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根据物理学上的定义，导体的电阻 R 取决于该导体的电阻率、长度及其截面积的大小。 R = ρL/S= ρL2 /V 式中 ,ρ为电阻率;S为导体截面积;L为导体长度;V为导体体积。假设圆柱导体的长度不变，导出电阻变化ΔR 与容积变化ΔV 的关系式为： ΔR = - ρL2ΔV/V2 = - RΔV/V 上式表明容积的变化与电阻的变化密切相关 ,负号表示容积的增加将导致电阻的降低,也就是说人体受检部位就相当于一个阻值发生周期性变化的电阻，只要测得阻值的变化波形即可测得脉搏信号。给人体输入激励电流，通过人体阻抗转换为电压信号，测量此电压信号的周期性变化即可反映出阻抗的变化，最终测得脉搏信号。 脉搏信号采集设计思想 脉搏信号具有同其它生物电信号相同的特点，信号微弱、频率较低并且极易受到干扰。假设人体受检部位的等效阻值为1000欧姆，那么随着脉搏波的传递，阻抗的变化量约为1欧姆，并且此变化量的大小与检测位置、个体差异及电极系统情况都有较大关系，直接测量此信号具有较大难度。对人体而言，所产生的电信号不仅仅是脉搏信号，还要受到与之频率及幅值特性相近的其他生物电信号的干扰，同时，来自外界的工频干扰、日光灯干扰等对脉搏信号高质量提取造成了很大的影响。 应用虚拟仪器技术分析生物电信号，能有效降低信号处理的复杂性和困难度，能很好的解决上述存在的问题，使生理信号的处理分析变得更加方便和简单。鉴于LabVIEW的强大数字信号处理及数学分析功能，为节省开发时间，提高开发效率，采用LabVIEW编写软件应用程序，开发基于LabVIEW的脉搏信号检测与分析系统。 脉搏信号提取基于调制和解调的原理，系统整体框图如图2，本设计中测量位置为手臂，通过激励电极(E1,E4)给人体输入100KHz、0.6mA的载波，在E1与E4间距离设置为15cm时，在此高频信号的激励下，人体等效阻抗约为200欧姆左右。此时人体脉搏信号被调制在激励信号中，输出信号为调幅波，相对于脉搏信号而言，载波信号的振荡频率为高频信号，将此调幅波通过测量电极(E2,E3)输入给脉搏信号调理电路，进行模拟解调，滤除高频载波，便可得到脉搏波。同时对调理电路中的模拟解调前的采样点进行高速采样，经串口与LabVIEW通信，利用软件对信号进行解调、信号处理、特征值提取、波形显示、回归分析等操作。
图2 系统整体框图 |
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