基于labview心电信号的系统设计选编.doc

学号 14112202585 成绩 《虚拟仪器技术》课程论文 题目： 心电信号分析系统设计 作 者 班 级 院 别 信息 专 业 电子信息工程 完成时间 201年10月20日 1 绪论 1.1研究背景和意义 随着计算机、通信、微电子技术的日益完善，以及以Internet为代表的计算机网络时代的到来和信息化要求的不断提高，传统的通信方式突破了时空限制和地域限制，大范围通信变得越来越容易，对测控系统的组建也产生了越来越大的影响。一个大的复杂测试系统的输入、输出、结果分析往往分布在不同的地理位置，仅用一台计算机并不能胜任测试任务，需要由分布在不同地理位置的若干计算机共同完成整个测试任务。集成测试越来越不能满足复杂测试任务的需要，因此，“网络化仪器”的出现成为必然。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。了解人体心电信号的时域特征和频谱特征。进一步了解数字信号的分析方法。通过应用具体的滤波器进一步加深对滤波器的理解。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。 1.2 论文主要完成的工作 2 系统设计 2.1系统功能要求 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。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。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。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。 2.2系统方案设计 txt格式的数据文件内容及格式如图1-1所示（以100.txt为例）： 图1.1 txt格式心电数据文件 其中文件的第一列为采样时间，第二列是在以MLII这种导联方式所得到的采样数据，第三列式以V5这种导联方式所得到的采样数据，全文件记录了约为10s的心电数据，3600个采样数据，每一行数据之间用Tab符分隔。 由于数据文件中后两列数据是对同一种心电信号进行不同的导联方式所得到的采样数据，所以可以采用任意其中的一种采样数据（比如选择MLII），摒弃另外一种，即可完成对此心电信号的分析。全部的心电文件记录时间约为10s，共计12个左右周期的心电信号。 根据txt格式的数据文件的特点，利用labvIEW提供的I/O文件函数，在本课题中，主要是围绕LabVIEW中的read from spreadsheet file读表单文件函数来设计心电信号的读取部分的VI，并利用XY Graph来对数据做图形化显示。让心电数据文件中的第一列时间数据作为x轴，对应的MLII方式的幅值作为y轴，以此得到绘制的原心电波形。 图1.2 读表单文件函数VI 图1.2读表单文件函数使用举例 实际设计心电信号数据文件时需要注意： （1）数据文件的前两行为解释说明文字，不是真正的信号数据，读取信号程序要能够自动忽略前两行文字，只读取真正的数字信号数据（严禁自己手动删除原心电数据文件中的前两行数据，必须通过程序来实现忽略前两行文字的目的）。 （2）利用数组函数分别将文件的前两列分别读入一个一维数组。labvIEW默认的从文本文件中读取的数据都是字符串，因此在使用心电信号数据前需要将其转换为数值才可以。注意：第一列时间数据均为0:00.007这种格式，因此需要将字符串0:00.007先转化为字符串0.007，即去除字符串中冒号（：）以前的部分，然后再将其转为数值。 （3）最后利用已经转为数值的分别代表心电信号时间和幅值的两个一维数组，图形化还原原始心电信号波形，在此推荐利用labvIEW中XY Graph。 2.心电信号的线性插值处理 根据上文中提到的插值公式，以此为原理，设计labvIEW程序，对心电信号数据做线性插值处理。插值完以后的数据应该是时间均匀的、以0.001秒为间隔的。 此步骤主要是基于labvIEW中的数组操作函数来实现，建议一定首先熟悉并掌握labvIEW中的所有数组操作函数的作用和操作方法（比如array size函数、index array函数、insert into array函数等）。 其中一种插值方法的思路是：第一步中读取的心电信号数据的时间数据和幅值数据分别存放在一个一维数组中。然后利用for循环结构把所有数据依次读取进来。判断时间数据数组中前后两个相邻的数据间隔是否为0.001s，如果是则判断下一对相邻两