一种虚拟心电信号发生器

实验一虚拟信号发生器的的设计学号：044100116 班级：通信041 姓名：马吉炜【实验目的】1.学习和掌握基于LabVIEW开发环境的编程技术2.学习和掌握LabVIEW中信号发生节点的使用3.熟悉虚拟仪器的组成【【实验内容】设计一基于PC机的信号发生器，能够产生方波、正弦波、三角波、锯齿波以及任意函数的波形，并能满足一定的性能指标。

一、信号发生器的用途在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析确定它们的性能参数，如图所示。

这种提供测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子测量领域，也称为测试信号发生器。

和示波器、电压表、频率计等仪器一样，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

二、信号发生器按输出波形分类根据使用要求，信号发生器可以输出不同波形的信号。

按照输出信号的波形特性，信号发生器可分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。

非正弦信号发生器又可包括：脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。

三、信号发生器的性能指标输出波形----能产生正弦波，余弦波，方波，锯齿波，三角波以及任意函数的波形，可以根据需要改变波形的频率和幅值。

频率范围----理论上全频段，但具体涉及到计算机性能。

输出电压----一般指输出电压的峰—峰值。

波形特性----不同波形有不同的表示法。

一般正弦波和三角波的特性用非线性失真系数表示；而方波的特性参数是上升时间。

如正弦信号发生器的输出在理想情况下应为单一频率的正弦波，但由于信号发生器内部放大器等元、器件的非线性，会使输出信号产生非线性失真，除了所需要的正弦波频率外， 还有其他谐波分量。

人们通常用信号频谱纯度来说明输出信号波形接近正弦波的程度，并用非线性失真系数γ表示：%100122322⨯+++=U U U U nγ1U 是基频分量的振幅，i U 是第i 次谐波分量的振幅。

基于NI PXI-6251的LabVIEW虚拟信号发生器的设计徐淑英（湖南现代物流职业技术学院，湖南长沙410131）摘要：本文介绍了以Labview为软件开发平台，配合NI PXI-6251多功能数据采集卡的虚拟信号发生器的设计。

与传统的信号发生器相比, 该信号发生器不仅可输出各种标准信号、谐波噪声信号、可用公式描述的任意信号且具有参数调节方便、易实现、可靠度高等优点。

关键词：虚拟仪器LabVIEW VI PXI-62510引言传统仪器是由仪器生产厂家设计并定义好结构功能的，具有固定的输入/输出接口和仪器操作面板的的一种封闭式结构的仪器设备。

虚拟仪器（Ｖirtual Instrument，简称VI）就是在通用计算机硬件平台上，利用数据采集卡，以虚拟仪器软件为核心,在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板以及各种功能，用户在计算机上使用鼠标和键盘操作虚拟仪器，就象操作一台自己设计的实际仪器一样直观、方便、灵活。

虚拟仪器具有良好的集成性、开放性、灵活性和可扩展性。

它广泛的应用于工业测量、测试、分析、计量、设备监控、过程自动化等领域。

1 图形化编程语言——LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumwent Engineering Workbench）是由NI公司在1986年推出的主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。

它是一种面向仪器的图形化的编程语言，具有十分强大的功能，包括数值函数运算、数据采集、信号处理、输入输出控制、信号生成、图像的获取、处理和传输等等。

用户可以通过LabVIEW中的人机交互界面——前面板（Front Pannel）中的控制量和显示量如：旋钮、开关、模拟表头、数字显示器、波形图显示屏等任意构造用户自己的仪器面板；通过背面板（也称代码窗口和流程图）中的功能图标或子VI进行编程，象搭积木一样，轻松组建一个虚拟仪器和测试系统。

2 基于LabVIEW的虚拟仪器的设计思路虚拟仪器的组成结构主要包括硬件和软件两个方面。

虚拟仪器课程设计报告题目：双通道虚拟信号发生器设计双通道虚拟信号发生器设计一、课程设计说明：对于任何测试来说，信号的生成非常重要。

例如，当现实世界中的真正信号很难得到时，可以用仿真信号对其进行模拟。

常用的测试信号包括：正弦波、三角波、方波、锯齿波、各种噪声信号以及由多种正弦波合成的多频信号。

信号发生器在测量中应用非常广泛，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波等，其输出的幅值和直流偏置也可以根据需要进行调节。

信号发生器种类繁多，专用信号发生器是专门为某种特殊的测量而研制的，如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等；通用信号发生器按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和噪声发生器等，其中正弦信号发生器最具普遍性和广泛性。

LabVIEW虚拟仪器技术软件开发平台提供了丰富的信号产生函数。

通过编写适当的LabVIEW程序，设计与实现一个双通道虚拟信号发生器。

本课题基于虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台，设计一种双通道虚拟信号发生器，要求所设计的双通道虚拟信号发生器可以产生和显示正弦信号、三角波、方波、锯齿波、公式波及是否加噪声信号。

具体指标与要求如下：(一) 正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号1、频率及幅值可调；2、偏置量及方波的占空比可调；3、可调整幅值、相位、频率；调整后无须重新启动（但是有组合按键）；4、在产生的信号中可以加入高斯白噪声。

5、可以设置通道选项，可以选一个通道，也可以选两通道。

6、公式波信号：当选择产生公式波信号时，可以通过信号发生器前面板输入相应的公式，从而得到相应的波形信号。

7、通道1、通道2可以分别产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波或公式波信号。

通过设置一个“退出”按钮来退出程序。

两个通道产生的信号必须在同一个示波器(Graph)中显示波形，但彼此互不干扰。

每个通道可以对波形进行单独控制，分别可以选择产生输出正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号或公式波信号。

基于labview的虚拟信号发生器的设计第1章虚拟信号发生器的结构与组成1．1虚拟函数信号发生器的前面板本虚拟信号发生器主要由一块PCI总线的多功能数据采集卡和相应的软件组成。

将它们安装在一台运行Windowsxp的PC机上。

即构成一台功能强大的函数信号发生器。

本虚拟信号发生器的设计参考了SG 1645功率函数信号发生器。

本函数信号发生器的前面板主要由以下几个部分构成：仪器控制按钮，输出频率控制窗口(包括频率显示单位)，频率倍成控制，波形选择，频率微调按钮，直流偏置，方波占空比节，输出波形幅度控制按钮。

频率微调范围：O．1—1 Hz；直流偏置：一10—10V；方波占空比：0—100％；输出波形幅度：0—10V。

此外还增加了许多修饰性的元件如面板上的压控输入、记数输入、同步输出、电压输出等。

使用这些修饰性的元件的目的是为了增加仪器的美观性，并尽量与真实仪器的使用界面相一致。

图1-1 函数信号发生器的前面板1．2虚拟函数信号发生器的硬件构成本虚拟信号发生器的输入输出的硬件部分为一数据采集卡和具有一定配置要求的PC机，数据的输入输出靠对数据采集卡输出输入口的定义来实现。

本设计采用的PCI一1200数据采集卡是一块性价比较好的产品，具备数／模转换的功能。

能将产生的数字信号转换成模拟信号且数模转换精度高，而且还具备滤波功能，从而使输出波形光滑。

它支持单极和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为一5一+5V和0—10V。

提供l6路单端，8路差动模拟输入通道、2路独立的DA输出通道、24线的TTL型数字Ⅳ0、3个l6位的定时计数器等多种功能。

硬件接口部分用于数据输入或输出时的通道设置。

硬件接口部分程序框图如图1-2所示：图1-2硬件接口程序图Device用于指定所用的设备号．该设备号通过Measurment and Automation Exptorer 工具配置。

Waveform Length用于设定数据采集卡的缓冲区的大小。

一种心电信号采集放大电路的简单设计方法
心电信号采集放大电路是一种将人体心脏电信号放大的电路，一般采用放大器、滤波器、隔离器等组成。

以下为一种简单的设计方法：
1. 选择放大器芯片
选择一个合适的放大器芯片，一般选用高质量低噪声的运放芯片，如AD620、AD8226等。

这些芯片具有高增益、低噪声等特点，适合于心电信号的放大。

2. 设计放大器电路
使用选择的芯片设计放大器电路，将心电信号输入放大器的非反馈端，输出连接到反馈端。

可以根据需要调整电阻和电容值来获得合适的增益和滤波效果。

一般放大倍数在100-1000之间。

3. 加入滤波器电路
由于心电信号存在很多干扰信号，所以需要加入滤波器来滤除掉干扰信号，使得输出信号更加可靠。

常用的滤波器如低通滤波器、带通滤波器等。

4. 设计隔离器电路
为了避免放大电路与其他电路之间的交叉干扰，需要加入隔离
器电路，将输入和输出信号隔离开。

一般采用光电耦合器或变压器等。

5. 验证电路性能
制作完成后，需要对电路的性能进行验证。

可以使用示波器、信号发生器等测试设备来检测电路的增益、频率响应等性能参数，以确保电路可靠度、准确性和稳定性。

通过以上简单方法，可以设计一款高质量的心电信号采集放大电路。

SKX-2000G+心电信号模拟仪操作手册版本：V2.2徐州铭昇电子科技有限公司目录第一章仪器特点注意事项 (3)功能特点 (3)模拟仪的待机工作时间 (3)注意事项 (4)第二章仪器连接说明 (5)第三章软件界面说明 (6)第四章按键说明 (7)第五章模拟仪波形类型及参数介绍 (10)第六章波形详细介绍及检测内容 (13)第七章售后服务 (25)第一章仪器特点注意事项SKX-2000G+心电信号模拟仪是徐州铭昇公司专业开发的一款用于心电类产品开发及检测的信号模拟工具，由于其可以产生多种人体心电级的信号，是开发心电类产品的必备首选工具，其具有宽广的信号幅度范围，可以模拟出多种幅度、频率的心电类信号，是开发心电类产品的重要工具。

本模拟仪同时具有心电类产品的检测功能，用于检测心电类产品的各项参数指标是否可以到达国家标准要求，后续章节将详细介绍检测过程中的各种信号的设置等。

功能特点：1、采用10个万用心电接头，可以方便快捷连接监护仪、心电图机等心电类产品导联线；2、12导联同步心电信号输出，输出不同的12导心电波形；3、内置18650大容量锂电池，电源管理模块，在使用过程中保证电源稳定、低干扰的输出。

选配标准的micro usb通用接口电源充电器；4、采用菜单式操作，参数更改简单、方便、快捷，方便用户设置；5、采用OLED显示屏，显示菜单内容；6、简单的按键操作，菜单管理，使用简单方便；7、内置中英文的波形设置说明，轻松了解波形设置及参数选择。

模拟仪的待机工作时间：1、当电量显示为0%的时候，开机状态下模拟仪可以再工作1分钟后自动关机，如果选择任意按键，则定时关机进行延时，直至1分钟内无按键处理后自动关机；2、当电量显示为10%的时候，开机状态下模拟仪可以再工作5分钟后自动关机，如果选择任意按键，则定时关机进行延时，直至5分钟内无按键处理后自动关机；3、当电量低于0%时模拟仪，将不能再次开机；注意事项：1、SKX-2000G+心电信号模拟仪可以对心电类设备进行定标，定标导联仅限于II，即RA-LL端输出的信号幅度，连接心电设备的RA 导联至模拟仪的RA端，LL导联至模拟仪的LL端，则心电设备采集的信号满足软件中设置的信号幅度范围0.1mV-4mV；2、心电波形中的波形幅度是0.5mV，1mV，2mV，3种固定幅度可选择更改；3、如果定标其他导联时，请按照下列方法进行定标：1）I导联定标：请将导联线RA连接至模拟仪RA端，导联线LA 连接至模拟仪LL端，此时心电设备采集的信号就是I导联的定标信号；2）C导联定标：请将RA、LA、LL并联后连接至模拟仪RA端，C1或者其他胸导联连接至模拟仪LL端，此时采集到的C1（或者其他胸导联）则为标准的定标信号；4、关于偏置电压的检测方法，当测试正向偏置时，请选择正弦波形，并连接心电设备的RA至模拟仪的LL端，心电设备的LL至模拟仪的RA端进行正偏置电压测试；当测试负偏置电压时，请选择正弦波形，并连接心电设备的RA至模拟仪的RA端，心电设备的LL至模拟仪的LL端进行负偏置电压测试；5、当连续一分钟内没有按键操作时，屏幕将会自动关闭，按任一按键后屏幕恢复显示，在屏幕关闭后，指示灯开始工作，每5秒闪烁一次；屏幕恢复显示后，指示灯停止闪烁。

目录摘要 (3)Abstract:In order to achieve virtual instrument software development platform and the computer sound card's digital processing between the application of virtual technology to improve the promotion and expansion, this paper presents a virtual sound card based Signal Generator design. The program uses an ordinary PC sound card as a signal of the output channels, with LABVIEW software to complete the design of the virtual signal generator. Experimental results show that the virtual signal generator can achieve the traditional function of the basic functions of the signal generator (3)1 引言 (3)论文研究背景 (4)论文研究意义 (4)研究现状 (4)设计要求 (5)2 声卡与LABVIEW连接 (6)声卡设计的结构 (6)声卡设计参数 (6)声卡与LABVIEW的连接配置 (7)控件的介绍 (7)声卡的连接设计 (7)3 虚拟信号发生器的设计 (10)虚拟信号发生器的程序框图 (10)波形类型切换模块 (10)频率粗调模块 (11)频率细调模块 (11)幅度和矩形占空比可调模块 (12)虚拟信号发生器总图 (13)4 系统的调试 (14)测试设备 (14)4.2使用说明 (14)调试步骤 (15)调试结果 (17)频率调节的测试 (17)幅度调节的测试 (22)数据测试 (25)综合测试效果图 (25)5 结论与展望 (26)结论 (26)5.2展望 (27)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)基于声卡的虚拟信号发生器的设计职业技术教育学院应用电子技术教育吉卫香（07440108）指导老师：林祝亮摘要：为了实现虚拟仪器软件开发平台与计算机声卡的数字处理技术之间的应用，提高虚拟技术的推广和扩充，本文提出了基于声卡的虚拟信号发生器设计方案。

基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现_翻译设计虚拟仪器是一种将传感器、仪器和设备等硬件部件替换为软件实现的测量仪器。

基于虚拟仪器的信号发生器是利用计算机软件生成各种类型的信号，以模拟实际测量中的信号源。

以下是基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现的一般步骤：1. 软件平台选择：选择适用于信号发生器设计的虚拟仪器软件平台，例如LabVIEW、MATLAB等。

2.界面设计：根据信号发生器的功能需求，设计用户界面。

用户界面应包括信号参数设置、波形展示、开始/停止等控制按钮。

3.信号生成算法实现：根据需要生成的信号类型（如正弦波、方波、三角波等），编写相应的信号生成算法。

算法可以利用基本的数学函数和算法来生成各种类型的信号。

4.参数设置与控制：在用户界面中添加对信号参数的设置和控制。

用户可以通过界面输入信号频率、幅度、相位等参数，并通过控制按钮控制信号的开始和停止。

5.波形展示：在用户界面中显示生成的信号波形。

可以使用波形绘图工具来实时绘制信号波形，或将生成的信号保存为文件进行后续处理和分析。

6.实时更新和响应：信号发生器应能实时更新生成的信号，并对用户输入的参数和控制进行及时响应。

应确保信号发生器的稳定性和准确性。

7.验证与测试：对设计的虚拟仪器信号发生器进行验证和测试。

可以通过与实际信号源进行比较，验证生成的信号是否符合预期。

8. 优化与改进：根据测试结果对虚拟仪器信号发生器进行优化和改进。

可以增加新的功能，修复潜在的bug，并提高信号发生器的性能和稳定性。

总之，基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现主要包括选择软件平台、设计界面、实现信号生成算法、参数设置与控制、波形展示、实时更新和响应、验证与测试以及优化与改进等步骤。

运用声卡的虚拟信号发生器设计
岳光俊;李筠
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2008(023)0z1
【摘要】以数据分析和处理功能强大的工程实用软件LahView作为软件开发平台,采用计算机声卡代替普通采集卡作为硬件,设计了一个操作简单实用、灵活性好的信号发生器系统,实现了基本信号(如正弦波、三角波、锯齿波、方波)和公式信号的产生功能.系统性价比高、通用性强、扩展性好、界面友好,在工程测量与实验室应用中具有广阔的前景.
【总页数】3页(P221-223)
【作者】岳光俊;李筠
【作者单位】上海理工大学光学与电子信息工程学院,上海,200093;上海理工大学光学与电子信息工程学院,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TN912
【相关文献】
1.基于声卡的虚拟示波器和虚拟信号发生器的设计与测试 [J], 李娜
2.一款基于声卡的虚拟信号发生器的设计 [J], 张锋;吴先球
3.运用声卡的虚拟信号发生器设计 [J], 岳光俊;李筠
4.基于声卡DA转换的虚拟信号发生器的设计与实现 [J], 龙飞;黄钊礼;魏亚东
5.基于声卡的虚拟信号发生器的设计 [J], 张磊;张聪玲;黄兴
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