生物医学工程概论 第七篇 生物医学信号.pdf

第七章 生物医学信号 生物医学信号的特征 生物医学信号的提取与分析 心电信号 脑电信号 一、生物医学信号的特征 信号 信号：是运载消 息（状态、特性 等）的工具，在 数学上可以表示 为独立变量的函 数，变量可以是 生物特征、时间 、空间位置等。 化学上：反应物的浓度以及反应过程等 信号的分类  模拟与数字信号 模拟信号：各种客观存在的信号 数字信号：数字化后的信号，可通过计算机进行处理，时间 和幅度均不连续，精度依赖于计算机  连续信号与离散信号  确定性信号与随机信号(平稳与非平稳信号) 生物信号分类  内源信号：由人体（源）自身发出（心电）  外源信号：外部信号（探测源）与人体作 用以后产生的信号（超声探测仪、阻抗）；  感生信号：由外源信号（如各种物理或化 学刺激）感生的内源信号（诱发电位、核 磁共振）。 生物医学信号的复杂性  时变(随机)、非线性、目标确定性  复杂载体（各向异性）  弱、低频、干扰强、多信号共存 二、生物医学信号处理 信号提取与处理系统 模 x(n) y(n) 模 拟 放大 A/D 数字信号 D/A 模拟 拟 滤波 变换器 处理器 变换器 滤波器 x (t) 采样 a y (t) a 1 信号提取与数字化  采样  放大器与输入阻抗  模数转化 采样 采样器一般由电子开关组成，开关每隔 Ｔ秒短暂地闭合τ秒，将连续信号接通，实 现一次采样。 xp (t) xa (t)p (t) 连续时间信号的采样 采样器 P(t) T 奈奎斯特采样定理：要使实信号采样后能 够不失真地还原，采样频率应大于信号最高频 率的两倍：f ≥2f （考虑到噪声，为避免频谱 s max 混淆，采样频率一般取为：fs(3~5)fmax ）。 为了避免高于最大频率的噪声信号进入采 样器造成频谱混淆，采样器前常常加一个保护 性的前置低通滤波器，阻止高于fS/2频率分量进 入。 放大器与输入阻抗  生物信号源为高内阻 弱信号源、强干扰  高内阻、低幅值信号 源放大：Rs=Ri  变化的高内阻、低幅 值信号源放大： RiRs 共模抑制比  差动放大器对差模信 号与共模信号放大倍 数的比值 Z U U i A CM