DE2548799C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines Signals - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines Signals

Info

Publication number
DE2548799C3
DE2548799C3 DE2548799A DE2548799A DE2548799C3 DE 2548799 C3 DE2548799 C3 DE 2548799C3 DE 2548799 A DE2548799 A DE 2548799A DE 2548799 A DE2548799 A DE 2548799A DE 2548799 C3 DE2548799 C3 DE 2548799C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
waveform
curve
comparison
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2548799A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2548799A1 (de
DE2548799B2 (de
Inventor
Yasuhito Kunitachi Tokio Takeuchi (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of DE2548799A1 publication Critical patent/DE2548799A1/de
Publication of DE2548799B2 publication Critical patent/DE2548799B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2548799C3 publication Critical patent/DE2548799C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4343Pregnancy and labour monitoring, e.g. for labour onset detection
    • A61B5/4362Assessing foetal parameters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02411Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate of foetuses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/02Arrangements in which the value to be measured is automatically compared with a reference value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04FTIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F10/00Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pregnancy & Childbirth (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pediatric Medicine (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Derartige Signale treten in vielen Bereichen der Technik und der Natur auf. Insbesondere von biologischen Systemen stammende periodische Signale, z. B. vom Herzschlag eines Menschen abgeleitete Signale sind meistens nur annähernd periodisch und weisen eine von Periode zu Periode wechselnde Kurvenform auf.
Ein besonderes Problem der medizinischen Meßtechnik ist die Überwachung der Herztätigkeit des ungeborenen Kindes vor und während der Geburt. Für die Meßwerterfassung stehen dabei im wesentlichen vier Methoden zur Verfügung, nämlich die direkte Elektrokardiographie, die abdominale Elektrokardio- Ss graphie, die Erfassung der akustischen Herzsignale und die Ultraschallmessung nach dem Dopplerprinzip. Die besten Resultate bei gleichzeitig geringem Signalverarbeitungsaufwand liefert dabei die direkte Elektrokardiographie, bei der eine Elektrode am Kopf des Kindes t,0 angesetzt wird. Das Anbringen dieser Elektrode ist jedoch ein komplizierter Vorgang, der nicht von klinischem Hilfspersonal durchgeführt werden kann.
Die Ultraschallmessung ist dagegen auch für ungestilltes Personal relativ einfach durchzuführen und ds liefert wertvolle Informationen über die Herztätigkeit. Nachteilig ist bei dieser Methode jedoch, daß das erhaltene Signal aus mehreren Komponenten verschiedener Frequenzbereiche aufgebaut ist, die die Erkennung der exakten Grundperiodendauer erschweren. Die genaue Messung der Grundperiodendauer ist aber erforderlich, da aus ihr die momentane Herzschlagfrequenz abgeleitet werden kann. Das Ultraschallsignal hat im wesentlichen drei Anteile, nämlich das Blutflußsignal (Frequenzbereich bis 500 Hz), das Klappensignal (Frequenzbereich 400—1000 Hz) und das Muskelsignal (Frequenzbereich 150—400 Hz). Die angegebenen Frequenzbereiche sind die Dopplerverschiebungen bei einer Ultraschallfrequenz von 2,1 MHz. Das Blutflußsignal und das Muskelsignal haben stark zerklüftete Hüllkurven und sind daher für die Gewinnung von Triggerzeitpunkten nicht geeignet. Das Klappensignal ist dagegen aufgrund seiner Form besser für die Gewinnung von Triggerzeitpunkten geeignet. Dazu muß das Ultraschallsignal entsprechend gefiltert und anschließend zur Gewinnung der Hüllkurve gleichgerichtet werden.
Schwierigkeiten ergeben sich aber auch hier, und zwar dadurch, daß das Herz mehrere Klappen hat und jede dieser Klappen während einer Herzschlagperiode sowohl schließt als auch öffnet. Außerdem ergeben sich durch die Bewegung des Fötus Strukturänderungen des Signals und starke Amplitudenschwankungen.
Gemäß einem älteren Vorschlag (DE-OS 25 46 856) ist vorgesehen, die Periodendauer bzw. Frequenz eines annähernd periodischen Signals mit statistisch verteilten Anteilen unter Anwendung der Autokorrelation
derart zu messen, daß die Länge der Signalabschnitte, die autokorreliert werden, jeweils so eingestellt wird, daß sie im wesentlichen einer Periodendauer entsprechen, daß die Zeitverschiebung vom Ursprungsspitzenwert bis zum nächsten Spitzenwert der so erhaltenen Autokorrelationskurve gemessen wird und daß aus dieser Zeitverschiebung die Frequenz- bzw. Periodendauer des Signals ermittelt wird.
Es ist bekannt, die Periodendauer kompliziert geformter bzw. von Fremdanteiien stark überlagerter Signale mittels des Verfahrens der Kreuzkorrelation zu bestimmen.
Dabei wird das zu messende Signal mit einem bekannten Signal korreliert von dem man annehmen kann, daß es eine ähnliche Kurvenform wir das zu messende Signal hat. Aus den Spitzenwertabständen der sich ergebenden Kreuzkorrelationskurve kann man auf du; Periodendauer bzw. Frequenz des zu messsenden Signals schließen. Bei den bekannten K.euzkorrelationsverfahren ist jedoch eine relativ genaue Kenntnis des periodischen Anteils des zu messenden Signals zur Bildung des Vergleichssignals erforderlich. Dies ist relativ leicht möglich, wenn das zu messende Signal in seiner ursprünglichen Form bekannt ist, z. B. als ausgesandtes Signal eines Radargerätes. Dies trifft für biologische Signale nicht zu. Außerdem ändert sich bei solchen Signalen die Frequenz und die Kurvenform im Laufe der Zeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung Hier eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne genaue Kenntnis der Ursprungsform des zu messenden S;ignals auskommt. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 5 gekennzeichnet.
Dabei kann die Vergleichskurvenform mit einem bestimmten Bruchteil ihrer Amplitude zu einem bestimmten Bruchteil der Amplitude der zwischengespeicherten Signalkurvenform addiert werden.
Da bei Beginn jeder Messung noch keine Vergleichskurvenform zur Verfügung steht, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß dann eine willkürliche Vergleichskurvenform erzeugt wird, die die Signalkurvenform in groben Umrissen wiedergibt. Wenn diese willkürliche Kurvenform auch nicht genau passend ist, so wird sie doch durch den Anpassungsvorgang sehr schnell in eine geeignete Kurvenform umgeformt.
Da es sich bei dem Kreuzkorrelationsverfahren um einen Kurvenformvergleich handelt, braucht nicht über die gesamte Periode der zu messenden Signalkurve korreliert zu werden, sondern nur über einen ausgeprägten Abschnitt dieser Periode, was durch entsprechendes Ausblenden eines geeigneten Abschnittes aus der Signalkurve geschieht. Entsprechend braucht auch die Vergleichskurve nur einen Teilabschnitt der Periode zu umfassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
F i g. 1 ein Gesamtblockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Schaltbild des in Fig. 1 enthaltenen Spitzenwertdetektors und
Fig. 3 verschiedene Kurvenformen zur Erläuterung der willkürlichen Vergleichskurvenform.
In Fig. 1 ist mit 11 ein Analog/Digital-Wandler bezeichnet, der ein an einem Eingang 10 ankommendes analoges Meßsignal mit 400 Hz abtastet und aus den Abtastwerten digitale Ausdrücke herstellt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Zweier-Komplemente mit Festkomma und insgesamt vier Bits sind, von denen eines ein Vorzeichenbit ist. Die Übertragung dieser Ausdrücke erfolgt in der gesamten Vorrichtung parallel.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 11 wird über eine Umlaufsteuerung 13 in ein Schieberegister 15 eingegeben, das eine Speicherkapazität von 256 Wörtern zu je vier Bits hat Zusammen mit einem Zusatzregister 17 für ein Wort wird eine erste Umlaufschleife 18 für 257 Wörter gebildet Die Taktfrequenz für den Umlauf beträgt 102,4 kHz, so daß ein Umlauf 2,5 ms benötigt was der Abtastfrequenz von 400 Hz entspricht Bei jeder Abtastung wird das jeweils älteste in der Umlaufschleife 18 befindliche Wort gelöscht und ein neues Wort entsprechend dem jeweiligen Abtastwert eingegeben. Es wird also immer ein Abschnitt der Signalkurve gespeichert, der 640 ms in die Vergangenhgeit reicht Zwischen zwei Abtastpunkten läuft jeweils an einem bestimmten Speicherplatz der gesamte Registerinhalt vorbei.
Die umlaufenden Datenwörter werden gleichzeitig einem Multiplizierer 19 und einem ebenfalls umlaufenden Zwischenspeicher 24 zugeführt der ein Schieberegister 23 und eine Umlaufsteuerung 21 aufweist Die Umlaufzeit beträgt ebenfalls 2,5 ms. Die Funktion des Zusatzspeichers 24 wird weiter unten näher erläutert
Der Multiplizierer 19 ist ein asynchroner Parallelmultiplizierer. Der andere Eingang dieses Multiplizierers ist mit einem dritten umlaufenden Speicher 30 verbunden, der eine Umlaufsteuerung 25, einen ersten Addierer 27 und ein Schieberegister 29 aufweist Im Speicher 30 ist die Referenzkurve gespeichert. Weitere Einzelheiten
-1^ werden weiter unten erläutert.
Die Eingangssignale des Multiplizierers 19 sind also einerseits der jeweils neueste Abschnitt des Eingangssignals und andererseits die Vergleichskurve. Da der Speicher 30 mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft
Ac wie der Speicher 18, gibt der Multiplizierer 19 an seinem Ausgang zwischen zwei Abtastzeitpunkten die Produkte sämtlicher Speicherplätze ab, und zwar mit der Taktfrequent ·<οη 102,4 kHz. Es gilt:
D(Ar) ■ S(Ar)
Dabei ist k die logische Adresse der beiden Schieberegister 15 bzw. 29 (0-255), P das Produkt, D die Referenzdaten und S die Abtastdaten. Die Ausgangsdaten des Multiplizierers 19 werden von einem zweiten Addierer 33 und einem Pufferregister 35 aufsummiert, so daß während jedes Speicherumlaufs (2,5 ms) eine Summe aus 256 Produkten gebildet wird.
Es gilt:
Of) =
Der am Ende der Abtastperiode im Pufferregister 35
gespeicherte Wert C(t)ist, wenn auch ohne Normierung, ein Xreuz-Korrelationswert der Inhalte der beiden Schieberegister 15 und 29. Ein solcher Kreuz-Korrelationswert wird als 2,5 ms in einen Ausgangspuffer 37 gegeben, der an seinem Ausgang in digitaler Form eine Kurve abgibt, die der Kreuzkorrelation zwischen Eingangsienalkurve und Referenzkurve entspricht. Die
Kreuz-Korrelationskurve hat dort Maxima, wo sich Signalkurve und Referenzkurve im wesentlichen dekken. Der Absland dieser Maxima gibt in Echt/eil die Periodendauer des Eingangssignals wieder.
Die in digitaler Form erzeugte Kreuz-Korrelationskurve wird in einem Digital/Analogwandler 39 in eine analoge Kurve umgeformt und einem Spitzenwertdetektor 40 zugeführt.
Der Spitzendetektor 40 ist in Fig. 2 detailliert dargestellt. Das vom Üigital/Analogwandler 39 kommende Kreuzkorrelationssignal wird einem Eingang 401 zugeführt und in einem Tiefpaß 403 geglättet. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses 403 liegt bei 100 Hz, so daß die stufenförmige Ausgangskurve des Digital/Analogwandlers interpoliert und in eine stetige Kurve verwande'ii wird.
Die Operatiornsvertärker 405 und 407, die Dioden D\ und Di und ein Kondensator 409 bilden zusammen eine Spitzenwert-Detektor- ur.d -Halteschaltung, wobei das Ausgangssignal des Tiefpasses 403 einem Eingang des Operationsverstärkers 405 zugeführt wird. Der Kondensator 409 wird entsprechend dem Anstieg des Eingangssignals am Operationsverstärker 405 aufgeladen, folgt diesem Eingangssignal jedoch nicht, wenn dieses abfällt, da durch die Dioden ein Entladen des Kondensators 409 verhindert wird. Der Operationsverstärker 407 sorgt für eine exakte Rückkopplung, so daß der Kondensator 409 tatsächlich auf die Spitzenspannung des Eingangssignals aufgeladen wird.
Solange in den Kondensator 409 ein Ladestrom fließt, wird dieser mittels des Operationsverstärkers 411 erfaßt, und ein Transistor 413 bleibt während dieses Stromflusses offen. Dadurch kann sich ein Kondensator Ci auf 0 entladen.
Wenn die Ladung des Kondensators 409 beendet ist, schaltet der Transistor 413 ab und ein Zeitgeber 420 mit einem Operationsverstärker 419 startet ein Zeitintervall. Dies geschieht dadurch, daß der Kondensator Q auf eine bestimmte Schwellenspannung aufgeladen wird, bei der der Verstärker 419 sein Ausgangssignal umpolt. Dadurch wird ein Feldeffekttransistor 421 durchgeschaltet, wodurch der Kondensator 409 bis auf eine Spannung entladen wird, die durch eine Zenerdiode ZD Destimmt ist. Die Schaltung wartet dann auf den nächsten Spitzenwert. Das Ende der Aufladezeit des Kondensators Q und damit der Umschaltzeitpunkt des Verstärkers 419 entsprechen mit einer Zeitverzögerung von beispielsweise 250 ms dem Zeitpunkt, an dem die Kreuz-Korrelationskurve einen Spitzenwert hat. Die Verzögerung von 250 ms ist kürzer als die kürzest mögliche Herzschlagperiode, die bei etwa 285 ms liegt. Wird während der Verzögerup.gszeit ein weiterer Spitzenwert angetroffen, der größer als der vorherige ist, so wird der Kondensator 419 weiter aufgeladen, der Kondensator Ci wird entladen, und nach Erreichen der Spitzenspannung am Kondensator 409 startet die Zeitgeberschaltung ein neues Zeitintervall- Damit ist sichergestellt, daß der Spitzenwertdetektor während jeder Periode des zu messenden Eingangssignals nur auf den jeweils größten Spitzenwert anspricht
Das Umschalten des Verstärkers 419 wird über einen Kondensator Cz und einen Transistor 423 auf eine Kippschaltung 420 übertragen, die an ihrem Ausgang 431 ein Triggersignal abgibt dessen Impulse einen zeitlichen Abstand haben, der in Echtzeit exakt der Periodendauer des zu messenden Eingangssignals entspricht Der Ausgang 431 kann mit einem geeigneten Meßgerät verbunden werden, das die Frequenz bzw.
Periodendauer des zu messenden Eingangssignals direkt anzeigt oder aufzeichnet.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 411 ist über einen Transistor 417 mit einer weiteren Kippschaltung 425 verbunden. Diese gibt am Ausgang 429 ein Kopiersignal ab, welches während der Aufladezcit des Kondensators 409 einen bestimmten logischen Zustand und während der übrigen Zeit einen anderen logischen Zustand hat.
Das Signal am Ausgang 429 wird dem in F i g. 1 mit 24 bezeichneten Zwischenspeicher zugeführt, und /war seiner Umlaufsteuerung, wie durch die oberste gestrichelte Linie in F i g. 1 dargestellt ist. Wenn das Kopiersignal den einen logischen Zustand hat, wird der Zwischenspeicher 24 so mit der Umlaufschleife 18 verbunden, daß deren inhalt in den Zwischenspeicher 24 kopien wird.
Das Kopieren dauert so lange an, bis das Kopiersignal seinen Zustand ändert, was bedeutet, daß ein Spitzenwert erreicht wurde. Die Umlaufsteuerung 21 verbindet dann Anfang und Ende des Schieberegisters 23 miteinander, wobei gleichzeitig der gesamte Zwischenspeicher 24 vorn Signaleingang abgetrennt wird. Der Inhalt des Zwischenspeichers 24 läuft dann ohne weitere Änderung mit der gleichen Geschwindigkeit um wie der Inhalt der beiden anderen Umlaufregister 18 und 30. Trifft der Spitzenwertdetektor 40 während seiner Verzögerungszeit auf einen weiteren, höheren Spitzenwert, so wird der Speicher 24 wieder an die Umlaufschleife 18 angekoppelt, und deren Inhalt wird wieder in den Speicher 24 kopien, so lange, bis der betreffende höhere Spitzenwert erreicht ist. Auf diese Weise erhält der Zwischenspeicher immer einen aktuellen Teil der eingehenden Signalkurve, der einen maßgeblichen Spitzenwert in der Kreuzkorrelationskurve erzeugt, d. h. der Referenzkurve in der Umlaufschleife 30 am ähnlichsten isf.
Die Anpassung des Inhalts der Umlaufschleife 30 erfolgt folgendermaßen:
Beim normalen Umlauf empfängt der Addierer 27 das Ausgangssignal des Schieberegisters 29 einmal direkt (Eingang 273) und einmal über die Umiaufsteuerung 25 (Eingang 271). Der Addierer 27 ist so aufgebaut, daß er die Summe der beiden Eingänge 271 und 273 bildet und diese Summe dann halbiert. Das Halbieren geschieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem mit Binärzahlen gearbeitet wird, einfach dadurch, daß die niedrigste Binärstelle weggelassen wird und alle übrigen Stellen um einen Stellenwert herabgesetzt werden. Im normalen Umlaufbetrieb werden also die einzelner Datenwörter zunächst verdoppelt und dann wieder halbiert, so daß sie im Ergebnis unverändert bleiben.
Die bei Zustandsänderung des Verstärkers 419 arr Ausgang 431 (F i g. 2) synchron mit den echten Spitzer der Meßspannung auftretenden Impulse werden nichi nur nach außen abgegeben, sondern über ein UND-Glied 45 (Fig. 1) auch der Umlaufsteuerung 25 zugeführt Bei Empfang eines solchen Impulses sperrt die Umiaufsteuerung 25 die Zufuhr der im Schieberegi· ster 29 enthaltenen Datenwörter zum Addierereinganj 271 und läßt dafür den Inhalt des Zwischenspeichers 2' zum Addierereingang 271 durch. Die Länge des dei Umlaufsteuerung 25 vom UND-Glied 45 zugeführtei Steuerimpulses beträgt im vorliegenden Beispiel 2,5 ms so daß der Durchlaß der Datenwörter vom Zwischen speicher 24 zum Addierereingang 271 genau einen Speicherumlauf entspricht Für die einzelnen Datenwör ter wird dabei folgende Operation durchgeführt:
ι I.Al
H.Αι ι /Χη.Α)
(31
Dabei ist S(n+ 1. k) der neue, angepaßte Vergleichswert, S(n, k) der alte Vergleichswert und D(n, k) das jeweilige entsprechende Datenwort des im Zwischenspeicher 24 enthaltenen Signalkurvenabschnittes, η ist die Nummer des Speicherumlaufs, und k ist die einzelne Speicheradresse.
Das UND-Glied 45 dient da/u, die Anpassungsoperation zu sperren, falls dies aus irgendwelchen Gründen erforderlich sein sollte.
Bei Beginn jeder Messung wäre das Umlaufregister 30 zunächst leer. Damit wären alle vom Multiplizierer 19 gebüdeien Produkte 0, es könnte keine Korrelationskurve gebildet werden, und mangels Steuersignalen vom Spitzenwertdetektor40 wird auch kein Signalkurvenabschnitt in die Umlaufschleife 30 übertragen. Im Ergebnis wäre also keine Messung möglich. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist eine Anlaufhilfe vorgesehen. In einem Zusatzspeicher 31 ist in digitaler Form eine willkürliche Anfangsvergleichskurve gespeichert, die von der Umlaufsteuerung 25 beim Einschalten der Meßeinrichtung in die Umlaufschleife 30 eingegeben wird. Der entsprechende Steuerimpuls kommt über die gestrichelte Leitung durch ein ODER-Glied 43.
Theoretisch könnte die Anfangsvergleichskurvenform jede beliebige Kurve sein außer 0 oder einer Konstanten. Zweckmäßig ist jedoch, wenn die Anfangsvergleichskurvenform so gewählt wird, daß sie bereits eine gewisse Ähnlichkeit mit der gemessenen Signalkurvenform hat, da dann nämlich die Anpassung der Vcrgleichskurvenform in der Umlaufschleife 30 rascher vonstatten geht.
In F i g. 3 ist erläutert, welche Kurvenformen sich am besten für die Anfangsvergleichskurvenformen eignen. Nimmt man an, daß das zu messende Eingangssignal die Form der Kurve a hat, so stellt sich heraus, daß die
Kurve b als Anfangsvergleichskurvenform nicht gut geeignet ist. Wesentlich günstiger ist die Kurve c, in welcher sich die herausragenden Teile etwa in die Mitte des Kurvenabschnittes befinden. Die Kurve ckann ohne Beeeinträchtigung des Anlaufs der Meßeinrichtung wesentlich vereinfacht werden. Beispiele für mögliche Anfangsvergleichskurven sind die Kurven d und e Weniger geeignet wäre die Kurve / Auch die Kurven £ und h sind ungeeignet, da ihre Signalenergie zu gering ist.
Auch während des Betriebes der Meßeinrichtung können Umstände eintreten, unter denen es erforderlich ist, das Anfangsvergleichssignal neu einzuführen, ζ. Ρ wenn die Vergleichskurvenform sich stark abgeschwächt hat oder durch Rauschen unbrauchba; geworden ist. Die Neueinführung der Anfangsver gleichskurvenform erfolgt durch eine Impulsabgabe ar das ODER-Glied 43.
Die Vergleichskurvenform in der Umlaufschleife 3C (Fig. 1) kann einer gewissen Phasendrift unterliegen Um diese auszugleichen kann ebenfalls die Anfangsver gleichskurvenform benutzt werden, indem man derer Phasenlage mit der Phasenlage der in der IJmlaufschlei fe 30 befindlichen Vergleichskurvenform vergleicht unc erforderlichenfalls eine Korrektur vornimmt. Dies kanr auch automatisch erfolgen.
Es ist nicht erforderlich, das Schieberegister 15 se lang zu machen, daß es eine volle Periode der eingehenden Signalkurve aufnehmen kann. Insbesondere, wenn eine Phasenregelung der verstehend beschriebenen Art vorhanden ist, reicht es, mittels eines passenden Zeitfensters nur jeweils den charakteristischen Teil der Eingangskurvenform zu speichern. Die im vorliegenden Beispiel vorhandene Datenlänge des Schieberegisters 15 (640 ms) reicht daher aus, um den systolischen und diastolischen Anteil einer fötalen Herzschiagkurve aufzunehmen, welcher eine Dauer von 500 ms nicht übersteigt.
ilicr/n .ι Wall /.cichnimucn

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines annähernd periodischen Signals mit statistisch verteilten Anteilen durch Kreuzkorrelation von gleichförmig gegeneinander versetzten Abschnitten vorgegebener Dauer der Signalkurvenform mit einem vorgegebenen gespeicherten Abschnitt einer Vergleichskurvenform und Messung des Spitzenwertabstandes der Kreuzkorrelationskurve, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Signalkurvenform zwischengespeichert und wiederholt abgerufen werden und aus ihnen jeweils ein Korrektursignal hergeleitet wird, mittels welchem der Abschnitt der Ve.gleichskurvenform in seinem Verlauf un den jeweiligen Abrchnitt der Signalkurvenform angepaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Vergleichskurvenform dadurch erfolgt, daß sie mit einem bestimmten Bruchteil ihrer Amplitude zu einem bestimmten Bruchteil der Amplitude der zwischengespeicherten Signalkurvenform addiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichskurvenform bei Beginn der Messung einem Festwertspeicher als willkürlicher Kurvenabschnitt entnommen wird, der die Signalkurvenform in groben Umrissen wiedergibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Amplitude des zu messenden Signals über einen Teil einer Periode sehr klein gegen die Amplitude eines anderen Teils der Periode ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur der andere Teil der
.1° Periode als Signalabschnitt für die Kreuzkorrelation verwendet wird.
5. Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines annähernd periodischen Signals mit statistisch verteilten Anteilen durch Kreuzkorrelation von gleichförmig gegeneinander versetzten Abschnitten vorgegebener Dauer der Signalkurvenform mit einei.i vorgegebenen in einem Speicher enthaltenen Abschnitt einer Vergleichskurvenform, wobei ein Spitzenwertdetektor zum Messen des Spitzenwertabstandes der Kreuzkorrelationskurve vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen Zwischenspeicher (24), in dem die Abschnitte der Signalkurvenform einspeicherbar sind, und durch eine Steuereinrichtung (25,40) die die Abschnitte aus dem Zwischenspeicher wiederholt abruft und in eine Recheneinrichtung (27) gibt, welche unter Verwendung der Abschnitte der Signalkurvenform eine Anpassung des Abschnitts der Vergleichskurvenform in seinem Verlauf an den jeweiligen Abschnitt der Signalkurvenform vornimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (27) eine Addier- und Multipliziereinrichtung ist, die einen bestimmten Bruchteil der Amplitude der Vergleichskurvenfoirm zu einem bestimmten Bruchteil des Abschnittes der Signalkurvenform aus dem Zwischenspeicher (24) addiert
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzspeicher (31) für eine willkürliche Vergleichskurvenform vorgesehen ist und daß die Steuereinrichtung (25, 40) bei Beginn jeder Messung diese Vergleichskurvenform in den Speicher für die Vergleichskurvenform eingibt.
DE2548799A 1974-11-20 1975-10-31 Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines Signals Expired DE2548799C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13381074A JPS5615901B2 (de) 1974-11-20 1974-11-20

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2548799A1 DE2548799A1 (de) 1976-05-26
DE2548799B2 DE2548799B2 (de) 1977-09-15
DE2548799C3 true DE2548799C3 (de) 1978-06-22

Family

ID=15113556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2548799A Expired DE2548799C3 (de) 1974-11-20 1975-10-31 Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines Signals

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS5615901B2 (de)
DE (1) DE2548799C3 (de)
FR (1) FR2292237A1 (de)
GB (1) GB1496837A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032962A1 (de) * 2006-07-07 2008-01-10 Rhode & Schwarz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren für hochauflösende Zeitmessungen

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4064488A (en) * 1976-06-10 1977-12-20 Motorola, Inc. Sampled signal detector
DE2818768C2 (de) * 1978-04-28 1986-07-24 Hewlett-Packard GmbH, 7030 Böblingen Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Frequenz bzw. der Periodendauer der Grundschwingung eines annähernd periodischen Eingangssignales
DE3120525C2 (de) * 1981-05-22 1986-11-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und Schaltung zur digitalen Erfassung der Frequenz eines niderfrequent schwankenden elektrischen Signals
US4938228A (en) * 1989-02-15 1990-07-03 Righter William H Wrist worn heart rate monitor
JP3980969B2 (ja) * 2002-08-30 2007-09-26 パイオニア株式会社 心拍数計測システム、心拍数計測方法、心拍数計測プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
JP4747341B2 (ja) * 2006-09-26 2011-08-17 真美子 磯上 固体及び/又は植物検体の前処理の為のホモジナイザー
CN111007475B (zh) * 2019-12-11 2023-06-06 西安电子科技大学 一种lte外辐射源雷达频域模糊副峰抑制方法
CN111141926B (zh) * 2019-12-27 2022-06-03 宁波三星智能电气有限公司 一种充电桩内的风机转速检测方法
CN112842312B (zh) * 2021-02-01 2022-03-08 上海交通大学 心率传感器及其自适应心跳锁环系统和方法
CN113490313A (zh) * 2021-02-09 2021-10-08 赛尔富电子有限公司 一种自动照明系统以及控制方法
CN115356906B (zh) * 2022-07-13 2024-04-30 北京大学 一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032962A1 (de) * 2006-07-07 2008-01-10 Rhode & Schwarz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren für hochauflösende Zeitmessungen
US8527574B2 (en) 2006-07-07 2013-09-03 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Device and method for high resolution time measurements

Also Published As

Publication number Publication date
DE2548799A1 (de) 1976-05-26
JPS5615901B2 (de) 1981-04-13
JPS5159491A (de) 1976-05-24
GB1496837A (en) 1978-01-05
FR2292237A1 (fr) 1976-06-18
FR2292237B3 (de) 1977-12-16
DE2548799B2 (de) 1977-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2546856A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen der frequenz bzw. periodendauer eines signals
DE2548799C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Periodendauer bzw. Frequenz eines Signals
DE3144659A1 (de) Einrichtung zur auswertung von ekg-signalen
DE2818768C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Frequenz bzw. der Periodendauer der Grundschwingung eines annähernd periodischen Eingangssignales
DE2716739A1 (de) Verfahren zur detektion von signalen
DE2220878C3 (de) Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmessung
DE69215646T2 (de) Gerät und Verfahren von Elektrokardiogramm-Daten-Kompression
DE2745063A1 (de) Richtungsempfindliches doppler-ultraschallsystem
EP0204192B1 (de) Schaltungsanordnung zum Erfassen der Herzschlagsbewegung
EP0770886B1 (de) Verfahren und Anordnung zur Unterdrückung von Festzielechos bei der Abstandsmessung nach dem Impulslaufzeitprinzip
DE2265229A1 (de) Ueberwachungseinrichtung fuer periodische komplexe physiologische signale
DE3732699A1 (de) Implantierbarer herzschrittmacher
DE3240430A1 (de) Verfahren und herzschrittmacher zum beenden einer tachykardie
DE3126138A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur messung der dicke eines werkstuecks mit ultraschallimpulsen
DE2021048C2 (de) Anordnung zum Analysieren und Anzeigen elektrischer Herzaktionssignale
DE2515868C3 (de) Vorrichtung zur Messung des Blutdrucks
DE2558444C3 (de) Vorrichtung zur Wassertiefenmessung
DE2607458A1 (de) Einrichtung zum erzeugen eines elektrischen signals entsprechend dem herzschlag eines fetus
DE3311509C2 (de) Vorrichtung zum Erkennen eines interessierenden physiologischen Vorgangs
DE1938090C2 (de) Analysator von Massenspektren
DE1905680A1 (de) Anlage zur Signalverarbeitung
DE3542534C2 (de) Ultraschalldiagnosevorrichtung
DE2460839C3 (de) Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer Meßperson
DE2754334C2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Blutdrucks
DE60126170T2 (de) Verfahren zur Abtastung von einem Herzparameter in einer implantierbaren aktiven medizinischen Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee