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信号检测与估计理论的论文

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信号检测与估计理论的论文

是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论。因此β是通过间接方法计算得出的。将被试在实验中的反应划分为四种:击中、虚报、漏报和正确拒斥。信号检测与估计基本概念前言信号检测与估计是研究从噪声环境中检测出信号,并估计信号参量或信号波形的理论,是现代信息理论的一个重要分支。

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信号检测与估计的应用总结论文

随机过程是基础,就是让你了解和认识随机现象,并学习随机过程中的相关定理,目的是为学习其它知识打下基础,信号检测与估计可以说是随机过程的一个应用,前提是要有些随机过程的背景知识学起来才比较容易,统计信号处理也是随机过程的一个应用,侧重信号处理,就是用统计方法解决问题,随机过程的应用很广,不光是信号方面的,在整个科学技术里都很重要。随机过程关于教材的话,还没有遇到比较好的,个人认为看国外的比较好,中译版也可以,因为通俗易懂,信号检测和统计信号处理其实都差不多,你看了就知道了,教材的话还是国外的,推荐你看中译版的,讲得很全面,电子工业出版社,具体是谁写就不记得了!

生物医学信号处理方法论文

生物医学信号处理是指据生物医学信号特点,应用信息科学的基本理论和方法,研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息,并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文,大家可以参考以下内容哦!

摘 要: 生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。

关键词: 生物医学信号 信号检测 信号处理

1 概述

1。1 生物医学信号及其特点

生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。

1。2 生物医学信号分类

按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。

按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。

2 生物医学信号的检测及方法

生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。

①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。

生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。

3 生物医学信号的处理方法

生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。

3。1 频域分析法

信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的'一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。

3。2 相干平均分析法

生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。

3。3 小波变换分析法

小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。

3。4 人工神经网络

人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。

参考文献

[1] 邢国泉,徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报(医学版),2006,20:459~460。

[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册,1992,4(15):203~212。

第一章 绪 论 §1-1 课题研究的背景 §1-2 信号与系统分析国内外研究现状 §1-3 Matlab概述§1-4 课题研究的目的及意义 §1-5 论文主要内容及结构 第二章 MATLAB在信号与系统分析中的应用 §2-1 信号与系统分析2-1-1 国内外关于该课题的研究现状及发展趋势 2-1-2 信号与系统分析方法分类 §2-2 Matlab在信号与系统分析中应用的简介§2-3 本章小结 第三章 Matlab在信号与系统分析中应用模型设计 §3-1 引言 §3-2 系统分析 §3-3 模型建立(是本章重点需要扩充) 第四章 (具体实例实现) §4-1 §4-2 §4-3 实验结果分析 §4-4 本章小结 第五章 结束语 参考文献 致 谢 最好找本MATLAB在信号与系统分析中的应用的书来看看。可以看看飞思科技产品研发中心出的一系列关于matlab应用的书,会对你有帮助的!祝顺利!

相关论文:Vc++下如何利用Matlab工具箱进行数字信号处理摘要: 本文详述了在Vc环境下如何利用Matlab工具箱进行数字信号处理,全文以Matlab工具箱中功率谱密度分析函数为例,介绍了通过Matlab自带的引擎、Matlab自身的编译器以及利用MathTools公司的Matcom进行对工具箱函数的调用。 关键词:Matlab M-文件 引擎 编译器 Matcom Vc++Matlab的信号处理工具箱是信号算法文件的集合,它处理的基本对象是信号与系统,信号处理工具箱位于目录、Toolbox\Signal下,利用工具箱中的文件可以实现信号的变换、滤波、谱估计、滤波器设计等。在其它的环境如Vc下如果能调用Matlab工具箱中的文件,会大大地加快一些算法的实现,同时其可靠性也很高。利用Matlab引擎 Matlab引擎采用客户和服务器计算方式,在运用中,Vc的C语言或C++语言的程序作为前端客户机,它向Matlab引擎传递命令和数据信息,并从Matlab引擎接收数据信息,它提供了下列几个函数: engOpen, engGetArray, engPutArray, engEvaString, engOutputBuffer ,engClose与客户机进行交互。下面例程是在Vc下建一个基于对话框的应用程序,在对话框中设置一个Button控件OnMatlabEngine.,在对话框 .cpp文件中加入”engine.h” 和“math.h” 头文件,下面给出部分程序清单。Void CtestmatlabDlg::OnMatlabEngine(){Engine *ep;mxArray* T=NULL,*result=NULL,*mFs=NULL,*mnfft= NULL;double datax[1024];char buffer[1024];for(int j=0;j<1024;j++)//注:如通过采集卡采集数据可将采集的数据放在datax[]数组中,此循环就不需要{double samt=(double)(1.0/1024); datax[j]=sin(2.0*63.0*samt*3.1415926+1.15*3.1415926);}double *pPxx,*pFxx;if(!(ep=engOpen(" \0"))){//打开Matlab引擎,建立与本地Matlab的连接fprintf(stderr,"\n Can't start MATLAB engine\n");exit(-1);} double Fs[1]={1024};//因为Matlab所有参与运算的参数都是矩阵的形式,因而下列几行将参数转变double nfft[1]={1024};//成Matlab可接受的矩阵形式。T=mxCreateDoubleMatrix(1,1024,mxREAL);mnfft=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);mFs=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);mxSetName(T,"T");mxSetName(mnfft,"mnfft");mxSetName(mFs,"mFs");memcpy((char*)mxGetPr(T),(char*)datax, 1024*sizeof(double));memcpy((char*)mxGetPr(mnfft),(char*)nfft, sizeof(double));memcpy((char*)mxGetPr(mFs),(char*)Fs,1*sizeof(double));engPutArray(ep,T); //将转化的参数放入引擎中,此时可在Matlab command窗口下查看此参数engPutArray(ep,mnfft); engPutArray(ep,mFs);engEvalString(ep,"[pxx,fo]=psd(T,mnfft,mFs);"); //利用引擎执行工具箱中文件engOutputBuffer(ep,buffer,512); //如只想看显示图形,可将返回参数去掉,psd无返回参数缺省情况下会自动画图形result=engGetArray(ep,"pxx");//取出引擎中的数据放在所指的区域中供后续处理pPxx=mxGetPr(result); result=engGetArray(ep,"fo");pFxx=mxGetPr(result);engEvalString(ep,"plot(fo,10*log10(pxx));");//利用引擎画图engEvalString(ep,"title('功率谱分析');");engEvalString(ep,"xlabel('Hz');");engEvalString(ep,"ylable('db');");mxDestroyArray(T); //释放内存mxDestroyArray(mFs);mxDestroyArray(mnfft);mxDestroyArray(result);engEvalString(ep,"close;");engClose(ep);}上述程序在Vc下编译需要将 libeng.dll和libmx.dll两个动态库利用以下的命令:lib/def:<自己的Matlab的安装路径,下同>e:\ Matlab\extern\include\*.def /machine:ix86 /out:*.lib来生成程序所需的静态连接库libeng.lib和libmx.lib,将libeng.lib和libmx.lib所在的目录加入Vc++ project/link/object/library modules下即可。利用Matlab自身的编译器调用工具箱中的函数 Matlab的编译器可将Matlab的M文件转换为为C或C++的源代码以产生完全脱离Matlab运行环境的独立的运用程序,但Matlab本身的资料说明编译器如用来建立独立的运用程序,不能调用Matlab工具箱中的函数,这非常不利于搞一些特殊的算法。本人研究了一段时间发现,工具箱中的函数既然是M文件就一定可以用编译器来编译,以提供如Vc的调用函数,但是编译器只能编译一个独立的M文件,即这个 M文件不依赖于其他的M文件。如果M文件中又调用了其他的M文件,可将被调用的M文件拷贝到调用M文件的相应位置,作适当的改动就可以用于编译器编译。编译器不支持图形函数,所以M文件中如有图形函数需注释掉。当Matlab的编译器mcc加入适当的参数-e(mcc –e *.*)或-p(mcc –p *.*)就可生成将输入的M文件转换为适用于特定运用的C或C++源代码。这样如果要在Vc下编译通过,还需连入以下几个库libmmfile.dll, libmatlb.dll, libmcc.dll, libmat.dll. libmx.dll. mibut.dll 以及Matlab C MATH库,建议采用前述的方法将动态连接改为静态连接。对于C/C++编译环境的设置,在Matlab command窗口下运行mex –setup 然后依提示操作,而对于C/C++连接环境的设置,运行mbuild –setup依提示操作即可。下面给出利用编译器将Matlab工具箱中psd.m文件生成可供Vc调用的函数。将psd.m文件拷贝一份至Matlab\bin目录下,改写相应调用的M文件如nargchk.m, hanning.m等。为生成的代码简洁,对于采集数据处理输入参数很明了的情况下可作大量的删减,最终使psd.m成为一个不依赖于其他M文件的独立的M文件,注意千万注释掉作图代码,最终改成如下形式,限于篇幅给出关键的几步: function [Pxx,f]=psd(Fs,nfft,noverlap,x)window=o,5*(1-cos(2*pi*(1:nfft)’/(nffft+1)));//hanning 窗dflag=’none’;window=window(;)………………………………….以上只要稍懂Matlab语言和信号处理知识就可完成这项工作。假设上述代码重新存为testwin.m,在Matlab command 窗口下设置好环境参数运行mcc –e testwin,则可在Matlab\bin下生成testwin.c ,如运行mcc –p testwin 则生成testwin.cpp. Vc下建立一个基于对话框的文件,然后在对话框里加一个Button控件OnButtonPsd 将上述生成的.c文件的头文件加入到工程的.cpp中,且将#ifdef_cplusplus extern “c”{#end ifc代码声明加入Vc的包含文件和生成的.C的包含文件之间将#ifdef_cplusplus}#end if加入.cpp文件未尾为了简洁且便于处理将生成的c函数稍改动,给出部分代码如下: void CTestpsdwinDlg::OnButtonPsd(){mxArray* x_rhs_;//指向采集数据存放区Fs=23510;//数据采集的频率 nfft=1024;//1024点的fftdouble datax[1024]//采集的数据x_rhs_mxCreateDoubleMatrix(1,1024,mxReal);memcpy(mxGetPr(x_rhs_),datax,1024*sizeof(double));noverlap=512;……………….……………….mccCopy(&Pxx,&Spec);mccCopy(&f,&frevgg_vector);for(int j=0;j<(int)(nfft/2+1);j++){datap[j]=mccGetRealVectorElement(&Pxx, (j+1));//功率谱密度存于datap[]数组dataf[j]=mccGetRealVectorElement(&f, (j+1));//相应频率存于数组dataf[]中}mccFreeMatrix(&Pxx);……………….SendMessageBox(WM_PAINT,0,0);//利用Vc下的图形函数画图Return;}如上生成的程序可读性不太好,而生成的c++代码则可读性较好,但千万注意只能用 Matlab的MATH库,不可用c++的MATH库,否则编译会出错,限于篇幅在此不述。3)利用Matcom调用工具箱中的函数Matcom编译M文件,先将M文件按照与Matcom的cpp库的对应关系翻译为cpp源代码,然后用对应版本的c编译器将cpp文件编译成相应的exe或dll文件,所以第一次运行要指定c编译器的路径,否则无法编译,指定好的编译信息就写在Matcom\bin\matcom.ini文件中,不过这一步按装matcom时,它自动寻找编译器并将其写入matcom.ini文件中,matcom4.5版中使用TeeChart3.0 OCX控件,因而它支持图形操作。我们依然用上述的testwin.m文件,不要将图形函数注释掉,利用Mideva来生成可被Vc调用的信号处理程序。运行Mideva在主界面上直打开M文件,在菜单中选择compile to dll,输入testwin..在Matcom debug目录下可以找到这样的几个文件,testwin.c ,testwin.h,testwin.cpp,testwin.lib,testwin.dll,testwin.exp等。 将上述testwin.cpp和testwin.h加入工程中,project/add to project/files并且在相应的文件中加入”stdafx.h” 加连接库:Tools\option\directory\ , 选include选项,加入e:\matcom45\lib (包含matcom.h) library选项,加入e:\matcom45\lib4) project\add to project\files 文件类型选项选(.lib)将e:\matcom45\lib\v4501.lib加入工程中编译运行。相应代码如下:void CtestmatcomDlg::OnpsdButton(){double datap[512],dataf[512];initM(MATCOM_VERSION);//初始化matcom库Mm Fs,nfft,noverlap;//创建矩阵Mm x=zeros(1,1024);Fs=1024;nfft=1024;noverlap=128;dMm(Pxx_o);dMm(f_o);//创建并命名矩阵datax[];//数据采集的数据存于此数组中for(int i=1;i<=1024;i++){x.r(1,i)=datax[i+1];//给x阵赋值}testwin(Fs,nfft,noverlap,x,i_o,Pxx,f_o);//matcom生成的函数for(i=0;i<513;i++){//取出功率谱密度分析结果dataf[i]=f_o.r(i+1,1);datap[i]=Pxx_o.r(i+1,1);}exitM();return;}可见利用Matcom进行M文件转换非常的容易,生成的代码可读性很好,以上的转换同时生成了可供Vc调用的动态连接库,其使用和一般的动态库一样使用。同时需指明Matcom不仅可转换独立的不依赖于其它M文件的M文件,同时可转换调用其它M文件的M文件嵌套。条件是这此M文件在同一个目录下面,如前所述的psd.m可直接用上述方法转换,生成了多个重载形式的psd函数结论: 利用Mtlab引擎调用工具箱中的函数可节省大量的系统资源,应用程序整体性能较好,但不可脱离Matlab 的环境运行。用Matlab编译器进行工具箱函数的调用,须转换相应的M文件使其成为独立的M文件,且不支持图形函数,转换的代码可读性不太好。用Matcom 进行转换非常方便,生成的代码可读性很好,支持图形函数,且代码执行的速度比不转换平均要快1.5倍以上。以上程序在Vc++ 6.0,Matlab5.2,Matcom4.5中调试通过,以上方法在工程实践中已得到很好的运用。仅供参考,请自借鉴希望对您有帮助

信号检测与估计的应用举例小论文

随机过程是基础,就是让你了解和认识随机现象,并学习随机过程中的相关定理,目的是为学习其它知识打下基础,信号检测与估计可以说是随机过程的一个应用,前提是要有些随机过程的背景知识学起来才比较容易,统计信号处理也是随机过程的一个应用,侧重信号处理,就是用统计方法解决问题,随机过程的应用很广,不光是信号方面的,在整个科学技术里都很重要。随机过程关于教材的话,还没有遇到比较好的,个人认为看国外的比较好,中译版也可以,因为通俗易懂,信号检测和统计信号处理其实都差不多,你看了就知道了,教材的话还是国外的,推荐你看中译版的,讲得很全面,电子工业出版社,具体是谁写就不记得了!

信号与系统问题无处不在,信息科学已渗透到所有现代自然科学和社会科学领域。虽然,在各个学科中的信号与系统的物理本质可能大不相同,但他们都有两个非常基本的共同点。信号是单个或多个独立变量的函数,而且一般来说,含有关于某种现象变化过程和特征的信息,而系统则对特定信号响应而产生另外一些信号。一个电路中的电压和电流作为时间的函数,是信号的一个例子,而这一电路本身则是系统的一个例子,在这种情况下,系统对所施加的电压和电流产生响应。另一个例子,当驾驶员压下加速踏板时,汽车以增加车速为响应,在这种情况下,系统就是汽车,加速踏板上的压力则是系统的输入,汽车的速度是响应。一个心电图计算机自动诊断程序,也可看做一个系统,它以数字化的心电图作为其输入,而产生如心率这样的一些参数的估计值作为系统的输出。一架照相机也是一个系统,它接收来自不同光源和被口标反射的光而产生出一幅照片。在出现信号与系统的许多场合,可以有各种各样的研究课题和论题。有时,我们面对的是一个特定的系统,‘而感兴趣的是要详细地表征这一系统,以搞清楚它如何对各种输入作出响应。一个例子就是已有悠久历史的关于人类听觉系统的研究工作。另一个例子是对某个特定地区的经济系统的认识和描述的研究,以便能更好的预测对诸如农作物兼现等潜在的或者是不可预料的输入会产生什么响应。在另一些信号和系统分析的场合,我们的兴趣不在于分析现有的系统,而在于系统的设计问题,以便用它们以各种特定方式来处理信一号。极为普通的例子。例如经济预测系统是代表这种情况的一个,设有一组像证券市场平均价格一类的经济时序列的记录,把这种记录看做信号,要是能根据过去记录去预测将来的状态显然是有用的。许多这样的系统已经精心研制成功,这些系统一般是计算机程序形式的,详细分析,还可进行其他类型的经济预报。用这些系统可以求得证券市场平均价格的虽则大多数这样的信号并不是全部可预测的,但有趣而重要的事实是,根据这些信号的许多过去的记录,换句话说,至少它们可近似地被外推。第二种常见的应用,是恢复由于某些原因而恶化了的信号。语音通信时,就经常出现这种情况。例如,在强背景噪声条件下进行语音通信会因驾驶舱的高背景噪声电平而恶化。在这种情况和其他类似情况下,设计各种系统,以保留需要的信号(现在是驾驶员的声音)而排除(至少近似地排除)不需要的信号(在此是噪声)是有可能的。从已恶化信一号中恢复原信号的另一个成功的例子,是老唱片的修复系统。在录音时,采用一个根据输入信号而在唱片上刻出纹路形的录音系统,这一输入信号就是艺术家的声音早期的录音,一般是采用角形机械录音筒录制的,而这种系统会在唱片上引入严重的失真。若能修复一些老唱片,使之达到符合现代录音技术的质量标准:,是很有价值的。如果用一个适当设计的信号处理系统,‘就有可能大大改善老唱片的质量。

信号检测与控制课程论文

随着我国通信工程的不断发展与进步,通信工程对于发展创新能力更加重视。下文是我为大家整理的关于通信工程论文的范文,欢迎大家阅读参考!

浅析无线通信基站的防雷接地技术

摘要:随着我国经济建设的大力发展,我们国家的综合国力已经迅速提高了,我们在国际上的地位也在日益增强,同一些发达国家之间的交流也不断增强,所以现在在国际上的声望越来越大,但是面对的国际竞争也越来越激烈,为了能够在激烈的竞争中不断发展下去,我们必须要提高一些重要技术发展的速度,当前我们正处于信息化时代,信息化时代需要的技术都非常多,我们必须要加快技术的发展,让我们的信息化技术发展得更加成熟。

关键词:无线;通信;基站;探讨;探究分析;防雷;接地;技术

引言

当前我们正处于信息化的时代,信息化时代大多都是完全自动的技术,比如一些无线通信基站的建立,发展一些防雷接地技术,这些技术都是在信息化的基础上建立起来的,我国的起步本来就非常晚,所以在一些无线通信基站的建立和防雷接地技术的研发上面还是与发达国家存在较大的差距,本文我们就是主要针对无线通信基站的防雷接地技术进行探讨,通过目前的发展现状,还有发展中存在的问题,提出一些重要的建议,完善我国信息化技术,促进信息化技术的发展。

一、基站的简介

基站就是无线通信基站,是无线电台站的一种形式,基站就是指在一定的无线电覆盖区域中,然后通过无线通信交换的中心,与移动电话的终端进行信息传递的无线电收发信号,无线通信基站的建设具有非常重要的意义,是我国一些重要信息化设备的重要部分,随着信息化时代越来越成熟的发展,通信网络越来越向着数据化、分组化的方向发展,所以我们可以看出,信息化技术越来越快的发展,必然会导致我国的通信基站的发展越来越宽带化,大面积的覆盖化。基站建立的主要功能就是提供无线覆盖,实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。通信信号在基站中的传输流程如下:

首先,核心网的控制信令、数据业务等通过传输网络发送到基站。然后就是通信信号在基站中经过基带或者射频进行相应的处理分析,然后将分析之后的结果通过射频送到天线上并进行发送。当终端通过无线信道接收到无线电波之后,就要经过解调,解调出属于自己的信号,属于自己的信号就是能够被自己读懂的信息。

基站的信号传输方向还分为反方向和正反向,以上所举的例子就是正方向,反方向与正方向的传输过程相似。每个基站的连接方式不一样,所以根据连接方式,我们可以将其包含一个或者几个扇区,扇区就是指覆盖的范围,在用户密集的地区,通常会对覆盖范围进行控制,避免对相邻的基站造成干扰。基站的物理结构由基带模块和射频模块两大部分组成,基带模块主要是完成基带的调制与解调、无线资源的分配、呼叫处理、功率控制与软切换等功能,射频模块主要是完成空中射频信道和基带数字信道之间的转换,以及射频信道的放大、收发等功能,而接地防雷系统可以保证基站安全及工作效率。我们通过这些可以看出,基站的建立是非常复杂的,所用到的技术都非常先进,想要提高基站工作的效率,就必须要提高建立基站的重要组成结构及管理。

二、如何加强无线通信基站的管理

无线通信基站的建立非常复杂,通过上面对基站的描述我们也能够认识到基站的复杂程度,在不断的信息化技术发展的同时,技术越来越高,我们也要不断地完善通信基站的建立,只有不断地完善,才能提高基站工作的效率,想要提高基站的工作效率,就要加强对无线通信基站的管理,那么如何加强对无线通信基站的管理呢?

首先是站点的选择地址,在进行基站的建立之前,需要选择基站建立的地理位置,但是并不是任何一个地方就可以作为基站地址的,需要充分地考虑物业问题,还要尽量选择离居民区较远的地方,如果基站建立的地位必须要在市区居民区,在建设之前一定要提前做好解释和沟通工作,避免施工过程中遭受阻挠,影响工程进度。

在选择地址的过程中,还需要进行地段的勘察,注意周围50米内的有无高楼的阻挡,如果有高楼的阻挡,我们在建设的时候,一定要调整扇区方向角错开大楼的阻挡,否则会影响基站信号的接收,影响基站的工作效率。

还要特别注意的就是站点周围不应存在油库、强辐射场所,这些东西都存在着较大的安全隐患,一旦发生较大的危害,就会影响到基站,不利于基站的覆盖。基站的机房必须要满足设备的承重能力,不能出现渗水、漏水、裂痕等现象,勘察的工作人员必须要及时地做好现场设备的记录,一些设备必须要进行拍照,定期地进行检查,防止存在问题,影响到信号的发送。

其次就是设备的加电问题,工作人员在加电的时候必须要穿绝缘鞋,使用的工具应做绝缘处理,缠绕厚度为三圈以上,施工时所有线缆不许衔接,电源线接头必须要进行绝缘保护,设备加电前检查电源的直流电源线、地线的连接是否非常牢固,如果不牢固,一定要及时解决,用试电笔测量加电设备的外壳是否带电,确认以上的所有程序都全部规范后,再进行加电处理。

三、无线通信基站中防雷接地技术的应用

为了防止无线通信基站在使用过程中受到雷害,确保在雷雨天气也能够正常地投入使用,确保基站内的设备可以正常安全地运行,我们在基站中应用了防雷接地技术,防止雷害的发生,提高了基站在任何天气中的运行效率。防雷接地技术组成的环节也非常复杂,下面我们就来详细地介绍一下防雷接地技术的安装工序:

首先,需要一个环形的接地装置,这个装置主要分散在基站的周围,并且按照标准将其埋在一定的深度,构成一个封闭环形接地体,接地体就是埋入地下,并且能够与大地直接接触的导体。接地汇集线、接地母线、接地引入线汇集线与接地体之间的连接线,接地系统接地线及接地体,以上所说的各种接地线都是为防雷接地技术做好了基础,这些都是在基站周围的土地里的设备,除了地上的就是天上的了;在基站机房的上方需要安装避雷针,若已建站的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难时,可在架空高压电力线路终端杆、终端杆前第一、第三或第二、第四杆上各增设一组氧化锌避雷器,同时在第三杆或第四杆上增设一组高压保险丝。

除了避雷针的安装,还有就是避雷设备的应用,主要应用的就是避雷器,指标等参数必须符合相关标准、规范的规定。防雷接地技术的应用,主要就是在基站周围的土地里埋上接地线,机房上方需要安装避雷针,这样在打雷的天气才能将电流成功地引入地上,然后进行中和,防止电流对机房内的设备产生巨大的影响,但是除了这些表面上的工作,我们还将防雷接地技术应用到了一些运行的设备上,防止表面的防雷工作没有做好,环节中出现了漏洞。为了确保足够的安全,由于地形条件的不同,所以对地网组成方式给予了灵活考虑,确保楼顶避雷带与铁塔地网连通,在地下、地面上一一多点(两点以上) 焊接连通,以确保安全。

在施工的过程中,笔者在这方面有深刻的体会,2012年在甘肃联通G网五期的建设过程中,在定西市位于土家湾的一个基站发生雷击事件,基站设备的电源板件被烧坏导致基站瘫痪通信中断。事后分析就是因为防雷接地系统未能起到保护作用,雷电没能及时地通过大地释放而是通过连接线引入机房造成的。

以上就是防雷接地技术的重要性,因为有的建筑物在雷雨天都能够发生雷害,那么基站建立的地位也必须要考虑到这层因素,为了确保基站能够正常的运行,提高为人们服务的效率,以防在雷雨的天气就会给人们带来不必要的困扰,给人们的生活带来不便,传统上的基站技术,到雷雨天气就要禁止运行,以防造成较大的后果,但是自从防雷接地技术成功采用之后,我们的基站应用效果越来越高了,推动了我国信息化技术的成功发展。

四、结束语

随着我国力量越来越大,我国发展的项目也越来越多,但是由于我国起步较晚,所以在一些先进的技术面前与发达国家的差距还是非常的大,无线通信基站是在信息化时代的背景下发展的,虽然引入了防雷接地技术,但是在应用的过程中还会存在一些问题,我们必须要采取正确的措施及时的解决,推动经济进步。

参考文献:

[1] 王承恕.通信网新技术[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2] 李建东.移动通讯[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

[3] 庞沁华.通信原理[M].北京:北京邮电大学出版社,2008.

[4] 关于发布《移动通信基站防雷与接地设计规范》的通知信部[1998]398号[S].

[5] 梁峰.防雷接地技术的安装过程[D].北京大学,2013.

[6] 黄海.防雷接地技术的应用[D].北京邮电大学,2012.

浅谈通信工程发展现状与前景

摘要:在现今通信工程发展中,进行科学合理人性化的通信工程创新发展可以更好地提高我国的技术水平,促进科技优势的发挥,从而提高创新能力培养的效率,维持通信工程更好的发展。通过对通信工程发展现状与前景的研究,进一步了解通信工程发展的现状,并且找出促进通信工程发展的方法。[1]因为通信工程的发展决定了我国科技领域的发展状况,同时也决定了我国信息化进步的速度。这些启示在信息工程的发展前景中,一定要重视创新能力的培养。

关键词:通信工程;人才培养;创新能力;现状与前景

一、前言

随着我国通信工程的不断发展与进步,通信工程对于发展创新能力更加重视。然而,如何建立一个健全的发展创新能力培养制度,并且通过这个制度来培养出更加优秀的通信工程发展,对于通信工程的发展来说也非常重要。本文的研究是为了给通信工程提供更好的方法来培养通信工程发展创新能力,从而提升通信工程的声誉与形象,并且给通信工程的发展带来良好的前景。

二、通信工程发展的新要求

21世纪是知识经济时代,主要是以智力资源以及无形资产作为生产要素以及以科学知识和创新能力来推动经济的发展,因此,这对传统通信工程提出了新的需求,知识经济属于网络化的经济发展模式,对通信工程的发展创新能力培养层次以及发展创新能力培养效率都有着较高的要求,同时知识经济也属于智力支撑型的经济,它对通信工程的发展创新能力培养提出了快速转变的高速度要求,要求通信工程的发展能够更加重视创新能力培养。[2]

三、我国通信工程发展现状

1、缺乏创新的方法。

在提升通信工程发展过程中,由于缺乏创新的方法,使得新时期通信工程发展无法得到更好的进步。通信工程发展缺乏创新的方法,这就意味着发展方法传统而老套,并且无法跟上当今时代发展的步伐,这样也使得通信工程发展无法满足时代的要求,这也不利于通信工程的发展。通信工程在发展过程中会因为创新能力不足而阻碍了通信工程的发展,从而给通信工程发展带来巨大的损失。

2、缺乏专业的通信工程人才。

当然,在通信工程发展的过程中,通信工程的工作人员的专业性也非常重要。可是,由于缺乏专业的通信工程人才,也会使得通信工程发展缺乏创新性,并且也会使得通信工程发展方案缺乏创造性,从而阻碍了通信工程的进一步发展。而且工作人员缺乏专业性也会导致工程施工发生问题,从而给通信工程带来巨大的损失。

3、发展管理机制不足。

同时,通信工程发展中由于缺乏完善的管理机制,也会给通信工程的发展带来一定的阻碍。因为管理机制过于传统而死板,这样也丧失了创新性,无法调动工作者的工作积极性。同时,传统死板的理论框架无法使得通信工程得到新的突破,并且会带来一连贯的连锁阻碍作用。[3]4、资金管理不足。随着通信工程发展规模的不断扩大,政府已经无法提供足够的资金来支持通信工程发展。再加上通信工程企业没有对资金进行合理的规划和管理,使得缺乏足够的资金用到培养通信人才以及通信发展方面上来。缺乏合理的资金管理,这就会使通信工程缺乏资金置办一些基础设施,也会使得通信工程的一些硬件设施不够完善。[4]

四、我国通信工程发展前景

1、发展同频电信工程。

因为通信工程在发展过程中存在同频干扰因素,对于同频干扰给出三种控制策略。首先是对于家里老式家用电器,在家里干扰设备清晰可见而且方便移动的情况下,剔除对波部产生干扰设备,有效地对同频干扰进行控制。当然还可通过改变发射频率来控制同频干扰。最后还可采取扩频的方式来控制同频干扰。通过这三种同频干扰的控制方式来缓解信息传递过程中的信号中断问题。

2、配置通信工程的干扰控制方式。

因为通信工程在发展的过程中存在配置干扰因素,所以,在未来的发展中就应该做好前景预测,那就是必须对配置干扰采取控制方式。当出现配置干扰时候,要首先利用网线进行信号检测,以便尽快把握现在的配置干扰情况。

3、发展通信工程的硬件。

一个良好的通信工程离不开高质量的硬件设施,只有硬件设施质量好,才能更好的避免硬件干扰事件的发生。所以在未来的发展中,这就需要在通信工程中,能够选择利用高质量的硬件设备,这样对于控制硬件干扰来说也是非常重要的方式。

五、总结

本文主要是以通信工程发展现状和前景预测作为主要的研究对象,对于通信工程实际发展现状进行有效的分析和论述,针对通信工程发展中存在的问题进行分析,最终提出有效的前景发展倡导,实现通信工程发展水平的进一步提升发展。所以,这就需要通信工程能够重视通信创新能力的培养,并且不断通过创新方法来提升通信工程发展能力,这对于通信工程未来的发展前景也具有重要的意义。

参考文献:

[1]陈华栋.加强通信工程思政博客建设的探索与思考[M].人民教育出版社,2008.

[2]田光灿.通信工程发展创新能力培养研究[J].通信工程党建与思想教育,2009.

[3]方海涛.论通信工程发展创新能力的现状及管理途径[J].通信工程党建与思想教育,第437期.

[4]丁宏.互联网对通信工程发展创新能力的影响[J].通信工程理论战线,2003.

传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,下面我给大家分享一些检测与传感技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。

传感器与检测技术课程教学探索

摘 要:传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨,以期获得更好的教学质量与效果。

关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法

中图分类号:G71 文献标识码:A

文章 编号:1009-0118(2012)05-0132-02

传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。

一、课程教学现存的问题

自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难:

(一)教学内容多而散

课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。

(二)典型应用性

传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。

(三)学时越来越少

学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。

(四)学生的学习主动性差

由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。

二、教学内容与教学方法的探索

(一)教学内容的调整

目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则:

1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。

2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。

3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。

(二)教学方法的改革

为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。

1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量

采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。

总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。

2、重视绪论,提升学生的学习主动性

很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。

3、加大案例教学比重、侧重应用

根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。

例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。

4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力

我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。

三、结束语

通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。

参考文献:

[1]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践[J].中国电力 教育 ,2010,(21):85-86.

[2]陈静.感器与检测技术教学改革探索[J].现代教育装备,2011,(15):94-95.

[3]周祥才,孟飞.检测技术课程教学改革研究[J].常州工学院学报,2010,(12):91-92.

[4]张齐,华亮,吴晓.“传感器与检测技术”课程教学改革研究[J].中国教育技术装备,2009,(27):42-43.

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心电信号检测的论文

基于FPGA的数字式心率计摘要:心率计是常用的医学检查设备。实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。本心率计采用FPGA实现,减少了元器件使用数量,提高了测量精度和可靠性。该设计能够实时采集并测量人体的瞬时和平均心率,发现非正常心率信号并能及时报警。本设计包括三个模块:心电信号预处理模块、FPGA的信号处理模块和显示模块。心电信号预处理模块,进行心电信号采集、放大、滤波,然后将处理后信号传入系统的处理模块。FPGA的信号处理模块,计算输入心电信号的心率值和判断心率值是否正常,输出心率值及预警信号,同时附属时钟功能。显示模块实现已计算出的心率信号的显示和预警。本设计主要完成心率信号的预处理及FPGA中心处理模块的仿真。关键词:心电采集;心率测量;VHDL基于以上的研究及分析我们可以很清楚的发现心律监护在实际生活重的重要性。目前监护仪在我国的普及程度正在提高,现代 ICU 已把监护仪作为基本设备。随着我国步入老龄化社会,心血管疾病的发病率有升高的趋势,所以对生理监护仪提出了迫切的要求。随着电子技术的飞速发展,出现了许多高性能、低功耗的新器件,这为研制心电监护系统提供了良好的技术支持。本文针对心率检测仪器进行了一系列的研究,提出了系统的软硬件设计方案。论文的主要研究内容如下:1) 可提取心率信号的前期传感方式的选择。2) 对已提取信号的预处理方法3) 对处理后的信号的信息提取方法4) 预警信号的显示5) 课题总结

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生物医学信号处理方法论文

生物医学信号处理是指据生物医学信号特点,应用信息科学的基本理论和方法,研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息,并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文,大家可以参考以下内容哦!

摘 要: 生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。

关键词: 生物医学信号 信号检测 信号处理

1 概述

1。1 生物医学信号及其特点

生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。

1。2 生物医学信号分类

按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。

按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。

2 生物医学信号的检测及方法

生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。

①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。

生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。

3 生物医学信号的处理方法

生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。

3。1 频域分析法

信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的'一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。

3。2 相干平均分析法

生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。

3。3 小波变换分析法

小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。

3。4 人工神经网络

人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。

参考文献

[1] 邢国泉,徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报(医学版),2006,20:459~460。

[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册,1992,4(15):203~212。

1、 [生物医学工程]脑神经网络重建仪——单片机控制系统软硬件设计单片机控制系统软硬件设计 2、 [生物医学工程]基于USB接口的视觉电生理仪控制器设计 3、 [生物医学工程]第二心音幅值变化及其意义的研究 4、 [生物医学工程]基于磁场检测的微型诊疗装置体内定位研究 5、 [生物医学工程]微型工程药丸中的微型单向阀仿真设计 6、 [生物医学工程]便携式自动疲劳检测仪——便携心电信号采集器 7、 [生物医学工程]基于Delphi的心肌缺血治疗仪软件系统的研究及实现(开题报告+论文+程序+答辩ppt) 8、 [生物医学工程]基于CF卡的海量生理信号存储装置的研究 9、 [生物医学工程]基于FPGA的便携式仪器键盘输入及液晶显示模块的设计

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