研究报告-基于matlab的操作员心电信号QRS波检测及分析资料

基于matlab的操作员心电信号QRS波检测及分析

1引言

众所周知，疲劳是人的一个自然的生理现象，它的产生与一个人的劳动强度、工作环境、本身的健康和情绪等等有关，是人体的一种自我调节和保护功能。当疲劳被人们感觉时就意味着此刻需要好好休息一下。但是随着现在经济的高速发展与生活节奏的加快，许多工作人员因为种种原因，都是顶着疲劳继续工作，这样就使得人体产生的疲劳成为一些事故的根本导火索。本文要探索的是与人疲劳有关的心电信号，通过对人体心电信号的研究，来找出人的疲劳度量，预防人因为过度疲劳工作而导致事故的发生。

本项目通过实验方法采集了执行过程控制任务的操作员的心电信号，通过确定阈值求极值确立R波，然后通过R波确立其前后最近的最低点分别为QS波信号，从而计算出操作员的心电QRS波等时间间隔，最后分析心电R波时间间隔和操作员主观疲劳程度、焦虑程度、努力程度和客观任务负荷的相关性。

2心电原理

人体内蕴藏着大量丰富的生物电信号，如：脑电信号、心电信号、眼电信号、肌电信号、皮肤电压反应信号等，这些电信号都包含着大量的信息，它们大多都是在各种因素下由复杂生命体发出的不稳定的、幅值微弱的低频生理信号。而我们研究的便是其中的心电信号，心信号较之其他生物电信号更容易检测，便于实时监测。

心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电的。心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，这些生物电的变化称为心电。

现在的科技已经可以通过采取一些有效设备和技术手段捕获人体可用的电信号，并对其进行信号采集与分析，进而有效破译其包含信息，利用这些大量的生命体征信息来对人的生活、工作、医疗等许多方面进行准确而有效的改善和调整。

心电信号受到许多因素的影响，如：疲劳、疾病等等。而我们所要探索的便是与人疲劳有关的心电信号，通过对这类心电信号的研究，来找出人的疲劳与心电之间的关系，防止人因为过度疲劳工作而导致事故的发生。

3 QRS波的检测方法

3.1 以软件为主的方法实现QRS波的检测

以软件为主的方法实现QRS波的检测在有大量数据需要检测的时候就显得方便快捷，极度占优。用软件来实现，就需要确定各波的阈值，当心律失常或QRS波幅度变小，阈值设置过高，会导致漏检产生假阴性(FN，falSe negative)结果。由于固定阈值的这些特点，可以以此来判断病人的心脏是否存在疾病以及隐患。

3.2 QRS波检测算法

Q波和S波通常是低幅高频波，一般Q波位于S波之前，S波位于R波之后，由于他们是一般向下的波，所以他们的峰值点和极值是对应的。因次只需要在检测到R波后向左和向右分别搜寻到极值点，对应的就是Q波和S波。

R波的检测利用其为心电信号图形中为最高点的特性，在整个数据中，只需要找出所有的峰值点，将所有峰值点从大到小排序，依据总数据长度以及采样频率来确定取前几位的平均值，确立R波的最大幅度平均值以及最小幅度平均值，确立R波阈值并取大于平均值的最大值为R波，在检测R波的过程中，我们尝试过使用小波变换来平滑数据，但是在寻找到R波并返回到原始数据上的时候，R波会发生偏移，得到的结果并不准确，所以最后在确定R波的过程中，未采用小波变换，而是直接进行逐个判断。

Q、S波的检测在R波检测出来之后就容易了许多，根据QRS波的分布特性，只需从R 波前后各推出一个最低点即可。

4 眼电数据分析过程及结果

为方便观察，所有例举图形只截取部分

（1）首先导入心电数据，然后将数据赋值给ECG具体实验步骤如下：

function y=cacu(x); %定义函数，方便之后做相关性分析

z=textRead(x); %读取原始数据为z

ECG=z(:,1); %将原始数据保存进变量ECG

input=ECG(1:150000);

Rate=ECG(500); %将采样频率Rate设为500

Sig=input; %将所采数据保存进变量Sig

lenSig=length(Sig); %将Sig长度保存为lenSig

lenSig=length(Sig);

Sig(1:40)=0; %将Sig1前40位置为0

Sig(lenSig-39:lenSig)=0; %将Sig1后40位置为0

y=Sig; %将Sig赋值给y

Sigtemp=y; %将y赋值给Sigtemp

Siglen=length(y); %将y的长度保存为Siglen

Sigmax=[]; %建立空矩阵Sigmax

foR i=1:Siglen-2 %令变量i依次从1加

图1 部分心电信号图

（2）根据心电信号特征求R波

foR i=1:Siglen-2 %令变量i依次从1加

if (y(i+1)>=y(i)&y(i+1)>y(i+2))

Sigmax=[Sigmax;abS(Sigtemp(i+1)),i+1];

end; %将y中的所有极点依次填入Sigmax end;

thRtemp=SoRt(Sigmax); %将Sigmax内元素排序赋值给thRtemp thRlen=length(Sigmax); %将Sigmax长度保存为thRlen

thR=0;

foR i=(thRlen-899):thRlen

thR=thR+thRtemp(i);

end;

thRmax=thR/900; %最大幅度平均值（依据输入数据而定）zeRotemp=SoRt(y);

zeRovalue=0;

foR i=1:100

zeRovalue=zeRovalue+zeRotemp(i);

end;

zeRovalue=zeRovalue/1000; %最小幅度平均值，对消幅度（依据输入数据而定）

thR=(thRmax-zeRovalue)*0.3; %最大、最小幅度的差值的30%为判别R波的阈值

Rvalue=[]; %定位R波

foR i=1:thRlen

if Sigmax(i,1)>thRmax %寻找大于最大幅度平均值的极点，此处更改为thRmax

Rvalue=[Rvalue;Sigmax(i,2)];

end;

end;

lenRvalue=length(Rvalue);

图2 部分心电信号R波图

（3）根据已知R波以及心电信号特征求解Q、S波(此处只例举解Q波的程序，求解S波的程序与其类似)：

wtSig2=cwt(Sig,8,'mexh'); %对数据进行小波变换平滑处理

Qvalue=[]; %设Q波集合

foR i=1:lenRvalue

foR j=Rvalue(i):-1:(Rvalue(i)-30)

if Sig(Rvalue(i))>0

if wtSig2(j)

tempQvalue=j-9; %确定检测窗的起点

bReak; %正向波，取第一个负极大值

end;

elSe

if wtSig2(j)>wtSig2(j-1)&wtSig2(j)>wtSig2(j+1)

tempQvalue=j-9; %确定检测窗的起点

bReak; %倒置R波，取第一个正极大值

end;

end;

end;

x1=tempQvalue;

y1=Sig(tempQvalue);

x2=Rvalue(i);

y2=Sig(Rvalue(i));

a0=(y2-y1)/(x2-x1);

b0=-1;

c0=-a0*x1+y1; %求直线公式参数ax+by+c=0

diSt=[];

foR k=tempQvalue:Rvalue(i)

tempdiSt=(abS(a0*k+b0*Sig(k)+c0))/SQRt(a0^2+b0^2);

diSt=[diSt;tempdiSt];

end; %求点到直线距离

[a,b]=max(diSt); %找到距离最大值，Q波就在附近

tempQvalue=tempQvalue+b-1;

l=(tempQvalue-5):Rvalue(i);

[c,d]=min(Sig(l));

tempQvalue=tempQvalue-6+d; %在最大值附近修正Q波，得到结果Qvalue=[Qvalue;tempQvalue];

lenQvalue=length(Qvalue); %取Q 波集合长度 end;

30003100320033003400350036003700380039004000

-1000

-500

500

1000

1500

图3 部分心电信号QRS 输出图形

（4）得到所有QRS 波之后，我们对数据进行了整理，提取出了各类特征值，并以图像形式输出。程序如下:

foR i=1:(lenRvalue-1)

tR(i)=(Rvalue(i+1)-Rvalue(i))/500;

end; %计算R 波时间间隔 tQ=[];

foR i=1:(lenQvalue-1)

tQ(i)=(Qvalue(i+1)-Qvalue(i))/500;

end; %计算Q 波时间间隔 tS=[];

foR i=1:(lenSvalue-1)

tS(i)=(Svalue(i+1)-Svalue(i))/500;

end; %计算S 波时间间隔 tQR=[];

foR i=1:lenRvalue

tQR(i)=(Rvalue(i)-Qvalue(i))/500;

end; %计算同次QR波时间间隔

tRS=[];

foR i=1:lenSvalue

tRS(i)=(Svalue(i)-Rvalue(i))/500;

end; %计算同次RS波时间间隔

tQS=[];

foR i=1:lenSvalue

tQS(i)=(Svalue(i)-Qvalue(i))/500;

end; %计算同次QS波时间间隔

%R指标计算

avetR=0; %定义RR时间间隔平均值%定义RR间隔标准差

foR i=1:lenRvalue-1

avetR=avetR+tR(i);

图4 QRS波特征值

（5）在求的QRS波的特征值之后，我们对其进行了进一步的计算得出了相邻的R、Q、S、QS、QR、RS波时间间隔的平均值，方差，标准差及标准差与均值的比值，具体程序如下：

avetR=avetR/i;

SDtR=0;

foR i=1:lenRvalue-1

SDtR=SDtR+(tR(i)-avetR)^2;

end;

vaRtR=SQRt(SDtR); %定义RR时间间隔方差

SDR=SDtR/avetR; %定义RR时间间隔标准差除以平均值

%Q指标计算

avetQ=0;

foR i=1:lenQvalue-1

avetQ=avetQ+tQ(i);

end;

avetQ=avetQ/i;

SDtQ=0;

foR i=1:lenQvalue-1

SDtQ=SDtQ+(tQ(i)-avetQ)^2;

end;

vaRtQ=SQRt(SDtQ);

SDQ=SDtQ/avetR;

%S指标计算

avetS=0;

foR i=1:lenSvalue-1

avetS=avetS+tS(i);

end;

avetS=avetS/i;

SDtS=0;

foR i=1:lenSvalue-1

SDtS=SDtS+(tS(i)-avetS)^2;

end;

vaRtS=SQRt(SDtS);

SDS=SDtS/avetS;

%QR指标计算

avetQR=0;

foR i=1:lenRvalue-1

avetQR=avetQR+tQR(i);

end;

avetQR=avetQR/i;

SDtQR=0;

foR i=1:lenRvalue-1

SDtQR=SDtQR+(tQR(i)-avetQR)^2;

end;

vaRtQR=SQRt(SDtQR);

SDQR=SDtQR/avetQR;

avetRS=0; %RS指标计算

foR i=1:lenSvalue

avetRS=avetRS+tRS(i);

end;

avetRS=avetRS/i;

SDtRS=0;

foR i=1:lenRvalue;

SDtRS=SDtRS+(tRS(i)-avetRS)^2;

end;

vaRtRS=SQRt(SDtRS);

SDRS=SDtRS/avetRS;

%QS指标计算

avetQS=0;

foR i=1:lenSvalue

avetQS=avetQS+tQS(i);

end;

avetQS=avetQS/i;

SDtQS=0;

foR i=1:lenSvalue

SDtQS=SDtQS+(tQS(i)-avetQS)^2;

end;

vaRtQS=SQRt(SDtQS);

SDQS=SDtQS/avetQS;

通过8组信号各得到的24组对应的特征值分别与已知任务难度标准[0 1 3 4 4 3 1 0]，疲劳程度标准[0 20 30 40 60 80 60 30]，焦虑程度标准[0 10 10 10 10 20 10 10]，努力程度标准[0 20 30 40 50 50 40 10]进行相关性分析分别得表1如下：

表1 特征与任务难度相关性分析结果

表2 特征与疲劳程度相关性分析

表3 特征与焦虑程度相关性分析

表4 特征与努力程度做相关性分析

（7）分析上表数据可得，所有四组程度标准都与相邻Q、R、S波的时间间隔相关性程度最高，即通过分析操作员当前心电信号的QRS频率可分析出操作员当前的各项数据。

5. 总结

在本项目中，我们通过编程实现了对QRS波群的检测及定位，并求出了相邻的R、Q、S、QS、QR、RS波时间间隔的平均值，方差，标准差及标准差与均值的比值，将其分别与任务难度系数、操作员的疲劳程度、焦虑程度、努力程度进行了相关性分析。相关性分析的结果表明：任务难度系数、操作员的疲劳程度、焦虑程度、努力程度等都可以从操作员的QRS波的平均时间间隔表现出来。这个结果可以广泛应用到各个领域，能够帮助掌握操作员的当前工作状态，以保障其工作效率最优化。

6.项目组对项目的自我评价

在落实这个项目的过程中，我们运用了所学的知识，对心电信号进行了分析和处理。在这个分析问题、处理问题的探索过程中，培养了我们的创新意识，增强了我们的动手实践能力，有助于加强团队合作的精神，我们学到了解决实际问题的思路并掌握了MA TLAB软件编程的方法。同时本项目激发了我们的学习兴趣，提高了我们的实践能力。我们学到了一个道理，在今后的生活当中，只要用心去做，问题，将不是问题。

参考文献：

[1] 董承琅陶寿淇陈灏珠. 《实用心脏病学》上海科技出版社1994

[2] 周辉《数字信号处理基础及MA TLAB实现》中国林业出版社2005

[3] 肖伟刘忠《MATLAB程序设计与应用》清华大学出版社2005

[4] 姚天任江太辉《数字信号处理第2版》武汉理工大学出版社2000

[5] 黄文梅熊佳林杨勇《信号分析与处理——MA TALB语言及应用》

国防科技大学出版社，2000

信号与系统matlab实验及答案

产生离散衰减正弦序列()π0.8sin 4n x n n ?? = ??? , 010n ≤≤，并画出其波形图。 n=0:10; x=sin(pi/4*n).*0.8.^n; stem(n,x);xlabel( 'n' );ylabel( 'x(n)' ); 用MATLAB 生成信号()0sinc at t -, a 和0t 都是实数,410t -<<，画波形图。观察并分析a 和0t 的变化对波形的影响。 t=linspace(-4,7); a=1;

t0=2; y=sinc(a*t-t0); plot(t,y); t=linspace(-4,7); a=2; t0=2; y=sinc(a*t-t0); plot(t,y);

t=linspace(-4,7); a=1; t0=2; y=sinc(a*t-t0); plot(t,y);

三组对比可得a 越大最大值越小，t0越大图像对称轴越往右移 某频率为f 的正弦波可表示为()()cos 2πa x t ft =，对其进行等间隔抽样，得到的离散样值序列可表示为()()a t nT x n x t ==，其中T 称为抽样间隔，代表相邻样值间的时间间隔，1 s f T = 表示抽样频率，即单位时间内抽取样值的个数。抽样频率取40 Hz s f =，信号频率f 分别取5Hz, 10Hz, 20Hz 和30Hz 。请在同一张图中同时画出连续信号()a x t t 和序列()x n nT 的波形图，并观察和对比分析样值序列的变化。可能用到的函数为plot, stem, hold on 。 fs = 40; t = 0 : 1/fs : 1 ; % ?μ?ê·?±e?a5Hz,10Hz,20Hz,30Hz f1=5; xa = cos(2*pi*f1*t) ; subplot(1, 2, 1) ;

心电信号检测电路的设计

毕业论文(设计) 题目:心电信号检测电路的设计

目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 引言 (2) 2 心电信号的特征、检测电路的要求以及心电图导联 (3) 2.1 人体心电信号的特征 (3) 2.1.1抑制干扰的措施 (3) 2.1.2 降低噪声的措施 (4) 2.2 心电信号检测电路设计要求 (4) 2.3 ECG导联方式 (4) 3 心电信号检测电路的整体制作 (6) 3.1 ECG前置放大器 (6) 3.1.1 AD620AN实际放大倍数以及共模抑制比的测量 (8) 3.1.2 有源低通滤波电路 (9) 3.2陷波电路 (10) 3.3 安全隔离 (13) 3.4 补偿跟随 (15) 4 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16)

心电信号检测电路的设计 摘要：心电信号检测电路是各种心电监护仪中的核心组成部分，其性能的好坏直接影响心脏疾病的准确诊断和治疗，因此心电信号检测电路的精确性和可靠性是至关重要的。针对心电信号具有的特殊性、微弱性和易受干扰等特点，本心电信号检测电路由高性能单片集成的仪器放大器AD620组成的前置放大电路、50HZ双T 陷波电路以及以6N136为核心的光电隔离电路构成 ,从而使该电路具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低温漂和高信噪比等特点,很好地满足心电采集设备的要求，电路简单可靠，可行性强。 关键词：心电信号检测；前置放大；陷波；光电隔离 The Manufacture of ECG circuit design Abstract: The Manufacture of ECG circuit is the core component of the ECG monitor, the quality of the system directly impacts on the accuracy of diagnosis and treatments about heart diseases, therefore the accuracy and reliability of ECG detection system is very important.Due to the particularity and weak and easily distracted of ecg signals, we use high-performance single-chip AD620 formed the ECG preamplifier circuit, double T-notch filter circuit and high speed data transmission photoelectric isolation circuit to design the Manufacture of ECG circuit,which make this circuit has high input impedance, high common mode rejection ratio, low noise, low temperature drift and high signal-to-noise ratio characteristics, such as well meet the requirements of ecg acquisition device, with the advantages of simple and feasibility. Key words: ECG detection; preamplifier; filter;Photoelectric isolation

心电信号放大电路

浅谈滤波器在心电信号放大电路中的应用 1 实验目的与意义 心电信号十分微弱，一般在0.05-100Hz之间，幅度小于5mv。在检测心电信号的同时存在着极大的干扰。心电波仪器通过传感系统把心脏跳动信号转化为电压信号波形，一般为微伏到毫伏数量级。这是需经过信号放大才能驱动测量仪表把波形绘制出来。本实验通过应用运算放大器设计心电放大电路，目的是可以实现有效滤除与心电信号无关的高频信号，通过系统，可以得到放大，无干扰的心电信号。 本实验将就心电放大电路中的滤波器部分进行重点研究，采用multisim10.1进行仿真，分析其实现的功能以及所起的作用。心电信号放大电路的其余部分将做简要介绍。

2 心电放大电路工作原理 心电信号放大电路原理流程图 2.1前置放大电路 放大微弱的心电信号。具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力的特点。 2.2高通滤波电路 通过频率大于 0.05Hz 的信号，排除低频信号干扰。 2.3低通滤波电路 通过频率低于100Hz 的信号，排除高频信号干扰。 2.4带阻滤波电路 有效阻断工频为50Hz 的信号干扰。 2.5电压放大电路 对处理过的心电信号进行放大，以便能够观察出微弱的心电信号。 3 技术指标 信号放大倍数：1000倍 输入阻抗：≥10M Ω 共模抑制比：K cmr ≥60dB 频率响应：0.05-100Hz 信噪比：≥40dB 4心电放大电路介绍与分析 4.1前置放大电路 可应用AD620来设计放大电路，设计图如下 输入心电信号 前置放大 高通滤波 电压放大 带阻滤波 低通滤波

根据心电信号特点，前置放大电路具有以下特点： 1）高输入阻抗：被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，应提高放大电路的输入阻抗。 2）高共模抑制比：人体所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生理作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须采用共模抑制比高的差动放大电路，以减少共模干扰。 3）低噪声，低漂移：使其对信号源影响小，输出稳定。 此放大电路可实现增益1-1000倍的调节。 4.2滤波电路 正常心电信号的频率范围为0.05-100Hz。噪声信号来源主要有工频干扰、电极接触噪声、人为运动肌电干扰、基线漂移等，其中50Hz的工频干扰最为严重。为了消除这些干扰信号，在心电信号放大器电路中，应加入高通滤波器、低通滤波器和50Hz工频信号陷波器。 4.2.1 高通滤波电路 本实验采用二阶有源滤波器，参数设置以及电路图如下。 f min=错误！未找到引用源。=0.05Hz 令C1=C2=100μF R1=R2≈32kΩ 输入1Vpk，0.05Hz的正弦交流信号

信号与系统 matlab答案

M2-3 (1) function yt=x(t) yt=(t).*(t>=0&t<=2)+2*(t>=2&t<=3)-1*(t>=3&t<=5); (2)function yt=x (t) yt=(t).*(t>=0&t<=2)+2*(t>=2&t<=3)-1*(t>=3&t<=5); t=0:0.001:6; subplot(3,1,1) plot(t,x2_3(t)) title('x(t)') axis([0,6,-2,3]) subplot(3,1,2) plot(t,x2_3(0.5*t)) title('x(0.5t)') axis([0,11,-2,3]) subplot(3,1,3) plot(t,x2_3(2-0.5*t)) title('x(2-0.5t)') axis([-6,5,-2,3]) 图像为：

M2-5 (3) function y=un(k) y=(k>=0) untiled3.m k=[-2:10] xk=10*(0.5).^k.*un(k); stem(k,xk) title('x[k]') axis([-3,12,0,11])

M2-5 (6) k=[-10:10] xk=5*(0.8).^k.*cos((0.9)*pi*k) stem(k,xk) title('x[k]') grid on M2-7 A=1; t=-5:0.001:5; w0=6*pi; xt=A*cos(w0*t); plot(t,xt) hold on A=1; k=-5:5; w0=6*pi; xk=A*cos(w0*0.1*k); stem(k,xk) axis([-5.5,5.5,-1.2,1.2]) title('x1=cos(6*pi*t)&x1[k]')

信号与系统MATLAB实验报告

《信号与系统》MATLAB实验报告 院系：专业： 年级：班号： 姓名：学号： 实验时间： 实验地点：

实验一 连续时间信号的表示及可视化 实验题目： )()(t t f δ=；)()(t t f ε=；at e t f =)(（分别取00<>a a 及）； )()(t R t f =；)()(t Sa t f ω=；)2()(ft Sin t f π=（分别画出不同周期个数 的波形）。 解题分析： 以上各类连续函数，先运用t = t1: p:t2的命令定义时间范围向量，然后调用对应的函数，建立f 与t 的关系，最后调用plot （）函数绘制图像，并用axis （）函数限制其坐标范围。 实验程序： （1） )()(t t f δ= t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=dirac(t) %调用冲激函数dirac （） plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 （2） )()(t t f ε= t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=heaviside(t) %调用阶跃函数heaviside （） plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 title('f(t)=heaviside(t)') %用title 函数设置图形的名称 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 （3） at e t f =)( a=1时： t=-5:0.01:5 %设定时间变量t 的范围及步长 f=exp(t) %调用指数函数exp （）

matlab信号与系统代码整理

连续时间系统 (1) 离散时间系统 (2) 拉普拉斯变换 (4) Z变换 (5) 傅里叶 (7) 连续时间系统 %%%%%%%%%%向量法%%%%%%%%%%%%%%%% t1=-2:0.01:5; f1=4*sin(2*pi*t1-pi/4); figure(1) subplot(2,2,1),plot(t1,f1),grid on %%%%%%%%%符号运算法%%%%%%%%%%%% syms t f1=sym('4*sin(2*pi*t-pi/4)'); figure(2) subplot(2,2,1),ezplot(f1,[-2 5])跟plot相比，ezplot不用指定t，自动生成。axis([-5,5,-0.1,1])控制坐标轴的范围xx,yy； 求一个函数的各种响应 Y’’(t)+4y’(t)+2y(t)=f”(t)+3f(t) %P187 第一题 %(2) clear all; a1=[1 4 2]; b1=[1 0 3]; [A1,B1,C1,D1]=tf2ss(b1,a1); t1=0:0.01:10; x1=exp(-t1).*Heaviside(t1); rc1=[2 1];（起始条件） figure(1) subplot(3,1,1),initial(A1,B1,C1,D1,rc1,t1);title('零输入响应') subplot(3,1,2),lsim(A1,B1,C1,D1,x1,t1);title('零状态响应') subplot(3,1,3),lsim(A1,B1,C1,D1,x1,t1,rc1);title('全响应') Y=lsim(A1,B1,C1,D1,x1,t1,rc1);title('全响应')则是输出数值解 subplot(2,1,1),impulse(b1,a1,t1:t:t2可加),grid on,title('冲激响应') subplot(2,1,2),step(b1,a1,t1:t:t2可加),grid on,title('阶跃响应') 卷积 %第九题 P189 clear all; %(1) t1=-1:0.01:3;

(完整word版)信号与系统matlab实验

习题三 绘制典型信号及其频谱图 1.更改参数，调试程序，绘制单边指数信号的波形图和频谱图。观察参数a对信号波形 及其频谱的影响。 程序代码： close all; E=1;a=1; t=0:0.01:4; w=-30:0.01:30; f=E*exp(-a*t); F=1./(a+j*w); plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)'); figure; plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|';

E=1，a=1,波形图频谱图更改参数E=2，a=1;

更改参数a，对信号波形及其频谱的影响。（保持E=2）上图为a=1图像 a=2时

a=4时 随着a的增大，f(t)曲线变得越来越陡，更快的逼近0，而对于频谱图，随着a增大，图像渐渐向两边张开，峰值减小，陡度减小，图像整体变得更加平缓。 2.矩形脉冲信号 程序代码： close all; E=1;tao=1; t=-4:0.1:4; w=-30:0.1:30;

f=E*(t>-tao/2&tao/2)+0*(t<=-tao/2&t>=tao/2); F=(2*E./w).*sin(w*tao/2); plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)'); figure; plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|') ; figure; plot(w,20*log10(abs(F))); xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB'); figure; plot(w,angle(F));xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega )');

人体心电测试电路设计

中北大学 课程设计说明书 2011/2012 学年第二学期 学生姓名：陈杰学号：1005084122 学院：信息与通信工程学院 专业：生物医学工程 课程设计题目：医学电子电路实践课程设计 人体心电测试电路设计 课程设计地点：201实验室，学院610，学院503室指导教师：侯宏花石海杰 系主任：王浩全 2012 年6 月 20 日

中北大学 课程设计任务书 2011/2012 学年第二学期 学院：信息与通信工程学院＿ 专业：生物医学工程＿ 学生姓名：李金金学号：1005084109 学生姓名：李艺学号：1005084113 学生姓名：陈杰学号：1005084122 课程设计题目：医学电子电路实践课程设计＿ 人体心电测试电路设计＿ 起迄日期：2012年6月 4 日～2012年6月15 日＿ 课程设计地点：201实验室，学院610，学院503室 指导教师：侯宏花石海杰＿＿ 系主任：王浩全＿＿ 下达任务书日期: 2012 年6 月 4 日

目录 绪论 (1) 一、设计报告 (1) 1.1设计实验目的及意义 (1) 1.2心电信号产生机理 (2) 1.3人体心电信号的特征分析 (3) 1.4人体心电信号的噪声来源 (4) 二、测试报告 (5) 2.1 硬件电路设计 (5) 2.1.1信号输入及低通滤波电路 (5) 2.1.2一级放大电路 (6) 2.1.3 二级放大电路 (6) 2.1.4 稳压电路 (7) 2.1.5 滤波电路 (7) 2.2 软件仿真及结果 (8) 三、课程设计总结 (12) 四、参考文献 (12)

绪论 人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。本文分析了体表心电信号的特征。心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外)，心电信号的幅度在10μV～4mV之间，频率范围为0.01～100Hz，淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中，检测过程及方法较复杂。去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一，心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。本文设计了一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，采用输入电路---放大电路---稳压电路---滤波电路组成的模式，并且利用软件对相应的电路进行仿真，实验结果表明，电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。心脏是人体血液循环的动力泵，心脏搏动是生命存在的重要标志，心脏搏动节律也是人体生理状态的重要标志之一。心电信号是心脏电活动的一种客观表示方式，是一种典型的生物电信号，具有频率、振幅、相位、时间差等特征要素，比其他生物电信号更易于检测，并具有一定的规律性。由于心电信号从不同方面和层次上反映了心脏的工作状态，因此在心脏疾病的临床诊断和治疗过程中具有非常重要的参考价值。对心电信号的采集和分析一直是生物医学工程领域研究的一个热点，是一项复杂的工程，涉及到降低噪声和抗干扰技术，信号分析和处理技术等不同领域，也依赖于生命科学和临床医学的研究进展。 一、设计报告 1.1设计实验目的及意义 本实验的目的即利用设计的仪器从人体采集心电信号，并进行放大滤波最终呈现在示波器上进行观察。 心肌是由无数个心肌细胞组成，由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。心脏各部分兴奋过程中出现的电位变化的方向、途径、次序、和时间均有一定的规律。由于人体为一个容积导体，这种电变化也必须扩布到身体表面。鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号，因此，可以通过安放在身体表面的胸电极或四肢电极，将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，这种记录曲线称为心电图，如下图所示。心电图反

信号与系统MATLAB实验

《信号与系统及MATLAB实现》实验指导书

前言 长期以来，《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式，同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容，虽然手工演算训练了计算能力和思维方法，但是由于本课程数学公式推导较多，概念抽象，常需画各种波形，作题时难免花费很多时间，现在，我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MATLAB，借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。 MATLAB的功能非常强大，我们此处仅用到它的一部分，在后续课程中我们还会用到它，在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用它，所以有兴趣的同学，可以对MATLAB 再多了解一些。 MATLAB究竟有那些特点呢？ 1．高效的数值计算和符号计算功能，使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2．完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3．友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握； 4．功能丰富的应用工具箱，为我们提供了大量方便实用的处理工具； MATLAB的这些特点，深受大家欢迎，由于个人电脑地普及，目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景，我们编写了这本《信号与系统及MATLAB实现》指导书，内容包括信号的MATLAB表示、基本运算、系统的时域分析、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习，同学们在学习《信号与系统》的同时，掌握MATLAB的基本应用，学会应用MATLAB的数值计算和符号计算功能，摆脱烦琐的数学运算，从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考，将课程的重点、

难点及部分习题用MATLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现，加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解，为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时，最好事先预习一些MATLAB的有关知识，以便更好地完成实验，同时实验中也可利用MATLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。 实验一基本信号在MATLAB中的表示和运算 一、实验目的 1．学会用MATLAB表示常用连续信号的方法； 2．学会用MATLAB进行信号基本运算的方法； 二、实验原理 1．连续信号的MATLAB表示 MATLAB提供了大量的生成基本信号的函数，例如指数信号、正余弦信号。 表示连续时间信号有两种方法，一是数值法，二是符号法。数值法是定义某一时间范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，得到两组数值矢量，可用绘图语句画出其波形；符号法是利用MATLAB的符号运算功能，需定义符号变量和符号函数，运算结果是符号表达的解析式，也可用绘图语句画出其波形图。 例1-1指数信号指数信号在MATLAB中用exp函数表示。 如at )(，调用格式为ft=A*exp(a*t) 程序是 f t Ae

信号与系统MATLAB实验

2016-2017学年第一学期 信号与系统实验报告 班级： 姓名： 学号： 成绩： 指导教师：

实验一常见信号的MATLAB 表示及运算 一．实验目的 1．熟悉常见信号的意义、特性及波形 2．学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形 3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令 4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法 二．实验原理 信号一般是随时间而变化的某些物理量。按照自变量的取值是否连续，信号分为连续时间信号和离散时间信号，一般用()f t 和()f k 来表示。若对信号进行时域分析，就需要绘制其波形，如果信号比较复杂，则手工绘制波形就变得很困难，且难以精确。MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能，为实现信号的可视化及其时域分析提供了强有力的工具。 根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能，在MATLAB 中，信号有两种表示方法，一种是用向量来表示，另一种则是用符号运算的方法。在采用适当的MATLAB 语句表示出信号后，就可以利用MATLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。下面分别介绍连续时间信号和离散时间信号的MATLAB 表示及其波形绘制方法。 1.连续时间信号 所谓连续时间信号，是指其自变量的取值是连续的，并且除了若干不连续的点外，对于一切自变量的取值，信号都有确定的值与之对应。从严格意义上讲，MATLAB 并不能处理连续信号。在MATLAB 中，是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。 ⑴ 向量表示法 对于连续时间信号()f t ，可以用两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是用形如12::t t p t 的命令定义的时间范围向量，其中，1t 为信号起始时间，2t 为终止时间，p 为时间间隔。向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。 说明：plot 是常用的绘制连续信号波形的函数。 严格说来，MATLAB 不能表示连续信号，所以，在用plot()命令绘制波形时，要对自变量t 进行取值，MATLAB 会分别计算对应点上的函数值，然后将各个数据点通过折线连接起来绘制图形，从而形成连续的曲线。因此，绘制的只是近似波形，而且，其精度取决于t 的取样间隔。t 的取样间隔越小，即点与点之间的距离越小，则近似程度越好，曲线越光滑。例如：图1-1是在取样间隔为p=0.5时绘制的波形，而图1-2是在取样间隔p=0.1时绘制的波形，两相对照，可以看出图1-2要比图1-1光滑得多。

心电信号采集电路实验报告

心电放大电路实验报告 一概述 心脏是循环系统中重要的器官。由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图。 普通心电图有一下几点用途 1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。 2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。 3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。 4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。 5、心电图作为一种电信息的时间标志，常为心音图、超声心动图、阻抗血流图等心功能测定以及其他心脏电生理研究同步描纪，以利于确定时间。 6、心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。 二系统设计

心电信号十分微弱，频率一般在0.5HZ-100HZ之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度大约在10uV-5mV之间，所需放大倍数大约为500-1000倍。而50hz工频信号，极化电压，高频电子仪器信号等等干扰要求心电信号在放大的过程中始终要做好噪声滤除的工作。下图为整体化框图。 三具体实现 电路图如下：

1 导联输入： 导联线又称输入电缆线。其作用是将电极板上获得的心电信号送到放大器的输入端。心脏电兴奋传导系统所产生的电压是幅值及空间方向随时间变化的向量。放在体表的电极所测出的ECG信号将随不同位置而异。心周期中某段ECG描迹在这一电极位置不明显，而在另一位置上却很清楚。为了完整描述心脏的活动状况，应采用多电极导联方式测量心电信号，基于现在的实验条件及要求，选择3导联方式：左臂（LA），右臂（RA）以及右腿（RL）。 2 前置放大： （1）差动放大：如果将保护电阻直接接入后面的时间常数电路，其输入阻抗将大为减小，减低了心电图机的性能，若加入差动发大器，其差模输入阻抗为2Ri＋，共模输入阻抗为Ri ＋/2，增加了输入电阻，进一步抑制了电极噪声与50Hz干扰，提高了共模抑制比。考虑到前级存在极化电压，最大为300mV，此极放大增益不宜过高，大约定在6倍左右，选取R4=R5=24KΩ，R3＝10 KΩ，其增益为(R3+R4+R5)/R3=5.8。电路图如下所示： 差动放大后信号与输入信号波形双综如下图所示：

信号与系统MATLAB实验报告

实验报告 实验课程：信号与系统—Matlab综合实验学生姓名： 学号： 专业班级： 2012年5月20日

基本编程与simulink仿真实验 1—1编写函数（function）∑=m n k n 1并调用地址求和∑∑∑===++100 11-8015012 n n n n n n 。实验程序： Function sum=qiuhe(m,k)Sum=0For i=1:m Sum=sum+i^k End 实验结果; qiuhe(50,2)+qiuhe(80,1)+qiuhe(100,-1） ans=4.6170e+004。 1-2试利用两种方式求解微分方程响应 （1)用simulink对下列微分方程进行系统仿真并得到输出波形。（2)编程求解（转移函数tf)利用plot函数画图，比较simulink图和plot图。)()(4)(6)(5)(d 22t e t e d d t r t r d d t r d t t t +=++在e（t)分别取u(t)、S（t）和sin（20пt）时的情况！ 试验过程 (1)

（2） a=[1,5,6]; b=[4,1]; sys=tf（b,a); t=[0:0.1:10]; step(sys)

连续时间系统的时域分析3-1、已知某系统的微分方程：)()()()()(d 2t e t e d t r t r d t r t t t +=++分别用两种方法计算其冲激响应和阶跃响应，对比理论结果进行验证。 实验程序： a=[1,1,1];b=[1,1];sys=tf(b,a);t=[0:0.01:10];figure;subplot(2,2,1);step(sys);subplot(2,2,2);x_step=zeros(size(t));x_step(t>0)=1;x_step(t==0)=1/2;lsim(sys,x_step,t);subplot(2,2,3);impulse(sys,t);title('Impulse Response');xlabel('Time(sec)');ylabel('Amplitude');subplot(2,2,4);x_delta=zeros(size(t));x_delta(t==0)=100;[y1,t]=lsim(sys,x_delta,t);y2=y1;plot(t,y2);title('Impulse Response');

实验项目五：表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱

电子科技大学 实 验 报 告 学生姓名： 学号: 指导老师： 日期：2016年 12月25 日

一、实验室名称： 科研楼a306 二、实验项目名称： 实验项目五：表示信号与系统的MATLAB 函数、工具箱 三、实验原理： 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： 1、单位抽样序列 ???=01 )(n δ 00≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1();,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-01)(k n δ 0≠=n k n 2、单位阶跃序列 ???0 1)(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = 3、正弦序列 )/2sin()(?π+=Fs fn A n x 采用MATLAB 实现 )/***2sin(*1:0fai Fs n f pi A x N n +=-= 4、复正弦序列

n j e n x ?=)( 采用MATLAB 实现 )**exp(1 :0n w j x N n =-= 5、指数序列 n a n x =)( 采用MATLAB 实现 n a x N n .^1 :0=-= 四、实验目的： 目的：1、加深对常用离散信号的理解； 2、熟悉表示信号的基本MATLAB 函数。 任务：基本MATLAB 函数产生离散信号；基本信号之间的简单运算；判断信 号周期。 五、实验内容： MATLAB 仿真 实验步骤： 1、编制程序产生上述5种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。 2、在310≤≤n 内画出下面每一个信号： 1223[]sin()cos() 44[]cos ()4 []sin()cos()48n n x n n x n n n x n πππππ=== 六、实验器材： 计算机、matlab 软件、C++软件等。 七、实验数据及结果分析： 实验1： 单位抽样序列

信号与系统MATLAB实验总汇

实验一、MATLAB 编程基础及典型实例 一、实验目的 （1）熟悉MATLAB 软件平台的使用； （2）熟悉MATLAB 编程方法及常用语句； （3）掌握MATLAB 的可视化绘图技术； （4）结合《信号与系统》的特点，编程实现常用信号及其运算。 示例一：在两个信号进行加、减、相乘运算时，参于运算的两个向量要有相同的维数，并且它们的时间变量范围要相同，即要对齐。编制一个函数型m 文件，实现这个功能。function [f1_new,f2_new,n]=duiqi(f1,n1,f2,n2) a=min(min(n1),min(n2)); b=max(max(n1),max(n2)); n=a:b; f1_new=zeros(1,length(n)); f2_new=zeros(1,length(n)); tem1=find((n>=min(n1))&(n<=max(n1))==1); f1_new(tem1)=f1; tem2=find((n>=min(n2))&(n<=max(n2))==1); f2_new(tem2)=f2; 四、实验内容与步骤 （2）绘制信号x(t)=)3 2sin(2t e t ?的曲线，t 的范围在0~30s ，取样时间间隔为0.1s 。t=0:0.1:30; y=exp(-sqrt(2)*t).*sin(2*t/3); plot(t,y);

（3）在n=[-10:10]范围产生离散序列：?? ?≤≤?=Other n n n x ,033,2)(,并绘图。n=-10:1:10; z1=((n+3)>=0); z2=((n-3)>=0); x=2*n.*(z1-z2); stem(n,x);（4）编程实现如下图所示的波形。 t=-2:0.001:3; f1=((t>=-1)&(t<=1)); f2=((t>=-1)&(t<=2)); f=f1+f2; plot(t,f); axis([-2,3,0,3]);

常见心电图特点及波形

常见心电图特点及波形 一、正常心电图的分析 1. P波 （1）形态：P波位于QRS波群之前，形态呈圆钝型，可伴有轻微切迹，在Ⅰ、Ⅱ、V4～V6导联直立，aVR 导联倒置。 （2）时限（宽度）：P波时限不超过0.11s，双峰型者两峰间距<0.04s。 （3）振幅（电压）：不超过0.25mV，小于同导联R波的1/2，V1<0.2mV。 （4）V1导联P波终末电势（Ptf）：≥-0.04mm?s。 2．PR间期心率在正常范围时PR间期为0.12～0.20s。 3．QRS波群 （1）时限：＜0.11s。 （2）形态：QRS波群主波通常在Ⅰ、Ⅱ、V4～V6导联向上，aVR、V1、V2导联向下。Q波无切迹，振幅小于同导联R波的1/4，以R波为主的导联时限<0.04s。 （3）R波振幅：工导联不超过1.5mV，aVL导联不超过1.2mV，aVF导联不超过2.0mV，aVR导联不超过0.5mV，V1导联不超过1. 0mV，V5，或V6导联不超过2.5mV（女性不超过2.0MmV），Rv5十Sv1不超过4.0mv（女性不超过3.5mV）。胸前导联R/S比例逐渐增高。3个标准肢体导联或3个加压肢体导联的QRS波群峰值不得同时低于0.5mv。 4．ST段 ST段应与等电位线平行一致，但允许轻度抬高或降低，抬高一般不超过0.1mV，下降不超过0.05mV。 5．T波圆钝型、无切迹，一般无明显的起始点（上升支缓慢），Ⅰ、Ⅱ、aVF、V5、V6导联必须直立，aVR 导联倒置，T波的方向应与QRS波群的主波方向一致。 6．U波应与其T波方向一致。振幅不超过同导联T波振幅的25％，最高不应超过2.0mV。 7．QT间期 0.32～0.40s，QT间期与心率有关，心率较慢时可以相对延长（不长于0.44s），心率较快时可以相对缩短（不短于0.30s）。为消除心率对QT间期的影响，可用校正QT间期（QTc），其公式为：QTc＝QT/RR（单位为s），或采用Bazett公式计算：QTc＝k?，k为常数（男性0.37，女性0.39）。 8．额面平均电轴传统的正常值范围是0～+90°，近些年有学者研究认为平均电轴的正常范围应在-30°～+105°，因为平均电轴与年龄有关，<40岁者多在0～+105°，而>40岁者多在-30°～+90°。

matlab信号与系统实验报告

实验一 基本信号的产生与运算 一、 实验目的 学习使用MATLAB 产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算。 二、 实验原理 MATLAB 提供了许多函数用于产生常用的基本信号：如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期方波等等。这些信号是信号处理的基础。 1、 利用MATLAB 产生下列连续信号并作图。 （1）51),1(2)(<<---=t t u t x （2）300),3 2sin()(3.0<<=-t t e t x t （3）1.01.0,3000cos 100cos )(<<-+=t t t t x （4）2000),8.0cos()1.0cos()(<<=t t t t x ππ 答：（1）、 >> t=-1:0.02:5; >> x=(t>1); >> plot(t,-2*x); >> axis([-1,5,-3,1]); >> title('杨婕婕 朱艺星'); >> xlabel('x(t)=-2u(t-1)'); （2）、 >> t=0:0.02:30; >> x=exp(-0.3*t).*sin(2/3*t);

>> plot(t,x); >> title('杨婕婕朱艺星'); >> xlabel('x(t)=exp(-0.3*t).*sin(2/3*t)'); 因为原函数在t=15后x(t)取值接近于零，所以将横坐标改成0到15，看得更清晰 axis([0,15,-0.2,0.6]);

（3）>> t=-0.1:0.01:0.1;x=cos(100*t)+cos(3000*t);plot(t,x); >> title('杨婕婕朱艺星'); >>xlabel('x=cos(100*t)+cos(3000*t)'); 因为t的间隔取太大，以至于函数不够准确，缩小t的间隔： t=-0.1:0.002:0.2;x=cos(100*t)+cos(3000*t); plot(t,x);title('杨婕婕') >> t=-0.1:0.0001:0.1; x=cos(100*t)+cos(3000*t); >> plot(t,x);title('杨婕婕朱艺星');

心电信号检测放大器实验报告

心电信号检测放大器实验报告 直流供电 天津大学精密仪器与光电子工程学院 2004级生物医学工程1班 贾乾 14

第一章前言 心脏是人体血液循环系统中的重要器官，依靠它的节律性搏动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动，使生命得以维持。它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。人们不能凭着直观判断心脏健康与否，而是需要精确的仪器加以测量，通过对测得的心电波进行分析比较，最后做出诊断。 心电图典型波形如下图所示： 心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系，心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来，这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因，主要应用有： 1．分析与鉴别各种心率失常。 2．一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。 3．判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。 4．指示心脏房室肥大情况，从而协助各种心脏疾病的诊断。 等等。 在国内外，关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。尽管这样，在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点，心电特征波形分析定位结果并不尽如人意，从理论上还有创新的余地。 第二章总体设计 一．心电信号的基本特征： 心电信号是一种较微弱的体表电信号，成年人的幅值约为～4mV，频率在

~250Hz范围内，属于低频率，低幅值信号。为了获得清晰而良好的心电波信号，中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求，主要有： 1．输入阻抗 单端输入阻抗不小于?。 2．输入回路电流 各输入回路电流不大于μA。 3．定标电压 有1mV±5%的标准电压，用于对心电图机增益进行校准。 4．噪声水平 所有折算到输入端的噪声应小于35μV。 5．频率特性 幅度频率特性：以10Hz为基准，1Hz~75Hz（~+）; 6．抗干扰能力 共模抑制比：KCMR>60dB以上。 8．50Hz干扰抑制滤波器：≥20dB 9．其他 医学仪器除了与其他仪器一样能满足环境实验的要求外，还要严格的安全性要求，这些由国际GB10793专门规定。 二．心电检测中的主要干扰 （1）50Hz交流干扰 它是由室内的照明及动力设备所引起的干扰。这是量大面广的干扰源。因其频率也处于绝大多数生理变量的频带范围内，提高对50Hz的抗干扰能力是医学测量和医学仪器设计中面临的一个基本而关键的难题。 （2）电极噪声 无论是板状金属还是针形电极，由于和电解质或体液接触，在金属界面上总会产生极化电压。其大小与电极材料、界面状况及所加的电极糊剂时间有关，它叠加在信号上形成干扰。一般为数十mV，有的达数百mV甚至V级。这电压是一定值，但会随环境条件而改变，如电极糊干燥引起极化电压的缓慢变化。另外

信号与系统实验(MATLAB版) (1)

《信号与系统MATLAB实现》实验指导书 电气信息工程学院 2014年2月

长期以来，《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式，同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容，虽然手工演算训练了计算能力和思维方法，但是由于本课程数学公式推导较多，概念抽象，常需画各种波形，作题时难免花费很多时间，现在，我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MA TLAB，借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。 MATLAB的功能非常强大，我们此处仅用到它的一部分，在后续课程中我们还会用到它，在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用它，所以有兴趣的同学，可以对MATLAB 再多了解一些。 MATLAB究竟有那些特点呢？ 1．高效的数值计算和符号计算功能，使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2．完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3．友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握； 4．功能丰富的应用工具箱，为我们提供了大量方便实用的处理工具； MATLAB的这些特点，深受大家欢迎，由于个人电脑地普及，目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景，我们编写了这本《信号与系统及MATLAB实现》指导书，内容包括信号的MA TLAB表示、基本运算、系统的时域分析、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习，同学们在学习《信号与系统》的同时，掌握MATLAB的基本应用，学会应用MATLAB的数值计算和符号计算功能，摆脱烦琐的数学运算，从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考，将课程的重点、难点及部分习题用MATLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现，加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解，为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时，最好事先预习一些MATLAB的有关知识，以便更好地完成实验，同时实验中也可利用MATLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。