基于LabVIEW的脉搏信号检测与分析系统(2)

图2 系统整体框图

LabVIEW程序设计

为有效的排除外界干扰，减少模拟电路处理信号带来的信号失真，尽可能的再现真实的脉搏信号，进而研究影响人体脉搏信号的各种因素，应用LabVIEW虚拟仪器开发软件应用程序，应用程序通过串口与硬件进行通信，并且考虑到计算机的干扰较大，采用光耦6N137将计算机的地与单片机的地进行隔离，防止计算机地线上的噪声耦合信号调理电路，降低模拟电路的噪声，提高整个系统的抗干扰性能。

本系统设置了个人信息录入模块，并将该信息(年龄、性别、体重、身高、是否为高血压患者、血压值)存档，界面如图3。

图3 个人信息录入模块界面

通过串口接收到的数据，对调幅波进行同步解调，为尽可能不失真的还原波形，采用最大平坦型巴特沃斯滤波器进行滤波处理，利用峰值检测、微分处理等方法提取波形特征信息，通过波形实时显示模块进行显示，模块界面如图4，此模块中还可以显示心率，并且当心率不在正常范围时报警提示，可以选择将该波形数据存储，进行后续处理分析。在人体情绪上有波动或肢体上的微小动作会对信号产生较大影响，需要待被测试者进入身心平静状态后测量才比较准确。

图4 波形实时显示模块界面

LabVIEW的数学库及信号处理库中提供了各种数学处理、信号分析工具(如图5)，能够完成复杂的数值分析、数学计算及信号处理等功能，用户可以自定义各种复杂的算法，而传统仪器不具有这样的特性，针对性不强，并且开发传统仪器的周期及成本较高，虚拟仪器可自定义的特点很好的解决上述存在的问题。

回归分析是处理变量之间相关关系的数学工具,它可以帮助人们从一组实验数据出发,分析变量间存在什么样的关系,进而建立这些变量间的回归方程。系统应用的最终目的是进行人体试验，采集数据到一定数量时，在结果分析模块内(如图6)，可选择自变量、因变量(主波强度、重搏波强度、主波与重搏波强度比、上升沿斜率)以及自变量的个数。本设计中首先读入测试数据，通过数学库中“删除超出区间数”工具剔除异常数据，根据需要配置 “曲线拟合”面板，即可对拟合曲线进行显示，并给出回归系数，建立回归方程。通过积累一定量数据之后，总结各种因素对脉搏信号影响规律，研究正常人与高血压患者之间的波形差异，以及不同程度病情的高血压患者波形演变规律。

图5数学及信号处理库

图6结果分析模块界面

系统工作流程

使用本系统进行脉搏信号测量需进行如下步骤:

结论

以自行设计的脉搏信号采集装置为基础，应用虚拟仪器作为开发平台，该平台具有可自定义、编程简单直观、易于理解等特点。并且LabVIEW 是专门针对数据采集、仪器控制、信号分析和数据处理等任务,提供了丰富完善的功能图标,用户只需直接调用,进行接口处理即可，无需编写大量代码，极大地节省开发时间，降低开发及维护成本。应用此平台开发出了完善可靠的检测分析软件，成功实现了脉搏信号提取及显示，并具有回归分析等功能，为后续的科研及教学工作提供了良好的基础。

系统的应用完善是长期的过程，总结潜在规律是建立在大量人体实验基础上，精确的模型建立需获取足够多的数据，这是一项长期而艰巨的工作。通过实践，也定会有更多需要增添或者改进的功能，进一步的完善整个系统的性能。

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/zonghexinwen/2020/1019/349.html