Разработка имитатора сигналов для электрокардиографов
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
ь за определенный промежуток времени.
Устройства для частотного анализа в простейшем случае представляют собой набор узкополосных фильтров, перекрывающих спектр исследуемого процесса. В результате прохождения сигнала через фильтры, последующего интегрирования и регистрации получается спектрограмма, т.е. набор сигналов, пропорциональных суммарной биологической активности, выделенной данным фильтром из основной кривой. В компьютерном электрокардиоанализаторе обработка сигнала происходит в соответствии с заложенной программой [5].
1.5 Погрешности измерения амплитудно-временных параметров ЭКГ
Суммарная погрешность измерения напряжения кардиографом, регистри-рующим сигнал на диаграммной ленте с помощью теплового пера, будет складываться из следующих составляющих:
погрешности установки чувствительности ;
погрешности за счет гистерезиса записи , она появляется из-за смещения нулевой линии записи после плавного изменения сигнала с высоким уровнем до нулевого значения (рис. 1.12);
погрешности, вносимой помехами и внутренними шумами ;
визуальной погрешности при измерении линейных размеров сигнала по записи .
Рисунок 1.12 - Погрешность из-за гистерезиса записи
Таким образом:
. (1.19)
Погрешность установки чувствительности в свою очередь зависит от:
погрешности калибратора ;
погрешности нелинейности амплитудной характеристики ;
визуальной погрешности , допущенной при установке чувствительности. Таким образом:
. (1.20)
В свою очередь погрешность нелинейности определяется:
нелинейностью амплитудной характеристики усилителя ;
погрешностью за счет преобразования радиальной записи сигнала в прямоугольную ;
погрешностью из-за трения пера, возникающего при движении диаграммной ленты .
Поэтому:
. (1.21)
Рассмотрим более подробно причины появления двух последних составляющих погрешности [8].
Рисунок 1.13 - Погрешность из-за прямоугольности записи
Как уже упоминалось, тепловая регистрация сигнала на диаграммной ленте является прямоугольной, а чернильная - радиальной, Прямоугольная запись, произведенная в прямоугольной системе координат, наиболее удобна для расшифровки, но сопровождается дополнительной погрешностью . Это поясняется на рисунке 1.12.
Здесь h - высота изображения на прямоугольной записи при ;
- высота изображения при радиальной форме записи (при том же значении входного сигнала);
- угол отклонения пера;- расстояние точки касания пера от оси его вращения при .
Абсолютная погрешность определяется по формуле:
, (1.22)
и будет иметь максимальное значение при наибольшем угле . Относительная погрешность
, (1.23)
где .
Поэтому:
(1.24)
Очевидно, что она будет наибольшей при максимальном значении угла отклонения пера и небольшой его длине.
Погрешность, возникающая за счет движения диаграммной ленты , появляется из-за воздействия на перо силы (рис.1.14), точнее ее нормальной составляющей , направленной в сторону нулевой линии.
Рисунок 1.14 - Погрешность за счет движения диаграммной ленты
Эта сила, а значит и погрешность, будет наибольшей при максимальной скорости движения ленты и наибольшем угле .
Погрешность измерения временных интервалов определяется двумя составляющими:
неравномерностью скорости движения ленты ;
визуальной погрешностью при измерении линейных размеров сигнала по записи .
. (1.25)
Наиболее существенными из рассмотренных составляющих являются погрешность за счет помех и внутренних шумов, а также визуальная погрешность при измерении линейных размеров сигнала по записи.
Для снижения погрешностей измерения электрокардиографа следует:
принять все меры по устранения помех;
измерение линейных размеров сигнала на диаграммной ленте производить с учетом ширины линии записи и миллиметровой разметки ленты.
Для повышения точности электрокардиограммы необходимо периодически поверять и настраивать электрокардиограф. Таким образом, возникает задача о разработке имитатора сигналов для поверки ЭК [9].
2. РАЗАРАБОТКА ИМИТАТОРА СИГНАЛОВ
.1 Генератор сигналов
В основе всех цифровых микросхем КМОП находятся три логических элемента: И-НЕ, ИЛИ-НЕ и коммутационный ключ (КК). С помощью КК реализуются выходы с третьим состоянием очень большого выходного импеданса Z. Полевые транзисторы можно соединять последовательно (столбиком), поэтому элементы И, ИЛИ-НЕ строятся по разным схемам и в отличие от ТТЛ здесь не надо переименовывать логические уровни. Для КМОП принято, чтобы 1 отображалась высоким уровнем, а 0 - низким.
Логические элементы - инверторы, элементы И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, триггеры - можно использовать не только для решения задач комбинаторной логики. Поскольку логический элемент, охваченный отрицательной обратной связью, представляет собой усилитель, а усилитель, охваченный положительной, - генератор. На базе таких элементов можно собирать мультивибраторы и автогенераторы на самые различные диапазоны и самых разных уровней сложности [10].
Надежность работы устройств на логических микросхемах зависит и от построения схемы. Так, например, нельзя подавать входные сигналы, не подав питание, а также недопустимо превышение уровня входного сигнала над пит