【文章內(nèi)容簡介】 流動過程中由湍流和血管壁的振動引起的。該方法由血壓計袖帶和聽診器組成，現(xiàn)今在臨床上得到廣泛的認可和應(yīng)用。水銀血壓計被臨床工作人員視為血壓測量的“金標準”，并作為判斷其他測量準確與否的參考。事實上該方法存在一定的問題：以直接法測得的血壓值作為真實 值，則該方法 測得的血壓 值收縮壓較 真實值 低燕山大學里仁學院課程設(shè)計論文 10 9~13mmHg ，而舒張壓高 6~13mmHg；讀數(shù)完全依賴于人的聽覺、視覺的敏感度和協(xié)調(diào)程度，主觀性強；在舒張壓對應(yīng)于第四相還是第五相的問題上存在爭議，由此引起的判別誤差很大。進一步發(fā)展，為了擺脫人的主觀性的影響和血壓自動測量的需要，出現(xiàn)了電子柯氏音法，使用微控制器、氣 泵、電子拾音器實現(xiàn)了自動的袖帶充放氣和血壓測量。但是該方法容易受 噪聲的影響，而且沒有解決舒張壓的爭議問題，可信度低于示波法自動血壓測量技術(shù)。 示波法 示波法是臨床上各類監(jiān)護儀、電子血壓計廣泛采用的血壓測量技術(shù)。用聽診法測量血壓時氣袖中的壓力除隨放氣下降外還存在一個振蕩，其波形如圖 21。示波法通過檢測該振蕩的包跡，利用包跡與動脈血壓之間的固有關(guān)系來測量血壓。圖 21 最大處對應(yīng)的袖帶壓力是平均壓，而收縮壓和舒張壓卻不能直接測得，由各種血壓算法得到。 圖 21 振蕩波和袖帶壓之間的關(guān)系示意圖 測量時先用袖帶阻斷動脈血流，在放氣過程中檢測袖帶內(nèi)的氣體壓力振 蕩波。示波法測量的關(guān)鍵技術(shù)是放氣過程中對血壓和脈搏波信號的準確采集和收縮壓與舒張壓的計算方法。信號采集中涉及到濾波和抗干擾技術(shù)，而血壓算法的優(yōu)劣是決定血壓測量準確與否的關(guān)鍵。收縮壓和舒張壓經(jīng)驗判別準則分為兩類，一類是歸一化準則，另一類是突變點準則。歸一化準則就是將振動信號的幅值與信號的最大幅值相比進行歸一化處理，通過確定收縮壓和舒張壓的歸一化值來識別收燕山大學里仁學院課程設(shè)計論文 11 縮壓和舒張壓。突變點準則通過識別振蕩波包絡(luò)的拐點確定收縮壓和舒張壓。示波法也存在一定的缺點：該方法檢測到的是疊加在血壓信號上的脈搏波信號，削弱了反映血壓變化的 高頻成分，因而在跟蹤、反映血壓的突然變化上能力不足；對病人的運動敏感，因此在測量過程中需要經(jīng)常判斷是否有運動等干擾存在來保證測量的準確性。在醫(yī)用高檔的監(jiān)護儀中，多采用示波法和柯氏音法相結(jié)合的方法，以提高測量精度，實現(xiàn)血壓的間歇性測量。 扁平張力法 對位于骨骼附近的體表動脈部分施加外壓，使其成扁平狀態(tài)。此時動脈成剛性表面狀態(tài)，作用在該表面的力與動脈的壓力近似成比例。因此可以通過安置于橈動脈部位的壓力傳感器來測量該表面的壓力，從而得到逐拍的動脈壓力波形，并且檢出動脈搏動的最大及最小信號以獲得血 壓值。 扁平張力法測量的是體表動脈，不是近心端動脈，所得的波形與主動脈的波形存在差異，還需要通過傳遞函數(shù)將外周動脈壓力波形轉(zhuǎn)換成主動脈壓力波形，由此得到主動脈壓連續(xù)、絕對的測量。在實際應(yīng)用中，需要用傳感器陣列精確測量某點的壓力，最大程度的減小誤差。 超聲波法 壓電傳感器向動脈發(fā)射超聲波，超聲波在動脈壁上發(fā)生反射，反射波由另一個傳感器接收。由于血流和血管壁的舒張引起超聲波的多普勒效應(yīng)，通過檢測多普勒效應(yīng)來獲得收縮壓和舒張壓。 超聲法的優(yōu)點在于適用范圍廣，可應(yīng)用于成人、兒童血壓的測量，抗噪聲能力 強，同時超聲法可以再現(xiàn)動脈波。缺點在于被測者的活動會引起傳感器和血管壁的聲波途徑的變化。 燕山大學里仁學院課程設(shè)計論文 12 弱信號測量 相關(guān) 知識 人體的生理信號多數(shù)屬于 低頻 弱信號，往往相互交雜在一起且伴隨有多種的噪聲，有的甚至 背 噪聲淹沒。本文中涉及到的脈搏波信號就屬于弱信號的范疇。所以要提取人體的生理信號，就要了解弱信號處理的相關(guān)知識 【 5】 — 【 7】 。 電氣設(shè)備干擾 (1)放電干擾 放電現(xiàn)象包括電暈放電（如高壓輸電線）， 輝光放電（如熒光燈、霓紅燈、閘流管），弧光放電（如電焊），火花放電（如點火系統(tǒng)、電火花加工）。 最常見的電 暈放電來自高壓輸電線。當高壓輸電線因絕緣失效時會產(chǎn)生間歇脈沖電流，形成電暈放電。在輸電線垂直方向，電暈放電干擾隨頻率升高而衰減。當頻率低于 1MHz 時，其衰減是微弱的。當頻率高于 1MHz 時，衰減急劇。因此電暈放電干擾對低頻系統(tǒng)較嚴重，而對高頻系統(tǒng)影響不大 【 8】 。 輝光放電即氣體放電。當兩個接點之間的氣體被電離時，由于離子碰撞而產(chǎn)生輝光放電。輝光放電所需電壓與接點之間的距離、氣體類型和氣壓有關(guān)。熒光燈干擾電平為幾十到幾千微伏，甚至達幾十毫伏，頻率一般為超高頻。 弧光放電即金屬霧放電。最具典型的弧光放電是金屬電焊 。在兩金屬電極之間，加上比輝光放電低得多的電壓，電流即可由負極跨過間隙扇射到正極，其局部電流足以使接點材料加熱到絕對溫度幾千度，這樣高的溫度可使接點氣化形成弧光。 電氣設(shè)備觸點處的斷續(xù)電流將引起火花放電。這種放電出現(xiàn)在觸點通斷的瞬間，是一種過度現(xiàn)象。 燕山大學里仁學院課程設(shè)計論文 13 (2)工頻干擾 供電設(shè)備和輸電線是工頻干擾源，這種干擾隨處可見。用示波器觀察波形時，只要手一接觸探針，會看到較強的 50Hz 交流波。這是由于人體感應(yīng)了工頻信號所致。低頻信號線只要有一段與供電線平行，50Hz 交流電就會耦合到信號線上。 在電子設(shè)備內(nèi)部，直流電源輸 出端可能出現(xiàn)不同的程度的交流干擾，這是因為整流過程中產(chǎn)生了含有工頻基波及各次諧波，盡管有電源濾波器，這些諧波或大或小依然存在。這種干擾給高精度測量帶來不少麻煩。 (3)射頻干擾 無線電廣播、電視、雷達通過天線發(fā)射強烈的電波，高頻加熱器也會產(chǎn)生射頻輻射。電波在電子設(shè)備的傳輸線上以及作為無線電要測系統(tǒng)的接受天線上，會感應(yīng)大小不等的射頻信號。有的電臺在要測接收天線上產(chǎn)生的電動勢比欲接收的信號電動勢大上萬倍。不過，這類干擾的頻帶有限且可知，選擇適當濾波器即可消除。 常規(guī)小信號檢測方法 與弱信號相比，小信 號的信噪比要高得多，其檢測技術(shù)也要容易的多。但是，就提高信噪比，從而檢測出被噪聲污染的有用信號這一點來看，小信號檢測與微弱信號檢測方法具有一定的共同之處。經(jīng)過多年的研究和實踐，人們已經(jīng)掌握了一些行之有效的小信號檢測方法，其中一些方法還被成功應(yīng)用到了檢測儀器儀表產(chǎn)品之中。了解這些小信號檢測的手段和方法，對于微弱信號檢測具有一定的參考價值。這些常規(guī)方法主要有濾波、調(diào)制放大與解調(diào)、零位法、反饋補償法等，由于本系統(tǒng)只用到了濾波法，所以下面主要介紹濾波法 【 9】 。 在大部分檢測儀器中都要對模擬信號進行濾波處理，有的濾波 是為了隔離直流分量，有的濾波是為了改善信號波形，有的濾波是為了燕山大學里仁學院課程設(shè)計論文 14 防止離散化時頻率混疊，更多的濾波是為了克服噪聲的不利影響，提高信號的信噪比。濾波消噪只適用于信號與噪聲頻譜不重疊的情況。利用濾波器的頻率選擇特性，可以把濾波器的通帶設(shè)置得能夠覆蓋有用信號的頻譜，所以濾波器不會使有用信號衰減或使有用信號衰減很少。而噪聲的頻帶一般較寬，當通過濾波器時，通帶之外的噪聲功率受到大幅度衰減，從而使信噪比得以提高。 根據(jù)信號和噪聲的不同特性，常用的抑制噪聲濾波器為低通濾波器（ LPF）和帶通濾波器（ BPF）。低通濾波器能有效地 抑制高頻噪聲，常用于有用信號緩慢變化的場合，但是對于低頻段的噪聲（例如 1/f 噪聲和緩慢漂移，包括時間漂移和溫度漂移 ），低通濾波器卻是無能為力的。如果信號為固定頻率 0f 的正弦信號，則利用帶通濾波器能有效地抑制通帶 0ff?? 之外各種頻率的噪聲。帶通濾波器的帶寬 2f? 越小， Q值越高，濾波效果越好。但是， Q 值太高的帶通濾波器對于與 0f 同頻率的干擾噪聲是無能為力的。此外，為了抑制某一特定頻率的干擾噪聲（例如 50Hz 工頻干擾）的不利影響，有時還要使用帶阻濾波器（即限波器）。