SU868613A1

SU868613A1 - Спектроанализатор биологических сигналов

Info

Publication number: SU868613A1
Application number: SU802874000A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Гнучев; Наталья Алексеевна Аршава; Марлен Михайлович Барашков; Матвей Ильич Малыкин; Анатолий Павлович Мартынов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4273
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1981-09-30

Description

1

Изобретение относитс к Электроизмерительной технике и может быть использовано в медицинской технике как диагностический прибор.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению вл ютс спектроанализаторы, содержащие квадратурные каналы обработки сигналов, в состав которых вход т накопитель, детектор, сумматор, вычислитель, блок управлени и индикатор 11.

Недостатки данных анализаторов низкий динамический диапазон анализируемых сигналов и мала точность измерений.

Цель изобретени - увеличение точности измерений и расширение динамического диапазона.

Поставленна цель достигаетс тем, что спектроанализатор биологических сигналов, содержащий два кангша обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных усилител , преобразовател , аттенюатора и детектора, а также блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь, блок выборок, блоки оперативной пам ти, блок синхронизации и управлени и индикатор, дополнительно снабжен блоком формировани контрольного сигнала, аттенюатором контрольного силгнала, блоком сравнени , блоком констант, блоком отбора максимума, блоком весовой обработки, блоком формировани аргументов , блоком накапливсш дих сумматорюв , первым блоком нормировани , блоком вычислени амплитуды, блоком усреднени амплитуд, вторым блоком

10 нормировани , блоком контрол , блоком задани амплитуды, блоком формировани , блоком выделени максимума , блоком измерени интервала, блоком усреднени интервалов и блоком

15 вычитани , причем первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с входами первого и второго каналов обработки, а вход его подсоединен через аттенюатор

20 контрольного сигнала к блоку формировани контрольного сигнала, выходы первого и второго каналов обработки соединены-соответственно с первым и вторым входами аналого-цифрового

25 преобразовател , выход которого соединен с одним из входов блока выборок . Второй вход которого подсоединен к выходу блока вычитани , а первый и второй его выходы присоеди30 нены соответственно через блок отбора максимума к одному из входов блока сравнени и к одному из входов блока весовой обработки, второй вход которого подсоединен к выходу блока формировани аргумента, а выход - к одному из входом блока накапливающих сумматоров, второй вход которого через первый блок оперативной пам ти подсоединен к его выходу, который Через первый блок -нормировани и блок вычислени амплитуды присоединен к одному из входов блока усреднени амплитуд, второй вход которого через второй блок оперативной пам ти соединен с его выходом и входом второго блока нормировани , выход которого присоединен к одному из входов индикатора и блока контрол , второй вход которого соединен с выходом блока задани амплитуды и через блок формировани с вторым входом блока выборок, первый и второй выходы блока сравнени соединены с управл ющими входами первого и второго каналов обработки, с6 входом аттенюатора контрольного сигнала и со входом блока констант, выход второго канала обработки через последовательно соединенные блок выделени максимума и блок измерени интервала подсоединен непосредственно и через блок усреднени интервалов к первому и второму входам блока вычитани , выходы блока синхронизации и управлени соединены с управл ющими входами соответственно блока коммутации, блока усреднени интервала , блока вычитани , блока сравнени , блока отбора максимума, аналого-цифрового преобразовател , блока выборок, блока формировани аргумента, блока формировани , блока задани амплитуд, блока накапливающих сумматоров, блока нормировани , блока усреднени амплитуд и индикатора , выход блока контрол соединен с входом блока синхронизации и управлени .

На чертеже представлена функциональна схема спектроанализатора биологических сигналов;

Спектроанализатор содержит блок 1 коммутации, первый и второй каналы 2 и 3 обработки, в которые вход т усилитель-преобразователь 4, аттенюатор 5 и детектор 6, а блок 7 формировани контрольного сигнала, аттенюатор 8 контрольного сигнала, блок 9 сравнени , блок 10 констант, бло 11 отбора максимума, аналогоцифровой преобразователь 12, блок 13 выборок, блок 14 весовой обработки , блок 15 формировани аргумента, блок 16 накапливающих сумматоров, первый и второй блоки 17 и 18 оперативной пам ти, первый блок 19 нормировани , блок 20 выч1 лени амплитуды , блок 21 усреднени амплитуды, второй блок 22 нормировани , индикатор 23, блок 24 контрол , блок 25 задани амплитуды, блок 26 формировани , блок 27 выделени максимума , блок 28 измерени интервалов, блок 29 усреднени , блок 30 вычитани и блок 31 синхронизации и ynpaiлени .

Устройство работает следующим образом .

При задании с блока 31 синхронизации и управлени режима спектрального анализа биологических сигналов сигналы от датчиков поступают на вход блока 1 коммутации, которыйосуществл ет коммутацию сигналов таким образом, что анализируемый сигнал поступает на вход первого канала 2, а синхронизирующий сигнал - на вход второго канала 3. В усилителе-преобразователе 4 происходит модул ци низкочастотного сигнала сигналом высокой частоты и его усиление. Усиленные и преобразованные сигналы поступают соответственно на вход аттенюатора 5, с выхода которого сигналы поступают на вход детектора 6, где осуществл етс детектирование сигналов, С выходов каналов 2 и 3 обработки сигналы поступают на входы аналого-цифрового преобразовател 12, где производитс поочередное кодирование аналоговых сигналов в двоичный код с частотой Т) , задаваемой , блоком 31 синхронизации и управлени . Коммутаци каналов осуществл етс частотой ), также поступающей с блока 31 синхронизации и управлени , С выхода аналого-цифрового преобразовател 12 коды выборок сигналов поступают на первый вход блока 13 выборок, с первого выхода которого коды выборок анализируемого сигнала поступают на блок 14 весовой обработки, со второго выхода коды выборок обоих сигналов поступают на блок 11 отбора максимума, где производитс отбор кода максимальной выборки на интервале времени, определ емой синхросерией поступающей от блока 31 синхронизации и управлени и определ емой максимальным возможным периодом интерваша электрокардиосигнала. С выхода блока 11 отбора максимума максимальные значени кодов.выборок сигналой с частотой TI поступают на блок 9 сравнени , где сравниваютс с кодами констант, формируемыми блоком 10 констант. В результате сравнени вырабатываютс команды управлени , поступающие на аттенюаторы 5 и 8. Таким образом осуществл етс автоматическа установка уровн сигналов до максимального значени динамического диапазона аналого-цифрового преобразовател 12.

Значени выборок анализируемого 5 сигнала NK, поступают на блок 14

весовой обработки, где производ тс операции весовой обработки и умножени на весовые коэффициенты функции Хэммиг на , где Тц - врем накоплени , и умножени на ортогональные функции sin UJoiKat и

cos u/oi Kftt , где ujQ,- - частота настройки i-го фильтра, К 1,2,.,.,N

где N -У , At - интервал дискретийТ

эации.

Частоты настройки задаютс через блок 15 формировани аргументов в зависимости от начального кода частоты , формирование которой производитс блоком 31 синхронизации и управлени в зависимости от выбранного оператором диапазона анализа. Полученные произведени поступают на блок 16 накапливающих сумматоров, который совместно с первым блоком 17 оперативной пам ти в зависимости от времени накоплени , поступающего от блока 31 управлени и синхронизации , и завис щего от выбранного значени полосы пропускани фильтров, производит операции суммировани .

Полученные суммы поступают на первый блок 19 нормировани , где производитс нормирование по числу выборок. Отнормированные значени амплитуд поступают на блок 20 вычислени амплитуды, где производ тс операции вычислени амплитуды. Вычисленные значени амплитуд поступают на блок 21 усреднени амплитуды представл ющий собой сумматор, который совместно с вторым блоком 18 оперативной пам ти производит усред-нение ампгитуд в зависимости от числа реализаций М, задаваемых блоком 31 синхронизации и управлени . Полученные усредненные значени амплитуд поступают на второй блок -22 нормировани амплитуд, где в зависимости от характера сигнала и степени сосредоточени спектральных составл ющих по фильтровому полю производитс нормирование амплитуд относительно максимальной спектральной составл к цей сигнала.

Блок 31 синхронизации и ynpaBJieни по окончании анализа автоматически вырабатывает команду, по которой блок коммутации 1 производит подключение контрольного сигнала, формируемого блоком 7 формировани через аттенюатор 8 контрольного сигНсша к входу усилител -преобразовател 4. Обработка контрольного сигнала производитс аналогично описанному выше. Результат обработки .контрольного сигнала заноситс в блок контрол 24.

Одновременно с обработкой анализируемого и контрольного сигналов производитс функциональный контроль цифровой части спектроанализатора, который осуществл етс следующим

образом: блок 25 задани амплитуды формирует код амплитуды контрольного цифрового сигнала, который поступав на вxJды блока 26 формировани и блока 24 контрол . Блок 26 формировани формирует дискретный гармонический сигнал с начальной фазой 45°, который поступает на второй вход блока 13 выборок. Дл упрощени формировани цифрового контрольного

сигнала частота сигнала выбрана равной 1/4 A.t, при этом цифровой контрольный сигнал представл ет собой одинаковые коды, следующие с частотой выборок и периодически мен к цие свой знак. Результат обработки подаетс на блок 24 контрол дл сравнени с заданной амплитудой контрольного сигнала, поступающей от .блока 25. В случае несравнени блок 24 контрол формирует сигнаьл неисправности , который поступает в блок 31 синхронизации и управлени . По окончании цикла.измерени результат измерени с выхода блока 18 оперативной пам ти поступает на индикатор 23.

При задании оператором с блока 31 синхронизации и управлени режима спектрального анализа функции изменени интервалов, сигнал от датчика через блок 1 коммутации поступает на вход второго кангша 3, откуда поступает на блок 27 вьщелени максимума, где производитс формирование импульса, временное положение

которого соответствует времени максимальной амплитуды сигнала. Полученные импульсы поступают на блок 28 измерени интервалов, где производитс преобразование временного интервала между двум соседними импульсами в двоичный код. Этот код поступает на блок 29 усреднени , где за врем , определ емое блоком 31 синхронизации и управлени , определ етс среднее значение, затем

среднее значение поступает на

первый вход блока 30 вычитани , а на второй его вход поступает текущее значение кода интервала от блока 28 измерени интервалов. С блока 30

вычитани значени кода поступгцот на вход блока 13 выборок, с первого выхода которого значени кода с частотой , формируемой блоком 31 синхронизации и управлени , поступают на

вход блока 14 весовой обработки. Далее обработка ведетс аналогично описанной выше.

С помощью предлагаемого спектроанализатора биологических сигнгшов

производитс и исследование сигналов , вызванных электрическими, механическими и звуковыми колебани ми сердечного происхождени : электрокардиосигналов , фонокардиосигналов,

Claims

сейсмокардиосигналов и т.д. Благодар наличию автоматической регулировки усилени повышаетс дин мический диапазон исследуемых сигна лов, а использование параллельного анализа/с помощью цифровой фильтрации повышает то-ность измерений. Формула изобретени Спектроанализатор биологических сигналов, содержащий два канала обработки , каждый из которых состоит из последовательно включенных усилител -преобразовател , аттенюатора и детектора, а также блок кокйутадии аналого-цифровой преобразователь, блок выборок, блоки оперативной пам ти, блок синхронизации и управлени и индикатор, отличающийс тем, что, с целью увеличени точности измерений и расширени динамического диа:пазона, он дополнительно снабжен блоком формировани контрол ного сигнала, аттенюатором контроль ного сигнала, блоком .сравнени , бло ком констант, блоком отбора максиму ма, блоком весовой обработки, блоко формировани аргументов, блоком накапливающих сумматоров, первым блоком нормировани , блоком вычислени амплитуды, блоком усреднени амплит вторым блоком нормировани , блоком контрол , блоком задани амплитуды, блоком формировани , блоком вьвделени максимума, блоком измерени интервала , блоком усреднени интервалов и блоком вычитани , причем первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с входами первого и второго каналов обработки , а вход его подсоединен через аттенюатор контрольного сигнала к блоку формировани контрольного сигнала, выходы первого и второго каналов обработки соединены соответ ственно с первым и входами аналого-цифрового преобразовател , выход которого соединен с одним из входов блока выборок, второй вход которого подсоединен к выходу блока вычитани , а первый и второй его выходы присоединены соответственно через блок отбора максимума к одному из входов блока сравнени , и к одному из входов блока весовой обработки , второй вход которого подсоединен к выходу блока формировани аргумента , а выход - к одному из входов блока накапливакхцих сумматоров, второй вход которого через первый блок оперативной пам ти подсоединен к его выходу, который через первый блок нормировани и блок вычислени еииплитуды присоединен к одному из входов блока усреднени амплитуд, второй вход которого через второй блок оперативной пам ти соединен с его выходом и входом второго блока нормировани , выход которого присоединен к одному из входов индикатора и блока контрол , второй вход которого соединен с выходом блока задани амплитуды и через блок формировани с вторым входом блока выборок , первый и второй выходы блока сравнени соединены с управл к дими входами первого и второго каналов обработки, со входом аттенюатора контрольного сигнала и со входом блока констант, выход второго канала обработки через последовательно соединенные блок выделени максимума и блок измерени интервала подсоединен непосредственно и через блок усреднени интервалов к первому и второму входам блока вычитани , выходы блока синхронизации и управлени соединены с управл ющими входами соответственно блока коммутации, блока усреднени интервала, блока вычитани , блока сравнени , блока отбора максимума, аналого-цифрового преобразовател , блока выборок, блока формировани аргумента, блока формировани , блока задани амплитуд , блока накапливающих сумматоров, блока нормировани , блока усреднени амплитуд и индикатора, выход блока контрол соединен с входом блока синхронизации и управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР №596888, кл. G 01 R 23/00, 1975.