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1、脉搏信号提取及波形恢复PulseSignalAcquisitionandWaveformRecovery学科专业：信息与通信工程研究生：付伟指导教师：赵宇副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要脉搏信号波包含的信息如幅值、形态、周期和速率等多维度数据信息，可以间接反映出机体各部位的生理信息，结合现代电子技术提取脉搏信号，进行科学的检测、分析、诊断，可以有效地预防和监测人类疾病。脉搏间期长度的精确提取是准确监测人体生理状态的前提，同时也是推到计算其他生理指标的一个基本要素，本课题数据采集硬件出发，结合脉搏数据特点，对脉搏
2、波形的提取和数据处理进行深入研究，为脉搏数据进一步应用于疾病治疗和健康监护提供了参考，为通过脉搏信息诊断病理提供了新方法。本课题搭建一款基于反射式传感器的脉搏数据采集系统，以Arduino平台为主控制器，通过编程控制LCD模块和传感器模块，实现对脉搏数据的读取，存储和显示，深入研究了各组件的结构和性能。基于该脉搏采集系统，全面分析采集过程中引入的噪声干扰，针对不同噪声干扰提出对应的处理办法。在理论层面介绍了光学传感器读取脉搏信号的原理，通过实际数据采集效果比较透射式和反射式不同类型传感器的采集效果。根据脉搏数据频谱和波形特点，尝
3、试不同采样率下对脉搏数据读取，首先通过Matlab对多项式拟合和差分阈值法实现脉搏间隔的求取，对比两种方法的可行性及准确性，并最终确定以60Hz采样率采用五次多项式拟合的方式提取脉搏间隔，并最终采用C++对本文提出的方法进行实现。相比差分阈值法，本文提出的算法能够以低采样率获取脉搏间隔，节省了存储空间，同时精确度大大提升，具有很高的工程实用性。关键词：脉搏主波单片机系统信号采集误差分析数据拟合信号除噪ABSTRACTTheinformationsuchasamplitude,shape,periodandrateinpulsew
4、ave,whichcanreflectthephysiologicalinformationofthebody,combinedwiththemodernelectronictechnologytoextractthepulsesignal,caneffectivelypreventandmonitorhumandiseasebycarryingoutscientificdetection,analysisanddiagnosis.Theaccurateextractionofpulseintervallengthisthepr
5、emisetomonitorthephysiologicalstateofhumanbody,anditisalsoabasicelementtocalculateotherphysiologicalindexes.Theprojectstartwithdataacquisitionhardware,combiningwiththecharacteristicsofpulsedata,doesadeepresearchonpulsewaveformextractionanddataprocessing.Itprovidesare
6、ferenceforthejudgmentofhumanhealthstatusthroughthepulsedata,andcomeupwithanewideaformodernpulse.Inthisthesis,apulsedataacquisitionsystembasedonphotoelectricsensorisbuilt.Basedonthesystem,wetakeArduinoplatformasthemaincontrollertoread,storeanddisplaythepulsedata.Thest
7、ructureandperformanceofeachcomponentaredescribedindetail,andthenoiseinterferenceintheprocessofsamplingisanalyzed.Theprincipleoftheopticalsensortoreadthepulsesignalisresearched.Accordingtothecharacteristicsofpulsespectrumandwaveform,trytoreadthepulsedatawithdifferents
8、amplingrate.Thisessayintroducestheprincipleoftheopticalsensortoreadthepulsesignal,andcomparestheeffectofthetransmissionandreflectio
