采集微振动信号的仪器质量评定系统的制作方法

本发明涉及振动检测，具体涉及采集微振动信号的仪器质量评定系统。

背景技术：

脉搏是常见的生理现象，是心脏和血管状态等重要生理信息的外在反映；因此，脉搏检测不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息，而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息。中医脉象诊断技术就是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用。脉诊是医生运用手指的触觉切按病人动脉脉搏以探测脉象、了解病情的诊断方法，通过诊脉可以了解气血的变化、阴阳的盛衰，对分析病理、推断疾病的变化、识别病情的真假、判断疾病的预后，都具有重要的临床意义。然而由于受到人为等多方面因素的干扰，使得传统的中医诊脉缺乏客观性，医家往往是“心中易了，指下难明”。采用现有技术中传统的脉搏检测法，会对人体产生创伤，且信息传输采用有线传输，使用不方便，不易于被人们接受。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是脉搏检测会对人体产生创伤，目的在于提供采集微振动信号的仪器质量评定系统，减少人体创伤，提高脉搏采集过程中的抗干扰性，为医生诊断提供更真实的脉搏。

本发明通过下述技术方案实现：

采集微振动信号的仪器质量评定系统，包括脉搏振动信号采集模块、前置放大电路、滤波电路、后级放大电路、上位机，所述脉搏振动信号采集模块、前置放大电路、滤波电路、后级放大电路、上位机依次连接；所述脉搏振动信号采集模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、放大器u1、放大器u2、二极管d1、发光二极管d2、光敏二极管d3、电容c1、电容c2，电阻r1一端接电源，其另一端与放大器u1的正向输入端连接；电阻r2一端连接在电阻r1与放大器u1连接的线路上，其另一端接地；电容c1一端与放大器u1的反向输入端连接，其另一端接地；放大器u1的反向输入端与放大器u1的输出端连接；电阻r4一端与放大器u1的输出端连接，其另一端与放大器u2的正向输入端连接；电阻r5一端接电源，其另一端与二极管d1的阳极连接；二极管d1的阴极输入端与发光二极管d2的阳极连接，发光二极管d2的阴极与光敏二极管d3的阴极连接，光敏二极管d3的阳极与放大器u2的反向输入端连接；电阻r3一端连接在光敏二极管d3与放大器u2连接的线路上，其另一端与放大器u2的输出端连接；电容c2并联在电阻r3两端，放大器u2的输出端与前置放大电路连接。脉搏振动信号采集模块接触人体采集脉搏信息，由于脉搏信息具有信号微弱、干扰较多的特点，因此将采集到的脉搏信号经过前置放大电路、滤波电路、后级放大电路进行滤波、放大等处理，将处理后的信息传输至上位机进行后续病理分析。

进一步地，前置放大电路包括电容c3、电容c4、电容c5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、放大器u3，电容c3一端与脉搏振动信号采集模块连接，其另一端与电阻r8连接；电阻r8与电容c3连接端的另一端与放大器u3的反向放大器u3连接；电容c5一端接地，其另一端与电阻r9连接，电容c4和电阻r6均并联在电容c51两端；电阻r7一端连接在电阻r6与电阻r9连接的线路上，其另一端接电源；电阻r9连接电容c5端的另一端与放大器u3的正向输入端连接；电阻r11一端连接在放大器u3的正电源端，该端点接地，电阻r11另一端与放大器u3的输出端连接；电阻r10一端连接在电阻r8与放大器u3连接的线路上，其另一端与放大器u3的输出端连接；电容c6并联在电阻r10两端。前置放大电路对有效的脉搏信息进行放大，其它干扰信息进行初步衰减。

进一步地，滤波电路包括电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电容c7、电容c8、电容c9、放大器u4，电阻r12一端与前置放大电路连接，其另一端与电阻r13连接；电阻r13与电阻r12连接端的另一端与电阻r14连接，电阻r14连接电阻r13端的另一端与放大器u4的正向输入端连接；电容c7一端连接在电阻r12与电阻r13连接的线路上，其另一端接地；电容c8一端连接在电阻r14与放大器u4连接的线路上，其另一端接地；电容c9一端连接在电阻r13与电阻r14连接的线路上，其另一端与放大器u4的输出端连接；电阻r15一端与放大器u4的正电源端连接，其另一端与放大器u4的输出端连接；放大器u4的反向输入端连接在电容c9与放大器u4的输出端连接的线路上。滤波电路对其他干扰信息进行进一步地衰减。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过脉搏振动信号采集模块对脉搏信息进行采集，将采集到的微弱电信号通过前置放大电路、滤波电路、后级放大电路对其中有效的脉搏信号进行放大，同时衰减其他干扰信息，处理之后传输至上位机进行病理分析，在避免损伤人体的情况采集准确的脉搏信号，提高了脉搏信号的准确度，有助于医生诊断病情。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明脉搏振动信号采集模块电路示意图；

图2为本发明前置放大电路示意图；

图3为本发明滤波电路示意图；

图4为本发明后级放大电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，采集微振动信号的仪器质量评定系统，包括脉搏振动信号采集模块、前置放大电路、滤波电路、后级放大电路、上位机，所述脉搏振动信号采集模块、前置放大电路、滤波电路、后级放大电路、上位机依次连接；所述脉搏振动信号采集模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、放大器u1、放大器u2、二极管d1、发光二极管d2、光敏二极管d3、电容c1、电容c2，电阻r1一端接电源，其另一端与放大器u1的正向输入端连接；电阻r2一端连接在电阻r1与放大器u1连接的线路上，其另一端接地；电容c1一端与放大器u1的反向输入端连接，其另一端接地；放大器u1的反向输入端与放大器u1的输出端连接；电阻r4一端与放大器u1的输出端连接，其另一端与放大器u2的正向输入端连接；电阻r5一端接电源，其另一端与二极管d1的阳极连接；二极管d1的阴极输入端与发光二极管d2的阳极连接，发光二极管d2的阴极与光敏二极管d3的阴极连接，光敏二极管d3的阳极与放大器u2的反向输入端连接；电阻r3一端连接在光敏二极管d3与放大器u2连接的线路上，其另一端与放大器u2的输出端连接；电容c2并联在电阻r3两端，放大器u2的输出端与前置放大电路连接。光敏二极管d3采用bpw83型红外接收二极管，发光二极管d2采用ir333型红外发射二极管，它们工作波长都是940nm，在指夹中，红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大。

放大器u1采用lm393，放大器u1接为单位增益缓冲器以产生2.5v的基准电压。由于红外接收二极管在红外光的照射下能产生电能，单个二极管能产生o.4v电压，0.5ma电流。红外接收二极管(bpw83型)和红外发射二极管(ir333型)，他们的工作波长都是940nm，在指夹中，红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大。r5选100ω是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的。r5过大，通过红外发射二极管的电流偏小，bpw83型红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。反之，r5过小，通过的电流偏大，红外接收二极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。当红外发射二极管发射的红外光直接照射到红外接收二极管上时，放大器u2的反相输入端电位大于同相输入端电位。当手指处于测量位置时，会出现二种情况：一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光，但是，由于红外接收二极管中存在暗电流，仍有lμa的暗电流会造成正向输入端电位略低于2.5v。二是有脉期。当有跳动的脉搏时，血脉使手指透光性变差，红外接收二极管中的暗电流减小，正向输入端电位上升。因为红外线是不可见光，在接上电源时不能直观的知道他是否导通，因此在r5后面节上一个指示灯来判别他是否正常工作。因此脉搏信号的采集实际上是通过红外接收二极管，在有脉和无脉时暗电流的微弱变化，再经过放大器u2的放大而得到的。所采集到的信号为2μv左右的电压信号。

如图2所示，前置放大电路包括电容c3、电容c4、电容c5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、放大器u3，电容c3一端与脉搏振动信号采集模块连接，其另一端与电阻r8连接；电阻r8与电容c3连接端的另一端与放大器u3的反向放大器u3连接；电容c5一端接地，其另一端与电阻r9连接，电容c4和电阻r6均并联在电容c51两端；电阻r7一端连接在电阻r6与电阻r9连接的线路上，其另一端接电源；电阻r9连接电容c5端的另一端与放大器u3的正向输入端连接；电阻r11一端连接在放大器u3的正电源端，该端点接地，电阻r11另一端与放大器u3的输出端连接；电阻r10一端连接在电阻r8与放大器u3连接的线路上，其另一端与放大器u3的输出端连接；电容c6并联在电阻r10两端。

前置放大电路由隔直低通反相放大器组成，去除直流低频信号，抑制高频信号，对50hz工频干扰进行初步衰减，同时对有效脉搏信号进行初步的放大，其设置的放大倍数为10倍，截止频率范围为0.05～20hz，根据a＝r10/r11，选取r10＝100k，r11＝1m。同时为消除偏置电压，在正输入和地间接入电阻r9，大小选取为100k。低通截止频率设为20hz，因为r10＝1m，所以选取c6为6800pf，截止频率大致为23hz。

如图3所示，滤波电路包括电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电容c7、电容c8、电容c9、放大器u4，电阻r12一端与前置放大电路连接，其另一端与电阻r13连接；电阻r13与电阻r12连接端的另一端与电阻r14连接，电阻r14连接电阻r13端的另一端与放大器u4的正向输入端连接；电容c7一端连接在电阻r12与电阻r13连接的线路上，其另一端接地；电容c8一端连接在电阻r14与放大器u4连接的线路上，其另一端接地；电容c9一端连接在电阻r13与电阻r14连接的线路上，其另一端与放大器u4的输出端连接；电阻r15一端与放大器u4的正电源端连接，其另一端与放大器u4的输出端连接；放大器u4的反向输入端连接在电容c9与放大器u4的输出端连接的线路上。

该滤波部分采用三阶巴特沃斯低通滤波器，设置截止频率f＝10hz，根据归化方法选择r12＝r13＝r14＝100k，c7＝0.47uf，c9＝0.33uf，c8＝0.33uf，该低通滤波电路保留了有效脉搏低频信号，对50hz工频等噪声进行了较大的衰减。

如图4所示，后级放大电路采用可变增益反向放大电路，反向放大器由于电阻的最大取值小于等于10m欧姆，如果要提高反向放大器的输入阻抗，则电路的增益就要受到限制。系统采用的反向放大器可以避免这种限制，既有较高的输入阻抗又可取得足够的增益。如果选取r20远大于r22，r21，则放大器的增益可近似计算为：a＝-r20/r16*(1+r21/r22)，设r16＝100k，r20＝1m，r21为量程为10k的电位器，r22＝1k，r19＝100k构成低通滤波，截止频率为20hz，根据公式增益范围为11～110。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。