CN106901722A - 集采集与滤波为一体的微信号检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了集采集与滤波为一体的微信号检测装置，包括传感电路和读取电路，所述传感电路与读取电路通过无线互感耦合进行信息传递；读取电路包括正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路依次连接，正弦波信号发生器、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路依次连接，第一波形变换电路和第二波形变换电路分别与鉴相电路连接，鉴相电路、低通滤波电路和放大电路依次连接。本发明避免了传统技术中心电采集装置通过电极和导线直接连在人体的皮肤上的情况，这样不仅扩大了病人自由活动的范围，同时也提升了舒适性，还提高了心电信号的准确性和实时性。

Description

集采集与滤波为一体的微信号检测装置

技术领域

本发明涉及生物信号探测，具体涉及集采集与滤波为一体的微信号检测装置。

背景技术

近几年来，防治心血管类疾病已经成为一项个人保健的重点内容。心血管类疾病是一种十分常见的多发性疾病，具有难以预测性、突发性、致残致死的高度危险性。一般，常规的心电采集和监护设备体积庞大，不方便携带，无法对心血管类疾病患者进行实时、连续的监护，使得心血管类疾病成为了被人们容易忽视的巨大杀手，当前，随着医学电子科学技术的快速发展，对心电监测设备的研究也正在朝着微型化、低能耗和多功能化的趋势发展。目前这些心电采集装置大多通过电极和导线直接连在人体的皮肤上，不仅限制了病人活动的自由，同时也降低了舒适性，从而可能导致心电信号数据的不准确性和不实时性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是应用现有技术采集的心电信号数据准确度不高，目的在于提供集采集与滤波为一体的微信号检测装置，提高心电信号数据的准确度，实现实时监控。

本发明通过下述技术方案实现：

集采集与滤波为一体的微信号检测装置，包括传感电路和读取电路，所述传感电路与读取电路通过无线互感耦合进行信息传递；所述正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路、鉴相电路、低通滤波电路和放大电路，所述正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路依次连接，所述正弦波信号发生器、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路依次连接，所述第一波形变换电路和第二波形变换电路分别与鉴相电路连接，所述鉴相电路、低通滤波电路和放大电路依次连接。传感电路通过与读取电路的电感线圈电路进行互感耦合，从而实现能量和信号的传输，读取电路对传感电路传输的能量用于驱动传感器正常工作，传感器将采集的心电信号变化信息无线耦合回读取电路中。

进一步地，正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器，所述正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器依次连接；所述滞后β移相电路和超前β移相电路通过连接正弦信号放大器与正弦波信号发生器连接。正弦波信号发生器用于对传感电路进行能量和信号的传输，同时也作为鉴相电路的基准信号用于对传感电路耦合回的信号进行相位比较。

进一步地，放大电路包括第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器，所述第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器依次连接；所述放大电路通过第三电压跟随器与低通滤波器连接。

进一步地，滞后β移相电路滞后90度。

进一步地，第一电压跟随器、第二电压跟随器均采用AD8017AR芯片。

进一步地，第一波形变换电路、第二波形变换电路均采用AD8611AR芯片。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明采用传感电路和读取电路，传感电路和读取电路之间的能量和信息交换均通过无线耦合方式实现，避免了传统技术中心电采集装置通过电极和导线直接连在人体的皮肤上的情况，这样不仅扩大了病人自由活动的范围，同时也提升了舒适性，还提高了心电信号的准确性和实时性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构框图；

图2为本发明电压跟随电路示意图；

图3为本发明波形变换电路示意图；

图4为本发明低通滤波电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，集采集与滤波为一体的微信号检测装置，包括传感电路和读取电路，所述传感电路与读取电路通过无线互感耦合进行信息传递；所述读取电路包括正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路、鉴相电路、低通滤波电路和放大电路，所述正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路依次连接，所述正弦波信号发生器、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路依次连接，所述第一波形变换电路和第二波形变换电路分别与鉴相电路连接，所述鉴相电路、低通滤波电路和放大电路依次连接。第一电压跟随器、第二电压跟随器均采用AD8017AR芯片。第一波形变换电路、第二波形变换电路均采用AD8611AR芯片。滞后β移相电路滞后90度。

读取电路和传感电路之间通过无线互感耦合的方式进行能量和信号的传输，读取电路对传感电路传输的能量用于驱动传感电路正常工作，传感器将采集的心电信号变化信息无线耦合回读取电路中。正弦波信号发生器产生高频正弦信号，其中一路信号经过滞后β移相电路进行之后90°-β移相，然后经过第一波形变换电路进行波形变换，将变换后的方波信号输入到鉴相电路的一个输入端，另一路高频信号通过超前β移相电路进行超前β移相，将移相后的信号施加到电感线圈电路上，再通过互感耦合的方式传给传感电路，用于驱动传感器正常工作。传感电路中随着心电信号的变化，导致了整个传感回路谐振频率的改变，从而也使传感电路中的高频信号发生了改变，这个改变后的信号里面就包含着心电信号哦变化的信息，然后传感电路将变化后的信号耦合回读取电路，最后通过波形变换，将该耦合回的信号变换成为方波后输入鉴相电路的另一端。鉴相电路对两个输入端的信号进行相位比较然后输出比较后的信号，这个输出信号的变化就反映了心电信号的变化，将输出的信号经过低通滤波电路，再通过放大电路进行放大，就可以提取出于心电信号变化一致的电平信号，从而检测到心电信号的变化。

正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器，所述正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器依次连接；所述滞后β移相电路和超前β移相电路通过连接正弦信号放大器与正弦波信号发生器连接。

关于有源晶振电路，本实施例采用高精度的33MHz贴片7050有源晶振作为信号源，其频差大小为正负50ppm，所需电源电压为3.3V兼容5V，输出为方波信号，理论上高电平不低于0.9VCC，低电平不高于0.1VCC。

放大电路包括第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器，所述第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器依次连接；所述放大电路通过第三电压跟随器与低通滤波器连接。

第一电压跟随器、第二电压跟随器、第三电压跟随器、第四电压跟随器均采用AD8017，如图2所示，SIG0和REF1为两路跟随电路的信号输出端，P3接口连接读取电路的电感线圈电路，含有心电变化信息的高频信号从SIG1端输出，电压跟随电路的特点就是输入阻抗高，可达几兆欧，而输出阻抗低，可至几欧姆，能够起到提高负载能力和承上启下的作用。运放AD8017构成了两路电压跟随器，一路用来隔离晶振输出端OSC1和RLC电路的输入端OSC2，另一路用来隔离RLC选频电路的输出端OSC3和后续的放大电路，使放大电路能够正常的工作。AD8017构成的电压跟随器用来隔离正弦信号放大电路和移相电路，提高了带负载能力。

如图3所示，本实施采用的AD8611AR采用正5V单电源供电，SIG1端输入信号通过隔直电容C29后，通过两个电阻分压，将分压后的信号送入AD8611AR进行比较，SIG2端信号即为比较后输出的方波信号。

如图4所示，低通滤波电路采用无源RLC巴特沃斯低通滤波电路对AD9901的输出信号进行滤波处理。巴特沃斯低通滤波器在通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，在阻频带则逐渐下降为零，且随着滤波器阶数越来越高，阻频带振幅就会衰减的越来越快。为了减小和抑制50Hz工频干扰的影响，使用了一个截止频率为42Hz的4阶无源RLC巴特沃斯低通滤波器。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，包括传感电路和读取电路，所述传感电路与读取电路通过无线互感耦合进行信息传递；所述读取电路包括正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路、鉴相电路、低通滤波电路和放大电路，所述正弦波信号发生器、滞后β移相电路、第一电压跟随器、第一波形变换电路依次连接，所述正弦波信号发生器、超前β移相电路、第二电压跟随器、电感线圈电路、第二波形变换电路依次连接，所述第一波形变换电路和第二波形变换电路分别与鉴相电路连接，所述鉴相电路、低通滤波电路和放大电路依次连接。

2.根据权利要求1所述的集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，所述正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器，所述正弦波信号发生器包括有源晶振电路、RLC选频电路和正弦信号放大器依次连接；所述滞后β移相电路和超前β移相电路通过连接正弦信号放大器与正弦波信号发生器连接。

3.根据权利要求1所述的集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，所述放大电路包括第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器，所述第三电压跟随器、高通滤波器、第四电压跟随器、放大器依次连接；所述放大电路通过第三电压跟随器与低通滤波器连接。

4.根据权利要求1所述的集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，所述滞后β移相电路滞后90度。

5.根据权利要求1所述的集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，所述第一电压跟随器、第二电压跟随器均采用AD8017AR芯片。

6.根据权利要求1所述的集采集与滤波为一体的微信号检测装置，其特征在于，所述第一波形变换电路、第二波形变换电路均采用AD8611AR芯片。