心电信号工频干扰对消

心电信号中的工频干扰的对消
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报告人： 2011-11-9
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Contents
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研究背景
原理框图
仿真源自文库析
系统设计
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研究背景
心电信号处理是现代生命科学研究的重要组成部 心电信号反映了心脏的活动状况。 分，心电信号反映了心脏的活动状况。 人体心电信号是低频微弱信号，易受外界干扰或 人体心电信号是低频微弱信号， 噪声影响，在各种干扰中，50Hz的工频干扰对其 噪声影响，在各种干扰中，50Hz的工频干扰对其 影响最大。 影响最大。 传统的消除办法有：良好的接地、使用双绞线、 传统的消除办法有：良好的接地、使用双绞线、 设计一个良好的带阻滤波器、采用木质的病床等。 设计一个良好的带阻滤波器、采用木质的病床等。 传统带阻滤波器的缺陷是，只能滤除固定频率， 传统带阻滤波器的缺陷是，只能滤除固定频率， 若该频率有偏移， 若该频率有偏移，则滤波性能大打折扣
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原理框图
本系统采用LMS算法进行工频干扰对消毒原理框图如下 算法进行工频干扰对消毒原理框图如下 本系统采用 图所示。 图所示。
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仿真图
对以上框图在MATLAB 对以上框图在 平台下进行仿真， 平台下进行仿真，原始 输入信号为心率72的心 输入信号为心率 的心 电信号， 电信号，其中包含 50Hz的工频干扰，输 的工频干扰， 的工频干扰 入信号取自经比例衰减 的电源信号， 的电源信号，采样频率 为100Hz，仿真图如下 ， 图所示
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仿真图
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仿真结果分析
经过LMS自适应系统对消后的心电信号可以看到， 自适应系统对消后的心电信号可以看到， 经过 自适应系统对消后的心电信号可以看到 开始时，由于采样点不够， 开始时，由于采样点不够，输出信号仍然含有很强 的工频干扰信号，随着采样数增加，达到200以后， 以后， 的工频干扰信号，随着采样数增加，达到 以后 信号中己经不含有工频干扰信号了， 信号中己经不含有工频干扰信号了，也就是工频干 扰被对消了。 扰被对消了。 时域上，采样频率100Hz，200个采样数据仅需 时域上，采样频率 ， 个采样数据仅需 2S的时间，收敛速度很快。 的时间， 的时间 收敛速度很快。 从频谱图上看，心电信号的频谱集中分布在低频段， 从频谱图上看，心电信号的频谱集中分布在低频段， 出有一个很强的工频干扰谱线。 在50Hz出有一个很强的工频干扰谱线。对消后， 出有一个很强的工频干扰谱线 对消后， 50Hz的谱线抑制掉，而心电有用芯片谱保持完好。 的谱线抑制掉， 的谱线抑制掉 而心电有用芯片谱保持完好。
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自适应方法的工频滤波
采用自适应方法设计的滤波器，可克服以上缺陷， 采用自适应方法设计的滤波器，可克服以上缺陷， 能自动地适应环境变化，通过有限的， 能自动地适应环境变化，通过有限的，少量的训 练信号或模式训练， 练信号或模式训练，就能够外推至一个性能模式 以适应新的环境。 以适应新的环境。 自适应信号处理的核心是自适应算法， 自适应信号处理的核心是自适应算法，研究人员 已经提出了很多优秀的自适应的算法， LMS算法 算法、 已经提出了很多优秀的自适应的算法，如LMS算法、 RLS算法 SMI算法等 其中LMS 算法、 算法等， LMS算法较易实现 RLS算法、SMI算法等，其中LMS算法较易实现
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展望
经实验结果分析，基于 经实验结果分析，基于LMS自适应方法设计的工频 自适应方法设计的工频 干扰滤波器滤波效果良好， 干扰滤波器滤波效果良好，克服传统固定参数滤波 器的缺陷，前景很好。 器的缺陷，前景很好。自适应方法设计的滤波器由 于算法复杂，对处理器要求较高，随着DSP处理器 于算法复杂，对处理器要求较高，随着 处理器 的普及， 的普及，该类产品会迎来高峰