拟研究。主要以高斯波、Ricker子波以及双曲正割波作为初始扰动,考察了不同小扰动下孤立波能否较长时间保持波形结构和传播速度而稳定传播问题。模拟结果表明,不同的小扰动对孤立波的影响不同,孤立波的稳定传播与扰动幅度和宽度都有关系,只有受到幅度和宽度都非常小的扰动下在微结构固体中传播的孤立波才能显现出一定程度的抗干扰性和动力学稳定性,可在微结构固体中较长时间稳定传播。     

基于PWM的强抗干扰A/D转换电路

采用脉宽调制(PWM)电路实现一种新的A/D转换方法,将被测模拟信号经过放大、整流以及滤波处理后,与三角波调制信号进行比较,得到PWM信号,该信号的占空比与被测量信号的大小成正比。这种A/D转换电路简单、抗干扰能力强。通过实验验证,若三角波的频率为4.8 kHz、时钟周期为50 ns,则可达到12 bit的A/D转换精度。     

超声导波任意波形脉冲激励源的设计与实现

根据适用于激励超声导波的信号的特征,在改进直接数字频率合成器(DDS)结构的基础上,运用DSP+ FPGA等工具设计出适合导波检测用的任意波形脉冲激励源.该激励源可根据实际检测条件调整激励波形的类型且激励信号中心频率、周期数、幅值、重复频率等参数均可设置.经实验验证,此激励源能生成导波检测所需要的各种波形信号,且能扩展...