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    2020-7-23 08:59
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    ECG/PPG量测解决方案 摘要 本应用文件介绍了心电图 (ECG) 与光电容积图 (PPG) 的基本工作原理,讨论了ECG与PPG生理信号的量测,以及提高可靠性、实现高精度电气特性的难点。一般高精准度的ECG与PPG架构都是采用模拟前端和ADC组合而成的解决方案。 1. 概述 心脏运作可以揭露人体许多极具价值的信息,包括其健康状态、生活方式,甚至是情绪状态及心脏疾病的早期发病等。传统的医疗设备中,监测心跳速率和心脏活动是经由测量电生理讯号与心电图 (ECG) 来完成的,需要将电极连接到身体来量测心脏组织中所引发电气活动的信号。此外,随着心跳会有一压力波通过血管进行传递,这个波会稍微改变血管的直径,除了ECG外的另一选择──光体积变化描记图法 (Photoplethysmography, PPG) 就是利用这个变化,是一种无需测量生物电信号就能获得心脏功能信息的光学技术。PPG主要用于测量血氧饱和度 (SpO2),但也可不进行生物电信号测量就提供心脏功能信息。借助PPG技术,心率监护仪可集成到手表或护腕等可穿戴设备上,以达成连续侦测的应用。 2. 生理讯号:ECG vs. PPG与PTT 心电描记术 (Electrocardiography, ECG或者EKG) 是一种经胸腔以时间为单位记录心脏的电生理活动,利用在人体皮肤表面贴上的电极,可以侦测到心脏的电位传动,而心电图所记录的并不是单一心室或心房细胞的电位变化,而是心脏整体的电位变化。心电图的结果通常以波型显示,基本包括有P波、QRS波组、T波。P波代表的是心房收缩,QRS波组则是心室收缩,T波是心室舒张。有关心跳率的测量或评估,是以R波与R波的间隔时间来代表。RR间隔越大代表心跳率越低,RR间隔越小代表心跳率越高。测量ECG信号常常要在身体多个部位连接传感器电极,在胸部和四肢之间最多可以连接10个电极。 数据源:HEALTHY-AGEING 光体积变化描记图法 (Photoplethysmography,简称PPG) 是借光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。当一定波长的光束照射到指端皮肤表面,每次心跳时,血管的收缩和扩张都会影响光的透射 (例如在透射PPG中,通过指尖的光线) 或是光的反射 (例如在反射PPG中,来自手腕表面附近的光线)。当光线透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时,光照会有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织对光的吸收是基本不变的 (前提是测量部位没有大幅度的运动),但是动脉会不同,由于动脉里有血液的脉动,那么对光的吸收自然也会有所变化。当我们把光转换成电信号时,正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号,就能反应出血液流动的特点。 下图是PPG信号和ECG信号的对比 根据PPG与ECG个别的生理特征点,我们可以发现ECG的峰值来自于心室的收缩,而PPG的峰值则是因为血管收缩所造成的,因此我们可以得到血液自心脏送出后到达量测部位的传输时间,也就是脉搏波传递时间Pulse Transit Time (PTT),脉搏波传递的速度与血压是直接相关的,血压高时,脉搏波传递快,反之则慢,所以通过心电信号ECG与脉搏波信号PPG获得脉搏传递时间 (PTT),再加上常规的一些身体参数 (如身高、体重) 即可得出脉搏波传递速度,通过建立的特征方程来估计人体脉搏的收缩压与舒张压,可实现无创连续血压测量。 3. 生理讯号处理的挑战 ECG量测的挑战 一般ECG电极需放置在心脏两侧并紧贴皮肤,可以用来记录心电信号随时间的变化。实际ECG信号的幅度只有几毫伏,频率不超过几百赫兹。ECG测量面临诸多挑战:一方面,来自ECG主电源的50Hz至60Hz电容耦合干扰要比心脏信号强许多;另一方面,身体皮肤的接触阻抗以及传感器之间阻抗的不匹配,这会导致较大的偏差并降低共模抑制能力;此外,还要解决接触噪声以及电磁源产生的干扰问题。此类应用中一些重要的放大器参数包括共模抑制、输入偏移电压和偏移电压漂移、输出摆幅以及放大器噪声,说明如下: 共模抑制 如前文所述,放置在患者皮肤上的电极可能有大约数百毫伏特的直流电压,而有用讯号的电压通常小于一毫伏特。仪表放大器配置非常适合这种情况,该放大器将消除任何与差分输入共模的讯号 (来自电极或任何共模噪声,如60Hz干扰),同时放大有用的心电讯号。在这种情况下,考虑放大器电路的共模抑制参数是非常重要的,不仅针对直流讯号,还要考虑跨频率,尤其是线路频率为50Hz或60Hz时。具有高共模抑制比的放大器将消除更多不需要的噪声并实现更高精度的测量。 输入偏移电压和偏移电压漂移 由于有用电压相当小,放大器需要提供增益,以提高检测电路的分辨率。此应用需要高增益,因此放大器的偏移电压非常重要。放大器产生的任何偏移电压都将乘以电路增益,例如,假定心脏收缩在皮肤上的一个指定电极上产生1毫伏特电压,假定放大器电路的增益设置为1000,则放大器电路的理想输出为1伏特,但如果放大器的输入偏移电压为100微伏特时,则将在输出产生100毫伏特的误差 (占有用讯号的10%)。值得注意的是,放大器的输入偏移误差以输入为参考,因此,误差将与放大器的增益成比例。 与所有电子组件一样,放大器的特性会随时间和温度发生变化,其电压偏移也是如此。放大器电压偏移是误差的来源,随着偏移电压的漂移,此误差可能变得更大。然而,透过选择低漂移放大器 (如采用自动归零校准架构的放大器) 或者定期执行系统校准,藉此校正失调和漂移的运算放大器,可大幅度地减小此类误差源带来的影响。 放大器输出摆幅 在前面的示例中,电极上1毫伏特电压变化会在放大器电路的输出上产生1伏特的电压变化。对于5伏特单电源系统,这代表放大器电路可精确检测0 ~ 5毫伏特的电压,放大器需要输出可摆动到最低与最高的电源轨。相反地,如果放大器不支持轨对轨的输出摆动,则电压的动态范围会变小,就无法正确检测出完整的输入讯号,因而会限制检测电路的动态范围,无法做出精确的侦测。 放大器噪声 当评估此类应用的放大器时,另一个必须考虑的重要参数是放大器噪声。值得注意的是,放大器的噪声可能不会随频率保持恒定,尤其是在1/f噪声可成为主要噪声源的低频率下;在ECG应用中,有用的讯号带宽通常为直流到100Hz,因此1/f噪声仍是误差源之一。 PPG量测的挑战 测量PPG面临的主要挑战来自环境光和运动产生的干扰。阳光产生的直流误差相对而言比较容易消除,但日光灯和节能灯发出的光线都带有可引起交流误差的频率分量。运动也会干扰光学系统,当光学心率监护仪用于睡眠研究时,这可能不是问题,但如果在活动期间穿戴,则将很难消除运动伪像,光学传感器 (LED和光电检测器) 和皮肤之间的相对移动也会降低光信号的灵敏度。 此外,运动的频率分量也可能会被误判为心率,因此,必须测量该运动并进行补偿。设备与人体之间相贴越紧密,这种影响就越小,但采用机械方式消除这种影响几乎是不可能的。通常可使用多种方法来测量运动的干扰,其中一种是光学方法,即使用多个LED波长。共模信号表示运动,而差分信号用来检测心率。不过,最好是使用真正的运动传感器,该传感器不仅可准确测量应用于可穿戴设备的运动,而且还可用于提供其他功能,例如跟踪活动、计算步数或者在检测到特定g值时启动某个应用。 4. ECG量测电路 典型的ECG设备通常利用AFE进行信号放大、滤波,然后通过一个ADC进行数据采集。使用低分辨率 (16位) ADC时,信号需要被显著增益 (增幅通常为100 ~ 200倍) 以达到必要的分辨率。使用高分辨率 (24位) Σ-ΔADC时,信号仅需要4 ~ 5倍的适度增益。因此可以除去消除直流偏移所需的第二增益级和电路。这将实现面积与成本上的整体缩减。Σ - ΔADC方法还将保留信号的整个频率内容,并为数据后期处理提供充分的灵活性。 仪表放大器 (IA) 仪表放大器 (IA) 的主要任务是抑制共模信号 (通常是50Hz/60Hz干扰),ECG应用需要90dB甚至更高的共模抑制比 (CMRR) 以抑制放大电路从电源耦合的50Hz/60Hz信号。即使采用具有高共模抑制比 (CMRR) 的IA,不同ECG电极的差异或者是皮肤接触阻抗之间的不匹配不仅产生偏移电压漂移,也会导致CMRR低于所期望的水平。阻抗的不匹配主要源于电极与皮肤的物理接触、排汗和肌肉运动等原因。随后要考虑的因素是IA的增益,设置IA增益时必须注意避免增益过大导致削波或饱和。IA的输入阻抗指标也很重要,因为ECG测量的是微弱信号。推荐选择具有高阻输入的IA,因为较低的输入阻抗会导致较大的信号衰减。 第二级放大 (PGA) 利用IA和滤波器消除噪声和干扰后,再进行第二级放大,提供额外的增益以达到ADC的输入量程。有些设计还添加了一个陷波滤波器,对50Hz/60Hz作进一步抑制。 低通/抗混迭滤波器 (Filter) 低通滤波器用来抑制高频干扰,同时也起到一个抗混迭滤波器 (Anti-aliasing Filter) 的作用,即阻止任何大于奈奎斯特或1/2采样频率的信号,避免产生ADC混迭。 为了进一步降低输入共模信号,ECG设计通常还引入一级「右腿驱动器」 (VRLD),驱动反相共模信号返回人体。为了确保病人的安全,通常利用一个运算放大器和一个限流电阻以确保驱动到人体的是一个非常微弱的信号源。这个右腿驱动器可以降低ECG电极承载信号的噪声耦合。 5. PPG量测电路 PPG的量测电路包含:光发射驱动系统中的LED,以及测量光电二极管返回信号的电路。目标是通过消耗的一定LED电流量 (存在一定的电流传输比),测量尽可能高的光电流。光电二极管的输入接收信号透过转导放大器 (TIA) 而放大、滤波,然后通过一个ADC进行数据采集。 环境光干扰是一个大问题,尤其是当存在调制光时,比如使用LED或节能灯的固态照明系统。为了获得良好的信号响应,要透过数字信号处理降低环境光干扰的影响,这是一个关键功能,能够非常有效地抑制外部光干扰。 来源:立锜科技电子报
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    2019-7-31 14:41
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    示波器在实际使用中的常用功能
    示波器在實際中的常用功能 以前在大学的时候也学过示波器,但也只是限于课堂,课下也没去多实踐,课上听得也是云里雾里,似懂非懂的。后来真正从事工作了才感慨对示波器的认知还真的欠缺很大,去网上查找也感觉没有那种实踐性的,看了还是不懂,最后只能在平时看下同事是怎么操作的顺便偷师下。我想与此情况相似的或多或少总有那么几个吧,所以在此讲下平时使用示波器的常用功能,希望能够对人有所启发。好了,下面进入主题! 先来回答几个问题: 1、 示波器一般是测量什么? 答:示波器常用的测量可以是电压、纹波电压、晶振时钟、信号时钟、数据信号。 2、 示波器测量的意义? 答:当没万用表时可以用示波器来测电压。测量纹波电压来判断电源的稳定性。测量晶振时钟来看晶振有没有跑起来。测量信号时钟及数据信号是看 IC 有没有输出及有没有和相连的 IC 通信成功。系统电路在运行过程中若怀疑某处电压异常,则可以在该处电压上挂个示波器用时实时跟踪查看该电压会不会有变化。 示波器的认识 下(图一)是本文所讲的示波器面板(其中对各控制键进行了编号,以方便后面的讲解)。所有示波器的基本功能都是差不多的,通过了解了该示波器的操作,那么对其他示波器的操作应该也是可以上手的。 (图一) 如上图我们常用的按键有: F1 、 F2 、 F3 、 F4 、 F5 、 1 、 4 、 5 、 6 、 9 、 12 、 13 、 14 、 15 、 16 、 22 、 25 、 26 、 27 、 28 、 29 、 30 。 CH1 :通道 1 。 CH2 :通道 2 。 1 :测量线的移动。 5 :通道 1 波形的垂直移动。 6 :通道 1 设置 / 开关。 7 :通道 1 幅值刻度设置。 12 :测量项目显示。 13 :测量线设置。 14 :通道 2 波形的垂直移动。 15 :通道 2 设置 / 开关。 16 :通道 2 幅值刻度设置。 22 :波形水平移动。 25 :时间刻度设置。 29 :触发电平设置。 30 :触发菜单设置。 下(图二)是键控面板放大图: ( 图二) 示波器的操作 1、 校准 示波器在使用前先进行校准下,看示波器及探头这些是否正常。 将各探头接在示波器的各通道上,然后探头另一端勾在如下(图三)这个地方,然后按下 26 (自动设置),如图各通道出现了 5V/1KHz 的方波,则说明示波器可以正常测量。 (图三) 2、 预设置 在测量前要想好要测什么?只有知道目标,才能有步骤的去实现。 如在调试一块板子时,各电源供电测得正常,但系统就是没跑起了,这时我们可能怀疑是系统晶振未跑起来,怎么判断呢?那当然得用示波器量。所以在测量前我们要做一些示波器的设置。 (一) 通道选择。这里选择探头 2 来测量(即通道 2 ),若示波器屏上没有显示出通道 2 的亮线,则说明通道 2 是关闭的,所以我们要选择“ 15 ”连续按 2 次就可以看到通道 2 的显示了。若示波器上有显示了就不用连续按“ 15 ”键了。 ( 图四) 下图是按下 “ 15 ”后进入的通道 2 设置界面,可以选用下面的默认值。 ( 图五) (二)幅值刻度设置。因为用的是探头 2 ,所以旋转“ 16 ”,将刻度调到 1V 就可以了。(如图在示波器屏下方有显示) ( 图六) (二) 时间刻度设置。因为系统时钟是 MHz 级别,所以可以将刻度调小点,这里旋转“ 25 ”将时间调到 50ns ,示波器屏下方有显示(如图): ( 图七) 当然这个时间后面再调也可以。 (三) 测量设置。按下 “ 12 ”这个按键进入 Measure 设置,选择通道 2 (即 CH2 ),设置成如下图情况:测试项为“平均值”“最大值”“频率”“最小值”“峰峰值”(按旁边的 F1 到 F5 键进入去选所想要测的项) ( 图八) 3、 测量 将探头夹子夹在地网络上,探针点在要测的时钟信号上。 (一)如前面所述要测得的晶振时钟,其测得结果如下图: ( 图九) (二) 若系统运行不稳,我们怀疑是不是某个电压有掉电的情况,如 3.3V 电网,基于前面的预设,我们再来测下系统在运行过程中这 3.3V 是否有掉电。下面再做一些设置。 先将时间刻度调到 100ms 。 按下 “ 30 ”键进入触发设置(用右边的 F 键选择功能),类型选择“边沿”,信源选择通道 2 “ CH2 ”,斜率这里要选择“下降”(因为是测掉电,若测上电则选上升),触发方式选“正常”,耦合选项可以不用理。旋转“ 29 ”这旋扭将触发电平调到稍微低于 3.3V 处(发调到 3.1V )。调好后让其时时跟踪,若波形会有掉下来则说明出现了掉电情况。(设置时把时间刻度调小点则可以看清掉电的斜度) ( 图十) (三) 纹波的测量。我们怀疑某个电网不稳,波动很大,这时可以测量下该电网上的纹波。 按下 “ 15 ”键进行通道 2 设置,如图五中的耦合选“交流”,带宽限制选“ 100MHz ”,其他的不变,然后将电压幅值刻度设为 50mV ,时间刻度设为 50ms ,设置好后进行测量,最后看峰峰值的参数大小,或定住波形用测量线手动测峰峰值大小,效果图如下: (图十一) 4、 读数 以前面测的晶振时钟为例,我们要读该时钟的频率这些参数,可以按 “ 12 ”键进入 Measure 里面可以看到测量结果。 也可以用测量线来测量,先按下 “ 28 ” STOP 键锁定下波形,然后按“ 13 ”键进入测量线选项,选择通道 2 ,测幅值时类型选择“幅度”,然后旋“ 1 ”来移动测量线,按下 F4 或 F5 选择要移动的测量线,移动后结果如下图:Δ V 表示两线间的电压值 ( 图十二) 测周期时类型选择 “时间,然后旋“ 1 ”来移动测量线,按下 F4 或 F5 选择要移动的测量线,移动后结果如下图:Δ t 表示两线间的时间 ( 图十三) 通过看幅度和时间来判断该波形有没有衰减或频率对不对。 5 、保存比较 按下 “ 9 ”键进入保存设置,如下图设置,将动作设为“存波形”,将存储到设为“ Ref ”,将信源设为“ CH2 ”(因为要保存的是通道 2 的波形),将到设为“ RefA ”或“ RefB ”,设置完后按下 F5 完成保存。 ( 图十四) 然后换另外一块好的板子测同样地方的波形,设置和前面的一样, 波形出来后按下 “ 28 ”键锁定波形,然后再按“ 4 ”键进入参考波形打开设置面(如下图),原先是保存到 RefA 的就按 F1 键打开,保存到 RefB 的就按 F2 键打开,这时屏上会显示前面保存的波形,我们再来对比现在测到的波形与前面保存的波形有没有不同。 ( 图十五) 总结: 有些操作习惯因人而异,只要能正确测出波形达到自己想要的目的,怎么操作都是可以的。示波器种类很多,但其基本功能及面板上的按键定义都是差不多的,平时要多去测量就不会对示波器陌生了。 示波器在平时常用的就是调时间和幅度,触发类型“正常”和“自动”的切换使用,Measure的查看数据,Cusor的手动测量观察,Stop的定住波形,波形的移动。 素质教育是我国全面发展教育在新的形势下的体现,因为它一方面体现了新形势对教育的要求,另一方面符合教育的本质要求。教育培养人的基本途径是教学,学生的基本任务是在接受文化精华的过程中获得发展。这就决定了素质教育的主渠道是教学,主阵地是课堂。百分制考试本身没错,错的是应试教育中使用者将其看做学习的目的。考试作为评价的手段,是衡量学生发展的尺度之一,也是激励学生发展的手段之一。
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    2014-2-14 09:53
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    本PDF文档主要是介绍了EMC测试中的EMI前期分析时可以借助频谱分析仪加EMI选件对产品进行前期测试!有利于研发及测试工程师对产品进行初次评估,优化产品,提高产品认证速度!期待能够帮助到各位!  
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    2014-2-13 09:59
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      抽油烟机又称吸油烟机,是一种净化厨房环境的厨房电器。   抽油烟机主要有机壳、风道、风机、止回阀、集排油装置、照明装置、电源开关和电源线等构成。 •电机 电机是抽油烟机的核心部分,采用全封闭的单相电容运转式异步电动机;铁壳全封闭,电机轴承为双列滚珠轴承,绝缘等级为E极绝缘,启动电容的容量为4微法左右。主流机型的风机功率大都在200~250W之间。 •照明装置 普通中世纪采用15~40W白炽螺口灯泡:欧式机、近吸式采用冷光源灯,外有一块可拆式的透明有机玻璃片,将灯具封闭起来,避免烹饪时油烟沾污和腐蚀灯具,保证电器安全。 •电源开关 采用轻触式开关或机械开关控制工作状态。   •智能烟机 采用现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术的完美组合,为现代智能厨房提供了样板,带领现代厨房步入娱乐与享受的动感时代。但是距离实际普及还有一定技术瓶颈。 固纬品牌提供如下测试斛决方案供各位参考:    
  • 热度 12
    2014-1-26 13:33
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    春运曲线回家攻略大全 1、组合方式: 对于一些“一票难求”的线路,火车与火车或者火车与飞机等接驳方式,也可以找到价廉的回家路。 (1)飞机+火车 或者火车+飞机 (2)火车倒火车 或者火车倒大巴 (3)同一趟车从别的区间开始买票,不从始发站买 2、亲身示范: 为了从北京回昆明,一位白领竟然先“借道”曼谷,然后再转机回家,全程的价格与直飞持平,而且顺利买到两段行程的机票。   网友热议:想别人所未想觅得新线路 2012年春运拉开大幕,买票难,回家难成了很多人头痛的一等大事。因此,北京白领“曲线回家”的报道一出,立即吸引众多眼球,在一片讽刺挖苦埋怨声中,也有不少赞赏的声音。个人认为后者更为理性也更值得提倡。平心而论,今年铁道部门为了解决春运难题,还是做了很多准备工作的。实名制购买火车票电话售票、网络售票的新方式陆续登场,尽管短时间之内出现一些问题,但是方便旅客、打击黄牛的初衷值得肯定。破解春节回家难题,乘客也不妨转化思路。北京白领“借道”曼谷,然后再转机回家,全程的价格与直飞持平,而且顺利买到两段行程的机票,既免去了购火车票之难,又免去了拥堵之苦,最重要的是能够顺利到家,不能不说是独辟蹊径的好办法。虽说行程有点出人意料,但是毕竟开拓了另一种思路。其实在国际旅行时,“转机”“分段”的方法并不少见,相信运用到春运中的案例也会越来越多。 一时改变不了春运运力紧张的事实,但可以改变自己回家的路线和方法,也可以改变回家的态度。毫无目的的口水与谩骂于事无补。在春运这种富有中国特色的特殊时期,无论对铁路部门还是普通旅客,都是一个巨大的考验。当你用另外一种态度看待问题时,将会发现事情并不是那么悲观;当你“想别人所未想”,心情愉悦地平安到达时,“回家过年”方能愈发显出她独特的吸引力。
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