生物医学信号处理习题集
生物医学信号处理期末重点
一、生物医学信号处理绪论生物医学信号处理的对象：由生理过程自发产生的；把人体作为通道，外界施加于人体产生的电生理信号和非电生理信号。
生物信号的主要特点：复杂性，随机性强，噪声干扰强，非平稳性等二、数字信号处理基础傅立叶变换的意义：把一个无论多复杂的输入信号分解成复指数信号的线性组合，那么系统的输出也能通过图2.1的关系表达成相同复指数信号的线性组合，并且在输出中的每一个频率的复指数函数上乘以系统在那个频率的频率响应值。
使得分析、处理信号变得简单。
数字滤波器的设计：IIR滤波器的设计：利用传统的模拟滤波器设计方法。
切比雪夫低通滤波器：%低通滤波器设计0~35Hzwp=35;ws=45; %WP通带截止频率，WS阻带截止频率Rp=1;Rs=71; %Rp通带内的最大衰减,Rs阻带内的最小衰减fs=1000; %采样频率[N,wn]=cheb1ord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),Rp,Rs);[B,A]=cheby1(N,Rp,wn);freqz(B,A,[],fs) %幅频特性FIR滤波器设计：多采用窗函数和频率取样设计法。
椭圆带通滤波器[b_alpha,a_alpha] = ellip(5,1,40,[8 13]*2/500);freqz(b_alpha,a_alpha,[],500)例题2-11选择合适的窗设计FIR低通滤波器，画出滤波器的单位脉冲响应和该滤波器的幅度响应：解：wp = 0.2*pi; ws = 0.3*pi; %给出通带频率和阻带频率tr_width = ws-wp; %求过渡带宽度%，hamming window即可满足该条件，查表求得窗长度M = ceil(6.6*pi/tr_width) ;n=[0:1:M-1];wc = (ws+wp)/2; %求截止频率b= fir1(M,wc/pi); %求FIR低通滤波器的系数，默认就是hamming windowh=b(1:end-1);[hh,w] = freqz(h,[1],'whole'); %求滤波器的频率响应hhh=hh(1:255);ww=w(1:255); %由于对称性，画一半图即可% 画图subplot(1,2,1); stem(n,h);title('实际脉冲响应')axis([0 M-1 -0.1 0.3]); xlabel('n'); ylabel('h(n)')subplot(1,2,2); plot(ww/pi,20*log10(abs(hhh)));title('幅度响应（单位：dB）');gridaxis([0 1 -100 10]); xlabel('频率（单位：pi）'); ylabel('分贝')set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,0.2,0.3,1])set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-50,0])例2-12】最常碰到的信号处理任务是平滑数据以抑制高频噪声。
电容器在生物医学信号处理中的应用考核试卷
9.在生物医学信号处理中，______（低通/高通/带通）滤波器常用于去除高频噪声。
10.电容器在生物医学信号处理中的应用，需要考虑其在______（高频/低频/所有频率）范围内的性能。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
4.在生物医学信号处理中，电容器的容抗与信号的频率成______（正比/反比/无关）关系。
5.电容器在生物医学信号处理中，其______（容量/阻抗/温度系数）是衡量其性能的重要参数。
6.在设计生物医学信号处理电路时，电容器应考虑其______（容差/电压/频率）特性。
7.陶瓷电容器在生物医学信号处理中因其______（高频性能好/稳定性高/体积小）而得到广泛应用。
C.电路工作环境复杂
D.对信号质量要求严格
19.以下哪些是电容器在生物医学信号处理中可能出现的故障？（）
A.电容器短路
B.电容器开路
C.电容值变化
D.电容器发热
20.在生物医学信号处理中，以下哪些情况下可能会使用到特殊类型的电容器？（）
A.需要高精度滤波
B.需要高频响应
C.需要耐高温环境
D.需要小型化设计
7.电容器在生物医学信号处理中只能用于无源滤波器的设计。（√）
8.任何类型的生物医学信号都可以使用电容器进行滤波处理。（×）
9.电容器在生物医学信号处理中的主要作用是提供能量。（×）
10.电容器在生物医学信号处理中的使用可以提高电路的稳定性。（√）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述电容器在生物医学信号处理中的应用，并列举至少三种常见的应用场景。
生物医学信号处理
第一章1、随机信号与混沌信号的异同：相同：不能准确预测未来值；不同：A、理论上，混沌信号是确定的，有下列特征：非渐近周期性无Lyapunov指数消失最大Lyapunov指数为正相同的初始值产生相同的轨迹C、随机信号是非确定的即使初始状态相同，一个随机过程也会产生不同的信号。
无确定的Lyapunov指数2、什么是生物医学信号？生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，从信号本身特征、检测方式到处理技术，都不同于一般的信号。
3、外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号有哪些？超声波、同位素、X射线、CT图像等4、随机信号与确定性信号的不同确定信号：有确定的函数关系，能准确预测未来随机信号：即使知道它过去的全部信息，也不能预测其未来值的一类信号5、什么是信号？信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。
6、由生理过程自发产生的主动信号有哪些？举例说明心电（ECG），脑电（EEG），肌电（EMG），眼电（EOG），胃电（EGG）等电生理信号还有体温、血压、脉搏、呼吸等非电生理信号。
第二章1、混叠、泄露、栅栏现象是如何产生的？如何避免？当采样频率比信号最高频率的两倍要小时就会发生混叠现象，可以提高采样率来避免混叠现象。
如果要分析的信号是周期连续信号，就必须对该信号截取一段来进行分析，即加了一个窗，便会发生泄露现象。
要减少泄露可以通过加不同的窗函数来截取信号。
离散傅立叶变换是对离散时间傅里叶变换的采样，它只给出频谱在离散点上的值，而无法反映这些点之间的频谱内容，这就是栅栏现象。
改善栅栏效应的一种方法是信号后面补若干个零。
2、动计算的相位谱和使用FFT计算出来的为什么结果不一致?FFT为了快速计算进行了取舍，是存在误差的3、高密度谱和高分辨谱有啥区别呀？为什么补零不能提高分辨率呢？频域分辨率只和采样时间长度有关，采样时间越长，频域分辨率越高；时域分辨率只和采样率有关，采样率越高，时域分辨率越高补零仅是减小了频域采样的间隔。
生物医学信号处理(1)
信号数字化:模数转换器 (Signal digitalization：converter)
• 数据采集的目的是获得有效的能被计算机处理 的数据。计算机数字信号处理中的数据采集， 就实时性、复杂性、目的性、自动化及数据量 的庞大等各个方面，都大大不同于传统的医学 统计里的数据采集。 • 数据采集功能是将通过放大器放大到足够大的 模拟电信号变换成能为计算机识别的数字电信 号。
什么是生物医学信号处理
根据生物医学信号特点，应用信 息科学的基本理论和方法，研究如何 从被干扰和噪声淹没的观察记录中提 取各种生物医学信号中所携带的信息 ，并对它们进步分析、解释和分类。
信号的基本概念
• 什么是信息？
社会和日常生活中，人们借助语言、文字、图象和数据等媒体表达 的感觉、思想、意见等统称为信息。显然，同一信息可用不同媒体来表 达。
信号放大:放大器 (Signal amplification：amplifier)
• 高性能的放大器是获得生物医学信号的关键设备 之一。 • 对于医学放大器首要的是其安全性。保证安全性 的关键技术隔离、浮臵： • （1）隔离(isolation)：接入人体的测量回路与其 余电路隔离。隔离技术有光隔离、变压器隔离、 场隔离（采用发射与接收分离的方式）。 • （2）浮臵(floatation)：检查床和设备有良好的 本地接地（接地电阻<0.1Ω），与人体测量回路 不能共地。
• 我们所研究的生物医学信号即是上述 的包括：
– 主动的 – 被动的 – 电的和非电的人体物理信息。
医学信号的性质
• 对医学信号而言，有的主要属于确定性信 号（在有限的时间内），如心电、心音、 阻抗等，有的似乎含随机成分多，如脑电 、肌电、胃电（平滑肌电）等。 • 因此，对医学信号的处理涉及对确定性信 号的处理及对随机信号的处理。除此之外 ，近来还开展了信号混沌性的分析。
生物医学信号处理大作业
生物医学信号处理大作业题目：基于matlab的语音信号处理学生姓名：学号：专业：学院：精密仪器与光电子工程学院作业要求录制自己的一段语音：“天津大学精密仪器与光电子工程学院, College of precision instrument and opto-electronics engineering, biomedical engineering”，时间控制在15秒到30秒左右；利用wavread函数对自己的语音进行采样，记住采样频率。
（1）求原始语音信号的特征频带（比如谱峰位置）：可以分别对一定时间间隔内，求功率谱（傅里叶变换结果取模的平方）并画出功率谱。
（2）根据语音信号频谱特点，设计FIR或IIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。
说明滤波器特性参数。
用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波前后信号的频谱图。
用sound函数回放语音信号,说明利用高通/低通/带通滤波后的效果，不同特征频带被滤除后分别有什么效果。
（3）求出特征频段语音信号随时间变化的曲线（每隔一定时间求一次功率谱，连接成曲线，即短时 FFT）。
（4）选做：语谱图：横轴为时间，纵轴为频率，灰度值大小表示功率谱值的大小。
(提示，可以采用spectrogram函数)(5) 选做：分析自己的语音频谱特点，比如中英文发音的区别。
基于matlab的语音信号处理摘要:对录制的语音信号进行采样,分析其时域波形和频谱图。
给定数字滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换法设计数字滤波器,并对语音信号进行滤波,得到滤波前后的信号幅频响应。
通过对比高通、低通两种滤波处理结果,简单而有效地论证了两种数字滤波器在语音信号处理上的异同。
并进一步求出特征频段语音信号随时间变化的曲线，分析自身语音信号的特点。
关键词: MATLAB 数字滤波器语音信号Speech Signal Processing by Digital Filter Based on MA TLABAbstract ：Time-domain waveform and frequency spectrum of the recorded speech signals are analyzed by sampling. The performance indexes of digital filters are given. Two methods of window function and bilinear transformation are used to design the digital filters. The speech signal is filtered by the filters, and then magnitude-frequency responses of the signal before and after filtering are received. The advantages of two digital filters（filter low pass and filter high pass）in speech signal processing are demonstrated by comparing different methods for filtering simply and effectively. For more, we are able to figure out the time curves of characteristic bands of speech signal and then analyses the character of our own speech signals.Key words: MATLAB, digital filter, speech signal为了进一步观察和确定语音信号的频谱特征，首先分别画出每秒的频带特征。
生物医学信号处理-8.4 维纳预测器
上节讨论的维纳滤波器是一种估计器，是用观测到的当前x(n)
和全部过去的数据x(n-1)、x(n-2) …来估计当前的信号值
y(n)=ŝ(n)。本节将讨论维纳预测器，它同样也是一种估计器，是用
过去的观测值来估计当前的或将来的信号y(n)=ŝ(n+N),N≥0，也是
用真值和估计值的均方误差最小为估计准则。
n0
上式说明最小均方误差随着N的增加而增加，也即预测距离越远 误差越大。
Hopt (z) [z N Rxs (z) / B(z 1 )]
2 w1
B(
z
)
[z
N
2 w1
B(z)B(z
1 )
/
B(z
1
)]
[z N B(z)]
2 w1
B
(
z
)
B(z)
E e2 (n N) min
1 2j
[
c
Rss
(z)
H
opt
(
z)
z
N
Rxs
h(n)
y(n) xˆ(n N ) yd (n) x(n N)
图8.7 N步纯预测器 这时，用白化法来求解预测器的系统函数。
•
因为
Rxx
(
z)
2 w1
B(z)B(z
1
)
，从而有
Rxx
(z)
Rss(Leabharlann )Rxs(z)
2 w1
B(z)B(z
1
)
(8-44)
• 将上式代入式（8－41）、（8－43）得
因果的维纳预测器 图8.6就是维纳预测器的模型，N>0，yd(n)是希望得到的输出， 而y(n)表示实际的估计值。
生物医学工程试题及答案
生物医学工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1. 生物医学工程是综合运用哪些学科的理论和方法来研究和解决医学和健康问题的？A. 生物学、医学、工程学B. 物理学、化学、生物学C. 工程学、管理学、经济学D. 数学、物理、化学答案：A2. 生物医学工程的主要研究领域不包括以下哪一项？A. 医学影像B. 生物材料C. 纳米技术D. 法律学答案：D3. 下列哪项不是生物医学工程中常用的生物材料？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 聚合物材料D. 玻璃材料答案：D4. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于组织工程？A. 细胞培养技术B. 生物反应器技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：D5. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于药物递送系统？A. 纳米技术B. 微流控技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：D6. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：D7. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：D8. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：D9. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：D10. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：D11. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物信息学？A. 基因组学B. 蛋白质组学C. 代谢组学D. 热力学分析技术答案：D12. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物统计学？A. 描述性统计B. 推断性统计C. 贝叶斯统计D. 热力学分析技术答案：D13. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物力学？A. 有限元分析B. 流体力学C. 材料力学D. 热力学分析技术答案：D14. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物材料的表面改性？A. 等离子体处理B. 化学镀膜C. 热力学分析技术D. 激光表面处理答案：C15. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学仪器？A. 电子技术B. 传感器技术C. 微电子机械系统（MEMS）D. 热力学分析技术答案：D16. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：D17. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：D18. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：C19. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：D20. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：D二、多项选择题（每题3分，共30分）21. 生物医学工程的主要研究领域包括哪些？A. 生物材料B. 生物力学C. 生物信息学D. 热力学分析技术答案：ABC22. 生物医学工程中，哪些技术可以用于药物递送系统？A. 纳米技术B. 微流控技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：ABC23. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：ABC24. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：ABC25. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：ABD26. 生物医学工程中，哪些技术可以用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：ABC27. 生物医学工程中，哪些技术可以用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：ABC28. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物信息学？A. 基因组学B. 蛋白质组学C. 代谢组学D. 热力学分析技术答案：ABC29. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物统计学？A. 描述性统计B. 推断性统计C. 贝叶斯统计D. 热力学分析技术答案：ABC30. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物力学？A. 有限元分析B. 流体力学C. 材料力学D. 热力学分析技术答案：ABC三、判断题（每题2分，共20分）31. 生物医学工程是一个跨学科领域，涉及生物学、医学和工程学等多个学科。
生物医学信号处理习题集
生物医学信号处理习题集第一章 生物医学信号处理绪论 ..................................................................................................... 1 第二章 数字信号处理基础 ............................................................................................................. 1 第三章 随机信号基础 ..................................................................................................................... 5 第四章 数字卷积和数字相关 ......................................................................................................... 9 第五章 维纳滤波 ........................................................................................................................... 10 第六章 卡尔曼滤波 ....................................................................................................................... 13 第七章 参数模型 ........................................................................................................................... 16 第八章自适应信号处理 (17)第一章 生物医学信号处理绪论1. 生物医学信号处理的对象是什么信号？ 解答：包括生理过程自发产生的信号，如心电、脑电、肌电、眼电、胃电等电生理信号和血压、体温、脉搏、呼吸等非电生理信号；还有外界施加于人体的被动信号，如超声波、同位素、X 射线等。
生物医学信号处理第一次上机
第一次上机1, Signal obtain and input: EEG in eyes close and open (eegclose.mat and eegopen.mat). Fs=250 HzQuestion 1, how long, and how many channels were used when we recorded these two data, respectively?load('E:\1111\lab 1\eegclose.mat');load('E:\1111\lab 1\eegopen.mat');my_close=U(:,11);my_open=U(:,22);fs=250;close_length=length(my_close)/fsopen_length=length(my_open)/fsMyclose=U(:,11),绘图得到eeclose长度为4500，采样率为：250hz, open_length=30 Myopen=U(:,22) 绘图得到eeopen长度为4500，采样率为：250hz, close_length=302, Pick up one channel signal from both data to analyze.max(my_open) = 46.1769max(my_close) = 46.1769min(my_open)= 46.1769min(my_close)= 46.1769Question 2, state the max. and min. of both time courses. In your lab report, include a picture of both signals. Units are ms and uV.3, Design two filters to get 4-8 Hz and 8-12 Hz signals. You can use FIR or IIR filters to finish this request. (if you have trouble in this step, see cue 1)3.1, fs=250;Rp=1;Rs=50;Wp=[2*4/fs 2*8/fs];Ws=[2*2/fs 2*10/fs];[N, Wn] = ellipord(Wp, Ws, Rp, Rs);[B,A] = ellip(N,Rp,Rs,Wn);freqz(B,A)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-500500Normalized Frequency (⨯π rad/sample)P h a s e (d e g r e e s )0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-200-150-100-50Normalized Frequency (⨯π rad/sample)M a g n i t u d e (d B )fs=250; Rp=1;Rs=50;Wp=[2*8/fs 2*12/fs];Ws=[2*6/fs 2*14/fs]; [N, Wn] = ellipord(Wp, Ws, Rp, Rs); [D,C] = ellip(N,Rp,Rs,Wn); freqz(D,C)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-500500Normalized Frequency (⨯π rad/sample)P h a s e (d e g r e e s )0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-300-200-1000100Normalized Frequency (⨯π rad/sample)M a g n i t u d e (d B )Question 3, state the features of your filters. In your lab report, include two pictures of both filters’ frequency response.• 4, Filter the raw signal to obtain two new signals by both methods. (filter.m andfiltfilt.m)load my_openy=filter(B,A,my_open); plot(my_open); hold on plot(y,'y')010002000300040005000600070008000-60-40-20204060y=filter(B,A,my_close); plot(my_close); hold on plot(y,'y')title(' filter my_ close ’)•filter myopen•y=filter(D,C,my_open);•plot(my_open);•hold on•plot(y,'y')•title(' filtfilt. my_open')filtfilt. my o peny=filter(D,C,my_close); plot(my_close); hold on plot(y,'y')10002000300040005000600070008000-25-20-15-10-50510152025Question 4, state the difference between two filter methods. In your lab report, include a picture of both new signals.Now you have two new signals for both conditions, respectively.•5, Power Spectral Density (PSD) estimate via periodogram method and Welch's method to analyze four new signals. (if you have trouble in this step, see cue 3)•fs=250;•Rp=1;Rs=50;•Wp=[2*4/fs 2*8/fs];Ws=[2*2/fs 2*10/fs];•[N, Wn] = ellipord(Wp, Ws, Rp, Rs);•[B,A] = ellip(N,Rp,Rs,Wn);•freqz(B,A)•y=filter(B,A,my_open);•plot(my_open);•hold on•plot(y,'r')•Fs = 1000;•t = 0:1/Fs:1;•xn=y•figure(1)•periodogram(xn,[],[],Fs); %周期图法•figure(2)•pwelch(xn,[],[],[],Fs);%welch方法•Frequency (kHz)P o w e r /f r e q u e n c y (d B /H z )Power Spectral Density Estimate via PeriodogramFrequency (kHz)P o w e r /f r e q u e n c y (d B /H z )Power Spectral Density Estimate via Welch代码2：4~8hz 滤波器实现fs=250; Rp=1;Rs=50;Wp=[2*4/fs 2*8/fs];Ws=[2*2/fs 2*10/fs];[N, Wn] = ellipord(Wp, Ws, Rp, Rs); [B,A] = ellip(N,Rp,Rs,Wn); freqz(B,A)y=filter(B,A,my_close); plot(my_close); hold on plot(y,'r') Fs = 1000; t = 0:1/Fs:1; xn=y figure(1)periodogram(xn,[],[],Fs); %周期图法 figure(2)pwelch(xn,[],[],[],Fs);%welch 方法Frequency (kHz)P o w e r /f r e q u e n c y (d B /H z )Power Spectral Density Estimate via PeriodogramFrequency (kHz)P o w e r /f r e q u e n c y (d B /H z )Power Spectral Density Estimate via WelchQuestion 5, state the features of the PSD for eyes open and close data, and point the differences between them.Question 6, Describe the differences of both PSD methods. In your lab report, include PSD figures.• 6, Repeat step 5 for the raw signal to see the difference in broad bands between bothdata. ••00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-120-100-80-60-40-202040FrequencyPowerSpectrumMagnitude(dB)•00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-120-100-80-60-40-2020FrequencyPowerSpectrumMagnitude(dB)Question 7, state the difference between two raw data.In your lab report, include a picture of PSD for both data.my_open信号0.3-0.4频域内幅度减少20dB，my_close信号幅度减少35dB Question 8, Could you identify eyes-open and eyes-closed state by PSD observation ? And howdo you do that ?figurepsd(my_open)title('my_open')figurepsd(my_close)title('my_close')Frequency P o w e r S p e c t r u m M a g n i t u d e (d B )my o penFrequency P o w e r S p e c t r u m M a g n i t u d e (d B )my c lose。
医疗设备的生物医学信号处理技术与应用考核试卷
3.心电图中，______波群代表了心室肌的收缩。
( )
4.生物医学信号采集系统的核心部分是______。
( )
5.为了提高生物医学信号处理的实时性，常采用______技术进行数据压缩。
( )
6.在生物医学信号处理中，______是一种常用的信号去噪方法。
( )
7.信号同步技术中，______是一种基于时间标记的同步方法。
医疗设备的生物医学信号处理技术与应用考核试卷
考生姓名：__________答题日期：_______年__月__日得分：_________判卷人：_________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.生物医学信号的最基本特点是什么？
( )
8.生物医学信号处理中，______是一种常用的特征选择方法。
( )
9.在医疗设备中，______传感器用于测量生物体的温度变化。
( )
10.生物医学信号处理的结果可以通过______、散点图、热力图等多种方式进行可视化展示。
( )
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
D.人工神经网络
( )
10.用于呼吸信号处理的无创方法是什么？
A.脉搏血氧饱和度
B.肺阻抗断层成像
C.肺流量传感器
D.胸部X光片
( )
11.在生物医学信号处理中，以下哪个不是数字信号处理的优势？
A.精度高
B.抗干扰性强
C.实时性差
D.易于实现复杂算法
( )
12.以下哪个不是生物医学信号采集系统的组成部分？
标准答案
知到全套答案生物医学信号处理课后作业答案.docx
知到全套答案生物医学信号处理课后作业答案问：人的社会心理需要包括（）。
答：成就需要成功恐惧交往需要问：无时无刻不在摆弄手机，是当代人的习惯。
当形成惯性思维时，往往会（）。
答：阻碍创新问：“政治制度”中的政府讲的是以下哪一类政府?()答：静态的政府问：反密码子位于（）。
答：tRNA问：远离罪恶和色情信息,不查阅、复制、制作或传播有害信息。
( ) 答：正确问：社会实践项目研究意义通常包括（）答：理论意义实践意义问：结构功能主义的创始人是以下哪个国家的?()答：美国问：没有按照规定缴纳年费的，专利权在期限届满前终止。
答：√问：研究项目目标与研究对象目标是否是一致的（）答：通常是不一致的问：当单位利益与社会公众利益发生冲突时，会计人员应该首先维护社会公众利益。
答：正确问：“政府过程”中的”过程“有以下哪些含义?()答：政府的实际运作情况政府的各种工作程序政府活动中较为重大的变化过程一种研究方法问：撰写项目计划书的研究内容，应培养出的习惯是（）答：先列框架后写作问：任何一个政治上的事情都是从意见综合这一环节开始的。
()答：×问：好学近乎知，（），知耻近乎勇。
答：力行近乎仁问：下列哪些属于作者在不同程度上就自己的所见所闻、亲身感受创作出来的作品?()答：《儒林外史》《红楼梦》问：社会实践项目研究的创新之处可从（）方面来写。
答：研究视角创新研究方法创新问题导向明确依据研究内容而定问：男女性生物学上的差异，一般用以下哪个词来概括答：性问：社会实践项目预期研究的成果可包括（）答：调查报告学术论文实践影像材料实践心得等其他作证材料问：社会实践项目为做好人员分工与安全保障措施，可分为（）答：资料搜集组数据处理组报告撰写组安全保障组问：常见的新闻报道类型包括（）答：消息通讯新闻评论新闻特写调查报告专访。
生物医学工程基础考试 选择题50题 附答案
1. 生物医学工程的主要研究领域包括：A. 生物材料B. 生物信号处理C. 生物力学D. 以上都是2. 生物医学工程中的“生物材料”主要研究：A. 材料的物理性质B. 材料与生物体的相互作用C. 材料的化学性质D. 材料的机械性质3. 生物医学工程中的“生物信号处理”主要研究：A. 信号的采集B. 信号的分析C. 信号的传输D. 以上都是4. 生物医学工程中的“生物力学”主要研究：A. 生物体的力学性质B. 生物体的运动规律C. 生物体的力学模型D. 以上都是5. 生物医学工程中的“生物传感器”主要用于：A. 检测生物信号B. 检测化学信号C. 检测物理信号D. 以上都是6. 生物医学工程中的“生物信息学”主要研究：A. 生物数据的存储B. 生物数据的分析C. 生物数据的处理D. 以上都是7. 生物医学工程中的“生物医学成像”主要研究：A. 成像技术B. 成像设备C. 成像数据的处理D. 以上都是8. 生物医学工程中的“生物医学仪器”主要用于：A. 疾病的诊断B. 疾病的治疗C. 疾病的监测D. 以上都是9. 生物医学工程中的“生物医学数据分析”主要研究：A. 数据的统计分析B. 数据的模型建立C. 数据的算法设计D. 以上都是10. 生物医学工程中的“生物医学工程伦理”主要研究：A. 工程实践的伦理问题B. 工程设计的伦理问题C. 工程应用的伦理问题D. 以上都是11. 生物医学工程中的“生物医学工程教育”主要研究：A. 工程教育的课程设计B. 工程教育的教学方法C. 工程教育的评估体系D. 以上都是12. 生物医学工程中的“生物医学工程管理”主要研究：A. 工程项目的管理B. 工程团队的管理C. 工程质量的管理D. 以上都是13. 生物医学工程中的“生物医学工程法规”主要研究：A. 工程实践的法规B. 工程设计的法规C. 工程应用的法规D. 以上都是14. 生物医学工程中的“生物医学工程标准”主要研究：A. 工程实践的标准B. 工程设计的标准C. 工程应用的标准D. 以上都是15. 生物医学工程中的“生物医学工程创新”主要研究：A. 工程技术的创新B. 工程方法的创新C. 工程理念的创新D. 以上都是16. 生物医学工程中的“生物医学工程应用”主要研究：A. 工程技术的应用B. 工程方法的应用C. 工程理念的应用D. 以上都是17. 生物医学工程中的“生物医学工程发展”主要研究：A. 工程技术的发展B. 工程方法的发展C. 工程理念的发展D. 以上都是18. 生物医学工程中的“生物医学工程趋势”主要研究：A. 工程技术的发展趋势B. 工程方法的发展趋势C. 工程理念的发展趋势D. 以上都是19. 生物医学工程中的“生物医学工程挑战”主要研究：A. 工程技术的挑战B. 工程方法的挑战C. 工程理念的挑战D. 以上都是20. 生物医学工程中的“生物医学工程机遇”主要研究：A. 工程技术的机遇B. 工程方法的机遇C. 工程理念的机遇D. 以上都是21. 生物医学工程中的“生物医学工程合作”主要研究：A. 工程技术的合作B. 工程方法的合作C. 工程理念的合作D. 以上都是22. 生物医学工程中的“生物医学工程交流”主要研究：A. 工程技术的交流B. 工程方法的交流C. 工程理念的交流D. 以上都是23. 生物医学工程中的“生物医学工程教育”主要研究：A. 工程教育的课程设计B. 工程教育的教学方法C. 工程教育的评估体系D. 以上都是24. 生物医学工程中的“生物医学工程管理”主要研究：A. 工程项目的管理B. 工程团队的管理C. 工程质量的管理D. 以上都是25. 生物医学工程中的“生物医学工程法规”主要研究：A. 工程实践的法规B. 工程设计的法规C. 工程应用的法规D. 以上都是26. 生物医学工程中的“生物医学工程标准”主要研究：A. 工程实践的标准B. 工程设计的标准C. 工程应用的标准D. 以上都是27. 生物医学工程中的“生物医学工程创新”主要研究：A. 工程技术的创新B. 工程方法的创新C. 工程理念的创新D. 以上都是28. 生物医学工程中的“生物医学工程应用”主要研究：A. 工程技术的应用B. 工程方法的应用C. 工程理念的应用D. 以上都是29. 生物医学工程中的“生物医学工程发展”主要研究：A. 工程技术的发展B. 工程方法的发展C. 工程理念的发展D. 以上都是30. 生物医学工程中的“生物医学工程趋势”主要研究：A. 工程技术的发展趋势B. 工程方法的发展趋势C. 工程理念的发展趋势D. 以上都是31. 生物医学工程中的“生物医学工程挑战”主要研究：A. 工程技术的挑战B. 工程方法的挑战C. 工程理念的挑战D. 以上都是32. 生物医学工程中的“生物医学工程机遇”主要研究：A. 工程技术的机遇B. 工程方法的机遇C. 工程理念的机遇D. 以上都是33. 生物医学工程中的“生物医学工程合作”主要研究：A. 工程技术的合作B. 工程方法的合作C. 工程理念的合作D. 以上都是34. 生物医学工程中的“生物医学工程交流”主要研究：A. 工程技术的交流B. 工程方法的交流C. 工程理念的交流D. 以上都是35. 生物医学工程中的“生物医学工程教育”主要研究：A. 工程教育的课程设计B. 工程教育的教学方法C. 工程教育的评估体系D. 以上都是36. 生物医学工程中的“生物医学工程管理”主要研究：A. 工程项目的管理B. 工程团队的管理C. 工程质量的管理D. 以上都是37. 生物医学工程中的“生物医学工程法规”主要研究：A. 工程实践的法规B. 工程设计的法规C. 工程应用的法规D. 以上都是38. 生物医学工程中的“生物医学工程标准”主要研究：A. 工程实践的标准B. 工程设计的标准C. 工程应用的标准D. 以上都是39. 生物医学工程中的“生物医学工程创新”主要研究：A. 工程技术的创新B. 工程方法的创新C. 工程理念的创新D. 以上都是40. 生物医学工程中的“生物医学工程应用”主要研究：A. 工程技术的应用B. 工程方法的应用C. 工程理念的应用D. 以上都是41. 生物医学工程中的“生物医学工程发展”主要研究：A. 工程技术的发展B. 工程方法的发展C. 工程理念的发展D. 以上都是42. 生物医学工程中的“生物医学工程趋势”主要研究：A. 工程技术的发展趋势B. 工程方法的发展趋势C. 工程理念的发展趋势D. 以上都是43. 生物医学工程中的“生物医学工程挑战”主要研究：A. 工程技术的挑战B. 工程方法的挑战C. 工程理念的挑战D. 以上都是44. 生物医学工程中的“生物医学工程机遇”主要研究：A. 工程技术的机遇B. 工程方法的机遇C. 工程理念的机遇D. 以上都是45. 生物医学工程中的“生物医学工程合作”主要研究：A. 工程技术的合作B. 工程方法的合作C. 工程理念的合作D. 以上都是46. 生物医学工程中的“生物医学工程交流”主要研究：A. 工程技术的交流B. 工程方法的交流C. 工程理念的交流D. 以上都是47. 生物医学工程中的“生物医学工程教育”主要研究：A. 工程教育的课程设计B. 工程教育的教学方法C. 工程教育的评估体系D. 以上都是48. 生物医学工程中的“生物医学工程管理”主要研究：A. 工程项目的管理B. 工程团队的管理C. 工程质量的管理D. 以上都是49. 生物医学工程中的“生物医学工程法规”主要研究：A. 工程实践的法规B. 工程设计的法规C. 工程应用的法规D. 以上都是50. 生物医学工程中的“生物医学工程标准”主要研究：A. 工程实践的标准B. 工程设计的标准C. 工程应用的标准D. 以上都是#### 答案部分1. D2. B3. D4. D5. A6. D7. D8. D9. D10. D11. D12. D13. D14. D15. D16. D17. D18. D19. D20. D21. D22. D23. D24. D25. D26. D27. D28. D29. D30. D31. D32. D33. D34. D35. D36. D37. D38. D39. D40. D41. D42. D43. D44. D45. D46. D47. D48. D49. D50. D。
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•
图1-1 生物换能器的原理图 • • 按所使用敏感基元的不同，生物换能器可分为酶
传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感 器和免疫传感器等。 生物换能器中所使用的能量转换器与传统的转 换器并没有本质的区别。 此外，按输出电信号的不同，生物换能器还 可分为电位型生物换能器、电流型生物换能器和 伏安型生物换能器。
第一节 生物医学传感器简介
• （Introduction to Biomedical transducer） transducer）
• 人体的生物电信号如脑电和心电等可以通过电极采用一定
•
的导联方式获取，非电量生物医学信号则必须使用各种换 能器将其变换为电信号后方可获取。不对人体施加任何刺 激，获取到的信号是自发信号；施加一定刺激后，得到的 是诱发信号。 非电量生理信号按其能量方式，可以分为：①机械量 信号，如脉搏和心音是振动信号，血压是压力信号等；② 热学量信号，如体温等；③化学量信号，如血液的pH值等； 热学量信号，如体温等；③化学量信号，如血液的pH值等； pH ④光学量信号，如血氧饱和度等。对不同类型的信号，所 用换能器的换能原理不同，一般医学换能器的换能方式有 压电效应、热效应、光电效应及阻抗变化和电化学效应等。 换能器的主要性能指标有：安全性、线性、频响或传递函 数、精度（幅度分辨率）、准确度（测量误差范围）和稳 定性等，生物医学换能器是生物医学工程中的一个专门研 究领域，有许多专著对此有详细介绍。常用生物医学换能 器按使用方式分有以下几类。
如果放大器的输入阻抗不够高（与源阻抗相比），则造 成信号的低频分量的幅度减小，产生低频失真。电极阻抗还 随电极中电流密度的大小而变化。小面积电极（如脑电测量 的头皮电极，眼电测量的接触电极）在信号幅度变化时，电 极电流密度变化比较明显，相应的电极阻抗会随信号幅度的 变化而不同，即低幅度信号的电流密度小，电极阻抗大。如 果人体是在运动的情况下，电极和皮肤接触压力有变化，人 体组织液和导电膏中的离子浓度也有变化，都会导致电信号 在放大器输入端产生极大的干扰。表1 在放大器输入端产生极大的干扰。表1-1是部分生物电放大器 的输入阻抗指标。 用于细胞电位测量的微电极放大器的输入阻抗高达109 用于细胞电位测量的微电极放大器的输入阻抗高达109 量级。此外，放大器高输入阻抗也是高共模抑制比的必要条 件。 表1-1 部分生物电放大器的输入阻抗指标
第一章生物医学信号检测基础
第一节 生物医学传感器简介
• （Introduction to Biomedical transducer）
• 人体的生物电信号如脑电和心电等可以通过电极采用一定
•
的导联方式获取，非电量生物医学信号则必须使用各种换 能器将其变换为电信号后方可获取。不对人体施加任何刺 激，获取到的信号是自发信号；施加一定刺激后，得到的 是诱发信号。 非电量生理信号按其能量方式，可以分为：①机械量 信号，如脉搏和心音是振动信号，血压是压力信号等；② 热学量信号，如体温等；③化学量信号，如血液的pH值等； ④光学量信号，如血氧饱和度等。对不同类型的信号，所 用换能器的换能原理不同，一般医学换能器的换能方式有 压电效应、热效应、光电效应及阻抗变化和电化学效应等。 换能器的主要性能指标有：安全性、线性、频响或传递函 数、精度（幅度分辨率）、准确度（测量误差范围）和稳 定性等，生物医学换能器是生物医学工程中的一个专门研 究领域，有许多专著对此有详细介绍。常用生物医学换能 器按使用方式分有以下几类。
近年来被学术界认为最成功和最具实用价值的用于生 物医学测量的生物换能器有：（1）血糖生物传感器；（2） 快速分析葡萄糖、谷氨酸、乳酸盐和乳糖等成分的多功能 生物传感器；（3）测量机体内三磷酸腺苷（ATP）变化 的生物传感器；（4）广泛应用于传染病和基因变异检测 的脱氧核糖核酸（DNA）生物传感器。 DNA生物传感器又称DNA探针或DNA芯片，它是二十 世纪八十年代末发展起来的一种新型的生物传感器。 目前研究和开发的DNA生物传感器从信息转换原理区 分，主要有电极电化学式、石英晶体振荡器（QCM）质量 式和表面等离子谐振（SPR）光学式等几种。 目前，微电子机械系统（MEMS）技术给生物传感器 的发展带来了深刻的影响，成为当今发展生物传感器的核 心技术。采用MEMS技术可以将传感器与微元件、微执行 器等集成化，把生物传感器推到了一个新的阶段，形成了 一个崭新的BioMEMS研究领域。
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生物医学信号处理习题集第一章 生物医学信号处理绪论 ..................................................................................................... 1 第二章 数字信号处理基础 ............................................................................................................. 1 第三章 随机信号基础 ..................................................................................................................... 5 第四章 数字卷积和数字相关 ......................................................................................................... 9 第五章 维纳滤波 ........................................................................................................................... 10 第六章 卡尔曼滤波 ....................................................................................................................... 13 第七章 参数模型 ........................................................................................................................... 16 第八章自适应信号处理 (19)第一章 生物医学信号处理绪论1. 生物医学信号处理的对象是什么信号？ 解答：包括生理过程自发产生的信号，如心电、脑电、肌电、眼电、胃电等电生理信号和血压、体温、脉搏、呼吸等非电生理信号；还有外界施加于人体的被动信号，如超声波、同位素、X 射线等。
2. 生物信号的主要特点是什么？ 解答：随机性强，噪声背景强。
第二章 数字信号处理基础You can use Matlab where you think it ’s appropriate. 1.FIR 滤波器和IIR 滤波器的主要区别是什么？ 解答：FIR 滤波器的单位脉冲响应是有限长的序列，该滤波器没有极点，具有稳定性。
IIR 滤波器的单位脉冲响应是无限长的序列，该滤波器有极点，有可能不稳定。
2.两个滤波器级联，第一个的传递函数为2-11z 2z 1)z (H -++=，第二个为-12z 1)z (H -=，当输入为单位脉冲时，求输出序列，画出级联滤波器的频率响应。
解答：)z 1)(z 2z 1()z (H 12-1---++==32-1z z z 1----+h(n)=[1,1,-1,-1]，n=0，1，2，3。
即输入单位脉冲时的输出序列值。
freqz(h,1)3.A 3rd -order lowpass filter is described by the difference equation: )3n (2781y .0)2n (1829y .1)1n (76y .1)3n (0181x .0)2n (0543x .0)1n (0543x .0)n (0181x .0)n (y -+---+-+-+-+=Plot the magnitude and the phase response of this filter and verify that it is a lowpass filter. 解答：b = [0.0181, 0.0543, 0.0543, 0.0181]; a = [1.0000, -1.7600, 1.1829, -0.2781]; m = 0:length(b)-1; l = 0:length(a)-1; K = 500; k = 1:1:K;w = pi*k/K; % [0, pi] 分成501个点. num = b * exp(-j*m'*w); % 分子计算 den = a * exp(-j*l'*w); % 分母计算 H = num ./ den;magH = abs(H); angH = angle(H); subplot(1,1,1);subplot(2,1,1); plot(w/pi,magH); grid; axis([0,1,0,1]) xlabel(''); ylabel('|H|'); title('幅度响应');subplot(2,1,2); plot(w/pi,angH/pi); grid on; axis([0,1,-1,1])xlabel('以pi 为单位的频率'); ylabel('以pi 弧度为单位的相位'); title('相位响应');或freqz(b,a)明显是低通滤波器，Wc 大概在0.25pi 。
（衰减3个dB ，下降一半）4.Find the inverse z-transform of x(z)=14z 3z z2+-.To check the result using Matlab function residuez.解答：)z 3111z 11(2/1z 4z 3z 14z 3z z )z (X 112112--------=+-=+-=b = [0,1]; a = [3,-4,1]; [R,p,C] = residuez(b,a) [b,a] = residuez(R,p,C) R = 0.5000 -0.5000 p = 1.0000 0.3333 C = []b = -0.0000 0.3333a = 1.0000 -1.3333 0.3333 笔算和程序结果一致。
5.Choose an appropriate window to design a digital FIR lowpass filter with the following specifications:25dB .0A ,2.0p p ==πω,50dB A ,3.0s s ==πωDetermine the impulse response and provide a plot of the frequency response of the designed filter. (help fir1 function ) 解答：wp = 0.2*pi; ws = 0.3*pi; tr_width = ws – wp ；M = ceil(6.6*pi/tr_width) ；%查表求得窗长度，hamming window 即可 n=[0:1:M-1]; wc = (ws+wp)/2 b= fir1(M,wc/pi); h=b(1:end-1);[hh,w] = freqz(h,[1],'whole');%默认就是hamming window hhh=hh(1:255);ww=w(1:255); % 画图subplot(2,2,3); stem(n,h);title('实际脉冲响应') axis([0 M-1 -0.1 0.3]); xlabel('n'); ylabel('h(n)')subplot(2,2,4); plot(ww/pi,20*log10(abs(hhh)));title('幅度响应（单位： dB ）');grid axis([0 1 -100 10]); xlabel('频率（单位：pi ）'); ylabel('分贝') set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,0.2,0.3,1]) set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-50,0])第三章 随机信号基础1.什么是平稳各态遍历的随机过程？ 解答：如果随机信号的统计特性与开始进行统计分析的时刻无关，则为平稳随机过程，否则为非平稳随机过程。
对于平稳过程，如果所有样本在固定时刻的统计特征和单一样本在全时间上的统计特征一致，则为各态遍历的随机过程。
平稳且各态遍历是本课程分析医学信号的一个前提假设2.判断随机相位正弦波在均值意义下是否各态遍历。
)sin()(0φω+=t A t x ，A 0ω是固定值，φ是随机变量，分布为均匀分布：πφπφ20,21)(<≤=p ，其它为零。
解答：该随机过程的时间平均为：0dt )t (Asin 2T 1lim m TT0T x =⎰+=-∞→φω 该随机过程的总体平均为：0d )(p )t (Asin dx )x (xp )x (E 200AA-=⎰+=⎰=φφφωπ因此该过程在均值意义下是各态遍历的。
3.讨论相互独立、互不相关、相互正交的区别和联系。
解答：随机变量统计独立的条件为：)y (p )x (p )y ,x (p = 互不相关的条件为：0)y ,x (cov = 正交的条件为：0)xy (E =对于一般的随机变量：统计独立则互不相关；当其中有任意一个变量的均值为零，则互不相关和正交可以互相推导。
对于高斯随机变量，统计独立和互不相关可以相互推导；当其中有任意一个变量的均值为零，则三者都能互相推导。
4.输入序列n x 的一阶概率密度函数是)(2)(2n x n x u e x p n -=。
证明：5.0)(=n x E ；如2142x x y +=，1x 、2x 都是具有上述分布的随机序列，求)(y E 。
解答：⎰=+∞∞-n n n n dx )x (p x )x (E ⎰=+∞0n -2x n dx 2e x n ⎰=+∞0-2x n n de x -⎰+∞+-=+∞-0n 2x -2x n dx e 0ex n n⎰=+∞0n 2x -dx e n⎰-=+∞02x -n de 5.0=0)e (5.0n 2x ∞+--=0.5 E （y ）=E(2x 1+4x 2)=E(2x 1)+E(4x 2)=35.已知平稳随机过程x 的自相关函数如下，求其功率谱密度及均方，并根据所得结果说明该随机过程是否含有直流分量或周期性分量。