基于LabView的心电信号处理系统研究
基于LabVIEW的虚拟心电记录系统研制
基于LabVIEW的虚拟心电记录系统研制摘要：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为开发平台，研制了一套虚拟心电数据采集、记录系统。
该系统具有心电波形实时显示、心率显示及报警，波形存储及回放等功能。
关键词：心电数据采集LabVIEW 虚拟仪器Abstract: A virtual ECG recording system has been developed based on the platform of virtual instrument program language of LabVIEW, which has powerful digital signal processing and visually figure programming function. The system’s functions includ e real-time ECG waveform display, heart rate display, alarm for abnormal heart rate, ECG waveform storage and redisplay.key word: ECG; data acquisition; LabVIEW; virtual instrument.1 引言心电信号是人体生物电活动信息的表征，通过心电信号可以判断人体的健康状况。
心电研究一直是医学领域的一个重要课题，心电图是心血管等疾病临床检查诊断的重要方法。
传统的心电记录方法主要靠心电图机来完成，其信号采集、处理和显示主要由硬件电路完成，电路生产技术要求较高，设备价格较贵，且维护和更新不便。
虚拟仪器技术的发展为改造传统的心电记录设备提供了很好的技术支持，它利用计算机强大的软件处理功能和丰富的硬件资源来组成插卡式虚拟仪器系统，利用丰富的软件系统实现通常由硬件完成的功能。
课题三基于LABVIEW的心电信号分析系统设计与仿真报告
课题一心电信号分析系统的设计一、本课题的目的本设计课题主要研究数字心电信号的初步分析方法及滤波器的应用。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：（1）了解基于LabVIEW的虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉采用LabVIEW进行仿真的方法。
（2）了解人体心电信号的时域特征和频谱特征。
（3）进一步了解数字信号的分析方法；（4）通过应用具体的滤波器进一步加深对滤波器的理解。
（5）通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、课题任务利用labVIEW设计一个基于虚拟仪器的简单的心电信号分析系统。
对输入的原始心电信号，进行一定的数字信号处理，进行频谱分析。
根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试。
（1）对原始数字心电信号进行读取，由数字信号数据绘制出其时域波形。
（2）对数字信号数据做一次线性插值，使其成为均匀数字信号，以便后面的信号分析。
（3）根据心电信号的频域特征（自己查阅相关资料），设计相应的低通和带通滤波器。
（4）编程绘制实现信号处理前后的频谱，做频谱分析，得出相关结论。
（5）对系统进行综合测试，整理数据，撰写设计报告。
三、主要设备和软件（1）PC机一台。
（2）LabVIEW软件一套，要求最低版本8.20。
四、设计内容、步骤和要求必做部分：1. 利用labVIEW读取MIT-BIH数据库提供的数字心电信号，并还原实际波形美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库是一个权威性的国际心电图检测标准库，近年来应用广泛，为我国的医学工程界所重视。
MIT-BIH数据库共有48个病例，每个病例数据长30min，总计约有116000多个心拍，包含有正常心拍和各种异常心拍，内容丰富完整。
为了读取简单方便，采用其txt格式的数据文件作为我们的原心电信号数据。
利用labVIEW提供的文件I/O函数，读取txt数据文件中的信号，并且还原实际波形。
2.对原始心电信号做线性插值处理由于原始心电信号数据不是通过等间隔采样得到的，也就是说原始的心电数据并不是均匀的，而用Matlab 中提供的数字滤波器处理数据时，要求数据是等间隔的。
基于LabVIEW小波分析包的病态心电信号处理
朱 迅 杰 邓 焱
（ 清 华 大 学精 密仪 器 系 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
摘
要 ：智 能 化 医 疗设 备 因 计 算 机 技 术 的 发 展 已经 成 为 未 来 趋 势 ， 心 电处 理 是 该领 域 的 大热 门 ， 而 不 同 疾 病 状 态 下 的
心电又呈现出多样性和非平稳性等特点 ， 这影 响 到 了 智 能 心 电设 备 的 处 理 结 果 。提 出 了一 种 自学 习 型 小 波 变 换 的方 法， 并 设 计 了基 于 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 小 波 分 析 包 的智 能处 理 软 件 。算 法 利 用 ｕｗ Ｔ非 抽 样 小 波 变 换 并 加 入 针 对 Ｒ 波 和 Ｔ 波 等 特 点 的 自学 习 ， 根 据 不 同疾 病 选 取 合适 的算 法 。结 果 表 明 ， 通过 Ｉ ａ ｂ ＶＩ Ｅ ｗ 仿真 实验 ， 算 法 更 好 地 抑 制 了 多 种 心 电 噪声 ， 初 步 验 证 了适 应 多病 态 信 号智 能化 处理 的 可 行性 。 关键 词 ：心 电 信 号 ； Ｉ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ； 小 波 变 换 ；自学 习 ； 智 能 滤 波
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ
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
推荐-LabVIEW的心电信号测试系统心电信号采集 精品
1 绪论由于计算机技术发展迅猛, 且具有众多厂商的软硬件支持, 使其在各领域的应用得到了长足的发展, 同时也促进了图形开发软件包和图形开发环境的迅速普及【2】。
虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器与实验系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合。
在虚拟仪器的图形软件开发平台研究方面, 最有代表性的是LabVIEW虚拟仪器软件开发平台【3】。
LabVIEW 是一种基于图形化语言的开发、调试、运行的集成化虚拟仪器开发平台。
它针对测试系统软件开发的需要将数据的采集、处理、存储、输出和远程传输等一些常用的功能模块化, 通过对程序模块的调用, 提高了模块的复用度和软件的开发效率【4】。
LabVIEW是一种面向对象的图形化编程语言开发环境，本文对其在医学心电信号采集与处理中的应用将做出具体介绍。
由于心电信号经DAQ数据采集卡采集后，在LabVIEW的前面板上只能显示出最原始，最简单的数据，尚不能直观的看出心电信号的心率大小等信息。
因此，本次设计的目的是开发一套基于LabVIEW的心电信号测试系统，要求在LabVIEW 的前面板上能直观的读取心率数据。
这种方法在国际上，并不是一个新的课题，前人已有过研究。
但是他们采用的计算方法都比较复杂。
所以，在延续已有的研究方案上，本人想设计出一套更为简单、便捷的测试系统。
实验方法均是在插入式信号采集卡DAQ的硬件支持下，利用LabVIEW编程软件，设计一套多通道心电信号采集测试系统。
使用模拟心电信号发生器，将心电信号进行调试和放大处理，然后输入DAQ数据采集卡进行采集，最终在电脑上通过LabVIEW编程软件的界面，显示出连续的，完整的心电信号。
通过对LabVIEW 的编程，使电脑能显示出心率大小，信号采集次数和信号采集频率的信息。
与已有的方案相比，本次设计的不同之处就在于如何对LabVIEW进行编程【5】。
本人的设计重点是信号的采集部分，对于种种设计中应注意的问题，和细节，将在本文中得以解释。
基于labview的心电信号分析解读
信号与线性系统课程设计报告课题名称：基于LABVIEW的心电信号的分析班级:通信102班姓名：杨成方学号：102140成绩：指导教师：王宝珠日期：2012.12.30基于LABVIEW的心电信号的分析摘要：心电信号分析系统是读取心电信号文件，并对其做一定的数字信号处理，以及进行频谱分析等。
Labview是一种带有图形控制流结构的数据流模式,程序执行是由数据驱动，同时也是一种图形化的编程语言。
本设计采用Labview综合运用其丰富的VI库来实现心电信号的读取、线性插值、滤波、谱分析。
该课题利用VI库中索引数组、数组子集、字符串--数值转换、While循环、For循环、chebyshev滤波器等，得到了简单的读取、插值、滤波、谱分析等功能，对心电信号做简单的数字信号处理。
关键词：Labview,心电信号，VI库，谱分析1课程设计的目的、意义本课题主要研究基于Labview的数字心电信号初步分析及其各种滤波器的应用。
通过完成本课题的设计，了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉并掌握LabVIEW的使用及练习使用其不同的功能，了解人体心电信号的时域特征和频谱特征，通过对心电信号的滤波处理、频谱分析，进一步了解数字信号的分析方法，进一步加深对各种滤波器（巴特沃斯、切比雪夫、反切比雪夫)的理解。
此外，通过本课题的设计，培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
心电信号分析是一门比较实用的电子工程的专业课程。
当今社会，心血管疾病是发病率和死亡率最高、对人类生命威胁最大的疾病。
心电信号预处理就是对心电信号的时域特征、频域特征进行了解，以便以后对心电信号的自动识别起到一定的基础作用。
另外，Labview具有强大的虚拟仪器功能和软件开发功能，运行速度快、兼容性和移植性好、方便易用，适合于课程设计短期内完成。
2 设计任务及技术指标课题所用信号是美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库（一个权威性的国际心电图检测标准库），近年来应用广泛，为我国的医学工程界所重视。
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
生物医电信号，如心电信号、血压信号、脑电信号等等，都表征了一定的病理特征，以心电为例，通常以心电图来记录心脏产生的生物电流，临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。
而对于一些家用或者医用仪器厂商来说，则需要开发特定的信号处理算法并部署到嵌入式处理器上，完成医电特征的提取。
通常整套心电监测产品的研发过程，由心电数据采集、心电信号分析、人机显示、文件存储等几部分组成，通过NI 提供的图形化系统设计平台，可以覆盖数据采集、信号读取、心电分析以及报表生成等一系列产品开发的流程，完成整套系统的开发，提高开发效率。
而在整个开发过程中，信号分析部分往往是重点，也是各厂商的软件核心技术所在。
本文将重点就心电采集与分析展开讨论，介绍如何通过LabVIEW 高效实现心电信号的采集及分析算法开发。
图1 典型的单周期心电图波形
1 心电信号的数据采集
通常来说，ECG 信号是通过对若干电极（导联）感知生物电流，并通过数据采集设备将导联产生的模拟电信号转化为数字信号进行计算机分析。
导联产生的模拟信号往往较为微弱，幅值在mV 左右，需要通过动态信号采集设备进行采集，或者通过前置预放大之后采集。
无论是独立的ECG 导联或者集成医用式ECG 设备，都可以通过NI 设备进行数据采集。
通过30 多年的发展，美国国家仪器(NI)在测试测量领域奠定了领导地位，从便携式USB 设备到高精度PXIe 同步采样设备，可以实现从8 位到24 位的分辨率，以及48kHz 到2GHz 的采样率。
同时NI 设备将增益误差、偏移误差、。
基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计
・基础研究・基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计于 杰,李川勇,贾林壮摘 要:目的 设计一套基于LabVIEW的心电信号采集系统。
方法 在插入式信号采集板DAQ的硬件支持下,利用LabVIEW编程软件,设计了一套双通道心电信号采集系统,本系统用传统的心电图机采集心电信号,经过调解后,输入计算机采集并显示,同时,为了能够对心电信号作进一步的研究,利用小波变换对心电信号进行了处理。
结果 成功采集到心电信号,并计算了心率的大小。
关键词:LabVIEW;心电信号;采集系统中图分类号:R540.41;TP311.52 文献标识码:A文章编号:1009-7090(2001)03-0131-0003The Design of ECG Aquiring System on LabVIEW Y U Jie,LI Chuan-y ong,J I A Ling-zhuang Department o f Bio2 physics,Nankai Univer sityAbstract:Objective T o design the ECG acquiring system on LabVIEW.Methods With a DAQ board,we design an ECG acquisi2tion system based on LabVIEW.The electrocardiographic signal is conditioned by a traditional ECG machine and acquired by a DAQboard on a com puter.A wavelet trans formation was used to process the acquired signal.R esults The ECG signals were acquired success fully and the heartbeat rate was calculated.K ey w ords:LabVIEW;ECG;collecting system1 前言生物电是生命的特征,心电是生物电的一种。
基于LabVIEW虚拟仪器的心电信号采集系统的设计
（ 南京信 息工 程大学电子与信息工程学 院 ， 南京 ２ ０ ４ ） １０ ４ 摘 要 ： 为计算 机 和网络 技术 与传统 仪器 融合 的产物 ， 作 虚拟仪 器具 有很 多传统 仪器 无法 比拟 的优势 。以 Ｍ 公司 的
Ｌ ｂ ＩＷ 为开发 平台 ， ａＶ Ｅ 本文设计 了一个低成本 的虚拟心 电信 号采集系统。该系统摈弃 了传统虚 拟仪器 的前 端数据采集 卡 ， 而 自行开发 了以单 片机技术 为硬 件基 础的前端 数据采集卡 ， 而有效地 降低 了成 本 ； Ｌｂ ＩＷ８２作为该 系统仪器 面板的软 从 以 ａＶ Ｅ ． 件编程语言 ， 又可缩 短开发时间。经实验室使用验证 ， 该系统 可实现 对心 电信号 的实 时采集 、 显示 和存储 ， 而且性 能可靠 ， 工 作稳定 ， 成本又大大地降低。
关键词 ： 心电 ， 单片机 ， 信号采集系统 ， 虚拟仪器 中图文分类号 ：Ｍ９ Ｔ ３ 文献标 识码 ： Ｂ 国家标准学科分 类代 码 ：１．０ ５ ０ ４
ＥＣＧ ｑｕ ｓｔｏ ｙｓｅ ｓ ｄ— ｎ Ｌａｂ ＥＷ ｒ ｕ ｌＩ ｔ ｕ ｅ Ａｃ ｉｉｉ ｎ Ｓ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｏ ＶＩ Ｖｉ ｔ ａ ｎｓｒ ｍ ｎｔ
ａ ｄＴ ｃｎｌｇ ， ａｊ ｇ２ ０４ ，Ｃ ｉａ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｎ ｎｉ １０ ４ ｈｎ ） ｎ
Ａｂ ｔ ａｃ ：Ａｓ ａ ｆ ｓｏ ｒ ｄ ｃ ｆｃ ｍｐｕ ｅ ｓｒ ｔ ｕ ｉｎ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｏ ｔｒ，ｎ ｔ ｒ ｅ ｈ ｑ ｎ ｒ ｄ ｔｏ ａ ｎ ｔｕ ｎ ，ｖｒｕ ｌｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｅｗｏ ｋ ｔ ｃ ｎｉｕｅ ａ ｄ ｔａ ｉｉｎ ｌｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｉｔ ａ ｎ ｔｕ ｎ ｈ ｓ ｍａ ｙ ｉ ｃ ｍｐａａ ｌ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ｌｉｓｒ ａ ｎ ｎ ｏ ｒ ｂ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｖ ｒｔａ ｉｉｎａ ｎ ｔｕｍｅ ｔ ｎ ．Ｔａ ｉ ｇ ＮＩＣｏ ａ ｙＳＬ ｂ ＥＷ ｓｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｋ ｎ ｍｐ ｎ ’ ａ ＶＩ ａ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ
基于LabVIEW的心电信号分析系统设计
电子设计工程Electronic Design Engineering第27卷Vol.27第3期No.32019年2月Feb.2019收稿日期：2018-03-21稿件编号：201803182作者简介：杨妮（1993—），女，陕西西安人，硕士研究生。
研究方向：通信与信息系统。
虚拟仪器技术（Virtual Instrument ，VI ）是利用高性能的模块化硬件和灵活高效的软件来完成各种测量、测试以及自动化的应用。
如今，传统仪器依然广泛应用于测量测试领域，但是也存在着诸多问题，如精度不够高，不够灵活、方便。
而虚拟仪器具有灵活性，同时性能和精度较高，甚至解决了传统仪器无法实现的测量。
目前，采用LabVIEW 软件开发的虚拟仪器系统可应用于生物医学中，如：手术监护中的研究、心血管病学以及临床应用等。
文中利用LabVIEW 软件平台实现信号读取、分析处理、存储和心电诊断等，并将结果显示给用户；采用LabVIEW 与MATLAB 混合编程，通过调用小波变换算法对其进行滤波检测，最终实现心电信号的监测与显示，对心脏病的监护和预防具有重要意义。
1系统总体设计本系统采用LabVIEW 软件平台设计心电信号读取和数据存储、心电信号滤波、QRSPT 波检测以及诊断等程序框图，系统总体框图如图1所示。
图1系统总框图基于LabVIEW 的心电信号分析系统设计杨妮，尚宇（西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安710021）摘要：为了高效迅速地实现信号分析处理功能，本系统以NI 公司的LabVIEW 为开发平台，设计了虚拟心电信号分析系统，通过LabVIEW 软件读取MIT-BIH 数据库中的心电信号；采用Matlab scrip 调用小波变换算法对心电信号进行滤波以及QRS 波的检测，针对目前心电分析系统不具备对低频率、形态多样的P 、T 波检测这一缺陷，本文设计了P 、T 波检测功能，实现了对人体心脏状况的监测与显示。
基于labview的心电信号分析
信号与线性系统课程设计报告课题名称：基于LABVIEW的心电信号的分析班级:通信102班姓名：杨成方学号：102140成绩：指导教师：王宝珠日期：2012.12.30基于LABVIEW的心电信号的分析摘要：心电信号分析系统是读取心电信号文件，并对其做一定的数字信号处理，以及进行频谱分析等。
Labview是一种带有图形控制流结构的数据流模式,程序执行是由数据驱动，同时也是一种图形化的编程语言。
本设计采用Labview综合运用其丰富的VI库来实现心电信号的读取、线性插值、滤波、谱分析。
该课题利用VI库中索引数组、数组子集、字符串--数值转换、While循环、For循环、chebyshev滤波器等，得到了简单的读取、插值、滤波、谱分析等功能，对心电信号做简单的数字信号处理。
关键词：Labview,心电信号，VI库，谱分析1课程设计的目的、意义本课题主要研究基于Labview的数字心电信号初步分析及其各种滤波器的应用。
通过完成本课题的设计，了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉并掌握LabVIEW的使用及练习使用其不同的功能，了解人体心电信号的时域特征和频谱特征，通过对心电信号的滤波处理、频谱分析，进一步了解数字信号的分析方法，进一步加深对各种滤波器（巴特沃斯、切比雪夫、反切比雪夫)的理解。
此外，通过本课题的设计，培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
心电信号分析是一门比较实用的电子工程的专业课程。
当今社会，心血管疾病是发病率和死亡率最高、对人类生命威胁最大的疾病。
心电信号预处理就是对心电信号的时域特征、频域特征进行了解，以便以后对心电信号的自动识别起到一定的基础作用。
另外，Labview具有强大的虚拟仪器功能和软件开发功能，运行速度快、兼容性和移植性好、方便易用，适合于课程设计短期内完成。
2 设计任务及技术指标课题所用信号是美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库（一个权威性的国际心电图检测标准库），近年来应用广泛，为我国的医学工程界所重视。
基于LabVIEW虚拟仪器的心电信号采集系统的设计
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电子 测量 与仪 器学 报
20 08 年
到工业界的广泛接受与运用, 成为仪器技术的主流。 人们纷纷 试图引 入该技 术以 减少 工作量, 降 低成 本 [ 1- 2] 。范寿年 [ 3] 、何保全等 [ 4] 利用 N I公司开发的 数据采集卡 ( DAQ ) 和 LabV IEW 虚拟仪器技术构建 了一个虚拟心电信号采集系统, 但该系统的数据采 集卡的成本较高, 而且该采集卡的设计是基于工业 安全标准设计的, 因此不便也不适合于推广。戚仕 涛等 [ 5] 利用单片机技术制作了前端数据采集卡, 在 降低成本的同时利用电源隔离和信号隔离技术提高 了安全标准, 但是该采集卡的通带频率范围 ( 0~ 50 H z) 有限, 使得有助于医学诊断的心电信号高频成 分的信息丢失了。本文所设计的心电信号采集系统 结合了单片机技术和 LabV IEW 虚拟仪器技术, 减少 了工作量, 降低了成本, 在提高安全标准的同时保留 了更多的原始波形信息。
心电信号是微弱信号, 幅度仅在 015 mV~ 4 mV 之间。因此为了便于显示和后端处理, 需要对信号 进行放大。而在心电信号采集过程中, 前置放大电 路对心 电 信号 的 影 响最 大, 为 此, 美国 心 脏 协会 ( AHA) 曾在 1967年和 1975年的报告 中对前置放 大电路的一些主要性能指标作过规定, 其中主要包 括共模抑制比不应低于 1000B1 ( \ 60 dB ) , 等效输 入噪声有效值应小于 10 LV, 放大器差模输入阻抗 应不小于 20 M 8 等 [ 6- 7] 。因此, 在前置放大电路采 用具有高输入阻抗, 高共模抑制比, 低噪声, 增益可
反应容易产生直流极化电压。因此在滤波电路中将
二阶 Sallen-Key 高通滤波电路 提前, 可有效地去除 电极产生的直流极化电压。该高通滤波电路的转移
基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计与实现
１所 示
化 ， 临床 健 康 观 察 和 疾 病 诊 断 中 发 挥 着 十 分 重 在 要 的 作 用 。 随 着 现 代 科 技 的 进 步 ， 用 计 算 机 为 采 主 设 备 的 信 号 检 测 系 统 来 获 取 心 电信 息 ， 助 医 协
的心 电信 号采 集 系统 ， 细论 述 了软硬 件 的设 计方案 。该 系统具 有 即插 即用功 能 ， 详 能够 实现心 电信
号与 Ｐ Ｃ机 数 据通 信 与传 输 ， 实验 结果验 证 了该 系统 的有 效性 和 可行 性 。
关 键词 ：ａＶ Ｅ ；Ｔ ｅａ１ 片机 ； 电信 号 ； Ｌｂ ＩＷ Ａ ｍ ｇ ６单 心 采集 系统
一
１ 系统 设 计 概 述
心 电信 号 属 于低 频 微 弱 的生 理 信 号 ， ｒ实现 为
，
它 能反 映 人 体 心 脏 和 血 液 循 环 系 统 的 生 理 变
系统 要求 ， 先将 心 电信 号通 过 信 号 调 理 电路 放 大 首 到合 适 的幅度 ； 后 由单 片机 进行 心 电信 号 的 Ａ Ｄ 然 ／ 转换 和数 据传 输 。整个 系统 硬件 电路 主要 由信 号调 理 电路 、Ｔ ｅａ６单 片机 控制 电路 和 Ｒ ２２转 Ｕ Ｂ Ａ ｍ ｇ１ Ｓ３ Ｓ
人体心 电信 号 的采 集 ， 而且 还可 以将心 电信 号通 过 Ｕ Ｂ接 口方便地传人 Ｐ Ｓ ｃ机 ， 以便于后续的数据
处 理 和分 析 。
生 诊 病 已成 为 发 展 趋 势 。 因 此 ， 要 一 种 能 与 Ｐ 需 Ｃ
机 进 行 数据 通 信 的 心 电 检 测 系 统 。该 文 设 计 核 心 ， 用 Ｕ Ｂ总线 接 Ｎ Ｔ ｇ１ 采 Ｓ 技 术 的心 电信 号 采 集 系 统 ， 系 统 不 仅 能 实 现 对 该
基于LabView的心电信号处理系统研究
西南科技大学生医专业综合设计报告设计名称：基于LabView的心电信号处理系统研究姓名：学号：班级：指导教师：起止时间：2014.12.29—2015.1.18西南科技大学信息工程学院制综合设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于LabVIEW的心电信号处理系统研究起止日期：2014.12.29—2015.01.18 指导教师：综合设计学生日志基于LabVIEW的心电信号处理系统研究摘要：医疗仪器是生物医疗检测领域重要的研究对象和诊断工具,结合了生物医学工程和电子信息，计算机以及自动化等多种技术。
运用医疗仪器来监视或者诊断心血管疾病具有重要的意义。
本文主要由数据采集系统MSP-080102和基于LabVIEW8.6的Biomedical Startup Kit 生物医学套件两部分组成。
首先从解剖学的角度来分析心电信号产生过程,通过心电信号的特征来确定数据采集系统的设计标准。
数据采集系统主要由前置放大电路、低通滤波、50Hz的陷波电路、功率放大电路以及AD转换电路等组成。
其次采用美国NI公司的图形化编程语言LabVIEW来实现软件编程,利用LabVIEW来实现PC机与采集系统的数据通讯以及心电信号的显示处理功能。
主要完了完成USB读入信号数据、数据还原、数据恢复等功能,得到成正常的心电信号,再通过心律检出显示波形。
并在LabVIEW下实现数据的保存、打开以及运用TCP/护协议来远程传输数据。
虽然虚拟生物医疗仪器在国内研究还处于初步阶段,但其研究会对疾病的诊断、分析和治疗具有重要的实用价值,并为未来生物医疗仪器进入家庭和远程会诊的实现创造了可能。
关键词：心电信号；信号处理；LabVIEW；虚拟仪器LabVIEW for ECG Signal Processing System Based on Abstract: The medical equipment is an important object of study and diagnostic tools to detect bio-medical field, a combination of biomedical engineering and electronic information, computer and automation and other technologies. The use of medical equipment to monitor or diagnose cardiovascular disease has important significance.In this paper, by the data acquisition system MSP-080102 and LabVIEW8.6 based Biomedical Biomedical Startup Kit of two parts.First, from the perspective of the anatomy of the ECG signal generation process to determine the design standard data acquisition system is characterized by ECG. Data acquisition system consists of pre-amplifier circuit, a low-pass filter, a trap circuit of 50Hz, the power amplifier circuit and an AD converter circuit. Followed by the United States NI's LabVIEW graphical programming language to implement software programming, using LabVIEW to PC and data acquisition system communications and display ECG processing functions. Mainly over USB read complete signal data, data reduction, data recovery, and other functions, to get into a normal ECG, and then detected by cardiac waveform display. And achieve to save data in LabVIEW, open and use TCP / maintenance agreement to remotely transmit data. Although virtual biomedical research equipment in the country is still in a preliminary stage, but the diagnosis, analysis and treatment of diseases of the research will have important practical value, and create the possibility for future biomedical equipment into the home and remote consultation implementation.Keywords: ECG; signal processing; LabVIEW; virtual instrument目录一、设计目的和意义 (6)1.1 心电信号采集和分析系统的发展 (6)1.2心电信号采集分析系统的研究现状 (7)二、控制要求 (8)三、设计方案论证 (8)3.1心电采集卡 (8)3.1.1采集卡接口 (8)3.1.2数据采集卡MPS-080102 (9)3.2 虚拟仪器开发平台Labview (9)3.2.1生物医学入门工具包 (10)3.3矩阵实验室（MA TLAB） (10)四、系统设计 (11)4.1心电信号分析 (11)4.1.1心电信号分析方法 (12)4.2心电图分析 (12)4.2.1心电图各波及波段的组成 (13)4.2.2心电图的正常值分析与临床意义 (14)4.2.3正常人的电图典型值范围 (15)五、设计结果及分析 (16)5.1心电图特征抓取（ECG Feature Extractor） (16)5.2心率变异性（HRV Heart Rate Variability） (17)结束语 (20)参考文献 (20)一、设计目的和意义血液循环的引擎是心脏，心脏搏动是生命存在的主要标志之一，心脏搏动节律也是人体生理状态的重要标志之一。
使用LabVIEW进行心电信号处理
使用LabVIEW进行心电信号处理心电图是一种记录心脏产生的生物电流的技术。
临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。
ECG记录是通过对若干电极(导联)感知到的生物电流进行采样获得的。
图1中显示了典型的单周期心电图波形。
图1 典型的单周期心电图波形通常说来，记录的心电信号会被噪声和人为引入的伪影所污染，这些噪声和伪影在我们感兴趣的频段内，并且与心电信号本身有着相似的特性。
为了从带有噪声的心电信号中提取出有用的信息，我们需要对原始的心电信号进行处理。
从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取(如图2所示)。
预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。
图2 典型的心电信号处理流程图使用LabVIEW和相关工具箱，如高级信号处理工具箱(ASPT)和数字滤波器设计工具箱(DFDT)等，用户可以方便地创建针对两个阶段的信号处理应用，包括消除基线漂移、清除噪声、QRS综合波检测、胎儿心率检测等。
本文着重讨论使用LabVIEW进行典型的心电信号处理的方法。
1. 心电信号预处理心电信号预处理可以帮助用户去除心电信号中的污染。
广义上讲，心电信号污染可以分为如下几类：•电源线干扰•电极分离或接触噪声•病人电极移动过程中人为引入的伪影•肌电（EMG）噪声•基准漂移在这些噪声中，电源线干扰和基准漂移是最为重要的，可以强烈地影响心电信号分析。
除了这两种噪声，其它噪声由于可能是宽频带的且复杂的随机过程，也会使心电信号失真。
电源线干扰是以60 Hz (或50 Hz)为中心的窄带噪声，带宽小于1Hz。
通常，心电信号的采集硬件可以消除电源线干扰。
但是，基准漂移和其它宽带噪声通过硬件设备很难抑制。
而软件设计则成为更为强大而可行的离线式心电信号处理方法。
用户可以使用以下方法来消除基准漂移和其它宽带噪声。
消除基准漂移基准漂移的产生通常源于呼吸，频率在0.15 到0.3 Hz之间，可以通过使用高通数字滤波器进行抑制。
使用LabVIEW进行心电信号处理
使用LabVIEW进行心电信号处理心电图是一种记录心脏产生的生物电流的技术。
临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。
ECG记录是通过对若干电极(导联)感知到的生物电流进行采样获得的。
图1中显示了典型的单周期心电图波形。
图1 典型的单周期心电图波形通常说来，记录的心电信号会被噪声和人为引入的伪影所污染，这些噪声和伪影在我们感兴趣的频段内，并且与心电信号本身有着相似的特性。
为了从带有噪声的心电信号中提取出有用的信息，我们需要对原始的心电信号进行处理。
从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取(如图2所示)。
预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。
图2 典型的心电信号处理流程图使用LabVIEW和相关工具箱，如高级信号处理工具箱(ASPT)和数字滤波器设计工具箱(DFDT)等，用户可以方便地创建针对两个阶段的信号处理应用，包括消除基线漂移、清除噪声、QRS综合波检测、胎儿心率检测等。
本文着重讨论使用LabVIEW进行典型的心电信号处理的方法。
1. 心电信号预处理心电信号预处理可以帮助用户去除心电信号中的污染。
广义上讲，心电信号污染可以分为如下几类：•电源线干扰•电极分离或接触噪声•病人电极移动过程中人为引入的伪影•肌电（EMG）噪声•基准漂移在这些噪声中，电源线干扰和基准漂移是最为重要的，可以强烈地影响心电信号分析。
除了这两种噪声，其它噪声由于可能是宽频带的且复杂的随机过程，也会使心电信号失真。
电源线干扰是以60 Hz (或50 Hz)为中心的窄带噪声，带宽小于1Hz。
通常，心电信号的采集硬件可以消除电源线干扰。
但是，基准漂移和其它宽带噪声通过硬件设备很难抑制。
而软件设计则成为更为强大而可行的离线式心电信号处理方法。
用户可以使用以下方法来消除基准漂移和其它宽带噪声。
消除基准漂移基准漂移的产生通常源于呼吸，频率在0.15 到0.3 Hz之间，可以通过使用高通数字滤波器进行抑制。
基于LabVIEW的心电信号采集系统
基于LabVIEW的心电信号采集系统赵艳辉;赵修良;周超;沈尧欣;吴荣燕;刘丽艳【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(19)5【摘要】设计了一套基于LabVIEW的心电信号采集系统,实现心电信号实时在线采集.设计系统是由硬件部分和虚拟仪器VI两部分构成.硬件部分包括电极、心电图机、NI ELVIS、数据采集卡和计算机5个部分;虚拟仪器VI的前面板对应着一台实际仪器的面板,实现的是对仪表的控制和信号表达功能;程序框图是程序的图形化源代码,实现数据采集卡对信号的模/教转换,信号的分析显示.实验室测试表明,基于LabVIEW的心电信号采集系统能够实现心电信号的动态实时显示.%ECG data acquisition system based on LabVIEW is designed to real display electrocardiogram. The system is composed of hardware and virtual instrument VI. Hardware is made up of electrodes, ECG machine, NI ELVIS, data acquisition card and computer. The front panel of VI is just as a real instrument panel, which can control instrument and express signals. Block diagram is a graphical source code of program, which can realize A/D conversion function by data acquisition card, and real-time analysis and display signal. Laboratory tests showed that ECG data acquisition system based on LabVIEW can display ECG waveform real and dynamically.【总页数】3页(P30-31,34)【作者】赵艳辉;赵修良;周超;沈尧欣;吴荣燕;刘丽艳【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学核科学与技术学院,湖南,衡阳,421001;南华大学核科学与技术学院,湖南,衡阳,421001;南华大学核科学与技术学院,湖南,衡阳,421001;南华大学电气工程学院,湖南,衡阳,421001;南华大学核科学与技术学院,湖南,衡阳,421001【正文语种】中文【中图分类】R540;TH772【相关文献】1.基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计与实现 [J], 王宗刚;潘峥嵘;祝燎2.基于LabVIEW和嵌入式技术的7导联心电信号采集系统设计 [J], 刘金磊;苗中华;欧阳文志;刘成良3.基于LabVIEW的实时心电信号采集系统的设计 [J], 成清清;吴蒙4.基于LabVIEW的心电信号采集系统设计 [J], 张佑春;朱炼5.基于STM32和LabVIEW的心电信号采集系统设计 [J], 陈培敏;田杨萌;王彩霞;王宏伟;郝少华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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西南科技大学生医专业综合设计报告设计名称：基于LabView的心电信号处理系统研究姓名：学号：班级：指导教师：起止时间：2014.12.29—2015.1.18西南科技大学信息工程学院制综合设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于LabVIEW的心电信号处理系统研究起止日期：2014.12.29—2015.01.18 指导教师：综合设计学生日志基于LabVIEW的心电信号处理系统研究摘要：医疗仪器是生物医疗检测领域重要的研究对象和诊断工具,结合了生物医学工程和电子信息，计算机以及自动化等多种技术。
运用医疗仪器来监视或者诊断心血管疾病具有重要的意义。
本文主要由数据采集系统MSP-080102和基于LabVIEW8.6的Biomedical Startup Kit 生物医学套件两部分组成。
首先从解剖学的角度来分析心电信号产生过程,通过心电信号的特征来确定数据采集系统的设计标准。
数据采集系统主要由前置放大电路、低通滤波、50Hz的陷波电路、功率放大电路以及AD转换电路等组成。
其次采用美国NI公司的图形化编程语言LabVIEW来实现软件编程,利用LabVIEW来实现PC机与采集系统的数据通讯以及心电信号的显示处理功能。
主要完了完成USB读入信号数据、数据还原、数据恢复等功能,得到成正常的心电信号,再通过心律检出显示波形。
并在LabVIEW下实现数据的保存、打开以及运用TCP/护协议来远程传输数据。
虽然虚拟生物医疗仪器在国内研究还处于初步阶段,但其研究会对疾病的诊断、分析和治疗具有重要的实用价值,并为未来生物医疗仪器进入家庭和远程会诊的实现创造了可能。
关键词：心电信号；信号处理；LabVIEW；虚拟仪器LabVIEW for ECG Signal Processing System Based on Abstract: The medical equipment is an important object of study and diagnostic tools to detect bio-medical field, a combination of biomedical engineering and electronic information, computer and automation and other technologies. The use of medical equipment to monitor or diagnose cardiovascular disease has important significance.In this paper, by the data acquisition system MSP-080102 and LabVIEW8.6 based Biomedical Biomedical Startup Kit of two parts.First, from the perspective of the anatomy of the ECG signal generation process to determine the design standard data acquisition system is characterized by ECG. Data acquisition system consists of pre-amplifier circuit, a low-pass filter, a trap circuit of 50Hz, the power amplifier circuit and an AD converter circuit. Followed by the United States NI's LabVIEW graphical programming language to implement software programming, using LabVIEW to PC and data acquisition system communications and display ECG processing functions. Mainly over USB read complete signal data, data reduction, data recovery, and other functions, to get into a normal ECG, and then detected by cardiac waveform display. And achieve to save data in LabVIEW, open and use TCP / maintenance agreement to remotely transmit data. Although virtual biomedical research equipment in the country is still in a preliminary stage, but the diagnosis, analysis and treatment of diseases of the research will have important practical value, and create the possibility for future biomedical equipment into the home and remote consultation implementation.Keywords: ECG; signal processing; LabVIEW; virtual instrument目录一、设计目的和意义 (6)1.1 心电信号采集和分析系统的发展 (6)1.2心电信号采集分析系统的研究现状 (7)二、控制要求 (8)三、设计方案论证 (8)3.1心电采集卡 (8)3.1.1采集卡接口 (8)3.1.2数据采集卡MPS-080102 (9)3.2 虚拟仪器开发平台Labview (9)3.2.1生物医学入门工具包 (10)3.3矩阵实验室（MA TLAB） (10)四、系统设计 (11)4.1心电信号分析 (11)4.1.1心电信号分析方法 (12)4.2心电图分析 (12)4.2.1心电图各波及波段的组成 (13)4.2.2心电图的正常值分析与临床意义 (14)4.2.3正常人的电图典型值范围 (15)五、设计结果及分析 (16)5.1心电图特征抓取（ECG Feature Extractor） (16)5.2心率变异性（HRV Heart Rate Variability） (17)结束语 (20)参考文献 (20)一、设计目的和意义血液循环的引擎是心脏，心脏搏动是生命存在的主要标志之一，心脏搏动节律也是人体生理状态的重要标志之一。
心脏的基本活动包括电活动和机械活动，心脏活动具有周期性，而且每个周期都是电活动在前，机械活动在后。
心电信号是一种典型的生物电信号，具有相位、频率、振幅等特征要素，相对其他生物电信号更易于检测，并具有一定的规律性。
由于心电信号从不同方面和层次上反映了心脏的工作状态，因此在心脏疾病的临床诊断和治疗过程中具有非常重要的参考价值。
对心电信号的采集和分析处理一直是生物医学工程领域研究的一个热点，是一项复杂的工程，涉及到信号采集放大，降低噪声和抗干扰技术，信号分析和处理技术等不同领域，也依赖于生命科学和临床医学的研究进展。
自从心电图引入医学临床以来，无论是在生物医学方面，还是在工程学方面，心电信号的记录、处理与诊断技术均得到了飞速的发展，并积累了丰富的资料。
目前，心电信号的检测、处理仍然是生物医学工程界的重要研究对象之一。
1.1心电信号采集和分析系统的发展心电检测技术作为生物医学仪器研究的重点，它的发展与电子技术的发展密切相关。
1887年，Willer用毛细管静电计首次描记出人体心电图波群，开创了人类心电图记录的先河。
由于毛细管电流计记录的结果处理起来非常耗时，难以达到实用的程度。
经过数年的无数次试验，终于选中了一种直径只有0.002mm的镀银石英丝，以取代原来笨重的线圈和反射镜，于1903年制成了弦线型心电流计，从此将心电的记录引入到了临床。
1932年，美国密西根大学教授Wilson根据Einthoven方程推论出肢体导联三个电极上瞬间电位之和为0。
从而创立了著名的零电位中心电端理论，建立了单极导联记录技术，并描记出单极肢体导联VL、VR、VF及单极胸前导联V1～V6。
1942年，Goldberger 改良了中心电位端，设计了肢体单极加压导联aVR、aVL、aVF，使VR、VL、VF图形保持不变，而波幅增大了50％，在实际工作上使图形更加容易辨认，并由此形成了Einthoven—Wilson理论体系。
1954年，美国心脏学会提出用aVR、aVL、aVF代替VR、VL、VF。
在此之后，国际心电学会将三个单极加压导联、三个双极肢体导联和六个胸导联一起称之为“标准导联”，这12导联心电图体系已经成为目前国际公认的基础，也即静态心电图。
其他心电信号技术都是在静态心电图技术的基础上发展起来的。
1957年，美国物理学家Holter首创了一种用磁带记录器对正常活动状态下的病人做长时间连续心电图记录的方法，开辟了时间全信息和环境全信息心电记录和诊断的新领域，从而在某种程度上弥补了常规心电图的不足之处。
1961年，美国最先将DCG技术应用到临床，以后很快在发达国家得到普及。
自1978年我国开始引进此项技术以来，临床应用逐步深入，已从大医院逐步向中小医院普及，成为心血管疾病诊断领域中的实用、高效、无创伤、安全、准确及可重复性强的重要检查方法。
在20世纪50年代以前，心电图仪的发展主要是解决了小型化和提高灵敏度的问题。
在这方面，德国的西门子和霍尔斯克公司做出了突出的贡献。
50年代中期以后，心电图仪的改进步入了一个更高的层次，即计算机化以及与其他检测技术合成的阶段。
20世纪晚期又采用集成块代替晶体管，从而使原来庞大的心电检测系统改革成为一只精巧、美观、实用的心电仪器。
1.2心电信号采集分析系统的研究现状随着电子与信息技术的不断发展及其在医疗系统中应用的深入，世界各地相继提出了心电检测设备的小型化、家用化要求和建立远程医疗体系的设想。
从1980年代开始，国外开始建立以电话线路传输心电信号的心电图监测中心，随后又出现了以数字式电话传输心电图信号的研究。
进入21世纪后，美国和欧盟在2000～2005年期间各投入150亿美元和17.5亿美元用来进行远程医疗的研究工作，与此同时，国外各大公司也纷纷跟进，进行心电监护产品的研究开发工作；亚洲的日本在这方面也做了较大的投入，其中SONY，东芝已有类似的监护设备上市，但都价格不菲。