如何去除心电仪器中的干扰信号的解决方法

[摘要]心电信号是一种微弱的信号,但是在心电信号中有很多干扰信号,在干扰信号的作用下往往使检查的结果发生微妙的变化,所以本文结合实际生活,介绍了滤除心电信号中干扰信号的一种方法。

[关键词]心电信号 滤波 50Hz干扰信号

一、前言

人体的心电信号是一种淹没在许多较强的噪声和干扰之中,如肌电干扰,放大器噪声及其电极与皮肤之间的噪声,尤其是50Hz工频干扰等。这些干扰对心电信号的检测影响很大,因此,在检测过程中,如何减少或消除这些干扰,突出所需要的心电信号,就是心电放大设计中要考虑的关键问题。

二、心电信号检测中的干扰分析

由于心电信号的微弱,并且存在于强大的干扰信号中,因此对心电放大器的设计,主要的任务就是抗干扰。所谓干扰,就是除有用信号以外的噪声或受环境影响而使信号变化部分的总称。随着电子技术的发展,检测装置小型化,而大量的信号电路采用低电平,工作控制环境现场条件恶劣,所以装置的抗干扰技术是我们在设计检测系统时所必须要考虑的问题。干扰对电子系统产生了很大的危害:在检测元件中,混入的干扰信号会使测量的数据产生误差,造成判断上的失误;在其它领域,如控制系统中,干扰信号可能错误的操作。因此,为了使电子系统能够正常工作,必须在电子系统中采用抗干扰技术。

三、设计分析

在心电信号经过前置级放大器后,然后需要将放大后的信号进行滤波,因为经过分析可以知道,所设计的电路需要完成的主要任务是将信号中的50Hz干扰信号进行滤除,所以所选滤波电路带阻滤波电路,如果从输入信号中减去带通滤波电路汇总处理过的信号,就可以得到带阻信号,而现在我将采用的是双T带阻滤波电路,对50Hz的工频干扰进行抑制,最后通过主放大器将心电信号进一步放大,便于后面波形的显示。四、所选带阻滤波器的分析

电路如图所示,由节点导纳方程不难导出电路的传递函数为:

A(s)=V2(s)/V1(s)=Avf[1+(s/wo)2]/[1+2(2-Avf)s/wo+(s/wo)2]

式中wo=1/RC,既是特征角频率,也是带阻滤波电路的中心角频率;Avf=Ao=1+Rf/R1为带阻滤波电路的通带电压增益;Q=1/2(2-Ao)。如果Ao=1,则Q=0.5,增加Ao,Q将随之升高。当Ao趋近2是,Q趋向无穷大。因此,Ao愈接近2,A愈大,可使带阻滤波电路的选频特性愈好,即阻断的频率范围愈窄。

五、设计滤波电路

由双T带阻滤波电路的分析可知,愈使带阻滤波电路的选频特性愈好,就要使Ao趋向于2,在带阻滤波电路中所阻中心频率为f=1/2∏RC,因为所要阻止的频率为50Hz,所以根据公式可以计算出R、C的值,令R=1千欧,C=3.2微法。再根据使Ao=1+Rf/R1=2,使Rf=2千欧,R1=1千欧。这样电路就可以阻止50Hz的心电干扰信号了。

六、结语

心电信号中的干扰信号有多种方法,本方法也并不是最科学的方法,在心电信号中,其干扰信号可能有更多,同时需要更加科学与有效的方法进行研究和解决。

参考文献:

[1]康华光.电子技术基础模拟部分(第五版).

[2]衣承斌,刘京南.模拟集成电子技术基础.1994.