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基于单片机的心冲击信号采集与处理方法的研究

更新时间：2020-02-14 19:22:43 大小：7M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：单片机信号采集 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

人心脏的收缩与泵血会引起人体同步的振动，这种振动会引起与人接触的外部物体发生同样的振动，用一些传感器检测这种振动信号就获取了心冲击图信号（Ballistocardiogram，BCG信号），对这种微弱振动变化的测量一直就是研究的难点。现在有很多传感器可以对BCG信号进行采集，如压电陶瓷或者电极贴片传感器等，但这些器件在一定程度上受到限制，比如价格高，结构复杂，舒适度差等。本文采用eTouch压电薄膜（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）作为传感器，这是一种高新分子材料所制成的，具有压电特性高，价格低廉，结构简单，安全无污染，灵敏度高的优良特性，可以实现对人体微弱生理信号（BCG信号）的非接触式测量。本文基于这种传感器设计出了一套人体生理体征信号（BCG信号）的采集与处理系统。

  本文设计了心冲击信号的硬件采集电路。这个硬件电路包含五个部分，分别是前置电荷放大电路，滤波电路和主电压放大电路，消除工频干扰的陷波电路，和电平提升与稳压电路。前置放大电路主要将压电薄膜产生的电荷转化为电压，滤波电路主要滤除高频噪声和直流干扰，滤波范围在0.15-30Hz，主放大电路放大倍数控制在120多倍，陷波电路主要去除工频干扰，电平提升与稳压电路主要使输出的信号幅度满足单片机的ADC输入要求。通过本文设计的硬件采集电路，可以实现人在坐和躺两种状态下，都可以很好的实现对人体微弱的生理信号（BCG信号）进行检测与采集。

  本文编写了提取心率，呼吸率等相关的算法。心跳和呼吸波的分离采用了截止频率为0.48Hz的低通数字滤波器进行连续三次循环滤波的方法，而心率和呼吸率值的提取则通过快速傅立叶变换在频域中确定。

  本文通过STM32单片机实现了对采集到的信号实行处理与显示。实现的功能包括心率算法，呼吸率算法的实现与显示。

  研究的结果表明，本文设计的基于eTouch压电薄膜的人体生理体征信号（BCG信号）的采集与处理系统具有可行性，同时这套系统具有安全便捷，灵敏度高，价格低廉，可靠性强等诸多优势。

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