无线多参数生理电信号采集系统设计与实现

发布时间：2017-08-01 16:33

  本文关键词：无线多参数生理电信号采集系统设计与实现

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【摘要】：近年来,随着科学技术的发展,多参生物电信号采集设备的精度逐步提高,体积和功耗也逐步减少,为实现设备便携化、可穿戴化提供了条件。而μV级生物电信号采集是电子学检测技术的一个瓶颈,要保证在足够高的信号增益和采集精度下,有效抑制外界干扰,并得到较好的生物电信号波形是一个很大的挑战。本文设计了一种新型的无线多通道生物电信号采集系统,能够实现以无线的方式发送被试的生物电信号信息到监测者的主机并呈现,并且被试在测试期间,在一定范围内可以自由活动。该系统主要由硬件设备和上位机软件两个部分组成。该装置硬件设计部分主要由ADS1299模拟采集前端和集成了Wi-Fi网络功能的GS2200M处理器构成,避免了传统生物电信号放大电路繁琐的模拟电路设计环节,结构简单,调试方便。上位机PC软件部分采用NI公司的可编程图形语言软件Lab VIEW设计,能够显示采集到的生物电信号,并且还扩展加入了滤波、FFT、阻抗测试和波形回放功能。能够进行各种生物电信号的分析。通过对系统的性能测试和对生物信号进行采集验证分析,本系统能够达到采集微弱生物电信号的水平,软件算法也实现了对生物信号基本分析的能力。并且本系统支持多组被试同时采集,能给用户以较好的体验。该系统也为可穿戴医疗设备的设计提供了一个新的方案。
【关键词】：多参生物电信号 ADS1299 Wi-Fi网络 多通道 LabVIEW
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 多参数生理电信号采集的发展与现状8-9
• 1.2 多参数生理电信号采集的研究意义9-10
• 1.3 主要生理电信号基本知识及其应用10-12
• 1.3.1 脑电信号的一般性质11-12
• 1.3.2 心电信号的一般性质12
• 1.3.3 肌电信号的一般性质12
• 1.4 主要研究内容和创新点12-16
• 1.4.1 主要研究内容13-14
• 1.4.2 关键技术及指标要求14-15
• 1.4.3 主要技术创新点15-16
• 第二章 系统整体方案设计16-24
• 2.1 生理电信的特性及检测方案16-21
• 2.1.1 脑电信号特征及测量方法16-18
• 2.1.2 心电信号特征及测量方法18-21
• 2.1.3 肌电信号特征及测量方法21
• 2.1.4 其他生理信号特征及测量方法21
• 2.2 系统需求及常用技术21-22
• 2.3 系统总体设计及实施22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 系统硬件设计方案24-39
• 3.1 系统供电方案24-27
• 3.1.1 系统电源分配方案24-26
• 3.1.2 系统电池充电方案26
• 3.1.3 系统电量检测方案26-27
• 3.2 信号采集处理模块27-32
• 3.2.1 ADS1299简介27-29
• 3.2.2 预处理电路29
• 3.2.3 一级放大电路29-30
• 3.2.4 高精度A/D转换模块30-31
• 3.2.5 多通道复用与扩展31-32
• 3.3 主控制器模块32-35
• 3.3.1 Wi-Fi处理器33-34
• 3.3.2 系统控制处理器34-35
• 3.4 系统整体配置35-38
• 3.4.1 ADS1299的上电时序35
• 3.4.2 SPI简介以及基本配置35-36
• 3.4.3 ADS1299寄存器配置36-37
• 3.4.4 Wi-Fi无线接口37
• 3.4.5 处理器内部程序配置37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 系统软件设计与数据处理39-47
• 4.1 数据通信39-40
• 4.2 生理电信号处理40-43
• 4.2.1 生理电信号滤波处理40-42
• 4.2.2 特征参数提取算法42-43
• 4.3 基于Labview的上位机程序设计43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 系统测试47-55
• 5.1 无线通信组网测试47
• 5.2 主要技术指标测试47-50
• 5.2.1 电压测试47-48
• 5.2.2 幅频特性测试48
• 5.2.3 噪声水平测试48-49
• 5.2.4 共模抑制比测试49-50
• 5.2.5 耐极化电压测试50
• 5.2.6 输入阻抗测试50
• 5.2.7 功耗测试50
• 5.3 实际电生理信号测试50-54
• 5.3.1 EEG信号测试50-52
• 5.3.2 ECG信号测试52
• 5.3.3 EMG信号测试52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-56
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文59-60
• 附录A 系统图示60-62

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