基于LabVIEW的脈搏信號檢測系統的設計

圖3 個(gè)人信息錄入模塊界面

通過(guò)串口接收到的數據，對調幅波進(jìn)行同步解調，為盡可能不失真的還原波形，采用最大平坦型巴特沃斯濾波器進(jìn)行濾波處理，利用峰值檢測、微分處理等方法提取波形特征信息，通過(guò)波形實(shí)時(shí)顯示模塊進(jìn)行顯示，模塊界面如圖4，此模塊中還可以顯示心率，并且當心率不在正常范圍時(shí)報警提示，可以選擇將該波形數據存儲，進(jìn)行后續處理分析。在人體情緒上有波動(dòng)或肢體上的微小動(dòng)作會(huì )對信號產(chǎn)生較大影響，需要待被測試者進(jìn)入身心平靜狀態(tài)后測量才比較準確。

圖4 波形實(shí)時(shí)顯示模塊界面

LabVIEW的數學(xué)庫及信號處理庫中提供了各種數學(xué)處理、信號分析工具（如圖5），能夠完成復雜的數值分析、數學(xué)計算及信號處理等功能，用戶(hù)可以自定義各種復雜的算法，而傳統儀器不具有這樣的特性，針對性不強，并且開(kāi)發(fā)傳統儀器的周期及成本較高，虛擬儀器可自定義的特點(diǎn)很好的解決上述存在的問(wèn)題。

回歸分析是處理變量之間相關(guān)關(guān)系的數學(xué)工具,它可以幫助人們從一組實(shí)驗數據出發(fā),分析變量間存在什么樣的關(guān)系,進(jìn)而建立這些變量間的回歸方程。系統應用的最終目的是進(jìn)行人體試驗，采集數據到一定數量時(shí)，在結果分析模塊內（如圖6），可選擇自變量、因變量（主波強度、重搏波強度、主波與重搏波強度比、上升沿斜率）以及自變量的個(gè)數。本設計中首先讀入測試數據，通過(guò)數學(xué)庫中“刪除超出區間數”工具剔除異常數據，根據需要配置 “曲線(xiàn)擬合”面板，即可對擬合曲線(xiàn)進(jìn)行顯示，并給出回歸系數，建立回歸方程。通過(guò)積累一定量數據之后，總結各種因素對脈搏信號影響規律，研究正常人與高血壓患者之間的波形差異，以及不同程度病情的高血壓患者波形演變規律。

圖5數學(xué)及信號處理庫

圖6結果分析模塊界面

系統工作流程

使用本系統進(jìn)行脈搏信號測量需進(jìn)行如下步驟：

1.選擇好測量位置，佩帶電極。

2.輸入個(gè)人信息，配置串口。

3.啟動(dòng)電源，被測試者應當盡量保持靜止，波形穩定后可進(jìn)行數據的操作。

結論

以自行設計的脈搏信號采集裝置為基礎，應用虛擬儀器作為開(kāi)發(fā)平臺，該平臺具有可自定義、編程簡(jiǎn)單直觀(guān)、易于理解等特點(diǎn)。并且LabVIEW 是專(zhuān)門(mén)針對數據采集、儀器控制、信號分析和數據處理等任務(wù),提供了豐富完善的功能圖標,用戶(hù)只需直接調用,進(jìn)行接口處理即可，無(wú)需編寫(xiě)大量代碼，極大地節省開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)及維護成本。應用此平臺開(kāi)發(fā)出了完善可靠的檢測分析軟件，成功實(shí)現了脈搏信號提取及顯示，并具有回歸分析等功能，為后續的科研及教學(xué)工作提供了良好的基礎。

系統的應用完善是長(cháng)期的過(guò)程，總結潛在規律是建立在大量人體實(shí)驗基礎上，精確的模型建立需獲取足夠多的數據，這是一項長(cháng)期而艱巨的工作。通過(guò)實(shí)踐，也定會(huì )有更多需要增添或者改進(jìn)的功能，進(jìn)一步的完善整個(gè)系統的性能。