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心音傳感器與聲音傳感器工作原理

發(fā)布時間:2023-05-11 17:48:25人氣:

心音傳感器.jpg

心音傳感器硬件系統(tǒng)由什么組成?


整個硬件系統(tǒng)可以分為三個部分:信號的采集部分、信號的處理控制部分、信號的輸出部分。信號的采集包括心音傳感器、心電電極、阻抗變換電路、濾波器、同相放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。信號的處理控制部分主要由8031單片機完成,信號的輸出由8255芯片完成。


心音傳感器的工作原理


心音傳感器信號采集部分心音和心電綜合檢測系統(tǒng)的信號拾取包括心電和心音信號的拾取,鑒于二者的產(chǎn)生機理不同,該部分由心電電極和心音傳感器組成。心電電極我們采用市售的普通一次性心電電極,心音傳感器采用我們自己研制PVDF壓電薄膜傳感器。通過壓電薄膜傳感器采集的心音信號強度僅有幾個毫伏的數(shù)量級,需要對信號進(jìn)行放大,我們利用一種高共模抑制比、高輸入阻抗的運算放大器,利用電路的高度對稱性,來控制放大倍數(shù)。心電放大單元包括輸入緩沖電路、高共模抑制比高增益差動放大器、低通濾波器、QRS波檢測電路等部分。


心音傳感器和聲音傳感器區(qū)別


采集系統(tǒng)首先要解決的是如何將心音信號轉(zhuǎn)化成電信號,進(jìn)行數(shù)字處理。由于心音的頻率較低(20Hz~600Hz[4]),在人耳可聽頻域范圍的低頻段,因此選用話筒(將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號的換能器)作為聲音傳感器。


聲音傳感器有很多種類,如電容式、動圈式和駐極體式等。各類傳感器相關(guān)性能如下:電容式話筒(全稱靜電容量變化型傳聲器)的靈敏度最好,聲音特性最為平坦,但是須加以極化電壓才能工作,容易受干擾,價格也較貴;動圈式話筒的指向性最好,價格也不貴,但是靈敏性欠佳,頻率響應(yīng)不夠?qū)挘ㄗ罴褷顟B(tài)為40Hz~16KHz,而人耳平均聽力極限約為20Hz~20KHz[5]);駐極體式話筒的靈敏性高,價格低,但指向性不佳。


本系統(tǒng)對傳感器的選取原則是:靈敏度高,抗干擾能力強,除了要提取微弱的心音信號外,還要求它不受人聲,工頻等信號的干擾。通過對各方因素考慮,設(shè)計中選用駐極體式話筒。


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