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1、现代医学电子仪器原理与设计实验报告班 级:生医111班姓 名:学 号:实验时间:11 16 周实验地点:信工楼A303指导教师:目 录实验一 温度测量1实验二 脉搏测量5实验三 血压测量7实验四 呼吸测量13实验五 心音测量16实验六 心电测试19实验一 温度测量一、实验目的 掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理和显示方法。二、实验内容 利用电阻式温度传感器构成的测温电路及 LabJack 硬件接口测量温度信号并传入微机中；利用 LabView 软件，设计虚拟仪器面板，将测得的信号通过显示器显示出来。三、实验原理 1、测温电路图如下图所示：其中温度传感器可视为电流随温度变
2、化的电流源，电路输出电压与温度成正比。 2、测量电路输出的模拟电压通过 labjack 接口转化为数字信号输入微机中，这一 AD 转换功能由 labjack 硬件平台提供，labview 软件内的 labjack 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。 3、如图所示，当温度变化时，温度传感器产生一线性电流，在电阻 RC1 上形成响应的电压，该电压经过 U2 进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。四、实验步骤 1、接线：将输出端 AI1 和 GND 用电线连接至 labjack 的 AI1 和 GND 端 2、调节硬件测温电路中的 RC8 电
3、位器阻值(顺时针放大)，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度与温度变化之间的比例关系。 3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。 4、利用 labview 软件的设计平台及 labjack 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。五、 实验数据处理测常温得数据：changwen.dat测手温得数据：shouwen.dat 由matlab编程对数据进行标定，得出温度与电压的关系。程序如下：c=importdata(changwen.dat);d=importdata(shouwen.dat);
4、x1=c.data(:,1);y1=c.data(:,2);a=mean(y1)x2=d.data(:,1);y2=d.data(:,2);b=mean(y2)subplot(1,2,1)plot(x1,y1,b);title(changwen figure);xlabel(time);ylabel(V1);subplot(1,2,2);plot(x2,y2,b);title(shouwen figure);xlabel(time);ylabel(V1);K=tgent(a,15,b,30)B=15-K*a附：求斜率功能函数function y=tgent(x1,y1,x2,y2)%求两点连线
5、的斜率if x1=x2 disp(error:斜率不存在)else y=(y1-y2)./(x1-x2);end运行结果如下：由此可知，温度与电压关系为：T=-17.1957V+98.5886对labjack进行标定： 采用channelA,AI1端口六、 实验小结初步学会了怎么使用labjack显示图像以及调试，实验中不断的出现小问题，然后再解决，有一个很小的问题难倒了大家，就不知道问题出现在哪里，后来有细心的同学发现了症结，结果是在计算的时候忘记输入一个乘号，还真是不能粗心。实验二脉搏测量一实验目的 1 学会人体脉搏波的测量方法。 2 观察脉搏波与心电波的区别及相互关系。 3 观察运动对脉
6、搏的影响。二实验原理 1 传感器：是由无源的精密压力换能器和一个指套组成，通过绑在手指上可测量脉搏。 2 电路原理： 如图所示，因为该压力传感器是无源的，使用单向输入方式，即压力信号通过R61经U6A 输入，U6B 输入接地，当压力变化时通过差动放大电路（U7）进行放大，再经过U8后，在 AI3 端输出一个与压力成正比的线性电压波形。三实验步骤 1、接线：将传感器通过 JP01连接至测量电路，将 AI3 和 GND 连接至 labjack 的接口 AI3和 GND 处。 2、通过调节电位器 RP6 来改变差动放大倍数（顺时针大），在 U8 输出端得到放大信号。 3、最终结果是：在 U8 的输出
7、端得到一个放大后的信号，该信号特点是：当有脉搏时（压力增大）时，该信号曲线显示增大的信息；当无脉搏时（压力减小）时，该信号曲线幅度也响应减小。四实验内容 1、测量脉搏波的变化情况，同时计算脉搏频率。 2、与心电测量一起显示计算，观察两个波型的特点及相互关系。五、 实验数据处理测得脉搏数据为“maibo.dat”用MATLAB对数据进行处理，首先显示出脉搏波形，再通过滤波器进行滤波。程序如下：a=importdata(maibo.dat);x=a.data(:,1);y=a.data(:,2);subplot(1,2,1)plot(x,y,b);title(maibo figure(滤波前);x
8、label(time);ylabel(V1);fs=500;Wp=2*pi*50/fs;Ws=2*pi*60/fs;Rp=0.25;Rs=30;Omip=Wp/pi;Omis=Ws/pi; %归一化技术要求N,Wn=buttord(Omip,Omis,Rp,Rs); %确定滤波器的阶数disp(The order of Butterworth Filtering is ,num2str(N);b,a=butter(N,Wn); %确定Butterworth滤波器转移函数系数向量H,w=freqz(b,a,512); %512点复频响应y2=filter(b,a,y);subplot(1,2,2
9、)plot(x,y2,b);title(maibo figure(滤波后);xlabel(time);ylabel(V1);实验结果：由上图粗略估计，脉搏频率为82次/分钟。六、实验小结测量脉搏波的脉搏传感器是由无源的精密压力换能器和一个指套组成，通过绑在手指上可测量脉搏。该信号的特点是当有脉搏时（压力增大）时，该信号曲线显示增大的信息；当无脉搏时（压力减小）时，该信号曲线幅度也响应减小；实验很顺利，因为有前一个实验的基础，不过在测手指时被测者不要乱动。实验三 血压测量一、实验目的1 掌握用柯式音的原理来测量人体血压。2 利用 LabView 工具，实现电子血压计功能。二、实验原理 如图所示，
10、由 IC2 与其外接电阻电路构成一恒流源电路，其 6 端输出一恒定的电流，提供给压力传感器 SE1 的 2 端；IC4 构成温度补偿电路，其输出端 6 端接至 IC5 的 5 端。当血压信号通过 SE1 压力传感器接收并转换成电压信号传至 IC5 的 2、3 脚，调节 RP1 电位器大小来改变的放大倍数（顺时针信号放大），经过差动放大后输至 IC3 实现驱动输出。三实验步骤 1、接线：将 AI2 和 GND 与 labjack 的 AI2 和 GND 端连接起来；IO0 和 GND 与 labjack 的IO0 和 GND 端连接起来；袖套通过三通阀与压力表、充气囊、放气阀及电充气泵连接起来，
11、把一个出气口接入压力传感器（SE1）的上端，电充气泵的红线（或蓝色）接入J71 的“5V”，黑线（或白线）接入 J71 的“IO0”，这样气泵受 IO0 控制，打开 LJLogger程序，IO0为“1”时打气，“0”时停止。 2、调试与结果： 1）标定：将袖套缠绕在白色塑料管上（注意：对袖套进行充气时，必须绑在白色塑料管或手臂上，否则会破损），未充气时，即压力表指示为零时，调节软件参数使 AI2 端输出信号显示应为零；用气囊冲气至某一满量程值，压住放气阀， RP1可调节量程，使 AI2 端输出信号显示为某一压力值，比如 120 毫米汞柱电压为 2V。然后徐徐放气至完毕，基本得到电平与气压成正比
12、的线形曲线。 2）测人体血压：将袖套缠绕在人体上手臂上，通过气囊或气泵充气至大于收缩压时停止充气（大概 140-180 毫米汞柱），通过可调节的放气阀徐徐放气（可调节放气的速度），观察屏幕血压信号波形，当血压信号下降过程中出现第一次波动时，即为收缩压值；当继续放气时可看到电平波动由小到大再变小，直到电平没有波动即为舒张压值。 3、注意：在使用 LABJACK 软件 Ljstream 时，在“Configure Channels”通道选者择中，四路全部选择 AI2，即选择 channeA:AI2、channeB:AI2、channeC:AI2、 channeD:AI2，按 Save&Exit 返
13、回主界面；四、实验内容 利用 LABVIEW 软件实现电子血压计的功能，可显示压力变化过程，同时得到收缩压、舒张压及心率。五、实验数据 1、标定：测得血压为0时的电压数据为xueya0.dat，血压为100时的数据为xueya100.dat。用matlab编程对数据进行处理，得到血压与电压的关系。 程序如下： c=importdata(xueya0.dat);d=importdata(xueya100.dat);x1=c.data(:,1);y1=c.data(:,2);a=mean(y1)x2=d.data(:,1);y2=d.data(:,2);b=mean(y2)subplot(1,2,1)plot(x1,y1,b);title(xueya0 figure);xlabel(time);ylabel(V1);subplot(1,2,2);plot(x2,y2,b);title(xueya100 figure);xlabel(time);ylabel(V1);xlabel(time);ylabel(P);K=tgent(a,0,b,100)B=100-K*b 由此可知：血压P=483.1718V-503.3033 用labjack的channelA，AI2，设
