科研训练
题目：呼吸信号检测
指导教师：肖作江
学生姓名：袁华
班级学号：100811213
评语和成绩：
摘要
呼吸信号的检测具有很高的临床使用价值, 其中采用传感器进行检测已成为较成熟的手段。主要对现有的呼吸信号的检测方法和应用情况进行了讨论, 重点对采用阻抗法测量呼吸信号的原理进行了详细的分析。介绍了用阻抗法检测呼吸信号的硬件电路，该电路采用四电极法检测呼吸波,克服了二电极法检测所带来的信号不稳定、易受干扰等问题。在信号处理上,使用多重滤波与放大,克服了心动、血流等信号的干扰。
关键词：呼吸信号检测仪器传感器阻抗法干扰滤波
Abstract
The detection ofhuman respiratory signal has a high clinical value. The detection with sensor is well developed as a detecting technique. The existing measrurement and applications of human respiratory signal using impedance method were discussed,the detecting principle of the respira-tory signal was mainly analyzed.Arespiratorysignaldetecting circuitusingimpedancemethod is introduced.Inthiscircuit,afour electrode arrangement isused,Which can reducemovementartifactin usingtwo electrodes.For signal processing,aseries ofmethodssuchasfiltering wave andampliyingare usedto overcomethedisturbance oftheheartbeatand bloodflowsigals.
Key words:respiratory signal;detecting instrument; transmittance
sensor;impedancemethod;disturbance; filter wave
目录
摘要............................................................................................................................................... I Abstract...................................................................................................................................... II 第1章绪论. (2)
1.1引言 (2)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.3 本文研究的目的及内容 (2)
1.3.1 研究的目的 (2)
1.3.2 研究的内容 (2)
第2章检测呼吸信号的方法 (3)
2.1 应变式传感器检测 (3)
2.2 温度传感器检测 (3)
2.3 流量传感器检测 (3)
2.4 电容式传感器检测 (3)
2.5 阻抗法检测 (3)
第3章阻抗法检测呼吸信号的原理 (5)
4.1 高频恒流激励电路 (6)
4.2 高频放大电路 (7)
4.3 检波解调电路 (7)
4.4 滤波放大电路 (7)
4.5 输出电路 (7)
4.6 电路的主要技术指标 (7)
第4章实验部分 (8)
4.1 实验原理 (8)
4.2 实验步骤 (10)
4.3 实验设备及元件 (10)
参考文献 (11)
致谢 (12)
第1章绪论
1.1引言
呼吸道是人体健康的门户, 受到病毒的侵害后会产生多种疾病。通过对人体呼吸功能及状况进行检测, 就可发现并预防呼吸道、肺部以及心血管等部位的病变, 及时了解病情和发展趋势, 对症治疗来保持人体的健康和平衡。例如, 在手术过程中及手术后, 呼吸率给麻醉科医生提供关于病人呼吸状况的基本信息; 在重症病人监护和新生婴儿监护中, 呼吸率也起着非常重要的作用; 在分析血流速度模式时,也需检测呼吸率, 所以对呼吸方面的研究一直是人们关注的重要课题之一。人在呼吸时, 气体交换所需要的肺泡通气由吸气和呼气的节律性交替来实现。吸气时含氧丰富的新鲜气体进入肺腔, 呼气时变化都与呼吸有关, 采用传感器可以将这些变化情况转换成可利用的信号从而检测到呼吸信号。本文将首先介绍呼吸信号的检测按使用传感器的不同的分类，然后着重介绍采用阻抗法测量呼吸信号的检测方法和应用情况并进行探讨。
1.2 国内外研究现状
最初,阻抗测量技术主要用来研究血流的变化,并在心、脑、肝等血管功能状态的测量与研究方面取得了一系列的成果。但在呼吸测量方面,阻抗技术发展较慢。虽然国外学者早就研究出胸阻抗变化与呼吸活动有直接关系图,但是由于心动、血流等低频信号的干扰,给检测呼吸波形带来很大困难,使得利用阻抗法检测呼吸信号尚未得到广泛应用。近来，国内外很多学者都在寻找呼吸阻抗的抗干扰方法, 并取得一定效果。我国燕山大学的刘宝华等人设计了一种基于谐振状态下反射阻抗的耦合原理实现了高灵敏度检测呼吸信号。
1.3 本文研究的目的及内容
1.3.1 研究的目的
阻抗法检测呼吸信号是目前呼吸设备中应用最为平常的一种方法。它是利用人体某部分阻抗的变化来进行某些参数的测量,以帮助监护及诊断。由于该方法具有无创、安全、简单、廉价且不会对病人产生任何副作用等优点,故近来得到了广泛的应用与发展。但是比较容易受到人体心电和肌电等其他运动信号的干扰, 从而影响检测的准确性。因此，我们研究它完善它，使其能够在保留优点的情况下尽可能减小甚至避免别的信号的干扰，增加其准确性。
1.3.2 研究的内容
本论文的主要工作是研究呼吸信号的检测。主要包括以下几方面的内容：
（1）首先介绍呼吸信号的检测按使用传感器的不同的分类。
（2）然后介绍了阻抗法检测的呼吸监护仪。
（3）接着介绍了阻抗法检测呼吸信号的原理和硬件电路。
第2章检测呼吸信号的方法
2.1 应变式传感器检测
呼吸运动时, 伴随着呼气和吸气的交替运动, 呼吸管道和胸腹部都会产生周期性的形变。从这个现象出发, 利用应变式传感器可以感受到这种形变。从而检测到呼吸信号。
应变式传感器可分为压电式传感器检测、硅压阻式传感器检测。
2.2 温度传感器检测
呼吸实质上是人体内外环境之间气体的交换,正常人的呼吸是由呼吸中枢支配呼吸肌有节奏地张弛, 造成肺内压和大气压之间的压力差, 此压力差在克服了肺通气阻力之后, 方能实现气体交换。而此气体通过鼻腔与外界气体进行交换时, 必然会引起鼻腔内温度的变化。实验证明, 在气道管径不变的条件下, 温度的变化量(△T)与气体流速的变化量(△V)线性相关。利用某些材料或元件的物理特性与温度有关这一性质, 将温度的变化转化为电量的变化, 这就是温度传感器。常用的温度传感器有热电阻、pn结、热偶、石英晶体、红外热探测器和液晶测温膜等。因呼吸气流的温度变化不大(1~20°C) ,故可选用热电阻式传感器对呼吸温度进行采样。
2.3 流量传感器检测
在目前使用的中高档呼吸机中, 作为容量和流量检测部件的流量传感器已经广泛使用。流量传感器是用来检测气体或液体在单位时间里流过某一固定横截面积的流体速度, 流速与管道横截面积的乘积等于流量。用于测量流量的传感器很多, 目前主要有测压式、热丝式和超声式三种, 基本都是专门设计用于医用仪器的探测部件, 在临床呼吸机的应用已经有近20年历史。
流量传感器可分为测压式流量传感器、热丝式流量传感器、超声式流量传感器。
2.4 电容式传感器检测
当面积为A的电容平板靠近人体时, 平板与人体间构成电容C。人体组织由浸在离子液体的细胞和胞外成分组成。组织的电特性与细胞密度结构和体液的特性有关。一个常用来描述生物组织的表达式是Cole-Cole经验公式。当人体的某些位移性的生理活动,例如呼吸运动, 导致决定C值的电压差E和板距d等物理量改变时,将使C值产生相应的变化。因而对呼吸信号的检测, 可通过对C值的变化进行检测得出。电容式传感器的检测方法和电路有很多种, 经常采用的是有源式电流放大的方法。
2.5 阻抗法检测
阻抗法是利用人体某部分阻抗的变化来进行生理参数的测量, 以帮助进行诊断和监护。
由于该方法简单、完全、无创且不会对病人产生任何副作用,故近来得到了深入发展与广泛的应用。人体的胸部相当于一段容积导体, 其阻抗包括电抗Z、感抗L和容抗C。由于人体感抗很小, 一般可忽略不计, 而容抗在高频电流作用下也很小, 所以对高频电流来说, 胸阻抗基本上就是电阻的变化。根据电阻的定义R=ρL/A可以看出, 当物质组成改变即电阻率ρ改变,或当L/A 变化时, 电阻值都会改变。随着人体呼吸的运动, 胸廓会不断发生变化, 肺内气体也随之改变, 这就相当于ρ和L/A发生了变化。因而人体胸部阻抗也就随之不断地变化。假设阻抗变化值为△V=I×△Z, 则可以通过检测胸部电压的变化△V来反映阻抗的变化$Z, 从而间接地反映人体的呼吸活动。
阻抗法测量人体电阻主要有电桥法、恒流法和恒压法三种。电桥法对皮肤处理要求较高, 而且电桥平衡调节比较困难; 应用最多的是恒流法, 恒压法与恒流法本质一样, 通常恒流法是在测量电极两端加一恒流源, 通过测量电压值来取得胸部阻抗值。
第3章阻抗法检测呼吸信号的原理
人体的胸部相当于一段容积导体,其阻抗包括电抗Z、感抗L和容抗C,如图1所示。由
图1人体胸阻抗模型
于人体感抗很小,一般可忽略不计,而容抗在高频电流作用下也很小,所以对高频电流来说,胸阻抗基本上就是电阻的变化。根据电阻的定义R=pL/A可以看出：当物质组成改变即电阻率p 改变,或当L/A变化时,电阻值都会改变。随着人体一呼一吸的运动,胸廓会不断发生变化,肺内气体也随之改变,这就相当于p和L/A发生了变化。因而人体胸部阻抗也就随之不断地变化。假设阻抗变化值为△V=l×△Z。因此,我们就可以通过检测胸部电压的变化△v来反映阻抗的变化△Z,从而间接地反映人体的呼吸活动。
在使用阻抗法测量过程中,有两种安放电极的方法。一种是二电极法,即在两个送进高频恒流的激励电极上同时测量电压信号的变化。这种方法由于在提取胸阻抗变化信号的同时,也不可避免地将电极皮肤接触阻抗的变化提取出来,因而难以确定所检出的信号是否是胸阻抗变化引起的。而且在长时间监护过程中由于电极与皮肤接触阻抗降低还会造成基线漂移。另外一种是四电极法,即将激励电极与测量电极完全分开。这样,激励电极与皮肤间的接触阻抗变化就不会对信号产生任何影响;而测量电极与皮肤间的接触阻抗也因远远小于放大器的输入阻抗而不会带来太大影响。因此,本文电路按四电极法设计,虽然较麻烦,但提高了信号的可靠性与稳定性,增强了抗干扰能力。
电路原理图如图2所示。整个电路由高频恒流激励电路、高频放大电路、检波解调电路、滤波放大电路及输出电路组成。
图2电路原理图
4.1 高频恒流激励电路
它由文氏桥振荡电路、功率放大电路、升压变压器以及恒流电阻组成。由于人体在低频电流刺激下电极与皮肤会产生极化作用,且会引起肌肉收缩;而频率太高又容易使人体组织产生明显的热效应。综合两方面的原因,设计激励恒流的频率是50kHz,其振荡频率由Rl、Cl、R2、C2组成的串并联回路决定。取Rl=R2=10kΩ,CI=C2=300ρ,则振荡频率f=1/2πRC=50kHz。电路中Z1、Z2、R5起稳幅作用。功率放大由Ql、Q2等组成的互补推挽电路实现,图中Dl、D2的作用是为了克服交越失真,VR1用来调节放大倍数。经功放输出的信号送到升压变压器,将电压升至60V左右,然后经两个串联的30kΩ恒流电阻后送往激励电极。这是因为在高频情况下人体的容抗很小,胸电阻一般也只有几十欧姆,远远小于恒流电阻,电路结构可大大简化。
调节VR1,可使加至人体的恒流为lmA。
4.2 高频放大电路
从测量电极提出的是一个被呼吸信号调制的高频调幅信号,由于幅度很小,需首先进行放大。放大电路先由U2:A和U2:B等组成并联交叉负反馈型差动放大器放大,再由运放U2:C 等将双端输入转变为单端输出,该电路输入阻抗高,共模抑制能力强。两级电路总的放大倍数为25。
4.3 检波解调电路
由U3:A、D3、D4、U3:B和R27、C4等组成的全波整流及滤波电路对高频调幅信号进行解调,用于检出阻抗变化的信号。
4.4 滤波放大电路
由U3:C和U3:D及其阻容元件组成二阶带通滤波器,其截止频率设计为0.08Hz~10Hz,以滤除直流分量和高频杂波的干扰。对于叠加在呼吸波上的心动、血流等低频信号的干扰,电路中专门设计了低通滤波器来解决。该滤波器由U4:A和U4:B 以及周围阻容元件实现,它是两组二阶切比肖夫滤波器级联而成的,因而具有过渡带陡、对高频衰减强等优点。由于呼吸频率一般为0.3Hz左右,而心搏频率一般为1.2Hz左右,故低通截止频率按0.8Hz设计滤波效果良好。同时,该级电路还对信号做一定的放大,其中带通增益设计为10,低通增益设计为4,两级总的放大倍数为40。
4.5 输出电路
由光电隔离器US、低频放大器U6等组成,目的是将前后级电路隔离,以确保病人的安全,同时对信号作近一步放大处理。前后级的供电电源分别由DC—DC变换器的输出和输入经Ⅱ型滤波后提供。通过选择合适的电阻,R42和R43,使信号在光电藕合器的线性区传输,以减小线性失真。电容C13、C14起高频旁路作用,低频放大器的增益设计为10。电路最终输出的呼吸波形峰峰值约2V 左右。
4.6 电路的主要技术指标
激励频率:50kHz
恒流电流:lmA
输入阻抗:>100MΩ
响应频带:0.08 ~0.8Hz
输出峰值:2V
第4章实验部分
以上方案为目前较好的阻抗法呼吸信号检测方法。但由于实验条件的限制，我们只能从理论上去解释以上方法，不能通过完整的实验去实现它。因此，在实验条件允许的条件下，我们小组共同实现了以下的呼吸信号放大电路和解调电路。
4.1 实验原理
呼吸信号的频率范围为0-10Hz ，幅值为几个毫伏，属低频微弱信号，检测时存在强大的干扰，如50Hz 的工频干扰。这就要求所选择的器件及设计的电路具有很强的抗干扰能力。
本实验的原理与上诉方案的原理一样，下面仅就本实验的电路进行介绍：
多参数病人模拟器输出的呼吸信号是电阻量，通过设定模拟器的代码值让此电阻变化，即可模拟人体阻抗的变化，多参数病人模拟器如图3。本实验就是采用这个信号，并借用测量心电的胸部监护电极，采用高频激励脉冲使呼吸波信号调制在其之上，然后对被调制信号进行调制解调、放大、滤波，获取清晰、稳定的呼吸曲线，电路图如图4所示。
图3多参数病人模拟器
图4中CD4046是锁相环，利用它产生高频62.5KHz 的方波来调制呼吸信号。由于单臂电桥的输出正好反映了电阻的变化，所以将模拟器输出的电阻信号作为电桥的一臂，这样电桥的输出就是呼吸电压信号。呼吸信号非常微弱，所以在调制前要进行放大，AD620起到放大的作用。如图5所示，解调电路采用全波整流(U3,U4)及低通滤波器(R10,C2)形成。信号经解调后仍然很小，为使信号放大到伏特级，本实验设计了第二级放大，如图5中的OP27。
图4 呼吸信号放大电路
图5 解调电路
4.2 实验步骤
1.按原理图连接好电路。
2.本实验使用LL及RA两个电极，其中RA为参考端，将呼吸信号接入。
3.按照下面的代码值改变模拟器的代码，调节电桥各臂阻值与代码电阻值同。观察呼吸信号的变化。
基本阻抗：166--500Ω，167--1000Ω，168--1500Ω，169--2000Ω
阻抗变化：161—0.2Ω，162—1.0Ω，165—3.0Ω
呼吸速率：152—0RPM，155—30RPM，158—80RPM，160—120RPM
4.3 实验设备及元件
1.稳压电源：1台
2.数字示波器：1台
3.多参数病人模拟器：1台
4.信号源：1台
5.实验电路板：1块
4.芯片：CD4046（1个）、OP27（3个）、AD620（1个）
5.可调电阻：100KΩ（1个）、50KΩ（2个）、10KΩ（3个）
6.电阻：10KΩ（5个）、5KΩ（3个）、1.5KΩ（1个）、430Ω（1个）
7.电容：220μF（2个）、1000pF（1个）
8.二极管：2个
参考文献
[1] 董秀珍,等.生物医学信号的检测与处理,第四军医大学编,1985
[2] 张国雄,等.精密仪器电路,机械工业出版社,1987.
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致谢
本文是在我的导师的指导下完成的，导师为我们细心的讲解了相关问题并进行答辩。导师严谨的治学态度、渊博的知识、公正的态度使我深受启迪。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意！同时还得感谢我所在实验小组的组员们。
体温、脉搏、呼吸测量 【目的】 动态监测体温、脉搏、呼吸的变化，判断体温、脉搏、呼吸有无异常，协助临床诊断。 【工作情景与任务】 王先生，40岁，身高180cm，体重80kg，因心悸、胸闷、头痛、肌肉关节、痛食欲减退，加重一周入院。作为值班护士，为病人测量生命体征。 【评估】 1、患者30分钟内无进食、喝冷热饮料、运动、冷热疗法，如果有应间隔时间30分钟再测。 2、环境安静、舒适 【计划】 1、护士准备：衣帽整洁、洗手、戴口罩。 2、病人准备：患者了解测量体温、脉搏、呼吸的目的、方法、配合要点及注意事项，测量前30分钟内无剧烈运动、紧张或恐惧等影响测量值的因素。 3、用物准备： (1)治疗车上层：治疗盘内置盛有清洁体温计的干燥容器一个，盛有消毒液的容器一个，浸有消毒液纱布的弯盘、记录本、笔及有秒针的表，若测量肛温另外备润滑油、棉签、卫生纸。治疗盘外置手消液。 (2)治疗车下层：医疗垃圾筒、生活垃圾筒。 4、环境准备：光线充足，安静、整洁。测量肛温环境隐蔽。 【实施】 1、准备: 洗手、戴口罩→备齐、检查用物,查体温计有无破损及甩至35℃以下，→携至床边核对患者，向患者解释操作的目的、方法及配合事项。了解有无影响体温、脉搏、呼吸测量值的因素。 2、测量体温 ◆口腔温度 协助患者取仰卧位、侧卧位、半坐卧位、端坐位→将口表体温计放在舌下热窝将口表水银端斜放于舌下热窝处，嘱患者闭唇含住口表，匆用牙咬体温计，用鼻呼吸→测量3分钟，擦净体温计，正确读数，获得准确的测量结果→再次核对患者身份→协助患者取舒适体位，为患者整理衣物，床单位→将体温计浸泡于盛有消毒液的容器中 ◆腋下温度 协助患者取仰卧位、侧卧位、半坐卧位、端坐位→擦干腋窝，将腋表体温计放于腋窝处，嘱病人夹紧体温计，紧贴皮肤，屈臂过胸→测量10分钟，擦净体温计，正确读数，获得准确的测量结果→再次核对患者身
2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】
微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图
1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。
信号检测论的评价法实验报告 （福州大学应用心理系福建福州 350001）摘要：信号检测论是现代心里物理学最重要的内容之一。本实验使用了信号检测论的基本方法评价法考察了被试对图片再认的准确性和判断标准。通过本实验来了解信号检测论的一些观点和评价法的具体实施方法、步骤。 关键词：信号检测法范式、评价法、感受性、判定标准 一、引言 科学主义要求心理学的量化和精确性。心理物理学的发展在信号检测论出现之后进入了一个新的阶段，被习惯称为现代心里物理学。信号检测论被引入到心理学实验中，是对传统心理物理学的重大突破。信号检测论(Signal Detector Theory)原是信息论的一个分支,研究的对象是信息传输系统中信号的接收部分【1】。信号检测论主要包括有无法和评价法两种实验方法。国内运用信号检测论实验的研究主要集中在记忆领域，在注意、知觉、表象、内隐学习以及社会认知领域的研究也日渐增多[2]。本实验运用了信号检测论的评价法来考察被试对图片再认的准确性和判断标准。 二、实验方法 1、实验目的：（1）掌握信号检测论的基本理论，学会计算信号检测论指标d’、 C、β；（2）学习绘制接受者操作特性曲线，了解信号检测论的用途；（3）了解评价等级对再认回忆的影响。 2、实验仪器与材料：本实验的仪器为计算机和Psykey系统中的信号侦查论---评价法。实验材料为两套图片：一套是识记过的图片，共60张（每个图片内容不同）作为信号SN；另一套是没有识记过的图片，共60张（每个图片也不同，但与相应的第一套相似），作为噪音N。
3、被试：福州大学应用心理学系2012级学生一名，性别男，矫正后视力正常。 4、实验程序： （1）准备工作 打开并登录计算机里的psykey软件系统，找到里面的信号检测论——评价法实验，并开始实验。 （2）正式实验 被试阅读指导语：“请你来做一个记忆实验，先看60张图片，要求你尽量记住这些图片，电脑播放这些图片的速度是没一秒钟一张。”被试阅读完毕并理解指导语后，开始实验。根据实验设计，以1s的时间间隔开始呈现第一套的60张图片，每张图片呈现时间为2s。 接着被试继续阅读指导语：“现在电脑会呈现120张图片，其中一半是你刚才看过的，另一半是新的图片。在看一张图片时，你就要判断它是不是刚才看到过的，并请点击相应数字：5——100%的可能为看过，4——75%的可能为看过，3——50%的可能为看过，2——25%的可能为看过，1——0%的可能为看过。你必须在5秒之内完成判断。请你尽快判断。” 根据实验设计，开始呈现二套图片混合后的120张图片，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。 实验完毕由计算机统计实验数据。 二、实验结果 表1 被试实验结果统计 类型 1 2 3 4 5 合计 信号17 2 4 7 30 60 噪音54 1 3 1 1 60
微弱信号检测装置 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图 1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。
方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。 方案二：采用TI公司提供的MSP430G2553作为控制芯片。由于MSP430G2553资源配置丰富，内部集成了10位AD，可以直接使用，简化电路，程序实现简单。此外还有低功耗，以及性价比高等优点，所以采用该方案。 5 显示电路的方案设计 方案一：采用液晶显示器作为显示电路，液晶显示器显示内容较丰富，可以显示字母数
检测设备：VT PLUS HF气流分析仪： 检测呼吸机：鸟牌vela呼吸机 一、检查前准备 1. 设备外观检查：生产厂家、型号、出厂日期及编号、电源额定电压、频率，有/无机械损伤，附件。注意通风口和过滤器是否清洁；气源进口和呼吸管道有否正确连接；电源线、电池和电缆配件是否齐全等。 2. 用户接口检查：各控制旋钮档位正确，接触良好，步跳清晰，调节平滑；呼吸机内部、外部标识及标记清楚可见。 3. 设备功能检查：电源、气源检查（0.25—0.55Mpa），气路密闭性检查，湿化器温度与设在31—35℃。 待激或准备测试 二、安装与连接 连接病人回路至呼吸机，并注意将呼吸机的湿化方式选项与病人回路实际连接方式相一致。把病人管道Y-piece 端连接到VT PLUS HF分析仪右侧的气流进口。连接模拟肺到分析仪左侧的气流出口。
三、机械通气参数检测 1.潮气量/分钟通气量 按“2”（“VOLUME”）进入分析仪容积界面，或者按“5”（“FULL”）进入全参数界面。设置呼吸机为VCV（容量控制）通气模式，在成人型呼吸机或成人模式检测时（VT≥300mL），设定呼吸频率f=20BPM(次/分)，吸呼比I:E=1:2，呼气末正压PEEP=2cmH2O，氧浓度FiO2=40%；在婴幼儿型模式检测时（VT=30～300mL），设定呼吸频率为15BPM，吸呼比1:1.5。启动呼吸，呼吸机可能呼吸几次后才能使传送的流量稳定。 对于输送潮气量大于100ml或分钟通气量大于3L/min的呼吸机，呼气潮气量或呼气分钟通气量的测试装置应工作正常，测量精度为±15%。对于输送潮气量小于100ml或分钟通气量小于3L/min的呼吸机，按使用说明书提供的精度，检测时需连接儿童管路、儿童性测试肺。 1.1成人潮气量检测： 1.2婴幼儿型潮气量检测： 2.通气频率 设定呼吸机为VCV模式，呼吸率可从分析仪流量或全参数界面读出。分析仪测量值及呼吸机显示值相对呼吸机设定值误差均应在±10%以内。 2.1成人型
PAM和PCM编译码器系统 一、实验目的 1.观察了解PAM信号形成的过程；验证抽样定理；了解混叠效应形 成的原因； 2.验证PCM编译码原理；熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出 时钟之间的关系；了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。 二、实验内容和步骤 1.PAM编译码器系统 1.1自然抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM脉冲抽样序列观察； （3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测。 1.2平顶抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM平顶抽样序列观察； （3）平顶抽样重建信号观测。 1.3信号混叠观测 （1）准备工作 （2）用示波器观测重建信号输出的波形。 2.PCM编译码器系统 2.1PCM串行接口时序观察 （1）输出时钟和帧同步时隙信号的观察； （2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量； 2.2用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口 （TP502），观测时以TP504同步，分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系； 2.3PCM译码器输出模拟信号观测，定性观测解码信号与输入信号的 关系：质量，电平，延时。 2.4PCM频率响应测量：调整测试信号频率，定性观察解码恢复出的 模拟信号电平，观测输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系；
2.5PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信 号电平，定性观测解码恢复出的模拟信号的质量。 三、实验数据处理与分析 1.PAM编译码器系统 （1）观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示： 上图中上方波形为输入的正弦波信号，下方为得到的抽样脉冲序列，可见抽样序列和正弦波信号基本同步。 （2）观测得到的重建信号和正弦波输入信号如下所示：
------------------------------------------------------------------------------- 实验报告信息栏 系别心理系年级 13级2班姓名魏晓芹同组成员杨思琪、张彤、韩永超 实验日期 2016年4月学号 120105510215 教师评定 ------------------------------------------------------------------------------- 信号检测论有无法实验报告 摘要本次实验采用信号检测论中的有无法，测定被试在不同先定概率下对呈现信号和刺激的击中率与虚报率，计算其辨别力d′和判定标准β，并绘制出ROC 曲线；检验信号呈现的先定概率发生变化时，被试的击中率、虚报率、辨别力d′和判定标准β是否会受到影响。结果显示：（1）被试在先定概率为0.2、0.5、0.8的条件下，击中率分别为0.8、0.92、0.8625，虚报率分别为0.5125、0.56、0.75，辨别力d′分别为0.592、1.254、0.406，判定标准β分别为0.70、0.38、0.71。 关键词信号检测论；有无法；先定概率；辨别力d′；判定标准β 1引言 传统心理物理学对阈限的理解是有限的，不能将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而使研究者渐渐陷入到了由阈限概念本身所引发的僵局之中。而在1954年，坦纳和斯韦茨等人首次应用的信号检测论，正好解决了这个问题。 信号检测论的研究对象是信息传播系统中信号的接收问题。在心理学中，它是借助于数学的形式描述“接收者”在某一观察时间内将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来。 信号检测论应用于心理学中的基本原理是：将人的感官、中枢分析综合过程看作是一个信息处理系统，应用信号检测论中的一些概念、原理对它进行分析。信号检测论在心理学中具体应用时，常把刺激变量当作信号，把对刺激变量起干扰作用的因素当作噪音，这样就可以把人接收外界刺激时的分辨问题等效于一个在噪音中检测信号的问题，从而便可以应用信号检测论来处理心理学中的实验结果。 信号检测论的理论基础是统计决策。信号检测论本身就是一个以统计判定为根据的理论。它的基本原理是：根据某一观察到的事件，从两个可选择的方面选
Harbin Institute of Technology 匹配滤波器实验报告 课程名称：信号检测理论 院系：电子与信息工程学院 姓名：高亚豪 学号：14SD05003 授课教师：郑薇 哈尔滨工业大学
1. 实验目的 通过Matlab 编程实现对白噪声条件下的匹配滤波器的仿真，从而加深对匹配滤波器及其实现过程的理解。通过观察输入输出信号波形及频谱图，对匹配处理有一个更加直观的理解，同时验证匹配滤波器具有时间上的适应性。 2. 实验原理 对于一个观测信号()r t ，已知它或是干扰与噪声之和，或是单纯的干扰， 即 0()()()()a u t n t r t n t +?=?? 这里()r t ，()u t ，()n t 都是复包络，其中0a 是信号的复幅度，()u t 是确知的归一化信号的复包络，它们满足如下条件。 2|()|d 1u t t +∞ -∞=? 201||2 a E = 其中E 为信号的能量。()n t 是干扰的均值为0，方差为0N 的白噪声干扰。 使该信号通过一个线性滤波系统，有效地滤除干扰，使输出信号的信噪比在某一时刻0t 达到最大，以便判断信号的有无。该线性系统即为匹配滤波器。 以()h t 代表系统的脉冲响应，则在信号存在的条件下，滤波器的输出为 0000()()()d ()()d ()()d y t r t h a u t h n t h τττττττττ+∞+∞+∞ =-=-+-???
右边的第一项和第二项分别为滤波器输出的信号成分和噪声成分，即 00()()()d x t a u t h τττ+∞ =-? 0 ()()()d t n t h ?τττ+∞ =-? 则输出噪声成分的平均功率（统计平均）为 2 20E[|()|]=E[|()()d |]t n t h ?τττ+∞ -? **00*000200 =E[()(')]()(')d d '=2()(')(')d d ' 2|()|d n t n t h h N h h N h ττττττδττττττττ+∞+∞+∞+∞+∞ ---=?? ?? ? 而信号成分在0t 时刻的峰值功率为 22 20000|()||||()()d |x t a u t h τττ+∞ =-? 输出信号在0t 时刻的总功率为 22000E[|()|]E[|()()|]y t x t t ?=+ 22**0000002200E[|()||()|()()()()] |()|E[|()|] x t t x t t t x t x t t ????=+++=+ 上式中输出噪声成分的期望值为0，即0E[()]0t ?=，因此输出信号的功率 成分中只包含信号功率和噪声功率。 则该滤波器的输出信噪比为 222000022000|||()()d ||()|E[|()|]2|()|d a u t h x t t N h τττρ?ττ+∞ +∞-==?? 根据Schwartz 不等式有
信号检测论有无法实验报告 摘要:本次实验采用信号检测论中的有无法，测定被试在不同先定概率下对呈现信号和刺激的击中率与虚报率，计算其辨别力d′和判定标准β，并绘制出ROC曲线；检验信号呈现的先定概率发生变化时，被试的击中率、虚报率、辨别力d′和判定标准β是否会受到影响。 关键词:信号检测论；有无法；先定概率；辨别力d′；判定标准β。 1. 引言：信号检测论（SDT）是以统计判定论为根据的理论，基本原则是把刺激的肯定程度用有序的方法数量化。具体做法是把人类个体比作一个信号感受器，具有对信息辨别的感受能力，能在信号和背景噪音不易分清的实验条件下，根据可供选择的假说，选定一个假说做为判断标准，然后报告出现的刺激是信号还是噪音。 信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察并作出决策的过程，其中既包括感觉过程也包括决策过程。感觉过程是神经系统对信号或噪音的客观反应，它仅取决于外在的刺激的性质，即信号和噪音之间的客观区别；而决策过程受到主观因素的影响。前者决定了被试的感受性大小，信号检测论多选用辨别力指标d’来作为反映客观感受性的指标；后者则决定被试的决策是偏向于严格还是偏向于宽松，信号检测论用判定标准β或报告标准C来对反应倾向进行衡量。并学习绘制ROC曲线。 2. 实验方法： 2.1被试：上海师范大学天华学院13应用心理1班女生一名 2.2仪器：采用计算机和Psytech心理实验系统。4种频率声音：1000Hz、1005Hz、1010Hz和1015Hz。 2.3程序：1．登录并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中的“信号检测论（有无法）”单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”。在参数设置中，实验者可以让被试先进行预备实验确定信号的频率。如果不做预备实验可以人工选取 1005、1010、 1015中的一种频率的声音作为信号，直接开始实验。 2．预备实验的指导语是：这是一个预备实验，使用1号反应盒。每次实验计算机将先后发出两个不同频率的声音。请你判断哪个声音的频率更高。如果你觉得第二个声音比第一个声音的频率高，请按“＋”键；如果觉得第二个声音比第一个声音的频率低，请按“－”键。预备实验将进行30次。当你明白了上述指导语后，请点击下面的“预备实验”按钮开始。3．预备实验结束后，实验者在“预备实验结果”中将正确百分比中最接近80%的频率作为正式实验的信号（SN），而1000HZ则作为噪声（N）。
北京石油化工学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称：呼吸信号检测方法的研究 题目类型：测控系统设计类 学生姓名：贾海玉 专业：机械电子工程 学院：机械工程系 年级：11级 指导教师：林顺英 2015 年 03 月 18 日
一．选题背景、研究意义及文献综述 1.选题背景 随着社会进步和人民生活水平的不断提高，人们已经不再满足有病才看医生的被动模式，他们更希望能在疾病爆发之前就得到预警，或是在无法实现住院治疗的情况下了解自身的健康状况。这样，能够实现实时、动态、连续监护人体生理指标的便携式监护设备就成为未来家庭健康保健的首选，也是临床诊断和治疗所必不可少的。现代监护技术要求连续监测各种生理参数，做到无创、准确、稳定，尽可能减少不适感，无过敏反映，这其中需要解决的问题颇多。呼吸监护同样面临这样的困难，它已经不仅仅局限于对呼吸频率、呼吸节律、动脉血气以及普通胸片等常规项目的检查，能确切反映患者通气 E 氧合状况并能指导机械通气治疗参数调节和临床用药的指标更加受到重视。但在现有的技术条件下，要实现用便携式呼吸监护设备实时动态连续监护这一系列的生理参数，是非常困难的。 2.研究意义 人体与外界环境进行气体交换的总过程，称为呼吸（respiration）。通过呼吸，人体不断地从外界环境摄取氧，以氧化体内营养物质，供应能量和维持体 温；同时将氧化过程中产生的CO 2排出体外，以免 CO 2 过多扰乱人体机能，从而 保证新陈代谢的正常进行[1]。所以，呼吸是人体重要的生理过程，对人体呼吸的监护检测也是现代医学监护技术的一个重要组成部分，在运动医学、军事医学以及医学科学研究中，呼吸检测都是一项重要的生理指标。但目前呼吸监护技术的发展滞后于心血管监护技术，临床医生重“心”轻“肺”的现象普遍存在。 总之，呼吸能够反映人体的重要新陈代谢知识，而且呼吸所引起的变化我们是易于用传感器来检测的，所以，呼吸的测量既具有实用价值，又有重大的医学意义。 3.文献综述 3.1呼吸信号简介 呼吸(Res Piration，简称RSP)是指人体与外界环境进行气体交换的总过程。人的呼吸过程包括三个互相联系的环节：外呼吸，包括肺通气和肺换气；气体在
测控1005班齐伟0121004931725 （18号）实验一差分方程、卷积、z变换 一、实验目的 通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令，掌握matlab软件的使用方法，掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。 二、实验设备 1、微型计算机1台； 2、matlab软件1套 三、实验原理 Matlab 软件是由mathworks公司于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干个工具箱，其中包含用于信号分析与处理的sptool工具箱和用于滤波器设计的fdatool工具箱。它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，是广泛应用于信号分析与处理中的功能强大且使用简单方便的成熟软件。Matlab软件中已有大量的关于数字信号处理的运算函数可供调用，本实验主要是针对数字信号处理中的差分方程、卷积、z变换等基本运算的matlab函数的熟悉和应用。 差分方程（difference equation)可用来描述线性时不变、因果数字滤波器。用x表示滤波器的输入，用y表示滤波器的输出。 a0y[n]+a1y[n-1]+…+a N y[n-N]=b0x[n]+b1x[n-1]+…+b M x[n-M] (1) ak,bk 为权系数，称为滤波器系数。 N为所需过去输出的个数，M 为所需输入的个数卷积是滤波器另一种实现方法。 y[n]= ∑x[k] h[n-k] = x[n]*h[n] (2) 等式定义了数字卷积，*是卷积运算符。输出y[n] 取决于输入x[n] 和系统的脉冲响应h[n]。 传输函数H(z)是滤波器的第三种实现方法。 H(z)=输出/输入= Y(z)/X(z) （3）即分别对滤波器的输入和输出信号求z变换，二者的比值就是数字滤波器的传输函数。 序列x[n]的z变换定义为 X (z)=∑x[n]z-n (4) 把序列x[n] 的z 变换记为Z{x[n]} = X(z)。
学生研究计划(SRP)项目 结题报告 目录 一、前言 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。 二、项目总体设计 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 2.1、信号采集 (4) 2.2、设计与实现................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 高频激励电路..................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 高频放大电路 (5) 2.2.3 检波解调电路 (6) 2.2.4 滤波放大电路 (7) 三、测试结果 (8) 四、小结 (8) 参考文献 (8)
阻抗法检测呼吸频率电路 研究报告 摘要：本文设计了用阻抗法检测呼吸信号的硬件电路，该方法简单、安全、无 创，测出的呼吸波形完全能满足临床呼吸监护的需要，具有广泛的应用 前景。 关键词:呼吸频率阻抗法 一、前言 呼吸是人体重要的生理过程，对人体呼吸的监护检测是现代医学监护技术的一个重要组成部分。随着社会进步和人民生活水平的不断提高，人们已经不再满足有病才看医生的被动模式，他们更希望随时了解自身的健康状况。这样，能够实现实时、动态、连续监护人体生理指标的便携式监护设备就成为未来家庭健康保健的首选，也是临床诊断和治疗所必不可少的。呼吸频率是呼吸呼吸行为一项重要的参数，通过对呼吸率的研究分析，可以获得许多隐藏在其背后的内在的生理信息，并且对它的检测也较易实现，所以现有的呼吸监护设备主要检测的就是呼吸频率。呼吸信号频率的检测有多种方法，然而以往的一些检测方法大都存在着不同程度的不便和干扰，这里介绍一种简单、安全、无创的检测呼吸频率的方法——阻抗法。 阻抗法是利用人体某部人体呼吸运动时，胸壁肌肉交变张弛，胸廓交替变形，机体组织的电阻抗也随之交替变化，变化量为0.1-3欧姆，称为呼吸阻抗（肺阻抗）。呼吸阻抗与肺容量存在一定的关系，肺阻抗随肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸测量就是根据肺阻抗的变化而设计的。 由于该方法简单、安全、无创且不会对病人产生任何副作用，故近来得到了广泛的应用与发展。本文设计了用阻抗法检测呼吸信号的硬件电路。经实验验证，测出的呼吸波形完全能满足临床呼吸监护的需要。 二、项目总体设计 本项目实现了用阻抗法检测呼吸信号的硬件电路。数据采集模块采用二电极法提取呼吸波信号，在信号处理模块通过整流，滤波，放大，基本上排除了心动和血流的干扰，在示波器上得到令人满意的波形。
呼吸测量护理技术操作流程 1.0 目的：规范呼吸测量护理技术的操作流程,以确保其规范性、安全性。 2.0呼吸测量护理技术操作重点步骤 2.1根据患者呼吸频率、节律、深度、声音以及呼吸困难程度等决定测量呼吸的时机、频率等。 2.2核对患者身份，准备有秒针的表。 2.3协助患者取自然、舒适体位，并使其放松。 2.4采用正确的测量方法。护士保持诊脉手势，观察患者胸部和腹部的起伏（一起一伏为 1 次呼吸），测 30 s，将所测得的数值乘 2，即为呼吸频率。危重患者、呼吸困难、婴幼儿、呼吸不规则者测量 l mjn。危重患者呼吸微弱不易观察时，可用少许棉花置于患者鼻孔前，观察棉花纤维吹动情况，计数 1 min。 2.5观察患者呼吸频率、节律、深度、声音和呼吸形态等情况，以及体位改变对呼吸造成的影响。同时注意观察咳嗽、咳痰、咯血、胸痛等伴随症状，以及有无胸部手术史、外伤史和胸部畸形，有无使用影响呼吸的药物等。 2.6观察患者表情、口唇皮肤黏膜颜色，有无发绀及胸、腹起伏情况。 2.7观察患者神志变化，有无烦躁不安、意识模糊等缺氧或 CO2潴留的表现。 2.8对于危重、机械通气患者，需注意血气分析的主要参数变化，并据此简单判断酸碱平衡失调。 2.9测量结果准确记录在护理记录单或绘制在体温单上。注意将测量结果与以往结果比较，了解病情的动态变化。机械通气患者在体温单第一栏35℃以下纵格内用黑笔注明“辅助呼吸”。 3.0 呼吸测量护理技术操作流程图及要点说明（附操作流程图） 4.0 呼吸测量护理技术操作考核评分表（附考核评分表）
附：呼吸测量护理技术操作流程图及要点说明操作流程要点说明 核对 核对患者姓名、住院号、床号 ↓ 评估 1．根据患者病情决定测量时机 2．有无胸部手术史、外伤史及影响呼吸的药物 3. 环境评估，符合要求，物品摆放有序（看是否有利于操作），合理摆放治疗盘 ↓ 告知 1.测量呼吸的目的和配合方法 2.测量前后的注意事项 ↓ 准备 1.七步洗手法 2.带口罩 3.用物准备齐全，有秒针的计时器，呼吸微 弱、危重患者应备棉球。 ↓ 实施操作与观察 1. 协助患者取自然体位，保持诊脉手势，观察患者胸部起伏，以一起一伏计为 1 次，测 30s 2.呼吸困难、婴儿、呼吸不规则者测量 1min 3.患者呼吸频率、节律、深度、声音以及呼吸形态等情况4.患者表情、口唇皮肤黏膜及胸、腹起伏情况5.患者神志变化，有无烦躁不安、意识模糊等缺氧或 CO2潴留的表现。 ↓ 记录与整理 1.准确记录在护理记录单上或绘制在体温单上 2.整理患者床单位 1. 用两种方法核对患者身份 → 1.测量时应转移患者注意力，使 其处于自然状态2.避免婴幼儿 在哭闹时测量3.呼吸微弱、危 重患者可用少许 →棉花置患者鼻孔前，观察棉花吹动情况，计时 1min 1.注意测量结果与以往结果想比 较，了解病情动态变化
信号检测法——有无法的实验报告 姓名： 指导老师： 时间：
信号检测法——有无法的实验报告 /// /// /// /// (////////学院长春 130000) 摘要：运用信号检测论的“有无法”检测被试辨别力、判断标准和面对不 同先验概率下的反应偏向，通过做ROC曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。 关键词：信号检测论辨别力判断标准 ROC 曲线 1 引言 信号检测论是现代心理物理学的重要组成部分。它假设人们在对刺激进行感知时，干扰（也即噪音）也总是存在的，即人作为一个接受者对刺激的辨别问题可等效于一个在噪音中检测信号的问题。 在心理学领域，信号检测论所指的信号可以理解为刺激。在信号检测论中，噪音就是对信号检测起干扰作用的所有背景，对信号起着干扰作用的因素都可当做“噪音”。 信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察并作出决策的过程，其中既包括感觉过程也包括决策过程。感觉过程是神经系统对信号或噪音的客观反应，它仅取决于外在的刺激的性质，即信号和噪音之间的客观区别；而决策过程受到主观因素的影响。前者决定了被试的感受性大小，信号检测论多选用辨别力指标d’来作为反映客观感受性的指标；后者则决定被试的决策是偏向于严格还是偏向于宽松，信号检测论用似然比β或报告标准C来对反应倾向进行衡量。并学习绘制ROC曲线。 2 研究方法 2.1 被试 1名在校女大学生， 20岁,身体健康，///////学院11级应用心理学专业。2.2仪器及材料JGW—B心理实验台操作箱，100克，104克，108克和112克的砝码重量各一个。 2.3 方法 1．准备工作： （1）把104克、108克和112克的重量分别和100克的重量比较10次，选出一个在十次比较中7次或8次觉得比100克重的重量作为信号刺激。100克的重量作为噪音。 （2）主试按下三种不同的SN和N出现的概率安排实验顺序。 （2）（3）
信号检测论 李迪班级107 学号04 摘要： 本实验目在于学习信号检测论--有无法；考察不同先定概率下对被试的影响和被试对信号和噪音的辨别能力。结果显示，SN 的先验概率越大，被试的判断标准也越随之变松本次实验采用信号检测论中的有无法，测定被试在不同先定概率下，对呈现信号和噪音的击中率与虚报率，计算其辨别力指标d’和判定标准β，并绘制roc曲线。通过ROC 曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。 关键词：信号检测论roc曲线辨别力指标d’判定标准β 1 引言： 信号检测论是现代心理物理学最重要的内容之一，他的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。信号检测论之所以被引入心理学，其中有两个原因，一是信号检测论本身的发展；二是心理学的发展需要有新兴理论的加入。传统心理物理学发展到了后期，几乎所有的矛盾都指向了阈限概念的不可靠性。感觉阈限，简称阈限，包括两方面：绝对阈限和差别阈限。其中，绝对阈限指刚引起心理感受的物理刺激量；差别阈限是指刚好能够引起差异感受的刺激变化量。在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断可以有四种结果：击中、虚报、漏报、正确否定。本实验用两个不同重量的刺激作为“信号”和“噪声”随机呈现。根据被试的击中率和虚报率计算辨别力d’和判定标准β，并绘制操被试操作特
性曲线，即 ROC 曲线。本实验的目的：检验当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试辨别力和判断标准是否都有影响，并学习绘制ROC曲线。 2研究方法 2.1被试 鞍山师范学院107班应用心理学专业学生一名 2.2实验材料 100克108克重量砝码各一个，记录纸 2.3实验程序 2.3.1实验准备 100克的重量砝码作为噪音，108克的重量砝码作为信号。主试按先定概率为0.5；0.2；0.8；0.8；0.2；0.5的顺序安排实验。每种先定概率做20次，其中先后10次。如下表 2.3.2正式实验 （1）指导语：实验开始时请你闭上双眼、伸出力手。每次实验
科研训练 题目：呼吸信号检测 指导教师：肖作江 学生姓名：袁华 班级学号：100811213 评语和成绩：
摘要 呼吸信号的检测具有很高的临床使用价值, 其中采用传感器进行检测已成为较成熟的手段。主要对现有的呼吸信号的检测方法和应用情况进行了讨论, 重点对采用阻抗法测量呼吸信号的原理进行了详细的分析。介绍了用阻抗法检测呼吸信号的硬件电路，该电路采用四电极法检测呼吸波,克服了二电极法检测所带来的信号不稳定、易受干扰等问题。在信号处理上,使用多重滤波与放大,克服了心动、血流等信号的干扰。 关键词：呼吸信号检测仪器传感器阻抗法干扰滤波
Abstract The detection ofhuman respiratory signal has a high clinical value. The detection with sensor is well developed as a detecting technique. The existing measrurement and applications of human respiratory signal using impedance method were discussed,the detecting principle of the respira-tory signal was mainly analyzed.Arespiratorysignaldetecting circuitusingimpedancemethod is introduced.Inthiscircuit,afour electrode arrangement isused,Which can reducemovementartifactin usingtwo electrodes.For signal processing,aseries ofmethodssuchasfiltering wave andampliyingare usedto overcomethedisturbance oftheheartbeatand bloodflowsigals. Key words:respiratory signal;detecting instrument; transmittance sensor;impedancemethod;disturbance; filter wave
锁相放大器实验报告 摘要：本实验利用锁相放大器对信号中的噪声进行抑制并对其进行检测，了解相关检测原理，锁相放大器的基本组成；掌握锁相放大器的正确使用方法及在检波上的应用。通过实验学会锁相放大器的使用，掌握利用锁相放大器来观察信号输入信号通道前后的幅值以及波形情况，获得相位与电压、放大倍数与电压的关系，并且通过噪声的观察知道如何消除噪声。 关键词：锁相放大器，微弱信号放大，PSD 输出波形，谐波响应 引言：随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的。方法，将微弱信号从噪声中提取出来。自1962年第一台锁相放大器商品问世以来，锁相放大器有了迅速发展，性能指标有了很大提高，现已被广泛应用于科学技术的很多领域。 一、实验原理： 1、 噪声 在物理学的许多测量中，常常遇到极微弱的信号。这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声，这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。噪声的来源非常广泛复杂，有的来自测量时的周围环境，如50Hz 市电的干扰，空间的各种电磁波，有的存在于测量仪器内部。在电子设备中主要有三类噪声：热噪声、散粒噪声和1／f 噪声，这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。从理论上讲涨落现象永远存在，因此只能设法减少这些噪声，而不能完全消除。 2、相干检测及相敏检波器 微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。相关反映了两个函数有一定的关系，如果两个函数的乘积对时间的积分不为零，则表明这两个函数相关。相关按概念分为自相关和互相关，微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。设信号f 1(t )为被检信号V s (t )和噪声V n (t )的叠加，f 2(t )为与被检信号同步的参考信号V r (t )，二者的相关函数为： 由于噪声V n (τ)和参考信号V r (τ)不相关，故R nr (τ)=0，所以R 12(τ)=R sr (τ)。锁相放大器通过直接实现计算相关函数来实现从噪声中检测到被淹没信号。 锁相放大器的核心部分是相敏检波器(phase —sensitive detector,简称PSD)，也有称它为混频器(mixer)的，它实际上是一个乘法器。加在信号输入端的信号经滤波器和调谐放大器后加到PSD 的一个输入端。在参考输入端加一个与被测信号频率相同的正弦（或方波）信号，经触发整形和移相变成方波信号，加到PSD 的另一个输入端。 若加在PSD 上的被测信号为u i ，加在PSD 上的方波参考信号u r 幅度为1，若用傅里叶级数展开，则方波的表达式为 ()[]∑∞=++=0r r 12sin 1 21π4n t n n u ω, （n =0，1，2）。 (1) 于是PSD 的输出信号为 从式(2)可以看出，输出信号oPSD u 包含有下列各种频率分量：