集成多生理参数监测的终端设计

针对目前健康监测终端设备的弊端,设计了一种便携式多生理参数监测终端.终端设备以ARM微处理器STM32 F405为控制与信号处理核心,通过对多种传感器采集的信号进行实时处理和分析,获取脉率、呼吸、血氧饱和度(SPO2)、脉搏传输时间(PTT)、心电图(ECG)以及光电容积脉搏波(PPG)信息,可实时显示生理参数和波形信息,通过触控屏完成人机交互功能,可方便实现手持式和穿戴式测量方式的自由切换.测量数据可本地存储或者通过蓝牙、Zig Bee无线发送.通过实验测试,该设备测量的生理参数数据准确可靠.     

脉搏波信号预处理方法研究

为克服脉搏波信号采集时受到的高频噪声干扰和低频噪声干扰,脉搏波信号的预处理成为心脉信号处理中的关键环节。使用零相位滤波法处理脉搏波信号,改善传统数字滤波器直接滤波的输出失真问题;通过建立评价参数,对去除高频噪声的数字滤波器和小波阈值滤波器的滤波效果进行评价,获得最佳滤波方法;对比常用去基线漂移方法在处理脉搏波信号时的特点,获得最佳去基线漂移算法。使用新研发的脉搏波采集手环采集多名受试者的脉搏波原始信息,将采集到的信号按上述方法去噪和去基线漂移后,实现脉搏波信号的预处理过程。实验结果表明,采用sym4小波基、固定阈值、软阈值函数等小波阈值去噪方法去除高频噪声并使用三次样条插值拟合曲线去除基线漂移后,所获得的脉搏波信号平滑无毛刺,每个周期起始点和终点都在同一水平基线上,满足后续脉搏波信号的医学分析和疾病诊断需要。     

一种连续血压测量系统的设计和验证

针对血压连续测量问题,设计了一种基于脉搏波传导时间的系统。该系统通过采集人体心电信号和光电容积脉搏波信号,将数据通过WiFi传输到计算机终端,采用差分阈值-窗口法提取特征点,计算脉搏波传导时间,拟合出人体血压值。通过采集一定的实验数据验证了本系统能够达到连续测量血压的目的,可为医护人员掌握病人身体状况提供重要依据,具有良好的应用前景。     

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。     

基于卡尔曼滤波的动态脉搏波处理和脉率提取

在脉搏的动态检测中,由于被测体运动等因素的干扰,由压阻式脉搏传感器得到的脉搏波会发生形变甚至波峰丢失,最终影响到脉率的提取。本文采用动态阈值结合波峰位置估计的方法识别脉搏波峰,并计算瞬时脉率;利用加速度计实时检测被测体的运动情况并动态调整瞬时脉率的置信度,进而引入Kalman滤波器,实现基于运动测量的自适应滤波。实验结果表明,该方法有效地消除了运动噪声,最终实现准确实时监测脉率。     

便携式远程脉搏采集系统的设计

远程脉搏采集系统能在不影响病人日常生活的情况下实时测量到病人的脉搏信号,并在脉率不正常时进行报警,家属或医生就可以及时进行救助,尽最大可能挽救病人的生命,它的研究对心脑血管病人有重大意义;文中以16位单片机MSP430F2274作为下位机,设计了一种便携式远程脉搏信号采集系统;该系统能够采集脉搏信号并利用蓝牙技术无线传输信号到PC机,然后利用VC++6.0语言编写程序,实现了脉搏信号的采集、脉搏波形的实时显示、脉率计算和语音报警等功能,同时利用Internet网络采用Winsock进行脉搏信号的远程传输,实现医生和病人(或者病人家属)进行语音、文字聊天等。     

基于腕部脉搏波的脉率变异性检测系统

脉率变异性可通过监测光电容积脉搏波的连续波峰间隔时间得到,设计一种基于腕部脉搏波的脉率变异性检测系统。单片机通过光电检测法采集手腕处脉搏波,经无线通信传输到智能终端进行脉搏实时显示与脉率变异性指标分析,终端界面给用户提供心理状况分析报告和反馈建议。选取10名成年样本对系统进行功能测试,系统测量得到SDNN和LF/HF误差率分别为4. 2%,6. 8%。系统成本低、体积小、交互性强,非常适用于日常家庭心理健康监护。     

新型脉搏波检测时域处理方法与系统实现

介绍了一种面向人体日常健康监护的脉搏波信号实时检测与特征分析系统的简化实现方法.该系统以C8051系列微控制器为核心,采用PVDF压电传感器拾取桡动脉处的压力信号,对采集数据进行数字平滑滤波,选择适于伪周期信号处理的模板函数匹配方法进行时域的在线参数估计,可实现对脉搏波信号特征的分析计算,并使系统能以简单结构满足对脉搏波信号的实时检测要求.实验表明:本系统设计和数据处理方法有效可行.     

袖珍式脉搏波测量仪

一种采用光电式传感器，单片微机８０９８作为控制器，图形式ＬＣＤ作显示器的袖珍式动脉脉搏波监测仪。该仪器能测量手指末端的动脉脉搏波，并在ＬＣＤ上实时显示波形及脉率，能存储３２Ｋ字节，共４分种的数据。     

动态血氧监测中脉搏波处理和脉率提取新方法

在脉搏血氧饱和度的动态检测中,由光电流得到的脉搏渡会受到肢体运动、环境光等因素的干扰．出现基线漂移和局部变形,会影响到血氧饱和度和脉率的实时计算。提出利用局部形态特征代替传统阈值判断获取脉搏周期．并结合有效的实时信号处理方法．最终实现脉搏血氧饱和度和脉率的准确实时检测。     

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。     

自学习红外遥控器的设计与实现

通过对红外遥控器发射编码的分析,提出了一种以单片机AT89s52为核心的自学习型红外遥控器的设计和实现方案。在方案中采用测量脉冲宽度的方法来学习红外遥控编码,采用索引存储的方法来保存学习到的红外编码,采用单片机定时器来产生红外编码发射所需要的38khz红外载波。大量的实验数据表明,文章提出的设计方案解决了红外学习效率不高,存储空间利用率低的问题。特别是索引存储的设计方法对编码的成功学习和存储起到了关键作用,值得推广。     

基于自回归技术的自适应服务质量测量方法

SLA管理已经成为服务商和用户关心的重要内容。在进行服务质量管理时，服务质量的测量是其他管理功能的基础。本文从采样的角度分析了服务质量测量和传统网络测量的异同点，给出了服务质量采样频率的理论下限。在讨论已有方法不足的基础上，提出了基于预测的自适应采样算法，该算法在采样区间内随机确定采样的具体时间点，并结合自回归预测方法对即将采样的结果进行预测，在此基础上以一定的概率接受预测结果，放弃对准确预测时间点的采样，从而减少了采样次数，降低了对服务的影响。最后的实验结果说明了算法的有效性。     

改进的经验模态分解法去除脉搏波基线漂移

脉搏波信号中含有丰富的人体生理病理信息,然而基线漂移的存在严重影响人体生理参数的准确提取,需要予以去除。针对传统经验模态分解（EMD）方法在去除基线漂移时,通过经验来确定基线漂移信号所在的固有模态函数阶数,导致去噪性能下降。根据EMD分解过程中固有模态函数的特性,提出基于过零率检测的方法进行算法改进,通过计算每阶固有模态函数的总过零率,设定阈值来确定基线漂移阶数。仿真实验结果表明：该改进算法科学严谨,能够有效地去除脉搏波基线漂移,提高了信噪比,有利于提高基于光电容积脉搏波提取血压、血氧等人体生理参数的精度。     

基于小波阈值的sEMG信号消噪方法研究

在表面肌电（sEMG）信号采集过程中,不可避免的会出现噪声,特别是人体运动时,肌肉动态收缩,采集的结果含噪就会更多。针对含噪情况,提出基于小波阈值的sEMG信号消噪方法。通过选择肌电信号的采集位置,在采用高精度的肌电采集系统的基础上,采集正常行走过程中胫骨前肌的sEMG信号,利用matlab小波工具箱,用dbN小波函数进行分解后,用detcoef函数提取不同尺度的细节系数,将与噪声相关的细节系数进行强制阈值消噪,对信号相关的细节系数用minimaxi阈值规则进行软阈值消噪,并与分层阚值得到的降噪信号进行比较,分层阈值得到的降噪信号过于光滑,降噪后的信号能量保留成份仅为46．48％,失去了原信号本身的一些信息。而采用软闯值消噪,不仅较好的去除了噪声,而且与原信号保持了很好的相似性,能量保留成份达到86．38％,说明比分层阈值具有更好的消噪效果。     

一种矿井通风中精确测定风速的方法

针对超声波传感器接收超声波脉冲信号时由于存在起振过程,导致脉冲到达接收传感器的时间难以精确测定的问题,提出一种矿井通风中精确测定风速的方法,即通过拟合接收传感器接收到的正弦信号曲线及其包络线,计算出超声波脉冲信号到达传感器的时刻。对模拟采样数据的计算及分析结果表明,该方法能够达到较高的测时精度,从而能够保证矿井巷道测风精度。     

基于TDC-GP22的超声波热量表设计

超声波热量表的关键问题是测量数据的高度精确性。设计选取了TDC—GP22测量芯片,配合低功耗MSP430系列芯片作为 MCU,配合超声波换能器和 Pt1000温度传感器来测量流速和水温。通过TDC—GP22增加的3个重要功能来实现精确的脉冲间隔测量、检测管内异常和简化的多脉冲结果计算。通过在行业标准环境下测试热量表具有较低的功耗、较高的准确度和良好的稳定性。     

基于差异性采样的流数据聚类算法

针对传统聚类算法对流数据进行聚类时面临时间复杂度高,存储空间需求大以及准确度较低的问题,提出一种基于差异性采样的流数据聚类算法。首先利用差异性采样法对流数据进行采样并用样本点构造核矩阵,然后利用核模糊C均值聚类算法对核矩阵中的点进行聚类得到一个带有标记的样本核矩阵,最后利用带有标记的样本核矩阵对流数据中的点进行划分。同时利用衰退聚类机制,实时更新样本核矩阵。实验结果表明,相比于传统聚类算法,该算法实现了更低的时间复杂度,同时实时聚类,得到较为理想的聚类结果。     

航空电缆故障检测设备的ADC增频方法

航空电缆用于连接电源设备和其他系统设备,以传输电能和信号,其性能直接影响飞机的运行安全,因此必须对航空电缆的故障进行严格的检测和排除.时域反射技术(Time Domain Reflectometry,TDR)是目前最为成熟的电缆故障检测方法,该技术根据反射脉冲与发射脉冲的时间间隔和相位关系来判断故障位置和类型.基于TDR技术的电缆故障检测设备通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)模块对检测信号进行采样,采样频率在很大程度上决定了故障检测精度.目前主要通过使用高精度的ADC采样模块或构建延时线来获得更高的采样精度,但是存在增加系统成本和复杂度的问题.针对上述问题,设计了一种ADC等效采样法,该方法通过对参考时钟延时得到延时时钟,依次以各延时时钟作为采样时钟对检测脉冲进行采样,采样结束后,依照采样顺序对采样数据进行排序并重构检测波形,从而在使用频率较低的ADC采样模块的情况下,获得更高的采样精度,极大地提高了基于TDR技术的电缆故障检测方法的精度.     

一种基于数据可靠性和区间证据推理的故障检测方法

为解决故障检测方法在处理数据不确定性问题上的不足, 本文提出一种基于数据可靠性和区间证据推理(Interval evidential reasoning, IER)的故障检测方法. 该方法通过融合专家知识与考虑可靠性的监测数据, 实现报警阈值区间的更新与优化, 从而提高故障检测的准确性. 首先基于信息一致性方法计算数据可靠度, 然后基于区间证据推理理论, 构建区间阈值的更新与优化模型, 最后基于投影协方差矩阵自适应进化策略算法求解优化模型, 得到故障检测误漏报率最小的最优报警阈值区间. 对石油管道泄漏实例和航天继电器加速寿命测试实例的故障检测问题进行了研究, 通过对比分析, 验证了所提方法的有效性.