第二章 生物信号测量中的噪声和干扰.ppt

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1、第二章生物信号测量中的噪声和干扰干扰（interference）:来自测试系统之外对被测信号造成影响的信号噪声（noise）:来自测试系统内部对被测信号造成影响的信号生物信号测量的基本条件：抗干扰和低噪声第一节人体电子测量中的电磁干扰干扰产生干扰引入途径干扰作用方式干扰抑制措施干扰源耦合通道敏感电路一、干扰的引入（一）干扰源干扰源：能产生一定的电磁能量而影响周围电路正常工作的物体或设备称为干扰源电磁兼容设计原则（EMC:ElectromagneticCompatibility）在电子系统之间实现不互相干扰，协调混同工作

2、的原则即抑制来自外部的干扰和抑制系统本身对外界其它设备产生干扰（二）干扰耦合途径1、传导耦合经导线传播将干扰引入测试系统称为传导耦合2、经公共阻抗耦合在测试系统内部各单元电路之间、或者两种测试系统之间存在公共阻抗，由电流流经公共阻抗形成压降造成干扰Rce为公共接地电阻Rcs为电源内阻及电源线阻抗3、电场和磁场耦合设为电磁波的波长1、远场：当距离大于/2（约1/6波长）时，称为远场或辐射场2、近场：当距离小于/2（约1/6波长）时，称为近场3、波阻抗：电场强度E和磁场强度H之间的比值称为波阻抗介质特性阻抗：远场

3、时，空气或自由空间中E/H比值称为介质特性阻抗（E/H==377）近场特性：决定于场源的特性和从场源到观察点的距离。场源为大电流低电压（E/H<377），则近场为磁场（电感性耦合引入）场源为小电流高电压（E/H>377），则近场为电场（电容性耦合引入）4、近场耦合(1)电容性耦合一个导体上的电压或干扰成分通过分布电容使其它导体上的电位受到影响，这种现象称为电容性耦合C为两导线之间的分布电容C1，C2分别为两导线对地分布电容R为放大器输入阻抗U1s为导线1带有的干扰源等效电路分布电容对干扰的影响？减小容性干扰的措施

4、：1、减小容性耦合常用的有效方法是采用接地良好的优质屏蔽线注意：屏蔽层网编织不十分紧密或接地不良，其效果还不如不使用屏蔽线2、在印制电路板内电容耦合最关键的部位是处在前置级的第一个运放。因此在印制板布线时，应在运放的两输入管脚处，布一圈地线，破坏电容性耦合以达到屏蔽的目的(2)电感性耦合干扰源：1、干扰电流产生的磁通随时间变化而变化，而变化的磁通在闭合回路中产生干扰电压。2、产生原因：在系统内部：线圈或变压器的漏磁在系统外部：多数是由于两根导线在长距离平行架设中形成减小两个回路之间电感性耦合（磁耦合）的措施1、远离干扰

5、源，削弱干扰源的影响2、采用绞合线的走线方式。每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体相等，但由于相邻绞合结的方向相反，使局部的感应电压相互抵消3、尽量减小耦合通路，即减小面积A和cos值（三）生物电测量中实际容性耦合和感性耦合作用方式1、生物电测量中电场的容性耦合A）人体耦合50Hz工频干扰分析B)导联线形成容性耦合分析C)人体表面形成容性耦合分析(1)人体耦合50Hz工频干扰Cd1为50Hz220V馈电线与人体之间的分布电容Cd2为人体与大地之间分布电容通常Cd2>>Cd1(2)导联线形成容性耦合C1，C2为各

6、导联线与电源馈电线之间分布电容Z1，Z2为电极-皮肤接触阻抗ZG为右腿通过ZG接地（3）人体表面形成容性耦合2、生物电测量中的感性耦合二、抗干扰措施（一）合理接地与屏蔽(二)其他抑制干扰的措施(1)隔离(2)去耦(3)滤波(4)系统内部干扰的抑制（二）合理屏蔽所谓屏蔽，泛指在两个空间区域加以金属隔离，用以控制从一个区域到另－个区域电场或磁场的传播。用屏蔽体把干扰源包围起来，使电磁场不向外扩散，称为主动屏蔽。屏蔽体用以防止外界电磁辐射，称为被动屏蔽主动屏蔽被动屏蔽综合屏蔽1、屏蔽效果：通常所用的金属板、金属网作为屏蔽体的

7、屏蔽效果用屏蔽后场强被衰减的程度来描述2、屏蔽原理：电磁波入射到金属表面时所产生的损耗有两种：入射波的一部分从金属表面反射回去，称之为反射损耗；另一部分穿过金属板并被衰减，称为吸收损耗。电磁波通过介质时，其幅度以指数方式衰减，产生这种衰减的原因是由于介质中感应的电流造成欧姆损耗，变为热能而耗散。一种材料的总屏蔽效果等于吸收损耗、反射损耗以及有关在薄层屏蔽体上多次反射的修正的总和低频电场中反射损耗是构成屏蔽作用的主要因素。低频近场磁反射损耗近似等于零，主要是吸收损耗，这时应采用磁性材料，以增加吸收损耗。而低频电场或平面波

8、条件下，主要屏蔽因素是反射，这时采用磁性材料作屏蔽体，将降低屏蔽作用。所以应根据干扰源性质，选择屏蔽材料。选择屏蔽体材料的原则是：屏蔽电场或远场的平面波（辐射场）时，宜选择铜、铝、钢等高电导率材料。低频磁场的屏蔽，宜选玻莫合金、锰合金、磁钢、铁等高导磁率材料。屏蔽体上的开口影响屏蔽体对于干扰场感应电流的流动而降低屏蔽效果。矩形槽迫