基于虚拟仪器的生理信号检测与处理系统
基于虚拟仪器的某型设备信号检测系统
长 ， 无 法满 足 部 队 提 出 的 增 强 可 靠 性 、缩 短 检 测 维
３ ）数 字 ＩＯ 量 检 测 通 道 ，为 １ ／ ６路 ，大 小 为 ０ Ｖ 或
２ ７Ｖ；４ ４ ９总 线 通 信 信 号 ，为 ２路 ，均 为 接 收信 ）２ 号 。５ ）接 口板 ，用 于 对 检 测 信 号 进 行 预 处理 ；６ ＮＩ ）
ＵＳ 一 ２ ９多功 能数 据 采 集 卡 ，具 有 ３ Ｂ ６５ ２路 采 集 范 围
修 时 间 、 提 高机 动 性 及 降 低 研 发 成 本 ， 以适 应 现 代 战 争 的需 求 …。鉴 于 虚拟 仪 器 技 术 在 信 号采 集 测 控 等 方 面 的重 要 作 用 ，故 介 绍 一 种 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 的便 携 式 信 号 检 测 系 统 的开 发 流 程 ， 并详 细 介 绍 了 其 系 统 硬 、软 件 平 台 的设 计 。
兵 工 自 动 化
Ｏｒ ｄｎａｎｃｅ Ｉ ｎｄｕｓ ｒ ｕｔ１ ０１ ．
２ （） ９ １
ｄ ｉ１ ．９ ９ ．ｓ ． ０ —５ ６２ １ ．１ ２ ｏ： Ｏ３ ６ ０ｉ ｎ１ ６１７ ．０ ０Ｏ ． ３ ｓ ０ ０
基 于虚 拟仪 器 的某型 设备 信号 检测 系统
为 一 Ｏ １ 的模 拟 输 入 通 道 ，３ １ ～ ０Ｖ ２个通 道 同 时 工 作 时 采 样 率 可 达 １Ｍｂ ｓ 经 前 期 论 证 符 合信 号采 集 要 ／， 求和 ３ ２路 自有 时钟 和 相 互 关联 的 数字 Ｉ Ｏ 通 道 ， ／ 另 外 ，还 有 其 他 输 入 输 出通 道 ；７ ）豪 恩 公 司 生 产 的 Ｐ ＭＣ ＡＡＲ ＮＣ ４ ９板 卡 ， 具 有 ２路接 收 通 道 和 １ Ｃ Ｉ Ｉ －２
基于虚拟仪器的数据采集与处理系统
数据 ， 以便对飞机试验过程中的信号进行离线分析 与处 理 。本文 涉及的内容 已在 飞机 试验项 目中得
到成功应用。
关键词 虚拟仪器
数据采集
系统试验
Ｄａ ａ Ａｃ ｕ ｓｔ ｎ ａ ｄ Ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ＯｌＶＩ ｔ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｒ ｃ ｓｉ ｇ Ｓ ｓｅ Ｂａ ｅ ｉ ｉ
—
ｌ ｅ ａ ａｙ ｉ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｔ ｉ ｎ ｌ ｇ ｔ ｎ ｆｏ ｔｓ ｒ ｃ ｓ ． Ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｃ ｎ ｅ ｎ ｄ ｉ ｉ ｌｓｓａ ｒ ｃ ｓｉ ｓ ａｓ ｏｔ ｒ ｍ ｅ ｔｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｏ ｔｎ ｏ ｃ ｒ ｅ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｏ ｇ ｅ
１ 引 言
随着 数 字计算 机及 其计算 技术 的发 展 ， 飞机 系统 地 面试验 中的测试 与控 制 已多采 用数 据采 集 与处理 系统 ， 大量 的试验 数据进 行采集 记 录并 进 行在 线或离 线数 据处理 和分 析 。 对
２ 虚拟 仪 器
虚拟 仪器 （ ｉｕ ｓｕ ｅｔ简称 Ｖ ） Ｖｒ ａ Ｉ ｔ ｍ ｎ， ｔ ｎｒ ｌ Ｉ是基 于计算 机 的仪器 及测量 技术 ， 系指 包 含数 据采 集
器 的功 能。“ 件就是仪 器 ” 虚拟仪器 概念最简单 ， 软 是 也是 最本质 的表达 。
虚拟 仪器 是利 用 Ｐ Ｃ计算 机显 示器 （ Ｒ ） Ｃ Ｔ 的显 示功 能模 拟传 统仪 器 的控 制面 板 ， 以多 种形 式 表达输 出检 测结果 ， 利用 Ｐ Ｃ计 算机 强大 的软件 功能 实现 信号 数据 的运 算 、 分析 、 理 ， ＩＯ 处 由 ／ 接 口设 备完成信 号 的采 集 、 量 与调 理 ， 而完 成各 种 测 试 功 能 的一 种 计算 机 仪 器 系 统 。“ 测 从 虚
虚拟仪器技术的应用案例
虚拟仪器技术的应用案例一、引言虚拟仪器技术是指利用计算机技术和现代传感器技术，将实验仪器的硬件部分和软件部分相结合，形成一种新型的、集成化的实验仪器。
虚拟仪器技术的应用已经得到了广泛的推广和应用。
本文将介绍虚拟仪器技术在生物医学领域中的应用案例。
二、生物医学领域中虚拟仪器技术的应用1. 生物医学信号处理生物医学信号处理是指对人体生理信号进行采集、预处理、特征提取等过程，以便于进行疾病诊断和治疗。
虚拟仪器技术可以通过采集人体生理信号，并对其进行数字化处理，然后再进行特征提取和分类诊断。
例如，在心电图检测中，可以使用虚拟心电图分析系统来自动检测心电图波形，并对其进行诊断。
2. 生物医学成像生物医学成像是指利用各种成像设备来获取人体内部结构和功能信息的过程。
虚拟仪器技术可以通过将不同成像设备获取到的数据整合起来，并进行图像处理和分析，来得到更为准确的诊断结果。
例如，在核磁共振成像中，可以使用虚拟成像技术来对成像数据进行重建和处理，以便于更好地显示人体内部结构。
3. 生物医学仿真生物医学仿真是指利用计算机技术来模拟人体生理过程和疾病发展过程的过程。
虚拟仪器技术可以通过将人体生理模型与实验数据相结合，来进行生物医学仿真。
例如，在心脏病模拟中，可以使用虚拟心脏模型来模拟不同类型的心脏病发展过程，并对其进行预测和诊断。
三、案例分析以生物医学信号处理为例，介绍虚拟仪器技术在该领域中的应用案例。
1. 心电图检测系统心电图检测系统是一种基于虚拟仪器技术开发的心电图分析软件。
该系统可以自动检测心电图波形，并对其进行分类诊断。
该系统采用了多种信号处理算法和人工智能算法，能够从复杂的心电信号中提取出相关特征，并根据不同的特征进行分类诊断。
该系统还具有良好的用户界面，能够方便地进行数据的输入和输出。
2. 脑电图信号处理系统脑电图信号处理系统是一种基于虚拟仪器技术开发的脑电信号分析软件。
该系统可以自动检测脑电波形，并对其进行特征提取和分类诊断。
虚拟仪器大作业实验报告
东南大学生物科学与医学工程学院虚拟仪器实验报告大作业实验名称：基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计专业：生物医学工程姓名：学号：同组人员：学号：实验室: 综合楼716实验时间：2013/11/28评定成绩：审阅教师：目录一．实验目的二．实验内容基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计1.实验要求和说明2.程序设计流程图3.程序各版块介绍说明4.前面板的设计5.调试过程6.结果及分析三．实验收获及小结四．参考文献一．实验目的现代医学表明，心电信号（ECG）含有临床诊断心血管疾病的大量信息，ECG的检测与分析在临床诊断中具有重要价值，是了解心脏的功能与状况、辅助诊断心血管疾病、评估各种治疗方法有效性的重要手段。
本次大作业利用具有直观图形化编程和强大数字信号处理功能的虚拟仪器编程语言LabVIEW作为开发平台，设计一个基于虚拟仪器的简单心电信号分析系统，该系统具有心电信号的读取，处理分析，波形显示、心率显示及报警，波形存储和回放等功能。
二．实验内容1.实验内容及要求基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计1. 本次大作业所用原始信号是从MIT-BIH（Massachusettes Institute ofand Beth Israel Hospital，美国麻省理工学院和波士顿贝丝以色列医院）心率数据库（/physiobank/database/mitdb/）中选取心电信号作为实验分析的数据。
设计的系统要求对原始心电信号进行读取、绘制出其时域波形，利用原始心电数据中的时间数据控制显示时间，并具有保存回放功能，同时具有心率过快或过缓报警提示功能。
2. 心电信号是微弱低频生理电信号，通常频率在0.05Hz～100Hz，幅值不超过4mV，它通过安装在皮肤表面的电极来拾取。
由于实际检测工况的非理想，在ECG 信号的采集过程中往往会受到工频噪声及电极极化等各种随机噪声的影响。
基于LabVIEW的信号处理系统设计
第 ｌ 期
笨于 Ｌ ｔ Ｉ Ｗ 的信号处珥！ ａＶ Ｅ 系统设ｉ Ｉ
・ ５・ ２
比雪夫滤 波 、贝赛 尔滤波 、椭 圆滤 波等 。
２ 系统菜单设计 与程序关联
系统的菜单设计依据系统的总体设计内容而定。整体构成采用Ｗｈｅ Ｌｏ 循环结构。程序前面板中的 ｉ ｏｐ ｌ “ 信号发生 ” 、 “ 型信 号分析 ” 、 “ 典 信号 相关性 分析 ” 、 “ 信号加 窗处 理 ” 、 “ 信号 滤波处 理” 、 “ 退
方波信 号 、锯齿 波信号 、ｊ 角波信 号 、脉 冲信 号 。 该软件 系统典 型信号分 析包 括时域 波形 、幅频谱 、 罔１系统 体结 樵图 总 构
相频谱 、虚频谱 、实频谱 、白 功率谱 ；相关性分析包括信号的 白 相关和互相关分析 ；加窗处理主要是对测
试信 号加 四种典 型 的窗 函数 ，包 括汉 宁窗 、海 明窗 、ｉ角窗 、矩形 窗 ；滤 波处理 主要 是 巴特 沃斯滤波 、切
在Ｅ＼ ： 我的盘、 径 中，子 Ｖ 动 态调』Ｊ 路 １ ｆ 采川 的是 Ｏ ｅ Ｉ ｆ ・ｌ 。 函数 、 ａ ｙＲ ｆ ｅ ｃ ｄ ． 数 、 ｌ ｅ ｐｎＶ ｅｅ Ｏ ｖ Ｒｅ ｒｌｅ ｉ Ｃ ｌＢ ｅｅ ｎ ｅ ｅ ｉ ｌ ｒ Ｎｏ ｖ Ｃｏ ｓ Ｌ ｂｅｔ ｅ ｒｎｅ ｉ 数 以及 Ｓｍ ｌ Ｅ ｒ ・ ａ ｄｅ． 程序 出错 处 函数 罔程 序五个 软按键 对应 ｆ Ｃ ｓ Ｖ Ｏ ｊｃ ｆ ｅ ｃ． Ｒ ｅ ｖ ｉ ｐｅ ｒ Ｈ ｔ ｌ ｖ ｍ ｉ ｒｉ ，框 ｌ ａｅ Ｉ Ｊ ，
在机械工程测试技术中，信号的分析 与处理是重要的环节… 。日前信号处理 的软件有很多，如 ｃ 语言 、
ＭＡ Ｌ Ｂ、 ａＶ Ｅ 等 ， 两种软 件要求 编程 比较 熟练 ， Ｔ Ａ Ｌｂ ＩＷ 前 而且 处理 功 能 、 计算 机接 口连接有一 定 的限制 。 与 Ｌｂ ＩＷ 是 目前ｉ试 领域 信号 处理 应用最 广泛和最 有前途 的编程语 言 ， 采用基 于数 据流技术 的 图形化 编 ａＶＥ 贝 ０ 它
基于虚拟仪器的测试系统
０ 引言
所谓 虚拟 仪器 就是以计算机作为仪器统一的硬 件平 台，
充分 利用 计算 机的运算 、 存储 、 回放 、 调用 、 示及文 件管理 显
意 以下一些问题 ： 数据分辨率 、 精度 、 最高采样速度 、 通道数 、 总线接 口类型。美国 Ｎ 公 司的数据 采集 卡很好 。 价格 贵 ， Ｉ 但
具箱 和函数库 ， 并集成 了很多 仪器硬件 库。Ｌｂ ｅ 持多 ａ ｗ支 ｉ ｖ 种操 作系统平 台 ， 在任何一个平 台上 开发的 Ｌ ｂ ｅ ａｖ ｗ应用程 ｉ
序可直接移植到其它平 台上 。
出和计数器四种输入输出方式。在此使用模拟输入方式 ， 可
以通过选 择 Ｄａ ｑ ｉｔ ｎ子 模块 的 Ａ ａ ｇＩｐ ｔ 模 板 ｔ Ａｃｕ ｉｏ ａ ｓｉ ｎ ｌ ｎｕ 子 ｏ
维普资讯
２０实 践
基 于虚 拟 仪 器 的 测 试 系统
白树森
（ 家 口职 业技 术 学 院， 张 河北 张 家 口 ０ ５ ０ ） ７ ０ ０
摘 要： 虚拟仪 器就是 以计 算机作 为仪 器统一的硬件平 台， 充分利用计算机智 能化功 能 ， 统仪 器的专业化 把传
ｌ 传感器Ｉ 信号调理ｌ 数据采集ｌ 计算机（ａｖＥ Ｉ —Ｉ —Ｉ —Ｊ Ｌｂ Ｉ ｗ）
图 １ 硬 件 组 成 框 图
传感器： 它的作用是将被测信号转换为与之有对应关系 电信号。如测速发电机、 流量传感器等信号调理： 它的作用
包括信号放大 或衰 减、 波 、 滤 隔离 、 保护 等。Ｎ 公 司的 仪器 Ｉ 信号调理板卡 Ｓ Ｘ 是 Ｌｂ ＩＷ 软件直 接支持的一个 信号 Ｃ ｌ ａＶ Ｅ
２ 虚拟 仪器 的软件 设计
软件设计 由两部 分组 成 ： 面板和 流程 图。在前 面板 ， 前
基于虚拟仪器的信号处理仿真系统开发
时阔信号— — — — —— 誓 — 一幅度
壹
：：
时 号＿ 竺 一 闻信 ＝ 孽季 ！
功 昔 率｛
蜡输‘ 瑟！ 误 季 二 ＾ 三： 广ｆ１： 盖 ｉ错 篇 ： 一出 ｋ 误出 缗 ＾ 嚣 ：Ｊ 输均 ； 供 ‘ 。 错 嚣 数 ；误 李 广ｒ 嘲 毓
本 实验 根据 频谱 分析 的原理 ，
换为信号的频谱 ，并通过Ｌ ｂ ｉｗ ａ Ｖ ｅ 前
［ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ｕ ｃ ｏ ｎ ｅｅｅ ｃ ２ ａ Ｖ Ｅ Ｆ ｎ ｔ ｎ ａｄＶ１ ｆ ｎ ｅ ］ ｉ Ｒ ｒ
Ｍ ａ ｕａ． ａｉｎａ ｎｓｒ ｅ ｔ，９９ ． ｎ １ ｔｏ ｌ ｔｕｍ ｎ ｓ１ ８ Ｎ Ｉ
仿真信号是由Ｌｂ ｉｗ ａＶ ｅ￣序产生， 生成指定 的信 号波形。Ｌ ｂ ｉｗ ａＶ ｅ 提供
其中Ｃ＝ ・ｉ ， 输入频 率 。 Ｏ ２ｐ・ 促 ｆ
２ 虚拟信号发生器 的设计 ． 根据上述的原理而设计的Ｌｂ ｉ ａＶ ｅ ｗ
其特 点主 要有 ：① 通用 硬件平 台确 了大量 的波形 生成 节点 ，它们位 于
定后 ， 由软件取 代传统 仪器 中的硬 函数一信 号处 理一 波形生 成子选 板 程序，产生的虚拟信号发生器主要用 件来 完成和 扩展 仪器 的功能 。②仪 中 。利用 这些 波形 生成 函数可 以生 来产生正弦波 、方波 、三角波和任何 器 的功能 是 由用 户根据 需要 由软件 成 不 同类 型 的波形信 号和 合成波 形 函数波形，其前面板如图二所示 。 设计和 定义 的 ，可 以灵 活方便 的定 信 号 。这 里主 要介 绍基本 函数 发生 制仪 器 。③ 研制 周期较 传统 仪器大 器和 公式波形 。 为缩 短 。④ 虚拟 仪器 开放 、灵活 ， （ ）基本函数发生器 １ 波形 。常见 的波形 ，例如正弦波形 、 在 公 式端 子 的输入 公式 取 决于 公式选择控件 。 为 了更准 确 的描述 实 际信 号发
虚拟生理泌尿实验报告
一、实验目的1. 通过虚拟实验平台，了解泌尿系统的基本结构和功能。
2. 掌握泌尿系统疾病的基本病理生理变化。
3. 培养学生运用实验方法分析问题、解决问题的能力。
二、实验材料1. 虚拟生理泌尿实验平台2. 计算机及网络环境三、实验方法1. 登录虚拟生理泌尿实验平台，熟悉实验界面及操作流程。
2. 按照实验步骤，依次进行以下实验操作：（1）观察泌尿系统器官结构：肾、输尿管、膀胱、尿道等。
（2）了解泌尿系统器官功能：肾小球滤过、肾小管重吸收、膀胱储存尿液、尿道排出尿液等。
（3）学习泌尿系统疾病病理生理变化：肾小球肾炎、肾盂肾炎、膀胱炎、尿路结石等。
（4）模拟实验操作：如肾小球滤过实验、膀胱储存尿液实验等。
四、实验结果与分析1. 观察泌尿系统器官结构通过实验，学生可以清晰地观察到泌尿系统各器官的形态、位置及相互关系。
例如，肾位于腰部，由皮质、髓质和肾盂组成；输尿管连接肾脏和膀胱，负责将尿液输送到膀胱；膀胱储存尿液，位于骨盆内；尿道连接膀胱和体外，负责排出尿液。
2. 了解泌尿系统器官功能通过实验，学生可以了解泌尿系统各器官的功能。
例如，肾小球滤过功能：血液通过肾小球时，水、电解质、尿素等小分子物质被滤过进入肾小管；肾小管重吸收功能：肾小管对滤过的物质进行选择性重吸收，如葡萄糖、氨基酸、水等；膀胱储存尿液：膀胱壁肌肉松弛，尿液进入膀胱储存；尿道排出尿液：膀胱壁肌肉收缩，尿液通过尿道排出体外。
3. 学习泌尿系统疾病病理生理变化通过实验，学生可以了解泌尿系统疾病的基本病理生理变化。
例如，肾小球肾炎：肾小球滤过功能受损，导致蛋白尿、血尿等；肾盂肾炎：细菌感染肾盂、肾盏和肾实质，引起炎症反应；膀胱炎：细菌感染膀胱黏膜，引起炎症反应；尿路结石：尿液中的晶体沉积，形成结石。
4. 模拟实验操作通过实验，学生可以模拟进行肾小球滤过实验、膀胱储存尿液实验等。
例如，在肾小球滤过实验中，学生可以观察血液流经肾小球时，滤过的物质和未滤过的物质的变化；在膀胱储存尿液实验中，学生可以观察膀胱容积的变化，了解膀胱储存尿液的能力。
虚拟仪器实验报告
将实验结果与理论值或预期值进行对比，分析误差和偏差的原因， 以便更好地改进实验方法和提高实验精度。
趋势分析
根据数据变化趋势，分析实验结果与时间、条件等因素的关系， 以便更好地理解实验过程和规律。
结果讨论
结果解释
对实验结果进行解释和说明，包括对数据的解读和对实验现象的剖 析。
结果应用
探讨实验结果在实际应用中的价值和意义，如工程实践、科学研究 等。
实验不足之处 在实验过程中，我们也发现了一些不足之处，例如信号处 理的算法还有优化的空间，以及虚拟仪器界面的人性化程 度有待提高。
实验收获与体会
技能提升
通过本次实验，我们掌握了虚拟仪器的使用方法和信号处理技术， 提高了自己的实践能力和技术水平。
团队协作
在实验过程中，我们相互协作、共同探讨解决问题的方法，增强了 团队协作精神。
软件安装
02
安装虚拟仪器软件，并确保软件版本与实验要求一致。
实验原理
03
了解实验的基本原理和目的，为后续的实验操作和数据处理打
下基础。
实验操作
实验设置
根据实验要求，设置虚拟仪器的参数和测试条件。
数据采集
按照实验步骤，进行数据采集，并记录相关数据。
结果验证
将采集到的数据与理论值进行比较，验证实验结果的准确性。
结果展望
对实验结果进行总结和展望，提出进一步的研究方向和改进措施，以 便更好地推动相关领域的发展。
05
结论与展望
结论总结
实验目的达成 通过本次虚拟仪器实验，我们成功地实现了对信号的采集、 处理和显示，验证了虚拟仪器的功能和性能。
实验结果分析 实验结果表明，虚拟仪器在实时信号处理方面具有较高的 精度和稳定性，能够满足大多数工程应用的需求。
基于虚拟仪器的微弱信号检测处理技术研究
关键词 ：数据采集 ；相关分析 ；Ｌ ｂ ＩＷ；信号处理 ａ ＶＥ
中图分类号 ：Ｔ ８ ５ Ｈ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—０ ３ （ ０ １ ９上 ） ０ ４ —０ ９ １ ４ ２１ ） （ 一 ０ ５ ９ ０
Ｄｏｉ ３ ６ ／ ．ｓ ｎ． ０ －０ ４． ０ １ ９ ） １ ：１ ９ ９ Ｊ ｉｓ １ ９ １ ０． ０ ３ ２１ ．（ ． ６
常用 的统计 量有 自相 关 函数和 互相关 函数 等 。
长 可调 谐 特 性 测气 体 的 单根 分 子 吸 收 谱 线 ， ’检
可 有 效避 免 其 他气 体 的 干扰 ， 现 待 测 气体 浓 度 的 实 快 速 检 测 。但 是 检 测所 得 到 的信 号 依 然 会 混 有 各
第３卷 ３ 第９ 期 ２１— （ ） ０１ ９上 ［５ ４１
、 ｌ
１２ 互相 关 函数 ． 互 相关 函数 描 述 了两 组 信 号 在任 意 两 个 不 同 时 刻 取值 之 间的 一般 依 赖 关 系 。如 果 信号 是 能量
Ｔ ０ 最 大值 开 始 ， 随柏 加 单调 地 下 降 。 当荫 ＝的 增
近 无 穷大 时 ，ｘｔ的 自相关 函数 趋 近ｘ ｔ 均 值 的 （ ） （平 ）
平 方 。如 果 平 均值 为 零 ，则Ｒ（ 连 的 增 大而 趋 于 训｛Ｔ
零 。 当 ｘｔ包 含 周 期 性 分 量 时 ， 自 相 关 函 数 Ｒ（） （ ） ｔ内
、 匐 化 Ｉ 生
岛 妇
基 于 虚 拟 仪 器 的 微 弱 信 号 检 测 处理 技术 研究
Ｓｔ ｄｙ ｏｎ ｗ ｅａｋ ｇｎ ｕ ｓｉ ａｌｄｅｔ ｅｃｔ ｏｎ ａｎｄ ｐｒ ｉ ｏｃｅｓｓ ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ａｓｅｄ ｏｎ ｖｉ ｔ ｂ ｒ ｕａｌｉ ｓ ｒ ｎ ｔ ｕｍ ｅｎ ｔ
一种基于虚拟仪器的生理信号测量系统
Ｖｌ ＵａＪ ｌ ｔ Ｕｍ ｅ ｒｔ ｎＳ ｒ ｎｔ
Ｓ Ｎ ｉｉｇ ＬＮ Ｆ ｎ ，Ｄ Ｎ ｉ－ｏ ｇ Ｏ Ｇ Ａ －ｎ ， Ｉ ｅ ｇ Ｅ Ｇ Ｌｎｈ ｎ ｊ
（ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｎｓ ｙｏ ｄ ｃｔ ｎｏ ｉｒ ｅｌｇｃｌ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆＭｉｉ ｒ ｆ ｕａｉ ｆ ｏ ｈ ｏ ｉ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ ｔ Ｅ ｏ Ｂ ｏ ａＳ ｅ
图 ２ 生 理 信 号 采 集 系统 的 设 计 框 图
Ｆｉ Ｄｅ ｉ ｎ ｂ ｏ ｋ ｄｉ ｇ ａ ｏ ｈ ｓｏ ｏ ｉａ ｉ ｎ ｌ ｇ２ ｓｇ ｌ ｃ ａ ｒ ｍ ｆｐ ｙ ｉ ｌ ｇ ｃ ｌｓｇ ａ
ａ ｑ ｉｉｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｃ ｕ ｓｔｏ ｙ ｔ ｍ
ｓｕ ｄｃｒ ｙｔｅｔ ｈ ｏ ｇ ｆａ ｐｉ ｄ ｏｕａ ｏ （ Ｍ） ｔ ｅｄｖ ｉｎｍ ｈｐｅｉｇ Ｔ Ｍ） ａｄ￣ ｑ ｅｃ ｏ ｎ ａｄｂ ｅ ｎｌ ｙｏ ｍ ｌｕ ｅｍ ｄｌｔ ｎ Ａ ， ｍ ｉ ｓ ｕ ｉｌ ｎ （ Ｄ ，ｎ ｅｕｎ ｙ ｈ ｃ ｏ ｔ ｉ ｉ ｉｏ ｘ ｄｖ ｉｎｍｕｔｌｘ ｇ Ｆ Ｍ）Ｐａｔ ａ ｅｐ ｒ ｅｔｉ ｉ ｔｓｔ ｔｈ ｙｔ ｅ ｓｆｌ ｏ ｃ ｎｉｃｒｓａ ｈ ｉ ｓ ｌｐｅｉ （ Ｄ ． ｒｃ ｃ ｘｅｉ ｎ ｄｃ ｅ ｈ ｅｓｓ ｍ ｉ ｖｒ ｕｅ ｒｓｉ ｔｉ ｅｅｒ ｉｏ ｉ ｎ ｉｌ ｍ ｎ ａ ａｔ ｅ ｓ ｙ ｕｆ ｅ ｆ ｃ
特性 的载波信号 ， 主要用于实现 ３个效果 ： 一是实 现凋幅 的
生理信 号在计算机 系统 中的实 时解调 与幅值标 定 ， 二是判
断当前所选择检测 通道 ， 即采用 不 同频 率 的载波对应 小 检测通道 ， 三是对控制效果的反馈 ， 即检测通 道的选择 和载
虚拟仪器技术在医疗仪器教学中的应用
器实验 设备价格偏高 不能及时更新， 限性较大 ， 局 导致 实验教学缺乏灵活性等， 这种状况在一定程度上影响了
学 生 学 习 的积 极 性 ， 时也 不 利 于培 养 学 生探 索 和 创 新 同 能力 。 我 们 现 在 采 用 硬 件 实 验 和 虚 拟 实验 相 结 合 的 形
ｓ ｎｇｈ ｎｓｓｕ ｅ ｔ ’ ｎｔｕｓａ ｍ ｄ ｃｅ ｔｖｔ ｉ ｅ ｐｅｉ ｎ ｓ ｔｉ ｌａ ｌ ｘ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｓａ ｉｈｉｇ ａｎ ｗ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｃ ｎｇｐｌｎ ￣ｅ ｔｅ ｔｄ ｎ ｓ ｅ ｈ ｉｓ ａ ｒａ ｉｉ ｎ ｘ ｒｍｅ ｔ．Ｉ ｓａｖａｕ ｂｅ ｅ ｐｌｒ ｔｏ ｆｅ ｔｂｌ ｎ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｔａ ｈｉ ａ ｎ ｙ ｓ ｏｆ ｈ ｒｎｃｐｅｏ ｔ ｅｐ ｉ ｉ ｌ ｆｍ ｅ ｉａ ｔｕ ｅ ｔａ ｄｏ ｈｅｒ ｓ ａ ｃ ｃ ｎ ｅｅ ｘ ｒｍ ｅ ｔ１ ｅ ｃ ｉ ｇｍ ｏ １ ｄｃ １ｎｓｒ ｍ ｎ ｆｔ ｅ ｅ ｒｈ—ｅ ｔｒ ｄｅ ｐｅｉ ｎ ａ ａ ｈ ｎ ｄｅ． ｉ ｎ ｔ
了解 和 掌握 人 体 主 要 生理 参 数 的特 点 、 检测 方法 及 分 析 等 方面 的知 识 。 但 是 由于 这 类 实验 的系 统 结构 复杂 ， 学 生 受 实验 条 件 和 硬件 等 因素 的限制 ， 致 实验 内容 往 导 往 不 够 全 面 ， 约 了实 验 教 学 的 质 量 ， 外 这 种 医疗 仪 制 另
方法 、理论和新的仪器结构不断出现， 计算机和仪器的
结合 是 目前 仪 器 发 展 的一 个 重 要 方 向。 以虚 拟 仪 器 的 尤 出现 和 崛起 为代 表 。 为 了 改革 教 学 方 法 、不 断 更 新 实
可穿戴设备中的生理信号监测与分析技术研究
可穿戴设备中的生理信号监测与分析技术研究随着现代科技的不断发展，可穿戴设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
这些设备可以监测人体的生理信号，并通过各种算法进行分析，从而帮助用户更好地了解自身健康状况。
本文将对可穿戴设备中的生理信号监测与分析技术进行研究和探讨。
一、生理信号监测技术的发展随着科技的进步，生理信号监测技术在可穿戴设备中得到了广泛应用。
这些可穿戴设备能够监测人体的心率、血压、脑电图、呼吸频率以及运动数据等。
其中，心率和血压是最为常见的生理信号监测指标。
通过内置的传感器，这些设备可以实时监测心率和血压的变化，并将数据传输到用户的智能手机或电脑上进行分析。
二、生理信号分析技术的研究对于生理信号的准确分析和解读对于提供用户健康评估和疾病预防具有重要意义。
目前，主要有以下几种常见的生理信号分析技术。
1. 心率变异性分析（HRV）：心率是人体健康状况的一个重要指标，而心率变异性则是描述心跳间隔时间的变化。
通过对心率变异性的分析，可以判断人体自主神经系统的活动水平，以及对应的应激水平。
这项技术被广泛应用于疾病的早期诊断和心理健康的评估。
2. 呼吸频率分析：呼吸频率有助于评估人体的放松状态和心理压力水平。
通过分析呼吸的深度、频率和相位，可以揭示人体的心理状态和应激反应。
可穿戴设备通过监测胸部运动、皮肤电导和呼吸音等指标，来实时监测用户的呼吸频率，并提供相应的分析结果。
3. 运动数据分析：现代人们越来越关注自己的健康和健身状况。
可穿戴设备通过内置的加速度计、陀螺仪和位置传感器等，能够准确监测用户的运动数据，如步数、距离、卡路里消耗等。
这些数据可以用于设计个性化的健身计划，提高用户的健康水平。
三、挑战与前景尽管可穿戴设备中的生理信号监测与分析技术已经取得了很大的进展，但仍然面临一些挑战。
首先，数据的准确性和可靠性是一个重要问题。
可穿戴设备的传感器可能受到外界环境、佩戴位置等因素的干扰，从而影响数据的准确性。
基于LabVIEW的信号分析处理系统
所谓虚拟仪器 ， 就是在 以计算 机为核 心 的硬件平 台上 ， 其功能由用户定义和设 计 ， 具有 虚拟 面板 ， 测试功 能 由测 其 试软件实现 的一种计算 机 仪器 系统 虚拟仪 器的实 质是 利 用计算机显示器的显示功 能来模 拟传统仪器的控制面板 ， 以 多种形式表达输出检测结果 ； 利用计算机强大的软件功能 实 现信 号数据的运算 、 分析 和处理 ； 用 ＩＯ接 口设备 完成 信 利 ／ 号的采集 、 测量 与调 试 ， 从而完 成各 种测试功 能 的一 种计算 机仪器 系统 ＿ ３。虚拟 仪器在 工程应 用和社会 经济效 益方 面 ３ ＿ 具有突出的优势 。构造一个 虚拟仪器系统时 ， 在硬件设备 的 基础上 。 可以通 过不同的软件实现不 同的功能 。软件是 虚拟 仪器系统 的关键 。 目前 比较流行 的软件 开发技术是面 向对 象 的编程技术 。图形化编 程环境 是软 件工作 中最为流 行 的发
析处理 系统。首先是对原始信 号进行 时域 波形显 示， 频域频谱显示 ， 步观 察信号的组成 ， 初 最后再 对滤波后 的信 号 进行相关分析 ， 除掉谐 波干扰信号。最终完成对所有干扰信号的过滤。
关键词 ：ａ ＶＩ Ｗ； Ｌ ｂ Ｅ 虚拟仪 器； 前面板 ； 后面板 中图分类号 ： Ｐ ９ ． 。 Ｎ １ ．２ Ｔ ３ １ ９ Ｔ ９ １７ 文献标识码 ： Ａ
图形 化编程 语言——通 常称 为 Ｇ编程语 言 。 其编 程过程 就
是通 过图形符号描述程 序的行为。Ｌ ｂ Ｅ 程序之所 以称 ａ ＶＩＷ
为虚拟仪器 ， 因为 它们 具有物 理系 统或仪器 的外 观感觉 。 是 ｖＩ 及其组件类似 于文 本 编辑语 言 Ｃ和 Ｆ ｒ ａ ｏｔ ｎ中的主 程序 ｒ
生理信号采集和处理技术的研究与应用
生理信号采集和处理技术的研究与应用生理信号是指人体自身发出的各种信号，比如心电、脑电、肌电等，采集这些信号、对其进行处理和分析，是现代医疗和健康领域的重要研究方向之一。
如何实时地获取这些信号，并对其进行准确分析，已经成为生物医学工程领域中的重要问题。
随着科技的不断发展，生理信号采集和处理技术也不断得到改进和完善，并被应用于医疗、健康管理、运动医学、心理学等领域。
一、生理信号采集技术生理信号采集技术是获取生理信号的关键环节，它的准确性和灵敏度关系到后续信号处理分析的精度。
目前，生理信号的采集技术主要包括表面电极、插入型电极、超声波、磁共振等。
其中，表面电极是最为常见的一种，也是应用最为广泛的一种。
它利用贴在人体表面的金属导电片，通过放大器和后段滤波器对感兴趣信号进行放大、过滤和数字化处理，最终得到我们想要的数据。
表面电极虽然易于操控，但其信噪比并不高，且信号易受干扰，导致信号质量不稳定。
在一些高精度要求、深度研究生理信号的领域，如心脏疾病的检测、脑神经信号的研究等，需要使用插入型电极进行信号的采集，它能够更深入地获取信号，并避免干扰。
二、生理信号处理技术生理信号处理技术是将采集的生理信号进行过滤、增强、分析、解释和提取等处理，从中得到有意义的信息。
这一过程被分为两个阶段：前端信号预处理和后端数据分析。
前端信号预处理主要包括滤波、降噪、滤波、提取等处理，使得信号不受采集设备的干扰，满足后续分析的需求。
后端数据分析主要是采用数据处理、数据挖掘等技术，对信号进行定量分析，得出结论。
生理信号的分析是复杂的，通常需要使用相应的软件和算法工具。
比如，神经网络算法、小波分析、时频分析、多变量时间序列分析等。
其中，多变量时间序列分析是一种常用的数据处理方法，能够识别复杂的生理信号，找到和疾病相关的变化模式。
三、生理信号技术在医疗领域的应用生理信号采集和处理技术的研究，不仅能够为人们提供更好的健康管理工具，还可以在医疗领域中发挥重要作用。
基于LabVIEW的心电信号读取及处理分析
示用ＸＹ Ｇｒａｐｈ。将２个参数的对 表１ 从ＥＣＧ库中下载ｔｘｔ文档
应值捆绑在一起， 就达到了复 原 波 形 的 功 能 。用 Ｂｕｎｄｌｅ函 数 提 取 所 需 的 ２ 个 输 入 量— ——时 间 和幅值， 将它们分别组成一维
Ｔｉｍｅ（ ｓｅｃ） ＥＣＧ（ｍＶ） ＥＣＧ（ｍＶ） １０．０００ － ０．２０４ ０．０５６ １０．００８ － ０．２１１ ０．０６３ １０．０１６ － ０．１８３ ０．０５６
数组， 则这２个数组中相同序号
１０．０２３ － ０．１１５ ０．０７０
的元素组成波形中对应的某一 Nhomakorabea点， 将对应元素
打包后即体现了
原始心电的特
征。输入某一段
数据后的波形显
示图如图２所示。 ２．２ 信号处理
图１ 读文件框图程序
图２ 原始心电特征波形显示图
２．２．１ 心电信号插值 原始心电信号带有很多噪声， 要分析信号， 先要用滤波器
通 过 计 算Ｒ－ Ｒ间 期 可 得 到 心 率［４］， 所 以 仅 含 有 一 个Ｒ波 的 信号无法测量心率。在提取心率时， 先判断读入的数据是否只 有一个Ｒ波， 如果是则输出心率为０， 并提示“数据太少， 无法测 得心率”。否则将２个相连Ｒ波位置相减， 然后被６０整除， 即为所 要的结果。将读 入 的 心 电 信 号 延 伸 （!!下转第 ２３ 页!!）
出 ， 时 间 间 隔 等 分 成０．００１ｓ， 通 过 实 际 的 计 算 也 验 证 了 变 化 后
的幅值为期望值。
２．２．２ 心电信号滤波
对于信号的滤波处理， 首先是去除基线漂移， 用曲线拟合
［５］函 数 得 到 多 项 式 逼 近 波 形 ， 然 后 减 去 该 拟 合 曲 线 ， 所 得 波 形
生物医学工程专业综合设计题目
生物医学工程专业课程设计指导书医学仪器方向题目1：脉搏信号放大器的设计设计目的：1、让学生巩固理论课上所学的知识，理论联系实践，设计出符合要求的放大器。
2、锻炼学生的动手能力，激发学生的研究潜能，提高学生的协作精神。
设计意义：1、生理信号传感器、生理信号放大器是医学仪器的重要组成部分，通过对生理信号传感器的认识了解和对生理信号放大器的设计，为学生今后的工作奠定实践基础。
2、通过该实践过程，坚定学生从事生物医学工程研究和设计工作的决心。
设计内容：1、了解脉搏信号的产生机理及脉搏信号的幅度大小和频率范围。
2、了解脉搏传感器的工作原理，以及脉搏传感器的输出信号的大小等特点。
3、根据脉搏传感器输出信号的大小和频率，设计一个放大器对其进行放大，放大后的信号要求能在PC机或液晶显示器上显示。
4、在设计过程中，根据信号的大小选择合适的放大倍数；基于脉搏传感器的压电薄膜工作原理和脉搏信号的频率特性，在噪声、干扰消除方面，尤其要注意频响和温飘等问题。
5、在计算机上用相关的软件进行放大器性能测试，改进完善之。
题目2：体温信号放大器的设计设计目的：1、让学生巩固理论课上所学的知识，理论联系实践，设计出符合要求的放大器。
2、锻炼学生的动手能力，激发学生的研究潜能，提高学生的协作精神。
设计意义：1、生理信号传感器、生理信号放大器是医学仪器的重要组成部分，通过对生理信号传感器的认识了解和对生理信号放大器的设计，为学生今后的工作奠定实践基础。
2、通过该实践过程，坚定学生从事生物医学工程研究和设计工作的决心。
设计内容：1、了解人体体温的大小范围及测量人体体温的最佳部位。
2、了解体温传感器的工作原理，以及体温传感器的输出信号的大小等特点。
3、根据体温传感器输出信号的大小和频率，设计一个放大器对其进行放大，放大后的信号要求能在PC机或液晶显示器上显示。
4、在设计过程中，根据信号的大小选择合适的放大倍数；基于体温传感器的热敏电阻工作原理，在噪声、干扰消除方面，尤其要注意反馈电阻导致的温飘和电桥电阻导致的温飘等问题。
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基于虚拟 仪器 的生理信号检测与处理系统
江苏 电器 ２ ０ ０ ７增刊
基 于虚拟仪器 的生理信号检测 与处理 系统
王 洪 芳 ， 曲 波
（ 苏州大学 电子信息学院 ，江苏 苏 州 ２ ２） １０１ ５
摘 要 ： 利用虚拟仪器技术构建一台实验动物 生理信号检测与处理系统 。该系统设有八个通道 ，可 分别对 实验动物的体温 、呼吸 、血压、心电等生理信号进行检测和处理 。利用Ｌ ｂ ｉ ｄ ｗ ／ Ｖ 软件结合 ａ Ｗ ｎ ｏ ｓＣ Ｉ
地 改变 。文章 设计 了一种 基于 Ｌ ｂ ｉ ｄ ｗ ／ Ｖ 的 ａｗ ｎｏ ｓｃ Ｉ 实 验 动 物 生 理 信 号采 集 与 处 理 系 统 ， 介 绍 了系 统
的组 成 和各 部 分 的功 能 ，并 给 出 了信 号 的处 理 方
０ 引 言
实验动物 科学 是生命 科学 、药 学研 究必不 可少 的条 件 ，其 质量直 接关 系到研 究成 果 的准确 性和 重 复性 ，也关 系到 生物试剂 的 生产 、药 品检验 等 与人 类密切 相关 的生物或 化学制 品质量 。 在 国外 ，应用动 物实验 获取 重要 数据 ，是 开展 生物科 学研 究 的重 要组成 部分 。实验 动物 生理信 号
Ｄｅ ｅ ｔｎ ｎ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｔ ｍ ｆ ｔ ｃ ｉ ｇ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｏ ｓｏ ｏ ｉ ａ ｉ ｎａ ｓＢａ ｅ Ｐｈｙ ｉ ｌ ｇ ｃ ｌ ｇ ｌ ｓ ｄ Ｓ
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－ 可反 映其 生命 活动状 态 ，因此 ，对 实 验动物 的生理
大 的计算 功 能及 其丰 富 的软硬件 资源 结合起来 组成
数字 化 生物信 号采集 与处 理系统 很好地 解决 了这个
问题 ，相 比于 传统测 量仪 器 ，它 具有准 确性 、实 时
性和 可靠 性 ，而 且参 数可 以灵活 设置 ，并随 时方便
Ｐ ９ 数据采集卡对动物 的生理信号进行实 时、高速 的采集 ，同时借助计算机 的强大功能对采集到的 Ｃ － １２ １ １ 数据进行显示 、处理、存储和 回放。实验证 明系统运行稳定，检测精度高，有～ 定的实用价值 。
关键词 ： 虚拟仪器 ；生理信号 ：检测与处理 中图分类号：Ｔ ９ ０ １ Ｎ １ ． ５ Ｍ ３ ． ：Ｔ ９ １２ 文献标识码：Ａ 文章编 号：１０ — １５ ２ ０ ） Ｏ ０ ６ — ４ ０ ７ ３ ７ （０ ７ Ｓ 一 ０ １ ０