跟着公民物质水平的进步，人们对健康的要求已不只停留在医治疾病的水平上，而是提出了防备疾病，健康保健的新课题。心血管病作为人类健康的第二大杀手，现已引起了医学界广泛重视。心电检测技能是现在心脏病确诊、心脏健康保健所有必要的一项技能。在向小型化、家庭化、网络化开展的趋势下，必然需求更为简洁、愈加低成本的心电检测设备。监护仪是一种以丈量和操控患者生理参数，并可与已知设定值进行比较，假如呈现超支可宣布警报的设备或体系。监护仪与监护确诊仪器不同，它有必要24小时接连监护患者的生理参数，检出改变趋势，指出临危情况，供医师应急处理和进行医治的依据，使并发症减到最少，到达缓解并消除病况的意图。监护仪的用处除丈量和监护生理参数外，还包含监督和处理用药及手术前后的情况。
传统的导联体系选用通用的三电极办法，右胸上电极及左腹下电极为心电采样电极，右腹下电极为右腿驱动电极。这种联接办法有用有用，有利于便携运用。便携式监护仪剖析处理体系能够分为两大部分，一是带着在被查看者身上的袖珍监护仪，二是由微机体系组成的心电图处理确诊体系。被查看者将某一时段的动态心电信号由监护仪记载下来，经过GPRS通讯办法将数据传送到医院的心电图处理确诊体系中。心电信号是由人体心脏宣布适当杂乱的弱小信号，为了取得含有较小噪声的心电信号，需求对收集到的心电信号做降噪处理。
本规划的特色：
（1）现在对心电信号的降噪有多种办法，这儿首要从滤波的方面介绍将噪声从信号中别离。滤波选用高通和低通两级滤波，滤波电路经Workbench仿真作用显着。
（2）与以往双T型50 Hz陷波器不同的是，该规划电路引进扩大器构成正反馈，以减小阻带宽度。
（3）本文为人体日常日子便利，规划了导联电极掉落检测电路，避免运动输入电极掉落。
1 心电信号的特色及全体体系结构
心电图（ECG）信号主动剖析与确诊是现在信号处理领域中的研讨热门之一，其真实完成将有力地促进医疗作业的开展和人们健康水平的进步，也将是现代信号处理理论与技能和人工智能等在医疗领域中使用的重大突破。心电（图）信号主动剖析与确诊体系的研讨内容广泛，触及的基础理论和要害技能繁复，是一个多学科穿插的巨大课题。到现在为止，现有的心电信号主动剖析办法中还存在着许多的缺点和缺乏，在理论研讨和实践使用方面仍有许多改善和立异的空间。针对这种现状，论文环绕”心电信号预处理”、”心电波形检测与定位”、”心电特征提取与挑选”和”心电信号主动分类与辨认”四个方面的要害技能打开研讨。
心电信号由皮肤电极取自于人体外表，是一种低频率的弱小双极性信号。它淹没在许多较强的搅扰和噪声之中。这些搅扰首要包含肌电信号、呼吸波信号等体内搅扰信号和以50 Hz工频搅扰、电极与皮肤界面之间的噪声为主的体外电磁场搅扰信号的影响。信号源阻抗大约100 kΩ，信号为10μV~5 mV,典型值为1 mV,加上周围的电磁搅扰（特别是50 Hz的工频搅扰）比较大，要求扩大电路具有高增益、高输入阻抗和高共模按捺比；为坚持信号的安稳，还要求输入失调电压和偏置电流小、温漂小；为了便于随身带着，还要求体积小、电源电压低、耗电少等。
对心电信号进行准确丈量，有必要规划出功用优秀的扩大器。扩大器的中心和要害是前置级的规划。整个前置级电路由前置扩大电路，陷波电路和滤波电路构成。从体表取得的心电信号经导联输入后，ECG信号经运放构成的前置扩大器扩大，滤波器滤除其间的高频搅扰后，再经一个50 Hz陷波器进一步按捺电源搅扰，然后经过电平位移进入A/D转化，然后得到数字化的心电信号。
2 电路结构描绘，心电信号的传感、扩大及滤波
2.1 电路结构描绘和仿真
整个监护仪是由前置扩大电路，陷波电路和滤波电路构成。医学传感器取得体表的心电信号滤除其他频段搅扰后经过扩大调度和A/D转化之后传给计算机以供数据剖析。其间便携性方面规划了电极掉落检测电路，脱节电缆纠缠，使运用者能随身带着。硬件电路用Workbench软件进行仿真能完成其功用，选用的滤波函数用Matlab和Filterlab软件仿真之后能到达规划要求。滤波办法选用50 Hz陷波之后，再经过凹凸通两级滤波，引进扩大器构成正反馈，以减小阻带宽度。
2.2 心电输入电极
电极对动态心电图收集记载心电信号的质量至关重要，选用电极应贴附力强、透气性好、吸汗、电极导电功用好、极化电压低的优质电极，此外还应该具有对皮肤影响小、佩戴舒适、拆开便利等长处。一般选用外表镀有AgCl的可拆开的一次性软电极，并在电极上涂有优质导电膏。
2.3 前置扩大器
便携机前置扩大电路是对心电功用进行主动检测的要害部分，要求该体系能在强的噪声布景下，经过体表传感器不失真地将心电信号检测出来，扩大至适宜的起伏，送入A/D变成数字信号，供计算机剖析处理。
对心电信号等生物医学信号的收集选用模块化的办法，首要由前端医学传感器、信号滤波扩大调度电路和A/D采样电路组成。其间调度电路依据不同生物医学信号的频谱和起伏规模的不同挑选不同的滤波器和扩大电路。经过前置扩大部分对ECG信号进行扩大，此部分包含右腿驱动以按捺共模搅扰、屏蔽线驱动以消除引线搅扰，增益设成10倍左右。规划前置扩大选用美国模仿器材公司出产的医用扩大器AD620.扩大后的信号经滤波、50 Hz陷波处理后再进一步扩大，后级增益设成100倍左右。因为心电信号起伏最大为几个mV,而A/D转化中输入信号的起伏要求在1 V以上，所以总增益设成1 000倍左右。
其间，滤波选用二阶高（低）通滤波电路，用于消除O.05~100 Hz频带以外的肌电等搅扰信号，工频中的其他高次谐波也可被滤除去。一起，选用有源双T带阻滤波电路进一步按捺50 Hz工频搅扰。
2.4 心电信号的扩大
心电信号归于高强噪声下的低频弱小信号，且电极与体表的触摸电阻一般高达几兆欧，所以要求前置扩大级应具有高输入阻抗、高共摸按捺比、低噪声、高增益且可调、低功耗和抗搅扰才能强的特色。经过比较，选用Analog Device公司的贱价外表扩大器AD620.
心电信号的扩大详细完成电路见图1.心电信号前置扩大级的增益不易设定太高，避免在搅扰较强时信号引起严峻失真。为更好地消除共模电压，规划了自举屏蔽驱动电路如图1所示。选用缓冲扩大器将连接点的共模电位驱动到屏蔽线，在输入共模信号时使屏蔽线与芯线等电位，在差模信号输入时没有影响。为了进一步进步电路的抗搅扰才能，选用右腿驱动电路从根本上下降空间电场在人体上产生的搅扰。此右腿驱动不是实践意义上的右腿驱动，因为因为此体系的侧重点在于便携操作，选用腹部右下侧设置电极。
2.5 电极掉落检测
在电池中电极一般指与电解质溶液产生氧化复原反响的方位。电极有正负之分，一般正极为阴极，取得电子，产生复原反响，负极则为阳极，失掉电子产生氧化反响。电极能够是金属或非金属，只需能够与电解质溶液交流电子，即成为电极。电极是原电池的根本组成部分。使用自发氧化复原反响产生电流的设备叫原电池，一个原电池有必要由两个根本部分组成：两个电极和电解质溶液。给出电子产生氧化反响的电极，如丹尼尔电池（右图上部所示）中的Zn极，因为其电势较低，被称为负极（negative electrode）；而承受电子产生复原反响的一极，如Cu极，因为其电势较高，而称作正极（positive electrode）。
因为此体系使用于人体日常日子中，人常常处于活动状况，这样输入电极很可能掉落，然后使体系不能正常作业。为此，规划了导联电极掉落检测电路如图2所示。
正常情况下，正负电极对人体皮肤构成的极化电压能够相互抵消。当一侧电极掉落时，将有较大的极化电压输入，经过一个比较器，当比较电压超出规模时，以为电极导联掉落，V0输出电平由正常时的高电平变为低电平，下级三极管导通，蜂鸣器发声指示。
2．6 心电信号的滤波
BT3遭到各种噪声的搅扰，噪声来历一般有下面几种：工频搅扰、电极触摸噪声、人为运动肌电搅扰（EMG）、基线漂移等。其间50 Hz的工频搅扰最为严峻，也是最难消除的。其他的各种噪声经过高截低通、高通低截滤波办法能够很好地消除。
从心电电极得到的心电信号先要经过前置扩大电路，被处理后的信号具有低噪声、低漂移、低共模按捺比等功用。这时候的心电信号首要遭到工频、肌电等信号的搅扰。心电信号需经过两次陷波和两次滤波以完成消噪的意图，两次陷波别离滤掉50 Hz的工频信号和100 Hz的倍频谐波信号，两个滤波器别离是0．05 Hz高通滤波器和100 Hz的低通滤波器。这样可得到较为润滑的波形。
2．6．1 陷波电路
用陷波器，即电感%&&&&&%串联谐振电路。串联谐振的特征是：对谐振的频率信号阻抗为0,对其它频率信号阻抗为∞；把串联谐振电路接在信号通道与地之间，并谐振于搅扰信号频率，这样，搅扰信号就被谐振电路短路入地，对其它频率信号无影响。
陷波器的电路如图3所示，该电路是带双T网络的有源滤波器，其传递函数：
与以往双T型陷波器不同的是，该电路引进扩大器A2构成正反馈，以减小阻带宽度，使得阻带中心频率邻近两头的幅值增大。品质因数Q能够经过变阻器Rw来调理。R和C的值可由中心频率f0确认。
