CN116602643B - 抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干扰信号处理技术领域，提出了一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器，该方法包括获取待采样信号；所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；根据工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；基于采样策略对待采样信号执行第一采样，判断采样相位的偏移信息；根据偏移信息调整采样策略，直至采样相位锁定；对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得第二采样的第二采样结果。本发明通过调整采样的时机来降低工频干扰对原始信号采样的影响，特别是能有效处理固定采样时机方式无法处理的饱和干扰场景，解决了双电极心率采集的难题。
Description
技术领域
本发明涉及干扰信号处理技术领域，尤其是一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器。
背景技术
ECG心电采集一直是医疗和健身等行业重要的健康监控手段。医疗行业常用的心电图机使用多电极，可以有效抑制工频干扰。但是在健身等行业，为了节省成本，常用的是双电极，且采样率一般比较低，其工频干扰特别严重，经常使信号处理放大电路饱和削顶，造成信号严重失真。
现有技术中，常见的手段是使用陷波电路将工频降低工频干扰，但是陷波电路Q值过高容易自激，Q值过低抑制效果一般，且会滤掉附近频率的信号。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明的第一方面，提供了一种抗工频干扰信号采样方法，所述方法包括如下步骤：
获取待采样信号；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；
根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；
基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息；
根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定；
对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
可选的，根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略步骤，具体包括：
根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样频率和起始采样时刻；
根据所述采样频率和所述起始采样时刻，确定采样相位；
其中，所述起始采样时刻为工频干扰频率的零相位时刻；
其中，所述采样频率的表达式，具体为：
为采样频率，/>为工频干扰频率；
其中，所述采样相位为的整数倍。
可选的，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息步骤，具体包括：
提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；
根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移。
可选的，所述偏移函数，具体为：
其中，为偏移函数的偏移判断值，/>分别为相邻的三个采样点的采样值。
可选的，判断采样相位的偏移信息，具体包括：
当所述相邻三个采样点的首个采样点为偶数倍相位点时：
若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移；
当所述相邻三个采样点的首个采样点为奇数倍相位点时：
若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移。
可选的，根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定步骤，具体包括：
当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
可选的，对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果步骤，具体包括：
对采样相位锁定后的第一采样结果中的采样点进行间隔抽取采样，获得第二采样结果。
本发明的第二方面，提供了一种抗工频干扰信号采样电路，包括：
采样电路，用于根据采样策略对待采样信号进行第一采样；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号，所述采样策略基于工频干扰信号的工频干扰频率获得；
鉴相器，用于判断采样相位的偏移信息；
环路滤波器，用于根据所述偏移信息调整所述第一采样的采样策略，直至采样相位锁定；
抽取器，用于对采样相位锁定后第一采样的第一采样结果进行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
可选的，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述采样策略包括采样频率、起始采样时刻和采样相位；
其中，所述鉴相器，还用于：
当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
本发明的第三方面，提供了一种双电极心率传感器，包括如上所述的抗工频干扰信号采样电路和/或采用如上所述的抗工频干扰信号采样方法。
本发明的有益效果体现于：提出了一种抗工频干扰信号采样方法、电路及双电极心率传感器，通过确定初始的采样策略对采样信号执行第一采样，并根据采样相位的偏移信息调整采样策略，直至采样相位锁定，再利用锁定后的采样策略执行第二采样，通过调整采样的时机来降低工频干扰对原始信号采样的影响，解决了双电极心率采集的难题，在面对较为严重的工频干扰导致的信号处理放大电路饱和削顶时，能够实现可抗饱和削顶工频干扰的信号采样。
附图说明
图1为本发明所提供的抗工频干扰信号采样方法的流程示意图；
图2为本发明所提供的待采样信号的时域波形示意图；
图3为本发明所提供的待采样信号的频域波形示意图；
图4为本发明所提供的具有削顶现象的待采样信号的时域波形示意图；
图5为本发明所提供的具有削顶现象的待采样信号的频域波形示意图；
图6为本发明所提供的图4中0-0.1S期间的放大示意图；
图7为本发明所提供的采样相位锁定为的整数倍时执行第一采样的示意图；
图8为本发明所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果的频域波形示意图；
图9为本发明所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果进行滤波后的时域波形示意图；
图10为本发明所提供的采样相位锁定为的整数倍时第一采样结果进行滤波后的频域波形示意图；
图11为本发明所提供的抗工频干扰信号采样电路的原理示意图。
附图标记：
10-采样电路；20-鉴相器；30-环路滤波器；40-抽取器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照图1，提出一种抗工频干扰信号采样方法，包括如下步骤：
S100：获取待采样信号；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号。
S200：根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略。
S300：基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息。
S400：根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定；
S500：对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
在进行心电信号采样时，特别是基于双电极心率传感器的心电采样，由于工频信号的干扰，会导致采样获得的信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号。其中，工频干扰信号是由电力系统引起的一种干扰，其频率根据不同国家或地区交流电工频频率而定，例如50hz或60hz；原始信号（即心电信号）为反映心脏各部位生理状况的信号，其大部分功率在0.2hz-25hz频率范围内。示例性的，取工频干扰信号为50hz、原始信号为5hz，则采样获得的待采样信号为50hz信号和5hz信号的叠加信号，如图2和图3所示。
可以看出，在时域中，图2中待采样信号的波形为50hz的工频干扰信号与5hz的原始信号相叠加，在频域中，图3中具有50hz和5hz两个频率的明显信号，在这样的环境下通过简单的滤波即可实现从待采样信号中对5hz原始信号的提取。
然而，在一些场景下通过简单的滤波无法实现从具有工频干扰信号的待采样信号中直接提取出原始信号，例如，当双电极心率传感器的信号放大电路的输出范围小于待采样信号的幅值范围时，示例性的，信号放大电路的输出范围为4V（-2V～+2V），待采样信号的幅值范围为4.4V（-2.2V～+2.2V），此时，获得的待采样信号会出现削顶现象，如图4所示。经过削顶的待采样信号的频域会发生扩散，会产生大量的交调信号，导致无法通过简单的滤波把待采样信号中的工频干扰信号进行滤除，如图5所示。
需要说明的是，上述信号皆按照1Khz采样计算获得，实际上在健身等行业的心率传感器为了低功耗，一般都会采用很低的采样率。比如100sps/200sps。基于奈奎斯特采样定律，使用2x采样率即可还原0-xHz内的所有信号信息，所以0-50Hz的频率信号只需要100Hz采样率，覆盖了心电绝大部分信号频率分量，因此，本实施例的目的在于获得100hz的没有饱和削顶的采样信号，以在满足心率传感器低功耗的需求的同时，获得原始信号中的绝大部分信号信息。
在实际应用中，设放大电路饱和输出值为，有用信号为/>，噪音信号为/>，输出信号为/>
工频干扰比较大的时候，峰值远大于/>，经常触及/>
导致饱和输出，如图6所示。如果后续计算采用了饱和时的采样值，将严重干扰信号。如果以100sps的采样率采样50Hz工频的强干扰的信号，因为没有同步采样，可能在上图的0.005,0.0015,0.0025等时间点采集到信号，此时采集出来的值正好是，不包含任何有用信号为/>。如果以更高采样率来采集，采样点中会包含大量的/>采样结果，频谱扩散，干扰后续计算。
发明人发现在50Hz工频干扰信号过零点附近，是放大电路的线性区域：
图6中的采样时机点为0.000,0.010,0.020等附近一定范围内即为线性区域。间隔为10ms，即100sps采样适合。因此，本申请的问题可以转换为如何保证采样时刻点位于工频干扰信号相位为的整数倍。
由此，在本实施例中，获取包括工频干扰信号和原始信号的待采样信号后，可采用数字锁相环技术对采样相位进行锁定，即，通过数字锁相环将心率传感器的采样相位锁定在的整数倍，再利用采样相位锁定后的心率传感器进行最终信号的采样，获得的采样信号经过零点附近，属于放大电路的线性区域，进而可通过对采样信号进行简单滤波，把待采样信号中50Hz的工频干扰信号进行滤除，获得5Hz的原始信号。
具体而言，采用数字锁相环技术对采样相位进行锁定，具体为：根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息；根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定。
需要说明的是，虽然数字锁相环输入的信号为采样电路输出的心率信号和工频干扰信号的叠加信号，但数字锁相环对叠加信号处理时，数字锁相环中的环路滤波器可以将5Hz的心率信号对叠加信号的相位影响进行滤除，使得数字锁相环输出的信号相位被牵引至50Hz的工频干扰信号，即，数字锁相环的输出信号的幅值为心率信号和工频干扰信号的叠加，数字锁相环的输出信号的相位与工频干扰信号相同。由此，数字锁相环输出的信号具有与工频干扰信号相同的相位，进而，在数字锁相环输出的信号相位锁定时，便可通过在工频干扰信号相位的整数倍提取数字锁相环输出的信号，作为第一次按采样结果。
本实施例中，通过确定初始的采样策略对采样信号执行第一采样，并根据采样相位的偏移信息调整采样策略，直至采样相位锁定，再利用锁定后的采样策略执行第二采样，通过调整采样的时机来降低工频干扰对原始信号采样的影响，解决了双电极心率采集的难题，在面对较为严重的工频干扰导致的信号处理放大电路饱和削顶时，能够实现可抗饱和削顶工频干扰的信号采样。
在优选的实施例中，根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略步骤，具体包括：根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样频率和起始采样时刻；根据所述采样频率和所述起始采样时刻，确定采样相位。
具体而言，如图7-图10所示，为了满足采样时刻点位于工频干扰信号相位为的整数倍，首先，需要将起始采样时刻调整为工频干扰频率的零相位时刻，然后，将采样频率设置为工频干扰频率的4倍，即200hz，由此，便能够实现在工频干扰信号相位的每/>的整数倍的时刻进行信号采样，在此之后，通过将200sps采样信号抽取一半变100hz，即可满足奈奎斯特采样定律，在满足心率传感器低功耗的需求的同时，获得原始信号中的绝大部分信号信息。
在优选的实施例中，根据所述第一采样的第一采样结果，判断采样相位的偏移信息步骤，具体包括：提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移。所述偏移函数，具体为：；其中，/>为偏移函数的偏移判断值，/>分别为相邻的三个采样点的采样值。
本实施例中，采用数字锁相环技术对采样相位进行锁定，其中，需要采用鉴相器对采样相位的偏移信息进行判断，可以采用鉴相函数为的鉴相器,其中X[n]为连续的三个采样点，当相位对齐到/>整数倍时，要么X[1]=0，要么X[2]-X[0]=0，表示相位正对。如果相位前偏或者后偏，P会体现为正负值。
其中，判断采样相位的偏移信息，具体包括：
当所述相邻三个采样点的首个采样点为偶数倍相位点时：若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移；
当所述相邻三个采样点的首个采样点为奇数倍相位点时：若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移。
如图6所示，可以看出相位正对的时候，要么X[1]在过零点接近0，要么，X[2]，X[0]在过零点，接近为0。如果相位前偏或者后偏，P会体现为正负值，相位前偏需要降低采样率，相位后偏需要增加采样率，由此，本实施例利用数字锁相环技术，通过鉴相器的鉴相函数对采样相位的偏移情况进行判断，进而根据偏移情况调整采样率，以使采样相位锁定。
在优选的实施例中，根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定步骤，具体包括：当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
本实施例中，当判断采样相位前偏时，可通过降低采样频率将采样相位往整数倍的时刻进行调整，当判断采样相位后偏时，可通过提升采样频率将采样相位往/>整数倍的时刻进行调整。具体而言，在进行采样频率的调整时，可根据采样相位的偏移信息驱动环路滤波器控制采样电路的采样率，经过入锁过程，直至采样相位锁定。
需要说明的是，在采样相位锁定后，由于基于市电网络严格GPS授时具有的高精准频率，且采样率和干扰频率相干，因此，在利用该采样率进行原始信号采集以及心率计算时所参考的时间也会同样具有高精准性，能够为较高精确度的心率计算提供时钟支持，排除时钟偏差带来的计算误差。
在优选的实施例中，对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果步骤，具体包括：对采样相位锁定后的第一采样结果中的采样点进行间隔抽取采样，获得第二采样结果。在相位锁定后，此时采样率为工频干扰的4倍，将200sps采样信号抽取一半变100sps，抽取以后为2倍。抽取后的采样点都在工频过零点附近，也就是约为0，能够极大抑制削顶干扰。
在实际应用中，由于将200sps采样信号抽取一半变100sps的过程会存在两种情况，一种是抽取到正确的处于零点附近的采样点，例如：相位为0，，/>，/>等位置的采样点，利用正确的采样点即可生成去掉饱和失真的采样信号进而执行工频干扰信号的滤除；另一种是抽取到错误的处于饱和失真区域的采样点，例如：相位为/>，/>，/>，/>等位置的采样点，利用错误的采样点无法执行工频干扰信号的滤除。因此，本实施例在进行将200sps采样信号抽取一半变100sps的过程中，分别抽取相位为/>奇数倍和偶数倍的采样点构成两条采样序列，再从中选取没有饱和失真的采样序列作为抽取后的第二采样结果，使得在利用第二采样结果进行工频干扰信号的滤除时，依据的每个采样点为非饱和失真区域的采样点。
实施例2：
参照图11，提出一种抗工频干扰信号采样电路，包括：
采样电路10，用于根据采样策略对待采样信号进行第一采样；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号，所述采样策略基于工频干扰信号的工频干扰频率获得；
鉴相器20，用于判断采样相位的偏移信息；
环路滤波器30，用于根据所述偏移信息调整所述第一采样的采样策略，直至采样相位锁定；
抽取器40，用于对采样相位锁定后第一采样的第一采样结果进行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
需要说明的是，鉴相器、环路滤波器、抽取器可以采用硬件电路实现，也可以采用软件算法实现。
在优选的实施例中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述采样策略包括采样频率、起始采样时刻和采样相位；其中，所述鉴相器20，还用于：
当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
本申请抗工频干扰信号采样电路的具体实施方式与上述抗工频干扰信号采样方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
实施例3：
本实施例提出一种双电极心率传感器，包括如前所述的抗工频干扰信号采样电路和/或采用如前所述的抗工频干扰信号采样方法，由此，该双电极心率传感器具有抗工频干扰信号采样电路同样的有益技术效果。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取待采样信号；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号；
根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略；
基于所述采样策略对待采样信号执行第一采样，提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述偏移函数，具体为：
；
其中，为偏移函数的偏移判断值，/>分别为相邻的三个采样点的采样值；根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定；
对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
2.根据权利要求1所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样策略步骤，具体包括：
根据所述工频干扰信号的工频干扰频率，确定采样频率和起始采样时刻；
根据所述采样频率和所述起始采样时刻，确定采样相位；
其中，所述起始采样时刻为工频干扰频率的零相位时刻，所述采样频率的表达式，具体为：
；
为采样频率，/>为工频干扰频率；
其中，所述采样相位为的整数倍。
3.根据权利要求2所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，判断采样相位的偏移信息，具体包括：
当所述相邻三个采样点的首个采样点为偶数倍相位点时：
若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移；
当所述相邻三个采样点的首个采样点为奇数倍相位点时：
若偏移函数的偏移判断值大于零，则当前的采样相位前偏；若偏移函数的偏移判断值小于零，则当前的采样相位后偏；若偏移函数的偏移判断值等于零，则当前的采样相位不偏移。
4.根据权利要求2所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，根据所述偏移信息调整所述采样策略，直至采样相位锁定步骤，具体包括：
当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
5.根据权利要求1所述的抗工频干扰信号采样方法，其特征在于，对采样相位锁定后的第一采样结果执行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果步骤，具体包括：
对采样相位锁定后的第一采样结果中的采样点进行间隔抽取采样，获得第二采样结果。
6.一种抗工频干扰信号采样电路，其特征在于，包括：
采样电路，用于根据采样策略对待采样信号进行第一采样，提取第一采样的第一采样结果中相邻三个采样点的采样值；其中，所述待采样信号为工频干扰信号和原始信号的叠加信号，所述采样策略基于工频干扰信号的工频干扰频率获得；
鉴相器，用于根据所述相邻三个采样点的所述采样值，利用偏移函数，判断采样相位的偏移信息；其中，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述偏移函数，具体为：
；
其中，为偏移函数的偏移判断值，/>分别为相邻的三个采样点的采样值；
环路滤波器，用于根据所述偏移信息调整所述第一采样的采样策略，直至采样相位锁定；
抽取器，用于对采样相位锁定后第一采样的第一采样结果进行第二采样，获得所述第二采样的第二采样结果。
7.根据权利要求6所述的抗工频干扰信号采样电路，其特征在于，所述偏移信息包括采样相位前偏、采样相位后偏和采样相位不偏移；所述采样策略包括采样频率、起始采样时刻和采样相位；
其中，所述鉴相器，还用于：
当所述偏移信息为采样相位前偏时，降低采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移；
当所述偏移信息为采样相位后偏时，提升采样频率，以驱使所述采样相位向目标锁定相位偏移。
8.一种双电极心率传感器，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的抗工频干扰信号采样电路和/或采用如权利要求1-5任意一项所述的抗工频干扰信号采样方法。
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Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2805681B1 (de) * | 1978-02-10 | 1979-03-29 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Unterdrueckung von Stoersignalen in einem Nutzsignal |
| AU1951483A (en) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | Sangamo Weston, Inc. | Quasi-asynchronous sampling method and system |
| DE3742555A1 (de) * | 1986-12-23 | 1988-07-07 | Gen Electric | Digitales filter fuer einen leistungssystem-stabilisator |
| US4868539A (en) * | 1984-04-17 | 1989-09-19 | Electricity Trust Of South Australia | Bi-directional multi-frequency ripple control system |
| CA2260717A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-04 | Philsar Electronics Inc. | A wcdma integrated circuit chip set |
| JP2007301003A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Hitachi Ltd | 運動機能検査装置および運動波形間の位相比較方法 |
| CN101666834A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-03-10 | 深圳市汇顶科技有限公司 | 一种抗工频及其谐波干扰的信号采样方法及系统 |
| CN102095552A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-06-15 | 西安交通大学 | 一种消除信号相位随机误差的方法 |
| CN103197153A (zh) * | 2012-01-04 | 2013-07-10 | 电子科技大学 | 一种基于矢量三角形的电容电感参数测量电路及其测量方法 |
| CN104783780A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 深圳市飞马与星月科技研究有限公司 | 心电信号除噪方法及装置 |
| CN104796110A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-07-22 | 吉林大学 | 模拟工频梳状陷波器及其调整方法 |
| CN105337612A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-02-17 | 杨艳 | 滤除工频干扰的软件锁相环 |
| CN106562783A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-04-19 | 苏州洛哈思信息科技有限公司 | 一种心电测量方法和装置 |
| CN106725415A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 电生理信号的处理方法和装置 |
| CN109582176A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 一种触摸屏抗噪声方法及装置 |
| CN109625038A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 合肥工大高科信息科技股份有限公司 | 一种轨道电路状态鉴别系统和方法 |
| CN111854930A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 长春理工大学 | 一种基于先验预估的振动信号工频干扰压制方法 |
| CN112737546A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-30 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 信号跟踪方法、滤波方法、装置及医疗设备 |
| CN113671308A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-19 | 国网上海能源互联网研究院有限公司 | 一种配电开关数字化采集装置的异常数据筛选方法及系统 |
| CN114460363A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-10 | 浙江天正电气股份有限公司 | 交流信号同步采样方法、装置和交流采样设备 |
| CN114689936A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 | 基于固定频率采样的有效值检测方法及其装置 |
| CN114942350A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-26 | 海基(常州)工业智能科技有限公司 | 一种基于谐波检测的采样同步控制及锁相环电路 |
| CN115809625A (zh) * | 2021-09-14 | 2023-03-17 | 国能智深控制技术有限公司 | 一种实现滤波处理的方法、装置、计算机存储介质及终端 |
| CN116192131A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-30 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种锁相方法及系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10203596C1 (de) * | 2002-01-30 | 2003-08-14 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Abtastphasenregelung |
| US11134900B2 (en) * | 2019-07-23 | 2021-10-05 | KMZ Holdings LLC | System and method for diagnostic analysis of human body systems, organs, and cells |
-
2023
- 2023-07-20 CN CN202310891460.7A patent/CN116602643B/zh active Active
Patent Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2805681B1 (de) * | 1978-02-10 | 1979-03-29 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Unterdrueckung von Stoersignalen in einem Nutzsignal |
| AU1951483A (en) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | Sangamo Weston, Inc. | Quasi-asynchronous sampling method and system |
| US4868539A (en) * | 1984-04-17 | 1989-09-19 | Electricity Trust Of South Australia | Bi-directional multi-frequency ripple control system |
| DE3742555A1 (de) * | 1986-12-23 | 1988-07-07 | Gen Electric | Digitales filter fuer einen leistungssystem-stabilisator |
| CA2260717A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-04 | Philsar Electronics Inc. | A wcdma integrated circuit chip set |
| JP2007301003A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Hitachi Ltd | 運動機能検査装置および運動波形間の位相比較方法 |
| CN101666834A (zh) * | 2009-09-15 | 2010-03-10 | 深圳市汇顶科技有限公司 | 一种抗工频及其谐波干扰的信号采样方法及系统 |
| CN102095552A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-06-15 | 西安交通大学 | 一种消除信号相位随机误差的方法 |
| CN103197153A (zh) * | 2012-01-04 | 2013-07-10 | 电子科技大学 | 一种基于矢量三角形的电容电感参数测量电路及其测量方法 |
| CN104783780A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 深圳市飞马与星月科技研究有限公司 | 心电信号除噪方法及装置 |
| CN104796110A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-07-22 | 吉林大学 | 模拟工频梳状陷波器及其调整方法 |
| CN105337612A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-02-17 | 杨艳 | 滤除工频干扰的软件锁相环 |
| CN106562783A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-04-19 | 苏州洛哈思信息科技有限公司 | 一种心电测量方法和装置 |
| CN106725415A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 电生理信号的处理方法和装置 |
| CN109582176A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 一种触摸屏抗噪声方法及装置 |
| CN109625038A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 合肥工大高科信息科技股份有限公司 | 一种轨道电路状态鉴别系统和方法 |
| CN111854930A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 长春理工大学 | 一种基于先验预估的振动信号工频干扰压制方法 |
| CN112737546A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-30 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 信号跟踪方法、滤波方法、装置及医疗设备 |
| CN114689936A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 | 基于固定频率采样的有效值检测方法及其装置 |
| CN113671308A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-19 | 国网上海能源互联网研究院有限公司 | 一种配电开关数字化采集装置的异常数据筛选方法及系统 |
| CN115809625A (zh) * | 2021-09-14 | 2023-03-17 | 国能智深控制技术有限公司 | 一种实现滤波处理的方法、装置、计算机存储介质及终端 |
| CN114460363A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-10 | 浙江天正电气股份有限公司 | 交流信号同步采样方法、装置和交流采样设备 |
| CN114942350A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-26 | 海基(常州)工业智能科技有限公司 | 一种基于谐波检测的采样同步控制及锁相环电路 |
| CN116192131A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-30 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种锁相方法及系统 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 基于DSP和FPGA的全场景试验终端参数管理系统设计;周传瑞等;《工业控制计算机》;第27卷(第3期);第91-93页 * |
| 基于ITD和PLV的四类运动想象脑电分类方法研究;蒋贵虎等;《仪器仪表学报》;第40卷(第5期);第195-202页 * |
| 电容型设备在线绝缘监测系统分布式硬件平台研究;单茂华等;《电测与仪表》(第12期);第42-47页 * |
| 病人自动监护系统(5) 信号的处理、分析与诊断;吕维雪;《医疗器械》(第6期);第32-42页 * |
| 设施膜上移栽机栽植机构设计与试验;丁小明等;《中国农机化学报》;第42卷(第10期);第59-64页 * |
| 飞秒光学频率梳在精密测量中的应用;吴学健等;《激光与光电子学进展》;第49卷(第3期);第5-14页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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