[发明专利]时域内抗混叠滤波电路的数值分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及时域内对前端脉搏探测器输出信号的处理技术，尤其是脉搏信号滤波处理的数值分析方法。

背景技术

从脉搏波信号中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波信号包含了大量的具有临床医学参考意义的信息，准确、高效的采集和分析处理脉搏波信号对观测人体生理病理信息有着重要意义。但是，掌握中医诊脉技巧难度较大，不仅需要名医的指导传授，更需要长时间的经验积累。可以看到，随着现代生物医学的发展，借助仪器仪表实时获取脉搏信息，不仅能精确绘制脉搏波形，同时能进行频谱分析。

在测量系统数据采集过程中，不可避免地会有高频干扰信号混杂在有用信号当中。当这些信号的频率超过奈奎斯特采样定理所规定的范围时，会采集到一些不确定的信号并对有用信号造成干扰，即信号混叠。为了最大程度地抑制或消除混叠现象对动态测控系统数据采集的影响，需要利用抗混叠滤波电路将无用信号进行衰减和滤除。采用分立元件设计的抗混叠滤波电路，针对滤波参数很难精确的选择电阻和电容，对干扰信号无法实现锐截止，也达不到较高的滤波品质参数。同时，分立元件自身固有的漂移，也导致滤波参数的不确定。而且，采用分立元件设计滤波电路，不便于参数调节和系统升级。因此，将抗混叠滤波电路进行数字化处理，研究其数学滤波模型，不仅可以灵活的实现干扰信号的滤除，而且更可以克服因分立元件设计带来的参数漂移和不确定性等诸多弊端。

发明内容

本发明的目的是提供一种时域内抗混叠滤波电路的数值分析方法，该方法克服了因分立元件设计滤波电路带来的参数漂移和不确定性等诸多弊端，进而在时域内对脉搏信号进行滤波、分析与控制的处理，从而为实际脉搏信号滤波电路的设计与测试提供指导与参考。

本发明公开了一种时域内抗混叠滤波电路的数值分析方法，其步骤：A、基于抗混叠滤波电路，运用基尔霍夫电流定律建立节点之间的电流传递方程组；B、传递方程组经过形式变换后，输入信号与输出信号之间函数关系可表示为二阶微分方程；C、运用数值微分法求解该方程，从而得到抗混叠滤波电路的数值模型。

本发明具有如下优点：1. 在系统研究方法上，建立了抗混叠滤波电路时域内的数值模型；2. 在电路功能上，完成脉搏信号抗混叠滤波处理，并通过实际电路测试实际脉搏信号的滤波结果。

附图说明

图1 抗混叠滤波电路图。

图2 抗混叠滤波电路实际测试结果的波形图。

图3 实际脉搏信号测试结果的波形图。

具体实施方式

一种时域内抗混叠滤波电路的数字值分析方法：

在图1中，根据基尔霍夫电流定律，分别定义V_in，V_x，V_p，V_n和V_o，则可以建立如下3个方程组：

                                                                                                                                                    ⑴

                                                        ⑵

                                                                           ⑶

将⑶式进行形式变换，得：

                                                                       ⑷

将⑷式代入⑵式，得

                ⑸

根据运算放大器的“虚短”特性，即V_n=V_p，可将⑸式转换为：

⑹

将⑹式进行形式变换，合并同类项后，得：

              ⑺