ПЕНЗЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра В«Медичні прилади та обладнанняВ»
Курсовий проект
на тему:
В«Обробка електричного сигналу з допомогою фільтрації В»
з дисципліни В«Методи обробки біомедичних сигналівВ»
Пенза 2005
Введення
Методи і техніка обробки сигналів у даний час складають основу найважливіших розробок в багатьох областях наукових знань. Протягом останніх років методи цифрової обробки сигналів придбали велику важливість з огляду на те, що тепер вони не тільки замінюють класичні аналогові методи в багатьох традиційних областях техніки, але й застосовуються в багатьох нових областях, таких як медична техніка.
У більшості випадків електричний фільтр являє собою частотно-виборчі пристрій. Отже, він пропускає сигнали певних частот і затримує або послаблює сигнали інших частот. Найбільш загальними типами частотно-виборчих фільтрів є фільтри нижніх частот (які пропускають низькі частоти і затримують високі), фільтри верхніх частот (Які пропускають високі частоти і затримують низькі), смугово-пропускають фільтри (які пропускають смугу частот і затримують ті частоти, які розташовані вище або нижче цієї смуги) і смугово-заграждающие фільтри (Які затримують смугу частот і пропускають частоти, розташовані вище і нижче цієї смуги).
1. Основи аналізу електричних сигналів
Застосування методів цифрової обробки сигналів і, в Зокрема, цифрової фільтрації широко поширене і використовується в багатьох важливих областях дослідженні, наприклад: обробка мовних сигналів, цифрова телефонія і цифровий зв'язок, обробка фототелеграфних і телевізійних зображень, радіо-і гідролокаційні системи, біологія і медицина, космічні дослідницькі та діючі системи, дослідження земних ресурсів і т.д.
У біомедичної практиці використовується безліч сигналів, мають електричну природу. При реєстрації та оцінки таких сигналів стикаються з значним впливом на кінцеві результати перешкод різного роду, тому біомедичні сигнали потребують обробки.
З усіх методів, використовуваних при цифровій обробці сигналів, найбільш важливим є цифрова фільтрація. У минулому інтерес обмежується теоретичними дослідженнями, але останнє час вона використовується в багатьох важливих практичних додатках для обробки одновимірних і двовимірних сигналів.
2. Дослідження смугового фільтра
Смуговий (або смугасто-пропускає) фільтр представляє собою пристрій, який пропускає сигнали в діапазоні частот з шириною смуги BW, розташованої приблизно навколо центральної частоти П‰ 0 (рад/с). На малюнку 1 зображена ідеальна і реальна амплітудно-частотні характеристики смугового фільтра.
В
Рисунок 1
У реальному характеристиці частоти П‰ L і П‰ U являють собою нижню і верхню частоти зрізу і визначають смугу пропускання П‰ L ≤ П‰ 0 ≤ П‰ U і її ширину BW = П‰ U - П‰ L .
У смузі пропускання амплітудно-частотна характеристика ніколи не перевищує деякого певного значення, наприклад А 1 . Існує також дві смуги затримування, де значення амплітудно-частотної характеристики ніколи не перевищує заздалегідь обраного значення, наример А 2 . Діапазони частот пежду смугами затримування і смугою пропускання утворюють нижню і верхню перехідні області, в яких характеристика є монотонною.
Ставлення Q = П‰ 0 /BW характеризує якість самого фільтра і є мірою його вибірковості. Високому значенню Q відповідає відносно вузька, а низькому значенню Q - відносно широка ширина смуги пропускання. Коефіцієнт посилення фільтра К визначається як значення його амплітудно-частотної характеристики на центральній частоті.
Передавальна функція смугово-проникного фільтру має наступний вид:
В
Для дослідження смугового фільтра, ввели в командне вікно пакета MATLAB оператор В«rlcdemoВ». Відкрилося вікно, призначене для побудови аналогового фільтра. Вибрали смуговий фільтр з послідовним з'єднанням з'єднанням елементів RLC: R = 4,5, L = 2,5; C = 0,5 (Малюнок 2). br/>В
Малюнок 2
Виходячи зі значень системних параметрів розрахували коефіцієнти поліномів чисельника і знаменника:
В
G (s) = 1.8s
S 2 +1.8 s +0.8
Засобами MATLAB постролі прередаточную функцію системи sys:
>> sys = tf ([0 1.8 0], [1 1.8 0.8])
Transfer function:
1.8 s
-
s ^ 2 + 1.8 s + 0.8
Потім ми досліджували характеристики фільтра.
перше, це діаграма Боде (ЛАЧХ І ФЧХ) (малюнок 3).
>> bode (sys)
В
Малюнок 3
