【摘要】：隨著生活水平的提高,人們對健康的關注度也在提高,睡眠在人體生理活動中的占比很大,其基本生理參數(shù)指標將大大影響人們對自己身體狀態(tài)的預知和預判。因此,設計與研究一種生理參數(shù)提取設備實現(xiàn)對人體睡眠中的生理參數(shù)進行監(jiān)測,并通過該設備進行人體生理參數(shù)提取與分析,顯得尤為重要。本文所涉及的人體生理參數(shù)提取設備主要是針對人體的睡眠過程,硬件方面需考慮到設備的可靠性、便攜性與耐用性,算法方面兼顧準確性、自適應性與時效性,提出了設備的整體設計方案,包括前端模擬電路設計、數(shù)字信號處理、后端信號輸出等多重模塊。提出了設備中機械結(jié)構部分的方案,選擇了一種合適的信號采集傳感器進行信號采集,保證目標信號被完全采集到。硬件電路方案設計過程中,本文考慮到了壓電薄膜采集到的信號較為微弱,設計了前端放大濾波電路,同時綜合考慮不同人體帶來的個體差異,將前置可變增益放大電路,大大提高了后續(xù)信號處理過程中的效率。此外,還針對所選擇的低功耗高性能芯片,進行了芯片外圍電路、充電電路、藍牙模塊等多個電路的設計,最終實現(xiàn)了PCB實驗板的設計與開發(fā)。綜合EEMD算法的諸多優(yōu)勢,通過對停止準則的研究,本文提出了基于固定“篩”停止準則的EEMD算法進行信號分離,提高了算法的時效性;同時考慮到心跳信號較微弱,本文使用了兩次EEMD分解,提高了算法的準確性。對于分離后的信號,提出了通過相關性分析的方法進行信號的識別與提取,這種新思路可以針對不同個體的生理特征實現(xiàn)對信號的準確識別,提高了算法的自適應性。考慮到了多種工況條件,針對微體動狀態(tài)下信號特征,為了防止微體動的峰值信號對系統(tǒng)識別異常峰值信號造成干擾,避免造成誤判,綜合分析基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡和基于ARMA的信號預測方案,本文提出了在微體動狀態(tài)下基于二次EEMD-ARMA預測的信號處理方案,能夠?qū)崿F(xiàn)對信號的準確預測,提高了整體算法的準確性。本課題所設計研究的該自適應生理參數(shù)提取設備,經(jīng)過實驗研究證實達到了前述設計要求;通過仿真信號和實驗信號,重點驗證了所提出的對呼吸、心跳參數(shù)在兩種不同狀態(tài)下的提取算法的可行性。以上研究對該生理信號采集設備的開發(fā)以及對此類混合信號的分離提取而言,具有一定的參考價值。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH789
【圖文】：

EMFi傳感器 信號轉(zhuǎn)換盒 顯示終端圖 2.1 信號處理整體思路Fig 2.1 The whole idea of signal processing備機械結(jié)構設計 信號轉(zhuǎn)換盒結(jié)構設計在信號轉(zhuǎn)換盒外觀設計方面主要是考慮到其便攜性與可靠性，保證結(jié)構能，使產(chǎn)品能夠耐用，選用材料為 PC/ABS，即聚碳酸酯和丙烯腈-丁二共聚物和混合物，是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚丙烯腈（ABS）合熱可塑性塑膠[27]，綜合使用兩種材料的優(yōu)質(zhì)性能，即 ABS 材料所具有的形性以及 PC 在機械性能方面的優(yōu)良特性，同時兼具較高的沖擊強度，能同溫度需求，抗紫外線的能力也很強等優(yōu)質(zhì)性能。機械結(jié)構簡圖如圖 2.2為上下殼體兩部分組成，中間放置 PCB 板，此處 PCB 板由一塊厚度板

圖 2.4 EMFi 壓電薄膜掃描電鏡圖2.4 EMFi piezoelectric film scanning electron micrographs極體傳感器除了其特殊結(jié)構所決定的良好的壓電活器而言，仍具有眾多突出特性，例如較好的柔韌性可塑性、抗沖擊性能良好以及較寬的頻響范圍等[3聲監(jiān)測、機械故障診斷、醫(yī)療設備研制、健康監(jiān)測等領域得到了應用，同時可以預見具有廣泛的應用體分析：狀結(jié)構決定了 EMFi 壓電駐極體傳感器的工作原理壓力以后，其垂直方向的厚度發(fā)生改變，隨之將會上下電極上，繼而產(chǎn)生了與壓力相對應的電荷。與EMFi 壓電駐極體傳感器的壓電電荷系數(shù)高十倍以

合肥工業(yè)大學專業(yè)碩士學位論文器信號電荷泵放大器四階巴特沃茲低通濾波器可變電壓圖 2.7 前置信號處理電路設計思路Fig 2.7 Design of pre signal processing circuit電路如圖 2.8 所示，使用 TLV2764ID 作為運算放大器，四路 1.8電源運算放大器，芯片中所需穩(wěn)定電壓是由穩(wěn)壓芯片 XC6504 提

【參考文獻】

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本文編號：2803408