一种微弱振动信号的调理电路 |
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| 申请号 | CN201710281480.7 | 申请日 | 2017-04-26 | 公开(公告)号 | CN106936396A | 公开(公告)日 | 2017-07-07 |
| 申请人 | 成都万家健康管理股份有限公司; | 发明人 | 贺昶明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种微弱振动 信号 的调理 电路 ，包括电源系统、 传感器 、 脉搏 信号调理模 块 、AD转换器、 微处理器 和串口通信电路，传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路依次连接，电源系统与传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路连接，用于为系统各模块供电；脉搏信号调理模块包括前置放大电路、调零电路、陷波电路、 带通滤波 电路、 电压 提升电路，传感器、前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路、AD转换器依次连接。本发明通过信号采集系统对脉搏信号进行处理，最后 送达 上位机，完成对脉搏信号的提取电路的设计，从而获得高精确度、不失真的脉搏信息。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种微弱振动信号的调理电路，其特征在于，包括电源系统、传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路，所述传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路依次连接，所述电源系统与传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路连接，用于为系统各模块供电；所述脉搏信号调理模块包括前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路，所述传感器、前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路、AD转换器依次连接；所述前置放大电路用于将传感器传入的信号进行线性放大以及消除干扰信号，所述调零电路用于消除外界信号造成的漂移影响，所述陷波电路用于消除工频干扰，所述带通滤波电路用于电路滤波，所述电压提升电路为加法器电路，所述加法器电路用于避免AD转换时不出现负峰失真。 |
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| 说明书全文 | 一种微弱振动信号的调理电路技术领域[0001] 本发明涉及医学领域，具体涉及一种微弱振动信号的调理电路。 背景技术[0002] 心音和脉搏是反映人体生理及病理的两项重要指标，它们分别是诊断人体疾病的重要手段之一，具有非常重要的临床意义。为此，对该领域的研究背景、研究现状和发展趋势进行了充分调研，认为现有系统一般是单独的心音或者单独的脉搏采集调理电路，但是由于心动是脉动的源，心音与脉搏本身就存在着严密的医学联系，现有的心音或者单独的脉搏采集调理电路，其失真度较高，采集的脉搏信息准确度不够，很容易导致病因判断错误，误导医生作出错误的诊疗方案。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中采集的脉搏失真度较高，脉搏信息准确度不够，目的在于提供一种微弱振动信号的调理电路，获得高精确度、不失真的脉搏信息。 [0004] 本发明通过下述技术方案实现： [0005] 一种微弱振动信号的调理电路，包括电源系统、传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路，所述传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路依次连接，所述电源系统与传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路连接，用于为系统各模块供电；所述脉搏信号调理模块包括前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路，所述传感器、前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路、AD转换器依次连接；所述前置放大电路用于将传感器传入的信号进行线性放大以及消除干扰信号，所述调零电路用于消除外界信号造成的漂移影响，所述陷波电路用于消除工频干扰，所述带通滤波电路用于电路滤波，所述电压提升电路为加法器电路，所述加法器电路用于避免AD转换时不出现负峰失真。常规脉搏信号的主要频带范围是0.05～40Hz，为防止在干扰状态环境中采集的脉冲信号混入各种噪声，因此采用通带频率为0.05～44Hz的带通滤波电路进行滤波，将脉冲信号的有效成分从采集到的信号中提取出来。 [0006] 进一步地，前置放大电路包括放大器U1、电阻R1，所述传感器的采集信号通过放大器U1的正向输入端和反向输入端输入，电阻R1串联在放大器U1的接地引脚与增益引脚之间，所述放大器U1的输出端为信号输出端且与调零电路连接。针对脉搏信号的幅值小，频率低的特点，应当采用适当增益、输入阻抗高、高共模抑制比、低噪声、线性工作范围宽和低漂移的并联差动三运放仪表放大器。 [0007] 进一步地，调零电路包括电位器RP1、放大器U1A、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R2一端与前置放大电路的信号输出端连接，其另一端与放大器U1A的反向输入端连接；所述电位器RP1的一个固定端接正3.3V，另一个固定端接负3.3V；电阻R3的一端与电位器RP1的调节端连接，其另一端与电阻R5连接，电阻R5与电阻R3连接端的另一端接地；放大器U1A的正向输入端连接在电阻R3与电阻R5连接的线路上；电阻R4一端连接在电阻R2与放大器U1A连接的线路上，其另一端与放大器U1A的输出端连接，放大器U1A的输出端为调零电路的信号输出端且与陷波电路的信号输入端连接。 [0010] 图1为本发明系统结构示意图； [0011] 图2为本发明脉搏信号调理模块结构示意图； [0012] 图3为本发明前置放大电路结构示意图； [0013] 图4为本发明调零电路结构示意图； [0014] 图5为本发明陷波电路结构示意图； [0015] 图6为本发明低通滤波电路结构示意图； [0016] 图7为本发明高通滤波电路结构示意图； [0017] 图8为本发明电压提升电路结构示意图。 具体实施方式[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。 [0019] 实施例 [0020] 如图1和图2所示，一种微弱振动信号的调理电路，包括电源系统、传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路，所述传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路依次连接，所述电源系统与传感器、脉搏信号调理模块、AD转换器、微处理器和串口通信电路连接，用于为系统各模块供电；所述脉搏信号调理模块包括前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路，所述传感器、前置放大电路、调零电路、陷波电路、带通滤波电路、电压提升电路、AD转换器依次连接；所述前置放大电路用于将传感器传入的信号进行线性放大以及消除干扰信号，所述调零电路用于消除外界信号造成的漂移影响，所述陷波电路用于消除工频干扰，所述带通滤波电路用于电路滤波，所述电压提升电路为加法器电路，所述加法器电路用于避免AD转换时不出现负峰失真。 [0021] 如图3所示，前置放大电路包括放大器U1、电阻R1，所述传感器的采集信号通过放大器U1的正向输入端和反向输入端输入，电阻R1串联在放大器U1的接地引脚与增益引脚之间，所述放大器U1的输出端为信号输出端且与调零电路连接。放大器U1采用AD620，脉搏信号和噪声同时经过这一级电路放大，在放大脉搏信号的同时噪声也被放大，噪声幅度过大，对于后级电路处理非常不利，使得后级信号处理电路难以有效消除噪声干扰。所以，前置放大电路放大倍数不宜太大，本级增益设置为2，根据电阻的标称值，放大器U1的引脚1和引脚8之间接一个精度为0.01％、阻值为49.9KΩ的金属膜电阻R1。 [0022] 如图4所示，调零电路包括电位器RP1、放大器U1A、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R2一端与前置放大电路的信号输出端连接，其另一端与放大器U1A的反向输入端连接；所述电位器RP1的一个固定端接正3.3V，另一个固定端接负3.3V；电阻R3的一端与电位器RP1的调节端连接，其另一端与电阻R5连接，电阻R5与电阻R3连接端的另一端接地；放大器U1A的正向输入端连接在电阻R3与电阻R5连接的线路上；电阻R4一端连接在电阻R2与放大器U1A连接的线路上，其另一端与放大器U1A的输出端连接，放大器U1A的输出端为调零电路的信号输出端且与陷波电路的信号输入端连接。放大器U1A采用TL084，电阻R3和电阻R5的阻值分别为100KΩ和500Ω，构成200:1的分压电路，电阻R5两端将得到正负16.5mV的失调电压调整范围，能够满足调零电路的要求，电阻R5的阻值尽可能小。 [0023] 如图5所示，为最大限度的消除工频干扰，使用50Hz的工频陷波器，该陷波电路采用具有正反馈的双T电路，由于双T电路存在着品质因数为固定的1/4的缺点，因此需要引入正反馈克服。如图6和图7所示，带通滤波电路采用了低通滤波器和高通滤波器，常规脉搏信号的主要频带范围是0.05～40Hz，为防止在干扰环境中采集的脉冲信号中混入各种噪声，采用通带频率为0.05～44Hz的带通滤波器进行滤波，高通滤波器为0.05Hz，低通滤波器为44Hz。如图8所示，为电压提升电路，经过前面的电路，已经得到一个比较纯净的脉搏信号，但是脉搏信号存在小于零的部分，而AD转换器MAX1240定义的最低转换极限为0V，为了保证AD转换时不出现负峰失真，必须将滤波后的心电信号通过一个电压提升电路，使得心电信号的电平值都为正值。 [0024] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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