文章目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

§1.1 研究背景与意义

§1.2 国内外研究现状

    §1.2.1 心冲击信号的发展

    §1.2.2 生理参数监测系统的发展

    §1.2.3 生理信号处理方法

§1.3 论文主要研究内容

§1.4 论文章节安排

第二章 生理参数监测系统理论基础与硬件平台介绍

§2.1 非接触式监测的生理学基础

§2.2 心脏功能及心冲击信号

    §2.2.1 心脏功能和生物电特点

    §2.2.2 心冲击信号产生及其特点

§2.3 呼吸功能及呼吸信号

§2.4 硬件平台介绍

    §2.4.1 压电陶瓷传感器垫

    §2.4.2 嵌入式开发板

§2.5 本章小结

第三章 生理参数监测系统硬件电路研究与设计

§3.1 总体硬件设计

§3.2 微处理器的选择

§3.3 供电电路设计

§3.4 复位及晶振电路设计

§3.5 信号调理电路设计

§3.6 ADC采集电路设计

§3.7 串口传输电路设计

§3.8 PCB电路图

§3.9 本章小结

第四章 生理参数监测系统信号处理与分析

§4.1 生理信号噪声来源分析

§4.2 原始生理信号模型

§4.3 生理信号的预处理与分析

    §4.3.1 小波分析理论基础

    §4.3.2 小波基的选择

    §4.3.3 分解层数的选择

    §4.3.4 小波阈值函数

    §4.3.5 阈值选取

    §4.3.6 实验结果与分析

§4.4 心冲击信号与呼吸信号的提取

    §4.4.1 生理信号的分离

    §4.4.2 生理信号的重构

    §4.4.3 实验结果与分析

§4.5 本章小结

第五章 基于Matlab的数据采集与仿真系统设计

§5.1 系统总体设计简介

§5.2 STM32与PC机串口通信设计

    §5.2.1 UART协议

    §5.2.2 STM32 串口通信流程

§5.3 Matlab串口操作

§5.4 系统测试

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 工作总结

§6.2 工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果

文章摘要:随着我国工业化以及城市化的极大发展,人们的生活越来越好,生活节奏也越来越快,同时生活压力也逐渐增加,随之而来的还有各种身体疾病的爆发。为了自己和身旁亲人的健康问题,人们越来越倾向于使用能够实时进行人体生理参数监测的日常健康监测设备。传统的监测系统,都是基于心电图和脑电图进行人体监测,这些监测系统在使用的时候需要在人体体表附着各种电极才可以进行生理信号的采集。一方面这些设备不仅价格高昂,操作不便,往往需要专业技术人员协助,另一方面这些附着在体表的电极也会给人造成很大的不适,进而影响到信号采集的准确性,从这两方面考虑这些监测设备都不具有日常居家监测的能力。因此需要一种低成本、操作方便以及非接触无干扰的健康监测设备,以实现长时间的日常健康监测。本文开展了非接触无扰式的进行生理参数监测的相关研究,并设计了一套基于压电陶瓷的非接触式生理参数监测系统,实现了非接触无干扰的对人体呼吸信号与心冲击信号的监测。首先基于压电陶瓷传感器能够将人体体表的振动信号转化为压电信号的原理,设计了合理的信号采集电路、串口传输电路,获取到了原始生理信号。然后采用小波阈值算法对压电陶瓷传感器所采集的原始生理信号进行预处理去噪,通过选择合适的小波基、分解层数以及硬阈值函数,在滤除高频噪声的同时,又保留了更多的尖峰特征。然后采用变分模态分解算法对预处理后的生理信号进行分解,根据分解之后各个模态分量的频谱分布特点,进行生理信号的重构,结果显示,呼吸信号与心冲击信号都准确的分离出来。最后设计了基于Matlab的仿真系统,可以进行数据采集和实时显示算法处理结果,极大地提高了算法研究的工作效率。

文章关键词:

论文DOI:10.27049/d.cnki.ggldc.2021.000386

论文分类号:TH77

文章来源：《生理学报》 网址: http://www.slxbzzs.cn/qikandaodu/2022/0130/1353.html

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