10设计100Hz陷波电路并判断其在生物医学信号检测中的应用答.DOC

10.1 设计100Hz陷波电路，并判断其在生物医学信号检测中的应用。 答：100Hz陷波电路如图： 图中干扰信号ud为0.2V、100Hz的正弦波，有用信号us为1V、10Hz的正弦波，电路的输入信号ui由这两者叠加而成，因此有用信号上的干扰为高频干扰，陷波电路采用RC谐振去除规定频率。然后将检出信号通过反向放大输出。 结合生物医学信号检测测量，因为对生物信号的最大干扰主要来自室内的照明动力设备所引起，而其频率（50Hz）又处于大多数生理变量的测量范围内，故提高50Hz的抗干扰能力是医学测量和医学仪器设计中的重中之重。推断可将此电路在更改RC的值以后用于生物信号中50Hz抗干扰当中。 得到的实际波形如下 ： 幅频特性如下图，实际测量在101.67Hz衰减最大为-38.561dB，高于所要求的衰减值20dB，基本符合作为陷波器的要求。 10.2 更改上图电路使陷波频率位于50Hz，发现什么？如何改善？。 答：使R=2k，得到如下幅频特性： 显然，此时陷波频率位于45Hz处，衰减变为-25.45dB，勉强满足要求，为什么？ 保持R值不变，将电容C的容值加倍，得到结果如下： 此时衰减特性得到很好的保持。初步判断为，在对陷波电路执行改良方面，在陷波频率不改变的考虑下可考虑适当减小电路的电阻阻值，增大电容容值来实现更好的陷波性能。 进一步使R=0.5K，C=6.4uF，得到如下波形： 可发现，此时性能得到进一步的提高，但是同时陷波频带进一步变窄，虽然关系未知，但可以想象：若电容足够大，电阻足够小，则陷波衰减最大，同时频带最窄，然而综合考虑制造工艺及成本，这样的做法只可作为理想情况考虑。 10.3心电检测中所碰到的主要干扰有什么？可以采取怎样的对策？ 答：在心电检测中主要碰到的干扰分为以下七种： 一． 电极噪声：无论是板状金属电极还是针形电极，由于和电解质或体液接触，在金属界面上总会产生极化电压。因此选择电极时应注意其大小、材料、界面状况，使用时注意所加的电极糊剂时间、使用环境和频率等。 二． 无线电波及高频设备的干扰：改善设备的EMC特性可有效减少 三． 被测生理变量以外的人体电现象所引起的噪声：测量时应注意测量位置，尽量远离其他电现象测量位置。 四． 电子器件噪声：由于噪声是随机信号，除了采用平均技术减少其影响外，重要的还是要选择低噪声器件，合理设计前置放大器电路。 五． 仪器内部布局、布线的因素所造成的干扰：装置内部工频干扰和电路整流纹波基本上处于叠加情况，这就会导致不同通道之间的交叉干扰，故只能在布局、布线时应充分考虑，合理布局、布线。此外变压器的漏磁，电容的漏电等也是要注意防范的情况。 六． 静电噪声：使用时尽量减少摩擦，远离可能有静电的物体。此外要保证仪器的接地。 七． 50Hz工频干扰： 1、交流磁场的干扰：改变人体方向位置和坐卧姿势，力求减小电路环路面积即可，当然最好的方法是消除干扰源或截断干扰磁场的传导途径。可考虑使用铜，铝导体进行屏蔽 2、泄漏电流干扰：用高绝缘强度的合成树脂板放在床脚下，已截断泄漏电流进入人体的通路。也可在床和地面间置一铜板或在床下放金属网并接地，这时泄漏电流不再流经高阻床，而是通过低阻的金属网板将泄漏电流短路，这样就排除了因泄漏电流所引起的50Hz干扰。 3、静电干扰:可通过涂抹导电膏，擦去角质层来尽量减小皮肤—电极的不平衡接触阻抗，另外尽可能提高电路的共模输入阻抗是较为彻底的方法。