基于LabVIEW的脈搏信號檢測與分析系統(tǒng)

　　根據(jù)物理學(xué)上的定義，導(dǎo)體的電阻 R 取決于該導(dǎo)體的電阻率、長度及其截面積的大小。

　　R = ρL/S= ρL2 /V

　　式中 ,ρ為電阻率;S為導(dǎo)體截面積;L為導(dǎo)體長度;V為導(dǎo)體體積。假設(shè)圓柱導(dǎo)體的長度不變，導(dǎo)出電阻變化ΔR 與容積變化ΔV 的關(guān)系式為：

　　ΔR = - ρL2ΔV/V2 = - RΔV/V

　　上式表明容積的變化與電阻的變化密切相關(guān) ,負(fù)號表示容積的增加將導(dǎo)致電阻的降低,也就是說人體受檢部位就相當(dāng)于一個阻值發(fā)生周期性變化的電阻，只要測得阻值的變化波形即可測得脈搏信號。給人體輸入激勵電流，通過人體阻抗轉(zhuǎn)換為電壓信號，測量此電壓信號的周期性變化即可反映出阻抗的變化，最終測得脈搏信號。

　　脈搏信號采集設(shè)計思想

　　脈搏信號具有同其它生物電信號相同的特點，信號微弱、頻率較低并且極易受到干擾。假設(shè)人體受檢部位的等效阻值為1000歐姆，那么隨著脈搏波的傳遞，阻抗的變化量約為1歐姆，并且此變化量的大小與檢測位置、個體差異及電極系統(tǒng)情況都有較大關(guān)系，直接測量此信號具有較大難度。對人體而言，所產(chǎn)生的電信號不僅僅是脈搏信號，還要受到與之頻率及幅值特性相近的其他生物電信號的干擾，同時，來自外界的工頻干擾、日光燈干擾等對脈搏信號高質(zhì)量提取造成了很大的影響。

　　應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)分析生物電信號，能有效降低信號處理的復(fù)雜性和困難度，能很好的解決上述存在的問題，使生理信號的處理分析變得更加方便和簡單。鑒于LabVIEW的強大數(shù)字信號處理及數(shù)學(xué)分析功能，為節(jié)省開發(fā)時間，提高開發(fā)效率，采用LabVIEW編寫軟件應(yīng)用程序，開發(fā)基于LabVIEW的脈搏信號檢測與分析系統(tǒng)。

　　脈搏信號提取基于調(diào)制和解調(diào)的原理，系統(tǒng)整體框圖如圖2，本設(shè)計中測量位置為手臂，通過激勵電極(E1,E4)給人體輸入100KHz、0.6mA的載波，在E1與E4間距離設(shè)置為15cm時，在此高頻信號的激勵下，人體等效阻抗約為200歐姆左右。此時人體脈搏信號被調(diào)制在激勵信號中，輸出信號為調(diào)幅波，相對于脈搏信號而言，載波信號的振蕩頻率為高頻信號，將此調(diào)幅波通過測量電極(E2,E3)輸入給脈搏信號調(diào)理電路，進(jìn)行模擬解調(diào)，濾除高頻載波，便可得到脈搏波。同時對調(diào)理電路中的模擬解調(diào)前的采樣點進(jìn)行高速采樣，經(jīng)串口與LabVIEW通信，利用軟件對信號進(jìn)行解調(diào)、信號處理、特征值提取、波形顯示、回歸分析等操作。

　　圖2 系統(tǒng)整體框圖