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一种新型心电信号无线检测方法关键技术的研究

发布时间:2019-02-15 00:20
【摘要】:近年来,随着人们生活节奏加快,心血管疾病逐渐成为人类生命和健康的最大威胁。这类疾病的发作通常无法预料,并且容易致命。因此,心电信号的监测作为诊断心血管疾病的主要手段受到越来越多的关注。研究实现一种能长期、准确、实时采集心电信号的便携式心电监护仪,对于心血管疾病的早期治疗,降低发病率和死亡率等具有重要意义。心电信号的检测是研制便携式心电监护仪的研究重点之一。本文针对传统的心电监护仪存在的监测时间短、电极对人体皮肤存在刺激、电极导线限制人体活动的问题,基于非接触心电测量、电子皮肤以及无线信号传输技术,提出了一种心电信号无线检测方法。在该方法中,首先利用电子皮肤技术将非接触式一体化电极以及传感器电路相结合,研制成一种类似皮肤的轻薄膜片,贴附于人体的皮肤上。然后传感器电路将所检测到的心电信号通过耦合线圈无线传输至读取电路。最后读取电路通过相位检测方式将接收到的心电信号检测出来。本文针对提出的心电信号无线检测方法进行详细的研究。首先,无源无线传感器电路采用两个相同变容二极管串联的形式,实现了对共模信号的抑制和差模信号的放大。其次,利用Ansoft HFSS电磁场平台对传感器电路与读取电路中的电感线圈参数及其耦合性能进行研究:搭建平面电感线圈模型,通过仿真分析得到电感线圈各参数对电感性能的影响及优化准则,从而确定传感器线圈参数;搭建平面电感的互感模型并通过仿真分析得到读取线圈几何参数、线圈间垂直距离、中心偏移量以及角偏移对传感器线圈与读取线圈间耦合性能的影响,从而确定读取线圈参数以及传感器线圈与读取线圈的工作范围。最后,通过仿真分析,读取电路采用相位检测方式来检测心电信号,并完成该电路中各模块的设计。
[Abstract]:In recent years, cardiovascular disease has become the greatest threat to human life and health. The onset of these diseases is often unpredictable and easily fatal. Therefore, ECG monitoring as the main means of diagnosis of cardiovascular disease has attracted more and more attention. A portable ECG monitor, which can collect ECG signals for a long time, accurately and in real time, is very important for the early treatment of cardiovascular diseases and the reduction of morbidity and mortality. ECG signal detection is one of the key points in the development of portable ECG monitor. This paper aims at the problems of the traditional ECG monitor, such as the short monitoring time, the irritation of the electrode to the human skin, the restriction of the human body activity by the electrode wire, based on the non-contact ECG measurement, electronic skin and wireless signal transmission technology. A radio detection method for ECG signals is proposed. In this method, the non-contact integrated electrode and the sensor circuit are combined with the electronic skin technology, and a kind of thin membrane is developed, which is similar to the skin and attached to the skin of the human body. The sensor circuit then wirelessly transmits the detected ECG signal through the coupling coil to the read circuit. Finally, the reading circuit detects the received ECG signal by phase detection. In this paper, the proposed ECG radio detection method is studied in detail. Firstly, the passive wireless sensor circuit uses two identical varactor diodes in series to suppress the common mode signal and amplify the differential mode signal. Secondly, the inductance coil parameters and their coupling performance in the sensor circuit and the reading circuit are studied by using the Ansoft HFSS electromagnetic field platform. The planar inductance coil model is built. Through simulation analysis, the influence of inductance coil parameters on inductance performance and optimization criteria are obtained, and the sensor coil parameters are determined. The mutual inductance model of planar inductance is built, and the effects of geometric parameters of reading coil, vertical distance between coils, center offset and angle offset on the coupling performance between the sensor coil and the reading coil are obtained by simulation analysis. The parameters of the reading coil and the working range of the sensor coil and the reading coil are determined. Finally, through simulation analysis, the reading circuit uses phase detection to detect ECG signal, and completes the design of each module in the circuit.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH789

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本文编号:2422759

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