【正文】 眼磁 1011 T量級 肺磁 108 T量級 部分常見生理信號的頻率范圍 生理信號 頻率范圍（ HZ） 心電 – 250 腦電 0 – 150 肌電 0 – 10000 眼電 /視網(wǎng)膜電 0 – 50 胃電 – 20 血流量 0 – 30 動脈血壓 0 – 100 靜脈血壓 0 – 50 脈搏波 – 50 心音 2 – 2022 呼吸率 – 10 1. 傳感器的包封材料應該有很好的生物相容性，能耐受體液的長期腐蝕，不凝血、不溶血，不受生物排異反應的影響； 2. 傳感器的形狀、尺寸和結構應適應被測部分的解剖結構，使用時不應損傷組織； 3. 傳感器要由足夠的牢固性，在引入被測部位時，傳感器不能損壞； 4. 傳感器和人體要由足夠的電絕緣，即使在傳感器損壞的情況下，人體受到的電壓必須低于安全值，不安全的電壓決不能加到人體上； 5. 傳感器不能給生理活動帶來負擔，也不應干擾正常的生理功能； 6. 對于植入體內(nèi)長期使用的傳感器，不應引起贅生物； 7. 在結構上要便于消毒。標定與校準在本質上是相同的。 生物醫(yī)學傳感器的標定 ? 根據(jù)傳感器的類型和用途，標定可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。 ? 如果傳感器的輸出及顯示系統(tǒng)與輸入信號之間是線性關系，則單點標定就足夠了，但若傳感器給出的是非線性結果，則需要進行多點標定，以獲得一組標定曲線，使顯示幅度與待測生理量一一對應。動態(tài)標定還需要繪出其頻響曲線以及階躍響應曲線。 ? 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)追求的主要目標有兩個 ：一是精度，二是速度。 生物醫(yī)學數(shù)據(jù)采集 ? 現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集有如下幾個特點： 1. 現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都內(nèi)含有計算機系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)采集的質量和效率大為提高，同時顯著節(jié)省了硬件資源。 3. 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理相互結合得日益緊密，形成數(shù)據(jù)采集與處理相互融合的系統(tǒng)，可實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、處理到控制的全部工作。對于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般希望有盡可能快的速度，以滿足更多地應用環(huán)境。 6. 數(shù)據(jù)通信總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，總線技術對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構的發(fā)展起著重要作用。計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基本組成如圖所示： 傳 感 器 前 置 放 大 器 濾 波 器S / H A / D計 算 機 系 統(tǒng)多路模擬開關傳 感 器 前 置 放 大 器 濾 波 器.. ... ... .計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基本組成 ? 前置放大器：前置放大器用來放大和緩沖輸入信號。此外，某些傳感器內(nèi)阻比較大，輸出功率較小，放大器還要起阻抗變換器的作用以緩沖輸入信號。為了提高模擬輸入信號的信噪比，常常需要使用濾波器對噪聲信號進行一定的衰減。 ? 采樣 /保持器：多路模擬開關之后是模擬通道的轉換部分，包括采樣 /保持器和 A/D轉換器。 ? 計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)是整個計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：以嵌入式系統(tǒng)為平臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ? 嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：現(xiàn)階段以 Inter為代表的網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)，為數(shù)據(jù)采集、測量及儀器技術帶來了前所未有的發(fā)展空間和機遇，網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)采集技術與具備網(wǎng)絡通訊功能的新型采集、處理系統(tǒng)應運而生。 ? 作為無線傳感器網(wǎng)絡的一個分支，是人體上的生理參數(shù)收集傳感器或移植到人體內(nèi)的生物傳感器共同形成的一個無線網(wǎng)絡；是附著在人體身上的一種網(wǎng)絡，由一套小巧可移動、具有通信功能的傳感器和一個身體主站 (或稱 BAN協(xié)調器 )組成。 ? 由于生物醫(yī)學信號具有隨機性強和噪聲背景強的特點，采用了諸多數(shù)字處理技術進行分析： 1. 如對信號時域分析的相干平均算法、相關技術； 2. 對信號頻域分析的快速傅立葉變換算法、各種數(shù)字濾波算法； 3. 對平穩(wěn)隨機信號分析的功率譜估計算法、參數(shù)模型方法； 4. 對非平穩(wěn)隨機信號分析的短時傅立葉變換、時頻分布（維格納分布）、小波變換、時變參數(shù)模型、自適應處理等算法； 5. 對信號的非線性處理方法如混沌與分形、人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法等 時域分析 ? 在時域內(nèi)對信號進行相關性分析等處理，稱為信號的時域分析。 ? 常用的時域分析方法有：信號周期的提取、特征點的檢測等。 相干平均算法 ? 相干平均 (Coherent Average)法又稱疊加平均技術，常用以提取被背景信號淹沒的目標信號，如各種誘發(fā)電位和事件相關電位的提取。 相干平均算法 效果估計： 其中 yi(t)為含有噪聲的待檢測信號，其中 s(t)為重復出現(xiàn)的有用信號， ni(t)為隨機噪聲。經(jīng) N次平均后，噪聲的方差變?yōu)?δ2 / N，所以平均后信號的信噪比為 N?P/ δ2 ，提高了 N倍。 ( ) ( ) ( )iiy t s t n t??? ??? ?? ????? Ni Ni iNi ii tnNtstntsNtyNty 1 11 )(1)()]()([1)(1)(相關技術 ? 信號的相關函數(shù)反映了兩個信號之間的相互關聯(lián)的程度。以 m為橫軸， rxy (m)為縱軸可畫出相關函數(shù)曲線，該曲線反映了 x(n)和 y(n)的相似程度。 rxx(m)是偶函數(shù)， rxx(0)是其中的最大值。 ? 相關技術應用范圍很廣，例如，我們可以利用相關判斷在一個含有噪聲的記錄中有無我們所希望的信號。因此我們可以根據(jù)互相關函數(shù) rys(m)與自相關函數(shù)rys(m)是否相等來判斷在 y(n)中是否含有信號 s(n) 。而對于任意一個 周期信號 f(t)都可用傅立葉級數(shù)表示為： 其中， 即任何一個周期函數(shù)都可以展開成為頻率值為基頻 ω和其 m次倍頻 mω的三角函數(shù)和的形式，系數(shù) am即為信號 f(t)所包含的該頻率成分的頻譜。 傅里葉變換與離散頻譜 ? ? 10,)()()( 102????? ????????? NkenxnxD