人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個體差異和測量條件對檢測結(jié)果的影響。實(shí)現(xiàn)動態(tài)光譜檢測，其關(guān)鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進(jìn)行處理。針對動態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，本文設(shè)計了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實(shí)現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點(diǎn)，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲器容量的要求，改善了動態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。 針對面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號的特點(diǎn)，設(shè)計視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準(zhǔn)確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。 根據(jù)動態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實(shí)現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實(shí)現(xiàn)動態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實(shí)現(xiàn)方案，對各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計，為動態(tài)光譜信號的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預(yù)處理的可行性，得到了符合動態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。
標(biāo)簽： 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們詳細(xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們設(shè)計實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設(shè)計實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計實(shí)現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復(fù)頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時間： 2013-05-30
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生物醫(yī)學(xué)信號是源于一個生物系統(tǒng)的一類信號，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動等，這些信號通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價值。信號拾取、采集和處理的正...
上傳時間： 2013-04-24
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生物醫(yī)學(xué)信號是源于一個生物系統(tǒng)的一類信號，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動等，這些信號通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價值。信號拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性，如何有效地從強(qiáng)噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號是信號處理技術(shù)的重要問題。 設(shè)計自適應(yīng)濾波器對帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號進(jìn)行濾波，從而消除工頻干擾，獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問題。生物醫(yī)學(xué)信號具有信號弱、噪聲強(qiáng)、頻率范圍較低、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于心電(electrocardiogram，ECG)信號的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號高，便于準(zhǔn)確評估和檢測濾波效果，本研究采用ECG信號作為原始的模板信號。 本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號處理技術(shù)相結(jié)合，從過去單一的軟件算法研究，轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合，從而提高自適應(yīng)速度和精度，而且可以使系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級和變更。 采用現(xiàn)場可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體，加快信號處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點(diǎn)數(shù)算法，研究中詳細(xì)分析了定點(diǎn)數(shù)的量化效應(yīng)對自適應(yīng)噪聲消除器的影響，以及對浮點(diǎn)數(shù)算法和定點(diǎn)數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇，如步長因子和字長選擇。研究中以定點(diǎn)數(shù)算法中的步長因子和字長選擇，作為FPGA設(shè)計的基礎(chǔ)，利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，并得到了預(yù)期的效果，準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號。 研究中，在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬，選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號，在浮點(diǎn)數(shù)情況下，原始信號通過采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善和收斂速度，確定不同的最佳μ值，并在定點(diǎn)數(shù)情況下，在最佳μ值的情況下，原始信號通過采用LMs算法的定點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟(jì)性，確定最佳的定點(diǎn)數(shù)。并了解LMS算法中步長因子、定點(diǎn)數(shù)字長值對信號信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟(jì)性的影響。從而得出針對含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG，應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點(diǎn)數(shù)才能對原始ECG的改善和以后的硬件實(shí)現(xiàn)取得最佳的效果，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在FPGA上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，使自適應(yīng)濾波器能對帶有工頻干擾的ECG原始信號有最佳的濾波效果。
上傳時間： 2013-04-24
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·內(nèi)容簡介本手冊全面、系統(tǒng)地介紹了光機(jī)電一體化、自動控制、測試、計量、計算機(jī)應(yīng)用、生物工程等領(lǐng)域各類傳感器的基礎(chǔ)、原理與應(yīng)用方面的知識。較深入地闡明傳感器的原理與特性，設(shè)計、制造、校準(zhǔn)和使用技術(shù)。新編傳感器技術(shù)手冊，取材廣泛、內(nèi)容豐富、技術(shù)實(shí)用，反映了傳感器技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)展和新成果，可供各相關(guān)領(lǐng)域從事傳感器教學(xué)、設(shè)計、制造、使用的工程技術(shù)人員閱讀，也可供有關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)參考。目錄基礎(chǔ)篇 第1章 概
上傳時間： 2013-04-24
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·【內(nèi)容簡介】本書內(nèi)容主要包括兩部分，第一部分介紹了各種數(shù)字濾波器和FFT等常用數(shù)字信號處理算法韻設(shè)計及其DSP實(shí)現(xiàn)；第二部分介紹了DSP的各個應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計方案，包括小波分析、變頻矢量控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)信號處理、語音信號處理、生物醫(yī)學(xué)信號處理、圖像信號處理等方面，主要介紹了DSP在這些方面應(yīng)用時的硬件、軟件設(shè)計方案，并對某些典型系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真。 本書旨在使讀者在已經(jīng)掌握了DSP基礎(chǔ)知識
標(biāo)簽： DSP 算法設(shè)計 系統(tǒng)方案
上傳時間： 2013-04-24
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基本蛙跳程序 matlab/C混合蛙跳算法(SFLA)是一種基于群智能的亞啟發(fā)式進(jìn)化算法，并應(yīng)用于離散組合優(yōu)化問題的求解。該算法是又一種受自然界生物現(xiàn)象啟示而產(chǎn)生的基于群體的協(xié)同搜索方法。
上傳時間： 2013-05-17
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隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號處理已成為一個極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，在通信、語音、圖像、遙感、生物工程等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號處理的核心內(nèi)容主要是信號的獲取、傳輸和處理、識別及綜合等。信號是信息的載體，系統(tǒng)是信息處理的手段。因此，為了更好的研究信號和系統(tǒng)的基本理論與方法，使同學(xué)們更好地理解和掌握數(shù)字信號處理的理論知識，在實(shí)驗(yàn)過程中，借助MATLAB這個平臺來進(jìn)行輔助設(shè)計。 MATLAB的GUIDE是專門用于圖形用戶界面的快速開發(fā)環(huán)境，本設(shè)計利用MATLAB的GUIDE工具箱制作了一套輔助“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)軟件包。該實(shí)驗(yàn)軟件包是由一系列形象的圖形用戶界面組成，每個界面以坐標(biāo)窗口、彈出框、按鍵、動態(tài)文本框等為基本部分，構(gòu)建了較為完善和友好的人機(jī)交互方式，使用便捷。該系統(tǒng)的形象直觀，總體界面友好，具有開放性，便于學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，大大提高教學(xué)的效果和效率。 本文首先簡要介紹了數(shù)字信號處理和MATLAB的相關(guān)知識，然后著重闡述了該實(shí)驗(yàn)軟件包的組成及設(shè)計思路、方法，最后說明了軟件的調(diào)試和測試過程。本教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件包基本是按照國家十一五教材《數(shù)字信號處理（第3版）》（高西全，丁玉梅等）的編寫思路進(jìn)行總體設(shè)計的，整個構(gòu)架包括六個核心部分：基本信號的產(chǎn)生、序列的基本運(yùn)算、離散傅立葉變換、Z變換和逆Z變換、卷積運(yùn)算和數(shù)字濾波器（IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器）的設(shè)計。較好的契合了教學(xué)內(nèi)容，對理論課程的輔助效果明顯。
標(biāo)簽： MATLAB 數(shù)字信號處理 論文
上傳時間： 2013-11-10
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微弱信號檢測裝置 四川理工學(xué)院 劉鵬飛、梁天德、曾學(xué)明 摘要： 本設(shè)計以TI的Launch Pad為核心板，采用鎖相放大技術(shù)設(shè)計并制作了一套微弱信號檢測裝置，用以檢測在強(qiáng)噪聲背景下已知頻率微弱正弦波信號的幅度值，并在液晶屏上數(shù)字顯示出所測信號相應(yīng)的幅度值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其抗干擾能力強(qiáng)，測量精度高。 關(guān)鍵詞：強(qiáng)噪聲；微弱信號；鎖相放大；Launch Pad Abstract: This design is based on the Launch Pad of TI core board, using a lock-in amplifier technique designed and produced a weak signal detection device, to measure the known frequency sine wave signal amplitude values of the weak in the high noise background, and shows the measured signal amplitude of the corresponding value in the liquid crystal screen. Test results showed that it has high accuracy and strong anti-jamming capability. Keywords: weak signal detection; lock-in-amplifier; Launch Pad 1、引言 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在科研與生產(chǎn)過程中人們越來越需要從復(fù)雜高強(qiáng)度的噪聲中檢測出有用的微弱信號，因此對微弱信號的檢測成為當(dāng)前科研的熱點(diǎn)。微弱信號并不意味著信號幅度小，而是指被噪聲淹沒的信號，“微弱”也僅是相對于噪聲而言的。只有在有效抑制噪聲的條件下有選擇的放大微弱信號的幅度，才能提取出有用信號。微弱信號檢測技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域顯得愈發(fā)重要。 2、方案論證 針對微弱信號的檢測的方法有很多，比如濾波法、取樣積分器、鎖相放大器等。下面就針對這幾種方法做一簡要說明。 方案一：濾波法。 在大部分的檢測儀器中都要用到濾波方法對模擬信號進(jìn)行一定的處理，例如隔離直流分量，改善信號波形，防止離散化時的波形混疊，克服噪聲的不利影響，提高信噪比等。常用的噪聲濾波器有：帶通、帶阻、高通、低通等。但是濾波方法檢測信號不能用于信號頻譜與噪聲頻譜重疊的情況，有其局限性。雖然可以對濾波器的通頻帶進(jìn)行調(diào)節(jié)，但其噪聲抑制能力有限，同時其準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性將大打折扣。
標(biāo)簽： 2012 TI 電子設(shè)計大賽 微弱信號
上傳時間： 2013-11-04
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在醫(yī)用電阻抗層析成像（Electrical Impedance Tomography）系統(tǒng)中電壓控制電流源的性能十分重要，大部分報道的電壓控電流源電路在低頻時有較高的輸出阻抗但是在高頻時性能大幅減弱。通過分析生物阻抗測量系統(tǒng)對電壓控制電流源的需求，同時回顧一些已有的電壓控制電流源電路，包括雙運(yùn)放負(fù)反饋電路、跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、AD844，設(shè)計了一種基于AD8610的電壓控制電流源。并通過電路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此電壓控制電流源的性能，同時提出了改進(jìn)方案。該電壓電流源不僅頻率和幅值可控、精度高，而且有較高的輸出阻抗。
標(biāo)簽： 電阻抗 成像系統(tǒng) 電壓控制 電流源
上傳時間： 2013-11-05
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