
血压测量模块的设计
作品编号:DZDQ757 开发环境: WORD全文:47页 论文字数:19700字 此血压测量模块的设计毕业设计完整版包含[论文] |
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结论
本设计以测振法(Oscillometric Method)基本原理为依据,本着实用、可靠的原则,立足于最新的微电子技术和先进的数字信号处理技术,进行了硬件的研制和算法的研究,完成了无创血压仪实验系统的硬件和软件研制工作。
在硬件研制方面,制作了电路板,主要工作体现在:通过大量工作完成了脉搏波检测提取的硬件电路,对下面脉搏波的算法分析提供了必不可少的硬件平台,并搭建了具有较高可靠性的相关系统功能模块,为本系统的进一步产品化打下了很好的基础。
本设计始终坚持研究与实践并重的原则,用基本的理论(测振法)指导实验的开展,而大量的研究结论来自于对实验数据的分析和归纳,再回到实验中进行验证。从理论上来说最终开发出来的实验电路板经检验能快速、准确的测量收缩压、平均压、舒张压和脉率等生理参数,其中血压测量误差在±3mmHg范围内,脉率测量误差在±1次/!min范围内,完全达到精度要求,同时也验证了设计中对于收缩压和舒张压判定的算法是正确有效的。同时,本设计还能作进一步提高和更深层次的研究:
另外,从测量时间上看,本仪器的单次平均测量时间为42s,为了准确检测到脉搏波,检测时设置了判断条件。另外,为了检到足够多的合格脉搏波,放气台阶也不能设置过大。这都影响了测量时间的缩短。在测量方法没有大的改进前,测量的成功率和测量时间的缩短是有矛盾的。
综上所述,本设计首先将人体微弱的血压生理信号转化为电信号输入到电路板,这就需要压力传感器电路以及初级放大电路,综合性价比等各种因素,初级放大电路主要的模块选择了AD620。然后便是脉动检出电路,因为脉搏波信号所占的比重很小,所以经初级放大电路后的信号可以直接作为袖带静压信号送入ADC0809。而脉动检出电路的工作就是提纯脉搏波信号,首先是带放大功能的二级高通滤波电路,滤除低频干扰,接下来是二级低通滤波电路,经此之后电路就可以得到比较纯净的脉搏波信号。将此信号送入模数转换电路去处理,即送入0809的输入端。ADC0809由单片机AT89S51控制,又由于ADC0809内部带有输出锁存器,所以可以与AT89S51单片机直接相连。本设计为后续工作打下了很好的基础,很方便后续计算分析脉搏波和计算血压值。
本设计进行了Protel电路连接设计之后,可能是由于某些地方连接得不够良好也可能是由于某些模块的细微衔接不够正确,所以生成的报表很不成功,考虑到时间、成本以及本设计的电路复杂程度,所以本设计进行了普通电路板的焊接设计。
针对脉搏异常者的特殊处理算法有待改进;为了能更精确的测量血压,更有效的排除各类噪声的千扰,还可以在对血压信号进行分析和处理方面作一些更深层次的研究。比如:引入小波理论和模糊识别技术,将离散小波和连续小波变换结合在一起,完成有用信号的特征提取,并用模糊识别的方法实现目标的识别等等。
从以上的总结可以看出,现有的测量血压原理仍比较粗糙,还需要进一步完善,为提高其测量精度,可以从以下两个方面改进现有的判别方法:
1、深入分析压力波产生及表现形态的机理,寻找收缩压、舒张压处波形的典型特征。并采用新的信号处理方法比如频谱分析、小波变换等来提取特征点。5
2、提高幅度系数法测血压适应个体差异性的能力。利用幅度的系数关系来判别血压,算法简单,易于实现,但由统计方法得到的特征系数个体差异性大,造成血压测量的个体差异也较大。为提高其测量精度,特征系数应因人而异,可以选择一些生理参数如心率,年龄,压力波波形特征等来修正特征参数。
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本设计以测振法(Oscillometric Method)基本原理为依据,本着实用、可靠的原则,立足于最新的微电子技术和先进的数字信号处理技术,进行了硬件的研制和算法的研究,完成了无创血压仪实验系统的硬件和软件研制工作。
在硬件研制方面,制作了电路板,主要工作体现在:通过大量工作完成了脉搏波检测提取的硬件电路,对下面脉搏波的算法分析提供了必不可少的硬件平台,并搭建了具有较高可靠性的相关系统功能模块,为本系统的进一步产品化打下了很好的基础。
本设计始终坚持研究与实践并重的原则,用基本的理论(测振法)指导实验的开展,而大量的研究结论来自于对实验数据的分析和归纳,再回到实验中进行验证。从理论上来说最终开发出来的实验电路板经检验能快速、准确的测量收缩压、平均压、舒张压和脉率等生理参数,其中血压测量误差在±3mmHg范围内,脉率测量误差在±1次/!min范围内,完全达到精度要求,同时也验证了设计中对于收缩压和舒张压判定的算法是正确有效的。同时,本设计还能作进一步提高和更深层次的研究:
另外,从测量时间上看,本仪器的单次平均测量时间为42s,为了准确检测到脉搏波,检测时设置了判断条件。另外,为了检到足够多的合格脉搏波,放气台阶也不能设置过大。这都影响了测量时间的缩短。在测量方法没有大的改进前,测量的成功率和测量时间的缩短是有矛盾的。
综上所述,本设计首先将人体微弱的血压生理信号转化为电信号输入到电路板,这就需要压力传感器电路以及初级放大电路,综合性价比等各种因素,初级放大电路主要的模块选择了AD620。然后便是脉动检出电路,因为脉搏波信号所占的比重很小,所以经初级放大电路后的信号可以直接作为袖带静压信号送入ADC0809。而脉动检出电路的工作就是提纯脉搏波信号,首先是带放大功能的二级高通滤波电路,滤除低频干扰,接下来是二级低通滤波电路,经此之后电路就可以得到比较纯净的脉搏波信号。将此信号送入模数转换电路去处理,即送入0809的输入端。ADC0809由单片机AT89S51控制,又由于ADC0809内部带有输出锁存器,所以可以与AT89S51单片机直接相连。本设计为后续工作打下了很好的基础,很方便后续计算分析脉搏波和计算血压值。
本设计进行了Protel电路连接设计之后,可能是由于某些地方连接得不够良好也可能是由于某些模块的细微衔接不够正确,所以生成的报表很不成功,考虑到时间、成本以及本设计的电路复杂程度,所以本设计进行了普通电路板的焊接设计。
针对脉搏异常者的特殊处理算法有待改进;为了能更精确的测量血压,更有效的排除各类噪声的千扰,还可以在对血压信号进行分析和处理方面作一些更深层次的研究。比如:引入小波理论和模糊识别技术,将离散小波和连续小波变换结合在一起,完成有用信号的特征提取,并用模糊识别的方法实现目标的识别等等。
从以上的总结可以看出,现有的测量血压原理仍比较粗糙,还需要进一步完善,为提高其测量精度,可以从以下两个方面改进现有的判别方法:
1、深入分析压力波产生及表现形态的机理,寻找收缩压、舒张压处波形的典型特征。并采用新的信号处理方法比如频谱分析、小波变换等来提取特征点。5
2、提高幅度系数法测血压适应个体差异性的能力。利用幅度的系数关系来判别血压,算法简单,易于实现,但由统计方法得到的特征系数个体差异性大,造成血压测量的个体差异也较大。为提高其测量精度,特征系数应因人而异,可以选择一些生理参数如心率,年龄,压力波波形特征等来修正特征参数。
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