CN107405073A - 用于建立噪声副本的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种数据采集系统和操作数据采集系统的方法。过零检测器根据主电源的电力线频率生成主循环开始信号。模数转换器对由测试探针提供的信号进行采样，并且以采样速率生成数据样本。噪声副本生成器根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本，并且根据噪声副本以采样速率生成噪声估算，其中，噪声副本生成速率小于采样速率。噪声去除模块从相应的数据样本中去除每个噪声估算。

Description

用于建立噪声副本的系统和方法

相关申请

本发明要求于2014年11月13日提交的美国专利申请No.14/540,329的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题涉及自适应噪声消除，更具体地，涉及电生理学数据采集系统中的自适应噪声消除。

背景技术

电生理学数据采集系统用于生物实验，以监控和记录来自被测对象(例如，细胞)的电信号。在这种实验中，研究员可使用其中布置有所述对象的实验装备。研究员还可以例如使用膜片钳技术将电极固定到所述对象上，并随后分析由电极检测到的电信号。来自所述对象的电信号可以是由高阻抗信号源生成的低电平信号。因此，这种信号可能会特别容易受到来自连接到主电源的器材的辐射放射和传导放射的电磁干扰(EMI)的影响。这种EMI可能会使感兴趣的信号失真，并且呈现为被添加到这种信号的“噪声”或“杂声”波形。此外，这种噪声可以根据由主电源生成的电流的频率而具有周期性。这种频率通常为50Hz或60Hz及它们的低次谐波。

研究员可使用电力线路调节器、法拉第笼、“接地回路”回避等来将实验装备与环境噪声源隔离。然而，即使给予了高度注意，但在从电极传输到数据采集系统的电信号中仍然会引入EMI。此外，如果这种电信号在研究员感兴趣的对象的生命周期中的某个时刻受到EMI的影响，则研究员用于准备和隔离对象的努力可能会是徒劳的。这种EMI会导致实验设备的故障排除所损失的时间，或者，更糟糕地，导致错过活细胞必须被测量的时间窗、以及不可挽回的细胞的损失。

发明内容

根据一个方面，一种耦接到第一主电源的数据采集系统包括：测试探针、过零检测器、模数转换器、噪声副本生成器、和噪声去除模块。过零检测器根据第一主电源的电力线频率生成主循环开始信号。模数转换器对由测试探针提供的信号进行采样，并且以采样速率生成数据样本。噪声副本生成器根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本，并且根据噪声副本以采样速率生成噪声估算，其中，副本生成速率小于采样速率。噪声去除模块从相应的数据样本中去除每个噪声估算。

根据另一个方面，一种用于操作耦接到第一主电源的数据采集系统的方法包括步骤：从测试探针接收信号；根据第一主电源的第一电力线频率生成主循环开始信号；对来自测试探针的信号进行采样，从而以采样速率生成信号的样本；根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本。副本生成速率小于采样速率。该方法包括其它步骤：根据噪声副本以第一频率生成噪声估算，以及从相应的数据样本中减去每个噪声估算。

附图说明

图1是根据本公开的数据采集系统的框图；

图2是图1的数据采集系统的另一实施例的框图；

图3是图1的数据采集系统的数据采集单元的框图；

图4是图3的数据采集单元的噪声副本生成器的框图；

图5是由图4的噪声副本生成器的抽取样本生成器进行的用于抽取信号的样本的处理的流程图；

图6是由图4的噪声副本生成器的累加器进行的用于生成噪声副本的处理的流程图；

图7是由图4的噪声副本生成器的延时器进行的处理的流程图；

图8是由图4的噪声副本生成器的插值器进行的用于在相继的噪声副本之间进行插值的处理的流程图；

图9至图11描绘了由图3的数据采集单元的模数转换器生成的样本的曲线图、以及由图3的数据采集单元生成的噪声校正样本的曲线图。

具体实施方式

参照图1，在一个实施例中，电生理学数据采集系统100包括测试探针102、数据采集单元(DAU)104、和控制器106。在一些实施例中，系统100耦接到(例如，由用户操作的计算机提供的)用户界面108。DAU 104和系统100的其它组件可以耦接到主电源110，并从主电源110以预定的电力线频率接收电力。这种电力线频率通常是位置相关的，例如，在美国大约为60Hz，在欧洲大约为50Hz。

测试探针102电耦接到被监控的对象，对来自该对象的电压进行传感并生成模拟信号。DAU 104接收来自测试探针102的模拟信号，对模拟信号采样以生成模拟信号的数字样本，处理该数字样本以从数字样本中去除噪声分量，并且生成噪声校正输出样本。控制器106可将这种噪声校正输出样本显示在用户界面108上，将这种噪声校正输出样本存储在与系统100相关联的存储介质(未示出)上，或者将这种噪声校正输出样本传输到另一个装置或系统(未示出)。用户界面108可以直接耦接到系统100，或者可以使用专用网络或公共网络耦接到系统100。类似地，存储介质可以直接耦接到系统100，或者可以使用专用网络或公共网络进行耦接。

用户使用用户界面108来向控制器106提供指令，这些指令用以配置DAU 104和/或测试探针102，用以启动对由测试探针产生的信号的采样，并且用于存储和/或显示噪声校正样本。控制器对这些指令进行解释，并且相应地协调DAU 104和/或测试探针102的操作。

参照图2，在一些实施例中，系统100还可包括信号调节单元112和/或测试控制单元114。信号调节单元112可包括例如无源放大器或有源放大器，以放大来自测试探针的模拟信号，并将放大后的信号提供给DAU 104。在一些实施例中，用户可以通过例如操作布置在其中布置有系统100的一个或多个组件的壳体(未示出)上的旋钮或拨盘、一个或多个开关、或者滑动控件来控制放大器的增益。替代性地，控制器106可以例如响应于从用户界面108接收到的命令来电子地控制这种放大器。在一些实施例中，可以将测试探针102和信号调节单元112集成到与系统100的其它组件电耦接的单独的单元中。

测试控制单元114可包括可刺激被监控的对象的装置。这种刺激可包括：将对象暴露于来自一个或多个微量吸液管的化学品或药物、传递电压、将对象暴露于可见或不可见的光源、生成声音等。在一些实施例中，用户界面108可直接控制测试控制单元114。在其它实施例中，控制器106可从用户界面108接收关于待被提供的刺激的指令，并且控制器106会相应地驱动测试控制单元114。

参照图3，DAU 104的实施例包括噪声副本生成器200、模数转换器(ADC)202、过零检测器(ZCD)204、和噪声去除模块206。模数转换器202对来自测试探针102的模拟信号进行转换，并且同时将数字样本提供给噪声副本生成器200和噪声去除模块206。ADC 202进行操作来以预定的采样频率或采样速率提供模拟信号的样本。在一些实施例中，ADC 202会以500千个样本/秒的速率生成样本。每当ADC 202生成样本，噪声副本生成器200就向噪声去除模块206提供这种样本中的噪声的估算。噪声去除模块206从样本中减去这种噪声估算，并且生成噪声校正样本。

ZCD 204监控由主电源110提供的电压，并且根据该电压的电力线频率生成过零信号。对于本领域内技术人员显而易见的是，去抖动滤波器或去抖动电路可以调节来自主电源110的信号，并且ZCD 104对这种调节后的信号中的电压进行监控。在一些实施例中，如果DAU 104是在美国操作的，则ZCD 204会根据美国使用的60Hz电力线频率来生成120次/秒的过零信号。类似地，如果DAU 104是在欧洲操作的，则ZCD 204会根据欧洲使用的50Hz电力线频率来生成100次/秒的过零信号。在其它实施例中，ZCD 204可以仅响应于主电源110中的正电压到负电压的转变而生成信号，因此，在美国生成60次/秒的过零信号，在欧洲生成50次/秒的过零信号。替代性地，ZCD 204可以仅响应于主电源110中的负电压到正电压的转变而生成信号。

在一个实施例中，ZCD 204包括模数转换器(未示出)，模数转换器对由主电源110提供的电力线电压进行采样，并对由这中样本表示的波形进行分析以找到过零点。在另一个实施例中，如对于本领域内的技术人员显而易见的，ZCD 204可使用变压器和比较器来确定过零点，或者可以使用光耦合器和比较器来确定过零点。也可以使用对于本领域内的技术人员显而易见的其它的生成过零信号的方法。

尽管所描述的由ZCD 204生成的过零信号表示当电力线的电压为零时的时间，但是本领域内的技术人员应当理解的是，当电力线处于任何预定电压时也可以生成过零信号，所述预定电压指示与电力线相关联的周期性波形的循环的开始。过零信号指示这种波形的任何一致的位置。例如，可在正走向上的0.2476伏处、或者负走向上的88.32伏处、或者主电源的每个循环期间达到的或穿过的任何其它值处生成过零信号。由ZCD 204生成的过零信号可以是可以用于使噪声副本生成器200的各分量的相位与主电源110的相位同步的任何信号。因此，由ZCD 204生成的过零信号是主电源循环开始信号。

如下面描述，噪声副本生成器200将它的操作与由ZCD 204生成的过零信号进行同步，以生成由主电源110中的EMI在由ADC 202生成的样本中所引起的噪声的估算。以这种方式，在具有以不同频率供电的主电源的不同的国家中无需修改就可以使用系统100。

参照图4，噪声副本生成器200包括抽取样本生成器220、多个循环存储缓冲器222、DC偏移计算器224、累加器226、延时器228、和插值器230。

噪声副本生成器200的抽取样本生成器220以预定的抽取因数对由ADC 202生成的样本进行抽样(即，抽取子样本)。在一些实施例中，预定的抽取因数为25，并且抽取样本生成器220选取由ADC 202生成的每个第25个样本，并且将所选出的抽取样本提供给DC偏移计算器224。抽取样本生成器220以这样的速率来生成抽取样本：所述速率是ADC 202的采样速率除以抽取因数。

对于本领域内的技术人员显而易见的是，ADC 202可以适应于以ADC 202的采样频率(例如，500千个样本/秒)向噪声去除模块206提供样本，并且根据抽取因数选择待被提供给噪声副本生成器200的样本。在这种实施例中，在噪声副本生成器200中可能不会使用单独的抽取样本生成器220。

参照图4和图5，开始时，在块300处，抽取样本生成器220将变量SampleNum和Slot的值初始化，变量SampleNum和Slot分别表示接收到的样本的数量和要存储这种抽取样本的缓冲器的槽(slot)。在块302处，抽取样本生成器220等待过零信号被生成，此后，在块304处，等待从ADC 202接收样本。随后，在块306处，抽取样本生成器220确定在来自ADC 202的前一个样本的接收与刚刚在块306处接收到的样本之间是否生成了过零信号。如果没有生成这种信号，则抽取样本生成器220前往块308。

否则，在块310处，抽取样本生成器222还将变量Slot的值设置为1。此后，抽取样本生成器220前往块308。

在块308处，抽取样本生成器220确定是否应当将在块304处接收到的样本选择为抽取样本。具体地，如果变量SampleNum的值和抽取因数的模数为零，则接收到的样本被选取，并且抽取样本生成器220前往块312。否则，在块318处，使变量SampleNum的值递增，并且抽取样本生成器220前往块304以等待另一个样本。

在块308处，如果抽取样本生成器220确定应当将在模块304接收到的样本选择为抽取样本，则抽取样本生成器220在块312处将选取的样本存储在缓冲器中的由变量Slot的值所参照的该缓冲器内的位置处。此后，抽取样本生成器220在块314处将变量Slot的值增加1，并且将选取的样本提供给DC偏移计算器224。随后，抽取样本生成器前往块318。

DC偏移计算器224对在主电源110的电力线的一个周期循环中生成的抽取样本计算滚动平均值。DC偏移计算器224包括内部环形缓冲器(也称为“循环”或“滚动”缓冲器)，所述环形缓冲器足够大，以存储可在主电源110的一个周期循环中生成的多个抽取值。可根据主电源110的最小可接受频率和抽取因数来确定最大的环形缓冲器尺寸。对于本领域内的技术人员显而易见的是，环形缓冲器尺寸随着主电源110的频率的降低而增加。每当从抽取样本生成器220接收到抽取样本时，就将抽取样本添加到环形缓冲器中。此外，每当接收到这种抽取样本时，DC偏移计算器224就对存储在环形缓冲器中的值求平均。即，DC偏移计算器224计算存储在环形缓冲器中的值的总和，随后将该总和除以这些值的数量。随后，DC偏移计算器224从所接收到的抽取样本中减去计算出的平均值，以估算所接收到的抽取样本中的噪声。DC偏移计算器224将抽取样本中的噪声的这种估算提供给累加器226和插值器230。在一些实施例中，DC偏移计算器224还接收这样一种指示：ZCD 204已经检测到主电源110的过零。这样的指示可以是例如ZCD 204设置的标志或发送到DC偏移计算器224的信号。DC偏移计算器224对在过零的连续检测之间接收到的抽取样本的数量进行计数，以确定由其生成的每个平均值中所要计入的抽取样本的数量。此外，如果采样频率不是抽取频率的整数倍，则DC偏移计算器224可在平均值中计入：在主电源110的一个周期循环中生成的最后一个抽取值与主电源110的后继周期循环中生成的第一个抽取值之间插值得到的值。例如，如果ADC 202采样频率是500千个样本/秒，主电源频率是60Hz，并且抽取速率是每25个样本抽取一个样本，则抽取频率是每60Hz循环333-1/3个抽取样本。DC偏移计算器使用如上面所述的插值来考虑由其计算出的DC偏移中的1/3个抽取样本的影响。

累加器226从DC偏移计算器224接收噪声估算。累加器226使用预定数量的循环存储缓冲器222，每个循环存储缓冲器222具有足够的空间来存储可在主电源110的一个周期循环中生成的抽取值的噪声估算。从DC偏移计算器224接收到的噪声估算以滚动的方式存储在这些循环存储缓冲器222中。此外，累加器226包括噪声副本缓冲器，噪声副本缓冲器至少足够大以保存可在主电源110的一个周期循环中生成的多个噪声估算。

每个循环存储缓冲器222与主电源110的一个周期循环相关联。当抽取样本生成器220提供抽取样本值时，特定的循环存储缓冲器222中的每个位置与该周期循环中的抽取样本时间相关联。例如，对于特定的周期循环，可将生成的第一个抽取样本值存储在循环存储缓冲器222的与该循环相关联的第一位置中，并且可将生成的第二个抽取样本值存储在该缓冲器的第二位置中，等等。当针对该循环生成了所有的抽取样本值时，将来自下一循环的值存储在各个循环存储缓冲器222中的另一缓冲器中。当所有循环存储缓冲器222都填满时，所接收到的额外的噪声估算值替代循环存储缓冲器222中的最早的噪声估算值。

在一个实施例中，累加器226包括五十个这种循环存储缓冲器222。在将五十个循环的抽取样本存储在这种缓冲器中后，更多的值会替代最早的抽取值。以这种方式，累加器226维持在主电源110的五十个最新的循环期间生成的噪声估算值。

噪声副本缓冲器包括与在主电源110的一个周期循环期间生成的每个抽取样本相关联的一个位置。当接收到噪声估算时，将这种噪声估算的值和与抽取样本时间相关联的噪声副本缓冲器中的位置中的值相加，该抽取样本时间与所接收到的值相关联。此外，从噪声估算中减去与循环存储缓冲器222中的该抽取样本时间相关联的最早的噪声估算值，以生成当前的噪声副本。累加器226将当前的噪声副本提供给延时器228和插值器230。累加器226以这样的速率(即，噪声副本生成速率)向延时器228和插值器230提供当前的噪声副本：该速率可以是ADC 202的采样速率除以由抽取样本生成器220使用的抽取因数。

参照图4和图6，开始时，累加器226在块350处选择所接收的噪声估算将被存储到其中的当前的循环存储缓冲器222，并设置变量DecimatedSampleNum的值，该变量对在主电源110的一个周期循环内接收到的样本的数量进行计数。此后，累加器226在块352处等待由DC偏移计算器224待生成的噪声估算。当接收到噪声估算时，累加器226在块354处将所接收到的噪声估算存储到当前循环存储缓冲器222中的与变量DecimatedSampleNum的值相关联的位置中。

此后，在块356处，累加器226将所接收到的噪声估算的值与噪声副本缓冲器中的值相加，该噪声副本缓冲器中的值存储在与变量DecimatedSampleNum相关联的位置中。在块358处，累加器226选择具有最早接收到的噪声估算的循环存储缓冲器222，并且选择在该缓冲器中所存储的与变量DecimatedSampleNum相关联的值。在块360处，累加器从与变量DecimatedSampleNum相关联的噪声副本缓冲器的值中减去在块358处选择的值，以生成当前的噪声副本。在块362处，累加器226将当前的噪声副本提供给延时器228和插值器230。

此后，累加器226在块364处使变量DecimatedSampleNum的值递增。随后，累加器226确定递增后的DecimatedSampleNum是否等于在主电源110的一个周期循环中生成的抽取样本的数量。如果否，则累加器226前往352以等待下一个噪声估算。否则，累加器226在块368处将变量DecimatedSampleNum的值重置为1，并且将噪声缓冲器中的另一个设置为当前循环存储缓冲器222，并且识别其中存储有最早的噪声估算的循环存储缓冲器222。此后，累加器226前往块352。以这种方式，通过累加器226响应于在周期循环内的特定的抽取样本时间接收到的抽取值而生成的每个副本均是基于与存储在循环存储缓冲器222中的抽取样本时间相关联的噪声估算值。

返回至图4，延时器228是一个周期循环延时电路。具体地，延时器230保存从累加器226接收的噪声估算值，直到从累加器226接收到另一个值为止。

参照图7，开始时，延时器228在块380处将变量DelayedRepl ica和CurrentReplica的值初始化为预定值(例如，零)。在块382处，延时器228等待从累加器226接收噪声副本。在块384处，延时器228将变量DelayedRepl ica的值设置为变量CurrentRepl ica的值。随后，在块386处，延时器228将在块382处接收到的噪声副本的值存储到变量CurrentReplica中。延时器228在块388处输出DelayedRepl ica的值，并且前往块382以等待另一个噪声副本。

返回至图4，插值器230从累加器226接收当前噪声副本，并且从延时器228接收延时的(即，之前的)噪声副本。注意，当前噪声副本和延时噪声副本是以由抽取样本生成器220使用的抽取频率而生成的。插值器230在这两个噪声副本之间进行插值，以按照ADC 202对所输入信号进行采样的频率来生成时序的噪声估算。

参照图8，在块400处，插值器230从累加器226接收当前噪声副本的值，并且从延时器228接收延时噪声副本的值。在块402处，插值器230将变量InterpolationCount的值设置为零。在块404处，插值器230等待指示ADC 202已经生成了样本的触发。在这些实施例中，这种触发可以是由ADC 202生成的信号、通过ADC 202设为高电平或低电平的预定引脚处的电压、由ADC 202或系统100的其它组件设置的标志。在块406处，插值器230通过从先前的噪声副本中减去当前噪声副本，并且将结果乘以由变量InterpolationCount与DecimationFactor的值相除产生的值，来计算变量Adjust的值。在块408处，插值器230将变量Adjustment的值与之前的噪声副本的值相加，以生成变量NoiseEstimate的值。随后，在块410处，插值器230将变量NoiseEstimate的值作为由ADC 202生成的当前样本中的噪声的估算提供给噪声去除模块206，作为噪声副本生成器200的输出。此后，插值器230在块412处使变量InterpolationCount的值递增。在块414处，插值器230确定变量InterpolationCount的值是否与由抽取样本生成器220使用的抽取因数的值相同，如果是，则插值器230前往块400。否则，插值器230前往块404。

返回至图3，噪声去除模块206插值从由ADC 202生成的样本中减去由噪声副本生成器200的插值器230生成的噪声估算，以生成噪声校正样本。

返回至图4，在一些实施例中，可在累加器226与插值器230之间使用相位校正器来在时间上将由累加器226生成的噪声副本与由ADC生成的样本对准。可能会由于例如生成噪声估算所需要的处理时间所导致的延时而发生时间上的或相位上的未对准。在一些实施例中，相位校正器可以将过零信号(抽取样本生成器220与其同步)和累加器226的输出自相关。在其它实施例中，可在累加器中引入可变延时，调整累加器直到累加器226的输出频率和过零信号生成器的频率之间的相位误差被最小化为止。也可以使用对本领域内的技术人员显而易见的将累加器226的相位与过零信号对准的其它方法。

图9至图11描绘了由ADC 202生成的可以被提供给噪声去除模块206的样本的曲线图500。曲线图502示出了在通过噪声副本生成器200从曲线图500中示出的样本中减去噪声估算之后的由噪声去除模块206生成的噪声校正样本。

由于抽取样本生成器220以比ADC 202的采样速率低的速率来生成抽取样本，因此噪声副本生成器200还可以以这种较低的速率来生成噪声副本。因此，与使用由ADC生成的每个值来计算噪声副本的情况相比，可以显著地降低噪声副本生成器200的存储和处理的要求。

与在频域中估算噪声的ANC系统相比，本文所公开的系统100在时域中校正噪声。典型的基于频域的ANC系统可以捕获两到三个谐波。相比之下，基于时域的系统100能够捕获小于与20Hz的采样率相对应的奈奎斯特频率(即，小于10Hz)的所有的谐波。本领域内的技术人员应当理解，与本文所公开的系统100相比，能够去除这种谐波中的噪声的基于频域的系统可能需要显著地更多的存储和处理能力。

此外，由于本文描述的噪声去除处理的存储器和处理器要求降低，因此，图3中所示的DAU 104的各组件可以在安装在印制电路板上的单个现场可编程门阵列(FPGA)中得以实现。

然而，对于本领域内的技术人员显而易见的是，硬件和/或软件的任何组合都可以用于实现本文所述的噪声去除处理系统。应当理解和了解的是，可通过一个或多个电子装置或数字控制装置上的硬件、软件、或硬件与软件的组合来执行结合图1至图8所述的处理、子处理、处理步骤中的一个或多个。软件可驻留在合适的电子处理组件或电子处理系统(例如，在图1至图8中示意性地示出的功能系统、控制器、装置、组件、模块、或子模块中的一个或多个)中的软件存储器(未示出)中。软件存储器可包括用于实现逻辑功能(即，可以以数字形式(比如，数字电路或源代码)或者以诸如模拟源(如模拟电信号、声音信号或视频信号)的模拟形式实施的“逻辑”)的可执行指令的有序的列表。这些指令可在如下这样的处理模块或控制器(例如，图3的ADC单元202、过零检测器204、噪声副本生成器200和噪声去除模块206)中执行，所述处理模块或控制器包括例如一个或多个微处理器、多个处理器的组合、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或专用集成电路(ASIC)。此外，示意图描述了具有不受功能的架构或物理布局的限制的具有物理(硬件和/或软件)实现的功能的逻辑分类。本申请中所描述的示例系统可以以多种配置来实现，并且作为单独的硬件/软件单元中的或者多个分离的硬件/软件单元中的硬件/软件组件而操作。

可执行指令可被实现为其中存储有指令的计算机程序产品，当电子系统的处理模块执行可执行指令时，引导电子系统执行指令。计算机程序产品可选择性地体现于如下这样的任何非暂时性计算机可读存储介质中，所述非暂时性计算机可读存储介质以供指令执行系统、设备、或装置(例如，基于电子计算机的系统、包含处理器的系统、或可选择性地从指令执行系统、设备、或装置获取指令并执行指令的其它系统)使用，或与指令执行系统、设备、或装置结合使用。在本文的上下文中，计算机可读存储介质是可存储如下这样的程序的任何非暂时性装置，所述程序以供指令执行系统、设备或装置使用，或者与指令执行系统、设备、或装置结合使用。非暂时性计算机可读存储介质可以选择性地是例如电子、磁性、光学、电磁、红外、或半导体的系统、设备、或装置。非暂时性计算机可读介质的更多具体示例的非全面的清单包括：具有一个或多个电线的电连接(电子)；便携式计算机软盘(磁性)；随机存取(即易失性)存储器(电子)；只读存储器(电子)；可擦除可编程只读存储器，比如，闪速存储器(电子)等；光盘存储器，比如，CD-ROM、CD-R、CD-RW(光学)等；以及数字通用光盘存储器，即DVD(光学)。

还应当理解的是，如本文中所使用的信号的接收和传输指的是两个或更多系统、装置、组件、模块、或子模块能够经由在某种类型的信号路径上行进的信号来彼此通信。信号可以是通信信号、电力信号、数据信号、或能量信号，它们可以沿着第一系统、装置、组件、模块、或子模块与第二系统、装置、组件、模块、或子模块之间的信号路径从第一系统、装置、组件、模块、或子模块向第二系统、装置、组件、模块、或子模块传达信息、电力、或能量。信号路径可包括物理连接、电连接、磁连接、电磁连接、电化学连接、光学连接、有线连接、或无线连接。信号路径还可包括第一系统、装置、组件、模块、或子模块与第二系统、装置、组件、模块、或子模块之间的附加的系统、装置、组件、模块、或子模块。

工业实用性

本文引用的包括出版物、专利申请、和专利的所有参考文献都以如下引用方式并入本文中，所述引用方式与每个参考文献被单独地和特定地指出为以引用方式整体地并入在本文中的引用方式一致。

除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则，在描述本发明的上下文中(特别是下面的权利要求书的上下文中)使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似的引用应当被解释为既涵盖单数也涵盖复数。除非本文另有说明，否则，本文中所述的数值的范围仅旨在用于单独提及落在这个范围内的每个单独数值的速记方法，并且将每个单独的数值并入到本说明书中，就如同在本文中单独描述该单独的数值一样。除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则，本文描述的所有方法都可以以任何适当的顺序执行。除非另有声明，否则，本文中提供的任何和所有示例或者示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地阐述本公开，并不是为了对本公开的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应当被解释为指示任何未声明的元素对于本公开的实践来说是必不可少的。

基于上面的描述，本发明的很多改型对于本领域内的技术人员而言是显而易见的。应当理解，所示出的实施例仅仅是示例性的，不应将它们视为是限制本公开的范围。

Claims (20)

1.一种数据采集系统，其耦接到第一主电源，所述数据采集系统包括：

测试探针；

过零检测器，其根据所述第一主电源的第一电力线频率来生成主循环开始信号；

模数转换器，其中，所述模数转换器对由所述测试探针提供的信号进行采样，并且以采样速率生成数据样本；

噪声副本生成器，其根据所述数据样本以副本生成速率生成噪声副本，并且根据所述噪声副本以采样速率生成噪声估算，其中，所述副本生成速率小于所述采样速率；以及

噪声去除模块，其从相应的数据样本中去除每个噪声估算。

2.如权利要求1所述的数据采集系统，其中，所述数据采集系统自动地适应所述第一主电源的第一电力线频率。

3.如权利要求1所述的数据采集系统，其中，所述数据采集系统可以使用以所述第一电力线频率供电的所述第一主电源来运行，并且可以在不作修改的情况下使用以第二电力线频率供电的第二主电源来运行。

4.如权利要求1所述的数据采集系统，其中，所述噪声副本生成器包括抽取样本生成器，其中，所述抽取样本生成器根据所述数据样本以副本生成速率来生成抽取样本。

5.如权利要求4所述的数据采集系统，其中，所述噪声副本生成器与主循环开始信号同步地运行。

6.如权利要求5所述的数据采集系统，其中，所述噪声副本生成器包括累加器，其中，所述累加器包括预定数量的缓冲器，每个缓冲器保存在所述第一主电源的周期循环期间生成的抽取样本，其中，所述周期循环的开始和结束是由相继的主循环开始信号来指示的。

7.如权利要求6所述的数据采集系统，其中，保存在每个缓冲器中的所述抽取样本对所述噪声副本作出贡献。

8.如权利要求6所述的数据采集系统，其中，所述噪声副本生成器包括DC偏移计算器，所述DC偏移计算器计算在所述周期循环期间生成的抽取样本的平均值。

9.如权利要求1所述的数据采集系统，其中，所述噪声副本生成器包括插值器，所述插值器在以所述副本生成速率生成的相继的噪声副本之间执行插值，从而以所述采样速率生成噪声估算。

10.如权利要求1所述的数据采集系统，其中，所述测试探针耦接到生物对象。

11.一种用于操作数据采集系统的方法，所述数据采集系统耦接至第一主电源，所述方法包括步骤：

从测试探针接收信号；

根据所述第一主电源的第一电力线频率生成主循环开始信号；

对来自所述测试探针的信号进行采样，从而以采样速率生成信号的样本；

根据数据样本以副本生成速率生成噪声副本，其中，所述副本生成速率小于所述采样速率；以及

根据所述噪声副本以采样速率生成噪声估算；

从相应的数据样本中减去每个噪声估算。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：使所述数据采集系统自动地适应主电源的第一电力线频率。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：在使用以第一电力线频率供电的第一主电源来运行所述数据采集系统，并且在不作修改的情况下使用以第二电力线频率供电的第二主电源来运行所述数据采集系统。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：以副本生成速率抽取数据样本以生成抽取样本。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：使噪声副本的生成与主循环开始信号同步。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：在多个缓冲器中累积抽取样本，其中，每个缓冲器存储在所述主电源的周期循环期间生成的抽取样本，其中，所述周期循环的开始和结束是由相继的主循环开始信号指示的。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：使用保存在每个缓冲器中的抽取样本来生成噪声副本。

18.如权利要求16所述的方法，还包括：计算在所述周期循环期间生成的抽取样本的平均值。

19.如权利要求11所述的方法，还包括：在以第二频率生成的相继的噪声副本之间执行插值，从而以所述采样速率来生成噪声估算。

20.如权利要求11所述的方法，其中，从所述测试探针接收信号的步骤包括：从生物对象接收信号。