便攜式多功能生理電信號(hào)采集裝置的研制.pdf

1、近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生理電信號(hào)采集裝置的采集精度逐步提高,體積和功耗逐步減少,為裝置實(shí)現(xiàn)便攜化提供了條件。面對(duì)目前單臺(tái)裝置只能采集特定生理電信號(hào),不能一機(jī)多用的問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一套便攜式多功能的生理電信號(hào)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)具有精度高、便攜性好,可采集多種生理電信號(hào),如:腦電、心電信號(hào)等特點(diǎn)。
　　本文先簡(jiǎn)單歸納了常見(jiàn)生理電信號(hào)的幅頻特性,然后較為詳細(xì)地給出了系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵元件選型的過(guò)程。其中,系統(tǒng)方案確定為“上、下位

2、機(jī)”式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),上下位機(jī)之間使用USB接口通訊。
　　下位機(jī)的關(guān)鍵元件確定為:模擬前端芯片(ADS1298)、控制芯片(STM32)和USB隔離芯片(ADuM4160)。ADS1298為8通道、24bit模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,內(nèi)部還前置放大、右腿驅(qū)動(dòng)等電路,通過(guò)芯片轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI總線傳輸至STM32;STM32控制整個(gè)下位機(jī),得到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后,通過(guò) USB接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī);上下位機(jī)之間使用 ADuM4160芯片進(jìn)行電氣隔離,

3、下位機(jī)采用電池供電。上位機(jī)使用NI-VISA實(shí)現(xiàn)USB驅(qū)動(dòng),完成數(shù)據(jù)接收;使用Labview提供的圖形化編程方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波、放大,以及生理電信號(hào)波形顯示、存儲(chǔ)。
　　本文參考“V模型”的測(cè)試方式,對(duì)系統(tǒng)樣機(jī)分別進(jìn)行了集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)樣機(jī)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,通過(guò)簡(jiǎn)單配置可分別進(jìn)行腦電和心電信號(hào)的測(cè)量,其中腦電信號(hào)的噪聲水平為4.3μV,心電信號(hào)的噪聲水平為8.7μV。系統(tǒng)樣機(jī)持續(xù)工作時(shí)間大于48小時(shí),硬