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