CN113759194B - 一种人体信号收集发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种人体信号收集发生装置，其包括模拟信号采集电路、ADC模块、信号分析模块及存储模块，所述模拟信号采集电路，用于采集人体信号；所述ADC模块，用于将所述模拟信号采集电路采集的人体信号转化为数字信号；所述信号分析模块，用于分析所述数字信号的幅频特性；所述存储模块，用于将所述数字信号存储为用例文件，并将所述数字信号的分析结果存储为用例参照文件。本发明的人体信号收集发生装置可收集和准确地模拟多种人体信号。
Description
技术领域
本发明涉及信号发生器领域，尤其涉及一种人体信号收集发生装置。
背景技术
信号发生器，是指能够提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。多以设置三角函数各项参数来产生多种波形，如三角波、锯齿波、方波、正弦波。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，用作测试的信号源或激励源。
在医疗护理领域，许多医疗设备通过采集人体的电信号来分析生理特性，得出各种人体指标，监测生理状况、预测疾病风险。由于电路元器件存在差异性，同一电信号通过不同的信号采集电路后也会有所偏差，这些偏差必然会影响检测结果的准确程度，因此，设备的生产、检测、维护过程中，需要模拟人体生理信号注入设备，根据结果对设备做出校准。
当前市面上的信号发生装置，虽然能够依照用户设置的参数释放多种组合波形，但这种标准波形的组合，距离真实的人体信号终究有着极大的差距。既无法表现出人体信号的诸多异常特征（如体动、呼吸暂停），也无法表现人体信号的多样性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种可收集和准确地模拟多种人体信号的人体信号收集发生装置。
本发明实施例中，提出了一种人体信号收集发生装置，其包括模拟信号采集电路、ADC模块、信号分析模块及存储模块，
所述模拟信号采集电路，用于采集人体信号；
所述ADC模块，用于将所述模拟信号采集电路采集的人体信号转化为数字信号；
所述信号分析模块，用于分析所述数字信号的幅频特性；
所述存储模块，用于将所述数字信号存储为用例文件，并将所述数字信号的分析结果存储为用例参照文件。
本发明实施例中，所述数字信号的幅频特性包括频率、幅度、能量值上下界。
本发明实施例中，所述的人体信号收集发生装置，还包括控制模块和DAC模块，
所述控制模块，用于根据用户选择的信号释放模式及参数，输出数据流至所述DAC模块；
所述DAC模块，用于对所述控制模块输出的数据流进行数模转换，释放出连续的模拟信号。
本发明实施例中，所述信号释放模式包括标准信号模式和自定义信号模式，
在标准信号模式下，所述控制模块根据用户选择的信号参数输出具有所述信号参数的数据流；
在自定义信号模式下，所述控制模块将用户选择的用例文件解析为数据流并输出。
本发明实施例中，所述人体信号收集发生装置还用于对待测信号采集装置进行一致性检验，具体过程包括：
将待测信号采集装置设置于所述ADC模块和所述DAC模块之间；
根据用户选择的信号释放模式释放相应的信号给所述待测信号采集装置；
所述待测信号采集装置采集所述DAC模块输出的信号，经过处理后发送给所述ADC模块；
所述ADC模块将所述待测信号采集装置输出的信号转换为数字信号；
所述信号分析模块分析所述数字信号的幅频特性；
所述控制模块将所述数字信号的幅频特性与所述人体信号收集发生装置释放信号的幅频特性进行比对，若误差小于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测通过；若误差大于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测不通过。
本发明实施例中，如果用户选择标准信号模式并设置信号的参数，进行比对时，所述控制模块将分析得到的所述数字信号的幅频特性与用户设置的参数进行比较。
本发明实施例中，如果用户选择自定义信号模式并设置一个用例参照文件，进行比对时，所述控制模块将分析得到的所述数字信号的幅频特性与用户选择的用例参照文件相应的用例参照文件进行比较。
与现有技术相比，本发明的人体信号收集发生装置，可以作为信号收集装置，有较好的信号兼容性，能将多种类型人体信号通过ADC模块转换为数字信号存储，可以根据实际使用需求收集用例；作为信号发生装置，有效降低开发成本，可广泛应用于电子医疗设备的生产、测试、维护；作为设备测试辅助工具，其测试用例来源，是标准正弦信号或真实人体信号测试，将处理过的数据注入同一设备进行测试，测试结果可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的人体信号收集发生装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的人体信号收集发生装置的信号收集流程图。
图3是本发明实施例的人体信号收集发生装置的信号输出流程图。
图4是本发明实施例的人体信号收集发生装置的信号检测流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例中，提出了一种人体信号收集发生装置，其包括模拟信号采集电路1、ADC模块2、信号分析模块3、存储模块4、控制模块5和DAC模块6。图2示出了所述人体信号收集发生装置的信号采集过程。下面结合图2一起进行说明。
所述模拟信号采集电路1，用于采集人体信号。需要说明的是，人体信号是人体发出的各类信号的总称，其包括心率、呼吸频率、心电、脑电等电信号以及心磁、脑磁等磁信号，可将人体视为一个信号发生器。
所述ADC模块2，用于将所述模拟信号采集电路1采集的人体信号转化为数字信号。需要说明的是，人体信号的采集是通过各种传感器采集得到，采集到的信号通过所述模拟信号采集电路1转换为电信号，这些电信号为模拟格式。在进行信号分析时，需要采用所述ADC模块2将其转换为数字信号，从而便于进行信号处理和分析。
所述信号分析模块3，用于分析所述数字信号的幅频特性。所述数字信号的幅频特性包括频率、幅度、能量值上下界。
所述存储模块4，用于将所述数字信号存储为用例文件，并将所述数字信号的分析结果存储为用例参照文件。需要说明的是，在本发明实施例中，将采集到的每种人体信号作为一个用例文件进行存储，以便于后续模拟输出各种人体信号；将对所述用例文件的分析结果作为一个用例参照文件进行存储，以便于后续对输入的人体信号进行对比分析。
所述控制模块5，用于根据用户选择的信号释放模式及参数，输出数据流并注入所述DAC模块6。
需要说明的是，信号释放模式为所述人体信号收集发生装置输出信号的模式，其包括标准信号模式和自定义信号模式。在标准信号模式下，用户可以选择要输出信号的参数，所述控制模块5根据用户选择的信号参数输出具有所述信号参数的数据流。在自定义信号模式下，用户可以选择所述人体信号收集发生装置中已经存在的用例文件，所述控制模块5将用户选择的用例文件解析为数据流并输出。
所述DAC模块6，用于对所述控制模块5输出的数据流进行数模转换，释放出连续的模拟信号，从而根据用户的设置产生用户需要的信号。
如图4所示，所述人体信号收集发生装置还用于对待测信号采集装置进行一致性检验，具体过程包括：
将待测信号采集装置7设置于所述ADC模块2和所述DAC模块6之间；
根据用户选择的信号释放模式释放相应的信号给所述待测信号采集装置7；
所述待测信号采集装置7采集所述DAC模块6输出的信号，经过处理后发送给所述ADC模块2；
所述ADC模块2将所述待测信号采集装置输出的信号转换为数字信号；
所述信号分析模块3分析所述数字信号的幅频特性；
所述控制模块5将所述数字信号的幅频特性与所述人体信号收集发生装置7释放信号的幅频特性进行比对，若误差小于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测通过；若误差大于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测不通过。
需要说的是，信号采集过程中，由于信号采集电路元器件之间的误差，电路所获取的数字信号也会存在误差。也就是说同一款产品的不同设备的输出结果可能会有很大的偏差。例如，一款测心率的产品有设备A、B、C，他们内置的程序是一样的，输入相同，输出也必然相同，但是硬件上可能存在的误差，会使得信号采集模块所采集到的内容不同，经过ADC转化后的值也不同，程序的输入产生偏差，自然也会导致输出的偏差。现在，用三台设备同时测试一个人的心率，也就是不同设备采集、分析同一人体信号。最后测出的心率值都可能不相同，设备A和B测量结果相近，而C有较大的偏差，那么可以认为设备A、B电路一致，设备C的电路和的电路是不一致的。因此，需要对设备ABC的电路进行一致性测试。
在本发明实施例中，根据实际应用，有两种测试形式：
第一种测试形式是自定义参数，释放标准信号。比如频率设置为X，然后将本发明的人体信号收集发生装置根据参数释放标准波形，注入待测的目标设备，目标设备采集信号，经电路放大、过滤处理，将处理好的信号注入本发明的人体信号收集发生装置，经ADC转换，然后对得到的数据分析，得出此信号的频率为Y，然后比对X和Y，若存在较大的误差，则说明信号经过目标设备的采集电路处理后，已经失真了。
第二种测试形式是选择用例，释放真实人体信号。在测试阶段，把测试用例引入目标设备，目标设备采集信号，经电路放大、过滤处理，将处理好的信号注入本发明的人体信号收集发生装置，经ADC转换，然后对得到的数据分析，然后和用例参照进行比对，在产品生产阶段，能验证目标设备硬件的一致性。
此方法既可以测试硬件的一致性，也可以直接用目标设备输出结果比对用例参照，在产品开发阶段，能验证目标设备软件设计的准确性。
例如：待测目标设备是一睡眠监测产品，某一段人体信号时长2分钟，那么ADC转换所得到的一系列数字信号，就是用例文件，分析这段睡眠，得出的平均心率为80、平均呼吸率为20、体动总次数5，这些数据组成了该用例参照文件。根据实际需求，反映一些异常情况，比如：用例1，我们要反映一个呼吸急促的信号，用例2，需要反映一个呼吸暂停的信号，用例3，需要反映一个体动的信号，用例4，我们反映一个深睡状态下的信号，用例5，需要反映一个清醒状态下的信号，等等。
用例生成后可以将用例转为连续信号回放，信号经目标设备处理后注入本发明的人体信号收集发生装置的ADC，这相当于用相同的分析方法分析不同采集电路处理后的结果，所得出的特征理当和用例参照相近。
综上所述，本发明的人体信号收集发生装置，可以作为信号收集装置，有较好的信号兼容性，能将多种类型人体信号通过ADC模块转换为数字信号存储，可以根据实际使用需求收集用例；作为信号发生装置，有效降低开发成本，可广泛应用于电子医疗设备的生产、测试、维护；作为设备测试辅助工具，其测试用例来源，是标准正弦信号或真实人体信号测试，将处理过的数据注入同一设备，测试结果可靠性高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种人体信号收集发生装置，其特征在于，包括模拟信号采集电路、ADC模块、信号分析模块及存储模块、控制模块和DAC模块，
所述模拟信号采集电路，用于采集人体信号；
所述ADC模块，用于将所述模拟信号采集电路采集的人体信号转化为数字信号；
所述信号分析模块，用于分析所述数字信号的幅频特性；
所述存储模块，用于将所述数字信号存储为用例文件，并将所述数字信号的分析结果存储为用例参照文件；
所述控制模块，用于根据用户选择的信号释放模式及参数，输出数据流至所述DAC模块；
所述DAC模块，用于对所述控制模块输出的数据流进行数模转换，释放出连续的模拟信号；
所述人体信号收集发生装置还用于对待测信号采集装置进行一致性检验，具体过程包括：
将待测信号采集装置设置于所述ADC模块和所述DAC模块之间；
根据用户选择的信号释放模式释放相应的信号给所述待测信号采集装置；
所述待测信号采集装置采集所述DAC模块输出的信号，经过处理后发送给所述ADC模块；
所述ADC模块将所述待测信号采集装置输出的信号转换为数字信号；
所述信号分析模块分析所述数字信号的幅频特性；
所述控制模块将所述数字信号的幅频特性与所述人体信号收集发生装置释放信号的幅频特性进行比对，若误差小于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测通过；若误差大于设定范围，则所述待测信号采集装置的一致性检测不通过。
2.如权利要求1所述的人体信号收集发生装置，其特征在于，所述数字信号的幅频特性包括频率、幅度、能量值上下界。
3.如权利要求1所述的人体信号收集发生装置，其特征在于，所述信号释放模式包括标准信号模式和自定义信号模式，
在标准信号模式下，所述控制模块根据用户选择的信号参数输出具有所述信号参数的数据流；
在自定义信号模式下，所述控制模块将用户选择的用例文件解析为数据流并输出。
4.如权利要求1所述的人体信号收集发生装置，其特征在于，如果用户选择标准信号模式并设置信号的参数，进行比对时，所述控制模块将分析得到的所述数字信号的幅频特性与用户设置的参数进行比较。
5.如权利要求1所述的人体信号收集发生装置，其特征在于，如果用户选择自定义信号模式并设置一个用例参照文件，进行比对时，所述控制模块将分析得到的所述数字信号的幅频特性与用户选择的用例参照文件相应的用例参照文件进行比较。
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