Регистрация и анализ сигнала ЭКГ (электрокардиографии)

1. Получение сигнала ЭКГ

1. Отрегулируйте напряжение источников на +5 В и -5 В и подключите их последовательно.
2. Соберем схему, показанную на рисунке Рисунок 4. Рассчитайте значения резисторов и конденсаторов. Для фильтра высоких частот частота среза должна составлять 0,5 Гц. Значение конденсатора следует выбирать из приведенной ниже таблицы (в зависимости от наличия).

См. См. г.

Доступные значения конденсатора (μF )
0,001	1	100
0,022	2.2	220
0,047	4.7	470
0,01	10	1000
0,1	47	2200

3. Поместите электроды на правую руку, левую руку и правую ногу (это ориентир) пациента и подключите их к цепи.
4. Используйте осциллограф для просмотра сигнала ЭКГ (V_o). Нажмите «Автонастройка» и отрегулируйте горизонтальную и вертикальную шкалы по мере необходимости. Вы должны видеть пики R, несмотря на шум в сигнале.

2. Отображение сигнала ЭКГ с помощью инструментального программного обеспечения

1. В этой демонстрации мы использовали LabVIEW. Напишите программу, отображающую сигнал ЭКГ с помощью графического интерфейса для настройки измерений и графика формы сигнала. После выбора аналогового входа настройте программу со следующими параметрами:

• Диапазон входного сигнала >> Max = 0,5; Мин = -0,5
• Конфигурация терминала >> RSE
• Режим сбора данных >> непрерывный
• Образцы для чтения = 2000
• Частота дискретизации = 1000

2. Получите сигнал ЭКГ и понаблюдайте за формой волны. Вы увидите сигнал, похожий на Рисунок 1.
3. Отрегулируйте масштаб оси X, чтобы показать время в секундах.
4. В приборостроении часто возникает необходимость усилить интересующий сигнал до определенной амплитуды. Создайте регулятор усиления и установите его так, чтобы амплитуда ЭКГ составляла 2 В/п.

3. Анализ сигнала ЭКГ

В этом разделе сигнал ЭКГ будет отфильтрован и проанализирован для определения частоты сердечных сокращений. На следующей блок-схеме показаны компоненты программы.

1. Используйте график формы сигнала для отображения сигнала.
2. Оцените спектр сигнала с помощью параметра Амплитуда и фазовый спектр subvi (в разделе Обработка сигнала → Спектральный) и отобразите его амплитуду с помощью графика формы сигнала. Горизонтальная ось соответствует частоте. Он дискретный, потому что компьютер использует алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ) для вычисления спектра сигнала. Частота изменяется от k = 0 до k = (N-1)/2, где N — длина последовательности, в данном случае 4000. Чтобы рассчитать соответствующую аналоговую частоту, используйте следующую формулу:
   
   где fs — частота дискретизации. Обратите внимание, что большая часть энергии сигнала находится в низкочастотном диапазоне, а также что в среднечастотном диапазоне есть пик высокой интенсивности. Рассчитайте частоту этого пика по приведенной выше формуле.
3. Реализуем фильтр нижних частот с помощью функций Баттерворта Чебышева. Выберите частоту среза, равную 100 Гц. Убедитесь, что фильтр обеспечивает затухание не менее -60 дБ/декаду в полосе задержки.
4. Подключите выходной сигнал чтения из таблицы subvi к входу фильтра нижних частот.
5. Реализуйте фильтр стоп-полос с помощью функций Баттерворта или Чебышева. Цель состоит в том, чтобы уменьшить помехи с частотой 60 Гц без изменения других частот. Попробуйте пограничные частоты, близкие к 60 Гц.
6. Подключите выход фильтра нижних частот к входу фильтра полосы задержки.
7. Найти пики можно с помощью детектора пиков subvi (он находится в разделе Обработка сигналов → Sig Operation). Для порога смотрите на амплитуду сигнала и выбирайте наиболее подходящее значение.
8. Извлеките расположение вершин с помощью индексного массива subvi (в разделе Programming → Array).
9. Вычтите нижнюю позицию из более высокой, затем умножьте на период выборки T = 1/fs, чтобы получить интервал RR.
10. Рассчитайте обратные и корректируйте единицы измерения и разместите индикатор для отображения BPM.