电子听诊器信号采集技术【开题报告+文献综述+毕业设计】.Doc

PAGE I 毕业设计开题报告 电气工程与自动化 电子听诊器（信号采集） 一、选题的背景与意义 随着医学的发展与进步，检测技术越来越重要，可以说医学的发展离不开科技，科技的进步带动医学发展。 在传统的心音检测技术中，通过物理传导器（传统听诊器）传导心脏跳动的声音，医生通过听到的声音信号与自己的临床经验对比，发现患者的症状所在。这种听诊器对噪声的要求很严格，噪声太大是听不出来的，而且听到声音后，需要的是医生的经验判断，这对外界环境影响和医生本身的要求就很高，误诊较多。 普通的电子听诊器是对声音信号进行采集，然后对信号进行模拟处理放大有用的声音，滤除杂音。这是对传统听诊器的极大改进，允许的噪声也较大，但是仍然离不开医生的经验判断，误诊还会有。 “耳听为虚，眼见为实”，现在最前沿的电子听诊器直接把声音信号采集处理并显示出来，还可以将采集的数据与数据库数据进行比较，如果数据库中数据越完善，误诊越少，还可以与传统方法听声音进行对比。这样就会大大减少误诊情况的发生， 减少了医生的工作量，也降低了对医生经验的要求，即资深医生可以做更多的事情，而将诊断交给实习医生甚至护理人员。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 基本内容 本课题主要研究利用震动传感器把人体器官的震动信号采集为电信号，并经过放大和滤波处理，带有自动增益控制电路。输出最大振幅为1Vpp的不失真电信号，提供给电子听诊器信号处理电路进行处理。 基本要求是频率响应0.5-100Hz，输出最大振幅为1Vpp，能够测量到人的心跳、脉搏、肺呼吸震动信号。 本课题研究的是电子听诊器模拟信号采集、处理与输入，结构图1： 声源是夹杂了杂波的心音，声音传感器输出的是采集的声音信号转换成的电信号，所以这个电信号是夹杂了杂波的信号。本课题要研究的是通过一系列的信号处理，把我们想要的声音信号从这个夹杂杂波的波形中分离 出来，而且这个信号需要MCU可处理。 从声音传感器出来的电信号峰峰值只有几个毫伏，给信号观察和处理带来不便，因此需要将信号先放大，放大信号是将峰峰值放大了的声音信号， 我们需要的信号只是其中的一个频段内的信号，因此要将我们不需要的信号滤除掉，就需要滤波电路。同时我们要将信号峰峰值限制在1V内，就需要有AGC环节。这样，我们就得到我们需要的模拟信号，通过AD转换输入MCU中进行数据处理即可。 2、拟解决问题 1.滤波信号，使通带在0.5HZ~100HZ范围内。 2.AGC环节，使输出信号保持在峰峰值1V内。 3.考虑到听诊器的便携性，有源元器件都要用到单电源供电。 三、研究的方法与技术路线： 声电转换 声电转换需要一个传感器，将声音信号转换为电信号，常见的是话筒。 常用的话筒有动圈式话筒和电容话筒。 动圈式话筒：性能稳定，结构牢固，价格较低；频率特性良好，50-15000 Hz频率范围内幅频特性曲线平坦；使用简便，噪声小。 电容话筒：频率特性好，音频范围内幅频特性曲线平坦；灵敏度高，噪声小； 失真小，瞬态响应性能好；但是工作特性不够稳定，低频段灵敏度随着使用时间 的增加而下降，同时寿命比较短。 我们需要的频率范围是0.5HZ~100HZ，动圈式话筒明显达不到要求，所以 我们采用电容话筒，常用的有驻极体电容。 工作原理如图2： 图2 驻极体话筒工作原理 左图为源极输出方式，右图为漏极输出方式，漏极输出输出信号大，灵敏度 高，因此选用漏极输出方式。 前级放大 话筒输出的电压信号很小，只有几个毫伏，因此需要对其进行放大，利用集 成运放，集成运放是有源元件，因此需要加电压，考虑到电子听诊器便携性，电 源用电池最方便，用单电源供电，电路图如图3 图3 单电源运放 单电源运放需要考虑到设置静态工作点的问题，图中用R1和R2分压来提供 静态工作点： （1） 放大倍数由R6和R7来决定 （2） 滤波 想要得到我们需要的频段就需要对放大后的波形进行滤波，考虑到滤波效果采用二阶滤波，图4为简单二阶滤波。 图 4 简单二阶滤波电路 传递函数： （3） （4）