[发明专利]一种心电信号获取系统及方法

说明书

本发明公开了一种心电信号获取系统及方法，其中心电信号获取系统包括处理器，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器，其输出端与阻抗变换器输入端电连接；还包括一阶抗混叠低通滤波器和差分输入的模数变换器，阻抗变换器的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器、模数变换器与处理器的输入端电连接；处理器内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理得到心电信号。本发明利用硬件软化技术，可以获取强噪声背景下的心电信号，对RC的精度要求低、对使用环境的适应能力强、获得的心电信号精密、体积小、功耗低。

技术领域

本发明属于心电信号采集处理技术领域，特别涉及一种心电信号获取系统及方法。

背景技术

心电信号具有信号微弱、高阻、易受干扰等特点，干扰信号的强度一般为心电信号强度的几十倍以上，因此在强背景噪声干扰下精密获取心电信号是一个有很大挑战性的课题。

传统的心电信号获取系统结构如图1所示，其采用一阶高频低通滤波器1、阻抗变换器2、隔直高通滤波器3、多级放大器4（200~1200倍）、多级滤波和对消进行信号调理，滤除噪声干扰，通过高阶抗混叠滤波器5进行带宽限制，最后将信号送到模数变换器6，得到心电信号的数据并送至处理器7。其中处理器7通过基线回零电路8与隔直高通滤波器3电连接。

现有心电信号获取方法具有以下缺点：

1、由于心电图信号需要低至0.05Hz的低频成分，同时需要去除极化电压，必须采用隔直高通滤波器3，针对0.05Hz的频率，造成RC都必须很大，电容C的微小漏电特别容易造成后端几百倍放大器饱和，这时心电图机将不可使用。

2、由于电子零件存在误差，使得模拟滤波器的效果会大打折扣，特别是针对工频干扰的带阻滤波器，RC的精度直接影响凹口位置和宽度，最终导致数据获取精度下降。

3、为了更好滤除干扰，常常要求高阶滤波器，而高阶滤波器除了带来硬件规模和成本增加外，要达到理想设计的性能，对RC的精度要求进一步提高。

4、精密的模拟电路使得产品对使用环境的要求很高，例如：在温度、湿度变化，空气质量不好的情况下，将降低电路板的绝缘程度，同样带来滤波器效果的降低，所以传统心电图机电路板常常采取喷涂绝缘漆的方法来抵御环境的影响，造成生产工艺的复杂和产品质量的稳定性下降。

5、一般情况下，数字器件对干扰的适应远远高于模拟器件，过多的模拟器件增加了产品性能劣化的概率。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种心电信号获取系统及方法，利用硬件软化技术，可以获取强噪声背景下的心电信号，对RC的精度要求低、对使用环境的适应能力强、获得的心电信号精密、体积小、功耗低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种心电信号获取系统，包括处理器，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器，一阶高频低通滤波器的输出端与阻抗变换器的输入端电连接；其特点是还包括一阶抗混叠低通滤波器和差分输入的模数变换器，阻抗变换器的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器、模数变换器与处理器的输入端电连接；处理器内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理，采样数据进行数字滤波处理后得到心电信号。

作为一种优选方式，所述数字滤波处理过程包括降频处理、抗工频干扰处理、抗基线漂移处理、抗肌电漂移处理。

作为一种优选方式，所述一阶高频低通滤波器的截止频率为15~50KHz。

作为一种优选方式，所述采样单元的采样频率为一阶抗混叠低通滤波器信号带宽的8~20倍。