第二章 连续时间信号的采样与重构.ppt

生物医学数字信号处理 Biomedical Signal Processing 刘鹏 计算机科学与技术学院 第二章：生物医学信号采集及检测 生物医学信号检测 生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术。 涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域，也依赖于生命科学（如细胞生理、神经生理等）研究的进展。 传感器（transducer） 根据信号的物理特性, 力热光电，选用合适的换能器, 把信号转换称为电信号。 特殊性, 就生物医学信号而言, 应考虑其特殊性, 例如, 安全性, 适应性等. Pulse transducer Blood pressure 信号调节(Signal Conditioning) 放大和多路选通, 把经过换能器输出的电信号经过放大(amplify)、滤波(filtering)、采样/保持(sample/hold)等处理， 对于多信号系统（多通道），还包括多路选择以及多通道的同时采样(S/H, sample and hold). 对各种功能参数的调节可以用计算机程控(Programmable), 量化部分 连续时间信号--离散时间信号 离散时间信号--A/D--数字信号(digital signals) 采集(sampling) 均匀采集: 采样间隔为T, x(t)-- x(nT), n=1,2,…, 不需存储时间信息, 非均匀采样: 当信号是由速变段和静息段构成时, 速变段--减小T,静息段--增加T, 要存储时间信息, A/D转换 对于A/D转换器的选取,取决于信号的特性、采样速度、A/D转换器的性能等多种因素， 对多通道系统, 有单A/D转换器和多个A/D转换器 单A/D转换器: 快速转换, 无通道间差异, 多个A/D转换器, 对转换速度要求低, 易造成通道间差异, A/D converter 片选， 开始转换信号， 转换结束信号， 数字地，模拟地， 模拟输入，数字输出， 转换时间，转换速率， 输入、输出参考， A/D的主要性能指标 分辨率 转换时间 输入电压范围 转换误差 数据采集板（DAQ） 在一块印刷电路板上, 集成 模拟多路开关 程控放大器 采样/保持器 A/D和D/A转换器 举例, MS-1241A接口板, 一片A/D, 两片D/A, 32路多路开关, S/H和程控放大器, 并行I/O接口, 定时计数通道等, 功能: 选址, 设置增益, 模拟和数字量的输入输出, 定时计数等, 工作过程: 用BASIC等高级语言、汇编语言加以控制, PCI2000: 12位单端32/双端16通道100K A/D卡，带DC-DC，自动切换通道，可选0-10V、±5V、±10V输入，程控增益1、2、4、8或1、10、100、10000，带开关量输入输出各16路，支持查询、中断两种工作方式。?单价：￥2280元 　 数据采集卡 采样控制单元(controlling unit)和时间逻辑控制单元 采样控制单元: 计算机可以通过I/O口来编程控制采集系统的参数，采样速率，放大器的参数等 时间逻辑控制单元: Microcontroller或FPGA等一些可变程器件，控制和协调整个采样过程的时间逻辑, 控制和采样软件 用汇编语言、高级语言（C等）编程，使系统按设计要求工作，包括： 控制采集系统的各种设置， 采样和信号储存， 数字信号处理， 生物医学检测中的干扰与噪声 干扰 噪声 系统的固有特性 两者的区别 *Biomedical signal processing * 哈尔滨工业大学 HIT Biomedical Signal Processing 哈尔滨工业大学 HIT Biomedical Signal Processing 哈尔滨工业大学 HIT Biomedical Signal Processing 典型的数据采集系统 传感器 (transducer) 信号调理（what’s the purpose?） 模数转换(parameters?) 时序逻辑控制单元(timing logic controlling unit) 计算