生物信号采集系统的使用讲义.doc

计算机生物信号采集处理系统计算机生物信号采集处理系统系统计算机生物信号采集处理系统计算机生物信号采集处理系统计算机生物信号采集处理系统计算机生物信号采集处理系统系统　　 图1－2 Pclab系统工作原理模式图 计算机生物信号采集处理系统软件主要用来对已经数字化了的生物信号进行显示、记录、存储、处理及打印输出，同时对系统各部分进行控制，与操作者进行话。系统 计算机在采集生物信号时，通常按照一定的时间间隔对生物信号取样，并将其转换成数字信号后放入内存，这个进程称为采样。 (1)Ａ/D转换器　生物信号通常是一种连续的时间函数，必需转换为离散函数，再将这个离散的函数按照计算机的“标准尺度”数字化，以二进制表达，才能被计算机所接受。Ａ/Ｄ转换设备能提供多路模/数转化和数/模转换。Ａ/Ｄ转换需要一定时间，这个时间的长短决定着系统的最高采样速度。Ａ/Ｄ转换的结果是以一定精度的数字量表示，精度愈高，（曲线的）幅度的连续性愈好。对一般的生物信号采样精度不应低于12位数字。转换速度和转换精度是衡量Ａ/Ｄ转换器性能的重要指标。 (2)采样　与采样有关的参数包括通道选择、采样间隔、触发方式和采样长度等方面。 ①通道选择　一个实验往往要记录多路信号，如心电、心音、血压等。计算机对多路信号进行同步采样，是通过一个“多选一”的模拟开关完成的。在一个很短暂的时间内，计算机通过模拟开关对各路信号分别选通、采样。这样，尽管对各路信号的采样有先有后，但由于“时间差”极短暂，因此，仍可以认为对各路信号的采样是“同步”的。 ②采样间隔　原始信号是连续的，而采样是间断进行的。对某一路信号而言，两个相邻采样之间的时间间隔称为采样间隔。间隔愈短，单位时间内的采样次数愈多。采样间隔的选取与生理信号的频率也有关，采样速率过低，就会使信号的高频成分丢失。但采样速率过高会产生大量不必要的数据，给处理、存储带来麻烦。根据采样定律，采样频率应大于信号最高频率的2倍。实际应用时，常取信号最高频率的3～5倍来作为采样速率。 ③采样方式　采样通常有连续采样和触发采样两种方式。在记录自发生理信号（如心电、血压）时，采用连续采样的方式。而在记录诱发生理信号（如皮层诱发电位）时，常采用触发采样的方式。后者又根据触发信号的来源分为外触发和内触发。 ④采样长度　在触发采样方式中，启动采样后，采样持续的时间称为采样长度。它一般应略长于一次生理反应所持续的时间。这样既记录到了有用的波形，又不会采集太多无用的数据造成内存的浪费。 3、生物信号的处理 计算机生物信号采集处理系统因其强大的计算机功能，可起到滤波器的功能，而且性能远远超过模拟电路，恢复被噪音所淹没的重复性生理信号。人们可以测量信号的大小、数量、变化程度和变化规律，如波形的宽度、幅度、斜率和零交点数等参数。做进一步的分类统计、分析给出各频率分能量（如脑电、肌电及心率变异信号）在信号总能量中所占的比重，从而对信号源进行定位。对实验结果可以用计数或图形方式输出。对来自摄像机或扫描仪的图像信息经转换后，也可输入计算机进行分析。所以计算机生物信号采集处理系统，不仅具备了刺激器、放大器、示波器、记录仪和照相机等仪器的记录功能外，而且还兼有微分仪、积分仪、触发积分仪、频谱分析仪等信号分析器的信息处理功能。为节省存储空间，计算机可对其获得的数据按一定的算法进行压缩。 4、动态模拟 通过建立一定的数学模型，计算机可以仿真模拟一些生理过程，例如激素或药物在体内的分布过程、心脏的起搏过程、动作电位的产生过程等均可用计算机进行模拟。除过程模拟外，利用计算机动画技术还可在荧光屏上模拟心脏泵血、胃肠蠕动、尿液生成及兴奋的传导等生理过程。 四、计算机生物信号采集处理系统 电源开关用来打开或关闭硬件设备，注意在采样的过程当中不要关闭此电源。 通道1、通道2、通道3、通道4分别是四个独立的放大器通道，其中通道3是专用的心电通道，不能进行其他的信号采集。 刺激输出有两个插口，上方的是0~5V档输出和0~10V档输出，选择不同档刺激输出指示灯会随之变化。 ★下方是0～100V档输出，红色标记是提醒实验人员注意高压危险！ 后面板的各部分功能如下： USB接口用来插接USB线的小方端口，USB线的另一端接入计算机的USB接口。 监听输出口是与音箱的音频线相连，它是用来监听神经放电的声音。 监听输出口旁边的口是与串口线连接，它是用来传输刺激命令的。 地线接口用来接地线以减少外界环境对有效信号的干扰。 电源接口用来接入电源线，要求使用交流市电220V，50Hz。 ★若是前面板电源灯不亮，通常是保险管烧了。 2. Pclab-UE应用软件窗口界面功能介绍 3.一般生物医学信号采集的软件设置操作 用Pclab-UE生物医学信号采集处理系统做好电生理实验