ал - сума трьох синусоїд і постійної складової.
Сигнал складається з 3000 відліків з періодом дискретизації 0,01с (тривалість сигналу 30 секунд). Амплітуда кожної гармоніки 40? 60 мВ, гармоніка з частотою 0,23 Гц відповідає «дихальним» хвилям.
Блок-схема генерування тестового сигналу
Графік згенерованого сигналу
Для наближення тестового сигналу до реального необхідно додати високочастотний шум ( gt; 20 Гц).
Блок-схема генерування високочастотного шуму
Графік тестового сигналу з шумом
Посилення і частотна фільтрація тестового сигналу
Посилення цифрового сигналу - звичайне множення сигналу на коефіцієнт підсилення.
Посилення сигналу
Для виділення пульсовиххвиль використовується смуговий цифровий фільтр, який залишає гармоніки з частотами 0,5? 20 Гц.
Специфікація смугового фільтра для виділення пульсовиххвиль
Для виділення «дихальних» хвиль використовуються ФВЧ і ФНЧ фільтри, що залишають гармоніки з частотами 0,2? 0,5 Гц.
Специфікація фільтрів для виділення «дихальних» хвиль
Сигнали після фільтрації: пульсові хвилі, «дихальні» хвилі
Щоб надалі одержати достовірні відомості про сигнал, необхідно виключити вимірювання на перших секундах, оскільки є ризик запам'ятати не корисний сигнал, а перехідних процес включення фільтра.
Тому для обробки пульсовиххвиль достатньо залишити останню четверо сигналу, для «дихальних» - другу половину.
Корисні для вимірювання відрізки сигналів
Пошук контрольних точок сигналу пульсовиххвиль
Структура пульсової хвилі: А1 - амплітуда анакротической частини пульсової хвилі; А2 - амплітуда дикротичної частини хвилі. Праворуч - нормативні точки для кількісного оцінювання пульсової хвилі
Так як границями пульсової хвилі є мінімуми, то доцільно знайти спочатку мінімуми, виділити одну пульсову хвилю і далі проводити її вимірювання.
Блок-схема пошуку мінімумів функції
Виділення екстремумів здійснюється за допомогою функції Waveform Peak Detection, яка приймає функцію, значення мінімального порогу амплітуди максимуму або мінімуму і якій необхідно вказати, що виділяти - мінімуми або максимуми. Функція повертає два масиви: один містить амплітуди мінімумів (максимумів), другий - номери відліків цих екстремумів.
Далі «вирізаємо» один період пульсовиххвиль, вказуючи для спеціальної функції час: t (В1) до t (B5).
Блок-схема виділення одного періоду пульсовиххвиль
Виділений період пульсовиххвиль
Далі за таким же алгоритмом визначаються максимуми сигналу.
Результати пошуку контрольних точок
Пошук контрольних точок «дихальних» хвиль.
У даній моделі дихальні хвилі мають форму синусоїди, але реальний сигнал - неправильної форми. Тому виміряти частоту і амплітуду сигналу необхідно не за допомогою спеціальних функцій для гармонійних сигналів, а теж за допомогою пошуку мінімумів і максимумів.
Блок-схема пошуку екстремумів в «дихальних» хвилях
Результати пошуку екстремумів
Обчислення показників стану серцево-судинної та дихальної систем людини
частота серцевих скорочень, уд./хв індекс дикротичної хвилі індекс висхідній хвилі частота дихання, вдихів/хв
Блок-схема обчислень по виміряних даними
Результати обчислень
Висновок
У ході даної роботи була запропонована апаратна реалізація приладу для вимірювання параметрів пульсових і «дихальних» хвиль, визначені вимоги до елементів приладу, також була зібрана модель даної вимірювальної системи в ПО LabVIEW. Модель дозволяє проводити аналіз як реального сигналу, так і змодельованого, автоматично виводить результати вимірювань і обчислень, які необхідні для оцінки стану серцево-судинної та дихальної систем людини.
Список літератури
1.С.А. Акулов, А.А. Федотов «Вимірювальні перетворювачі біомедичних сигналів систем клінічного моніторингу». Навчальний посібник...
