生物医学综合实验报告

生物医学综合实验报告

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实验一脉搏信号采集功能

I.实验目的

1. 掌握检测脉搏传感器特性和使用方法。

2. 掌握正向、反向放大电路的应用。

3. 掌握脉搏测量的硬件电路原理。

4. 掌握表征脉搏参数波形及特征点的识别方法。

II.实验内容

通过脉搏传感器将信号外接进入本系统，检测人体脉搏信号经单片机处理以后，其信号波形可以LCD上实时显示、或者由PC显示。

拓展内容：对输入的脉搏信号进行处理，计算脉率。

III.实验器材

1.示波器

2.脉搏传感器

IV.实验步骤

脉搏功能测试电路布局如下：

1. 电路的调试：

I.第一级运放的调试与计算：把示波器的探头一端与E20连接，另一端接

GND。通电，不接外部传感器，观察示波器显示的信号。如信号不在“0 V”时，通过调节旋转电位器RP5，同时观察示波器显示的信号的变化，直至示波器的信号在“0 V”时，停止调节电位器RP5。之后，关电取下示波器的探头；

II.低通的选择与计算：此脉搏功能模块在低通滤波部分设置了“10Hz低通

滤波”“1KHz低通滤波”两大部分，可以通过连线选择其中的一种。

选择操作如下：

a. 10Hz低通滤波：

第一、把示波器的探头一端与E21连接，另一端接GND；

第二、通过实验导线把P1与P2相连接；

第三、通电；

第四、脉搏传感器与J1正确连接。观察示波器显示的波形。

b. 1KHz 低通滤波：

第一、把示波器的探头一端与E22连接，另一端接GND；

第二、通过实验导线把P1与P3相连接；

第三、通电；

第四、脉搏传感器与J1正确连接。观察示波器显示的波形。

III.放大倍数的调试与计算：此脉搏功能模块的放大倍数是通过旋转电位器RP7来实现的。在I、II的基础上来实现以下功能。

选择操作如下：

第一、把示波器的探头一端与E23连接，另一端接GND；

第二、根据低通滤波来决定具体的连线。选择了“10Hz低通滤波”，通过实验导线把P4与P6相连接；选择了“1KHz低通滤波”，通过实验导线把P5与P6相连接。

第三、P9、P7相连，P8、P26相连；

第四、脉搏传感器与J1正确连接；

第五、通电；

第六、旋转电位器RP7同时观察示波器显示的波形是否有变化。实验操作如下：断电，P9、P7断开，万用表电阻档的的两支表笔分别与P7

和P8相连，调节RP7同时观察万用表显示的电阻值，当达到计算的电阻值后，停止调节电位器，再根据III.在示波器的显示波形，同时记录表格：

IV.50Hz陷波电路陷波电路的描述：交流电网频率为50Hz(美国、日本为60Hz)，因此人们又将电网产生的50Hz干扰称为工频干扰。由于工频干扰频率处在EMG信号能量集中的频段，不能简单地用高通或低通滤波器将其滤除。为了压制50 Hz的工频干扰，要在仪器的信号调理部分采用陷波电路。

50Hz与直通的选择：a. 50Hz的选通：P10与P19相连；

b. 直通的选通：P10与P21相连。

置K18的NO.1于ON，其它于OFF。

在I、II、III的基础上来实现以下功能：

●把示波器的探头一端与E44连接，另一端接GND；

●分别观察示波器显示的波形的区别。

V.在I、II、III、IV的基础上，置K18的NO.3于ON。信号到达模数转换芯片U2；

通过按键“2”、“A”选择“脉搏信号采集”项，按确认键“6”后，进入LCD 上实时显示波形。退出此功能按返回键“1”，显示界面就退回到主界面。V.实验原理

一、脉搏传感器

该产品采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路电路集成在传感器内。脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品用于脉率检测，主要用于运动、健身器材中的心率测试。

主要特点：

1、灵敏度高。

2、抗干扰性能强。

3、过载能力大。

4、一致性好，性能稳定可靠，使用寿命长。

技术指标：

电源电压：3～12VDC

压力量程：-50～+300mmHg

过载：100倍

输出高电平：大于VCC-1.5V

输出低电平：小于0.2V

二、前级放大模块：

在一般信号放大的应用中通常只要通过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路上变更放大增益时，必须调整两个电阻，影响整个信号放大精确度的变因就更加复杂。

三、原理图

图1 前端放大电路

图2 10hz 低通滤波电路图3 1k hz 低通滤波电路

图4 脉搏二级放大电路图5 50hz 陷波电路图VI.实验结果

图1 1k hz 50hz陷波脉搏图形

图2 1khz 直流脉搏图形

图3 10hz 50hz 陷波脉搏图形

图4 10hz 直流脉搏图形VII.实验结果分析

实验二心电信号采集功能

I. 实验目的

1、掌握心电的产生原理和导联方式

2、描记人体的心电图，了解人体正常心电图各波的波形及其生理意义。

3、要求掌握心电测量电路的硬件实现方法

4、熟悉差动放大电路、滤波电路、驱动电路在心电检测电路中的作用

5、了解心电各导联的显示波形。

II.实验仪器

1、示波器

2、心电信号发生器

3、六导心电夹

4、数字万用表

III.实验内容

1、心电发生的原理与心电向量概念

2、心电向量记录的导联系统及心电图形成

3、心电图各波段的组成与命名

4、初步学习人体心电图的描记方法，辨认正常心电图波形并了解其生理意义。通过对心电信号检测，并通过能量转换、信号采集、放大、滤波、50HZ 陷波、A/D转换、单片机处理后从LCD输出。可以更直观的观测到心电各导联波形的差异。

VI.实验步骤

1. 将输出信号与50Hz陷波电路用导线（P18和P19）连接起来，给信号进行