專利名稱：一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字陷波的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備工作過程中經(jīng)常面臨著各種干擾和噪聲，最常見的就是電網(wǎng)的工頻干擾 (50Hz或60Hz)。濾除工頻干擾是信號處理領(lǐng)域需要解決的一個重要問題。目前，數(shù)字陷波技術(shù)已在工頻干擾的處理上得到較多的應(yīng)用。但傳統(tǒng)的工頻數(shù)字陷波器，陷波中心頻率固定，有效帶寬窄；而實際工頻頻率往往不固定，偏差+/-1Hz，從而偏離數(shù)字陷波中心頻率的信號往往衰減不夠。在諸如心電信號檢測等實際應(yīng)用中，有用信號的頻率范圍與50/60HZ 往往重疊，如果增大工頻數(shù)字陷波器的帶寬往往會導(dǎo)致有用信號相應(yīng)頻率分量損失、信號變形。為了解決上述技術(shù)難點，可以使用硬件電路采集實時的50/60HZ信號，提取其頻率，作為數(shù)字濾波的輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)工頻自適應(yīng)跟蹤陷波。硬件上業(yè)界當(dāng)前使用的方案主要有從右腿驅(qū)動提取工頻信號和從網(wǎng)電源衰減得到工頻信號等方案。利用右腿驅(qū)動提取工頻信號的方案，存在信號失真較大、采集頻率精度低、識別時間長等不足；而網(wǎng)電衰減方案應(yīng)用范圍小，不適合無網(wǎng)電設(shè)備(如電池供電設(shè)備)的應(yīng)用。軟件上業(yè)界普遍使用過零比較得到與工頻同周期方波信號，再長時間計數(shù)統(tǒng)計平均得到工頻頻率，并通過此頻率查表得到工頻陷波的設(shè)置參數(shù)的方案，這種方案識別工頻采集精度低，更新時間長，且陷波參數(shù)調(diào)整誤差大。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，包括
人體信號采集模塊，所述人體信號采集模塊用于對人體信號進(jìn)行采集； 工頻信號采集模塊，用于對工頻信號進(jìn)行采集；
自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊與工頻信號采集模塊連接，用于對工頻信號幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使其得到穩(wěn)定的正弦波形工頻信號；
工頻信號分析模塊，所述工頻信號分析模塊與自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊連接，用于對工頻信號進(jìn)行分析，得到工頻頻率；
工頻頻率存儲模塊，所述工頻頻率存儲模塊與工頻信號分析模塊連接，用于對工頻頻率進(jìn)行存儲；
工頻頻率對比模塊，所述工頻頻率對比模塊與工頻頻率存儲模塊和工頻信號分析模塊連接，用于將本次分析得到的工頻頻率與存儲在工頻頻率存儲模塊中前一次分析得到的工
4頻頻率進(jìn)行對比；
濾波模塊，所述濾波模塊和人體信號采集模塊連接，包括陷波模塊；所述陷波模塊還與工頻頻率對比模塊連接，當(dāng)工頻頻率的對比值超過設(shè)定的閾值時調(diào)整陷波器系數(shù)，對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，并得到濾波結(jié)果；
濾波結(jié)果輸出模塊，所述濾波結(jié)果輸出模塊與濾波模塊連接，用于輸出濾波結(jié)果。一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，包括 對人體信號和工頻信號同時進(jìn)行獨立的采集；
對工頻信號的幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定工頻信號； 對該穩(wěn)定工頻信號進(jìn)行傅里葉分析，得到對應(yīng)的工頻頻率； 對該工頻頻率進(jìn)行儲存，并繼續(xù)對工頻信號分別進(jìn)行采集；
調(diào)用前一次分析得到的工頻頻率，將本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差超過設(shè)定的閾值，則根據(jù)本次分析得到的工頻頻率調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)對所述人體信號中所含有的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差沒超過設(shè)定的閾值，則不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，直接進(jìn)行陷波，得到濾波結(jié)果；
對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法， 能夠自動檢測工頻波動，實時跟蹤工頻頻率，并快速準(zhǔn)確檢測到當(dāng)前頻率，據(jù)此精確調(diào)整工頻數(shù)字陷波器的參數(shù)，使之能夠有效地衰減當(dāng)前的工頻干擾，排除業(yè)界普遍存在的采集精度低、反應(yīng)時間長、陷波器參數(shù)調(diào)整誤差大等問題。本發(fā)明可以實時準(zhǔn)確地采集空間工頻信號，及時跟蹤陷波，有效衰減工頻信號對有用信號的干擾，并可以解決工頻頻率波動造成數(shù)字陷波衰減幅度不夠等問題，在臨床應(yīng)用中可以使波形平滑，有利于準(zhǔn)確診斷，避免誤診。使用天線采集空間工頻信號，采集到的工頻頻率準(zhǔn)確；采用離散傅立葉變換，比用 “正弦信號過零檢測頻率”要準(zhǔn)確；采用滑動DFT技術(shù)，只需計算50/60HZ附近的有限個離散頻譜，而不需計算無關(guān)的頻譜，且滑動DFT是遞歸實現(xiàn)、逐點運算的，運算量比較低；在頻域直接進(jìn)行加窗，減小頻譜泄漏的同時不影響滑動DFT的高效性；采用頻譜內(nèi)插的方法，可以在只需少量的離散頻譜的情況下，準(zhǔn)確地計算得到實際工頻頻率值；采用公式法計算陷波器系數(shù)，比查表法具有存儲量小、精度高的優(yōu)點。綜上，采用本發(fā)明的技術(shù)，可以用較少的運算量實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的自動頻率跟蹤， 從而有效地衰減工頻干擾。


為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置一個實施例的示意圖； 圖2為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置另一個實施例的示意圖； 圖3為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置中增益單元的一個實施例的
電路原理圖；圖4為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置中增益單元的另一個實施例的電路原理圖5為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置中增益單元的另一個實施例的電路原理圖6為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法一個實施例的示意圖； 圖7為本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法另一個實施例的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1，本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，包括
人體信號采集模塊101，所述人體信號采集模塊101與濾波模塊120連接，用于對人體信號進(jìn)行采集；所述人體信號中含有干擾工頻信號； 工頻信號采集模塊102，用于對工頻信號進(jìn)行采集；
自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊103，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊103與工頻信號采集模塊102連接，用于對工頻信號幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使其得到穩(wěn)定的正弦波形工頻信號；
工頻信號分析模塊104，所述工頻信號分析模塊104與自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊103連接，用于對工頻信號進(jìn)行分析，得到工頻頻率；
工頻頻率存儲模塊105，所述工頻頻率存儲模塊105與工頻信號分析模塊104連接，用于對工頻頻率進(jìn)行存儲；
工頻頻率對比模塊106，所述工頻頻率對比模塊106與工頻頻率存儲模塊105和工頻信號分析模塊104連接，用于將本次分析得到的工頻頻率與存儲在工頻頻率存儲模塊105中前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比；
濾波模塊120，所述濾波模塊120與濾波模塊120連接，包括陷波模塊107 ；所述陷波模塊107與工頻頻率對比模塊106連接，用于當(dāng)工頻頻率的對比值超過設(shè)定的閾值時調(diào)整陷波器系數(shù)，對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，并得到濾波結(jié)果；
濾波結(jié)果輸出模塊108，所述濾波結(jié)果輸出模塊108與與濾波模塊120和陷波模塊107 連接，用于輸出濾波結(jié)果。進(jìn)一步，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊103包括
信號增益單元112，所述信號增益單元112用于對工頻信號進(jìn)行增益處理； 所述信號增益單元112可以以三種方式實現(xiàn)
方式一，如圖3所示，圖中Cl、C2構(gòu)成工頻衰減電路，C3接入電路可以調(diào)節(jié)衰減倍數(shù)， C0NTR0L1控制Ml是否導(dǎo)通，即C3是否接入電路；R9是偏置電阻，提供Ul的偏置電流；Ul 實現(xiàn)信號的增益，Rl、R2決定增益倍數(shù)，C0NTR0L2控制M2是否導(dǎo)通，從而控制R3是否接入電路，調(diào)節(jié)Ul的增益。R4、C4、R5、C5、U2構(gòu)成多反饋帶通(MFBP)電路，實現(xiàn)帶通濾波電路， 濾除工頻之外的無關(guān)頻率；R6、R7、R8實現(xiàn)電壓的偏置，使信號達(dá)到A/D的輸入范圍要求。方式二，方式二的電路大體上與方式一相同，不過增益控制部分不一樣。方式一中 Cl、C2、C3、Ml構(gòu)成的衰減調(diào)節(jié)電路，Rl、R2、R3、Ml構(gòu)成的增益調(diào)節(jié)電路，是使用模擬MOS
6管控制，不利于實現(xiàn)多路增益控制?？梢允褂枚嗦纺M開關(guān)實現(xiàn)。如圖4所示，圖中C1、C2 構(gòu)成工頻衰減電路，C3接入電路可以調(diào)節(jié)衰減倍數(shù)，C0NTR0L1控制多路模擬開關(guān)是接入C2 還是C3，或者更多通路不同容值的電容，實現(xiàn)不同的衰減倍數(shù)；R9是偏置電阻，提供Ul的偏置電流；Ul實現(xiàn)信號的增益，RU R2決定增益倍數(shù)，C0NTR0L2控制多路模擬開關(guān)，調(diào)節(jié)R2、 R3或者多路不同阻值電阻接入電路，調(diào)節(jié)Ul的增益，得到合適的輸出信號范圍。方式三，方式三提供更簡單更精確的增益控制實施方案。前端衰減電路和后端偏置電路可以與方式一相同電路實現(xiàn)。但是運放增益控制使用DPP (數(shù)字可編程電位器)實現(xiàn)，如圖5所示。當(dāng)A/D檢測到信號范圍不適宜，不能準(zhǔn)確跟蹤頻率時，可以通過C0NTR0L1 精確調(diào)節(jié)DPP阻值，從而調(diào)節(jié)信號放大倍數(shù)，使A/D準(zhǔn)確采集信號，正確跟蹤頻率。此實施例電路可以更簡單，調(diào)節(jié)更靈敏，精度更高。信號判斷單元113，所述信號判斷單元113與信號增益單元連接，用于判斷工頻信號的采集值，若該采集值過大，則控制信號增益單元降低增益倍數(shù)；若該采集值過小，則控制信號增益單元提高增益倍數(shù)。進(jìn)一步，所述工頻信號分析模塊104包括
波形變換單元114，所述波形變換單元114用于利用滑動離散傅立葉變換技術(shù)對該正弦波形工頻信號實現(xiàn)離散傅立葉變換；
加窗單元115，所述加窗單元115與波形變換單元114連接，用于對經(jīng)過離散傅立葉變換的工頻信號進(jìn)行加漢寧窗操作；
頻譜內(nèi)插單元116，所述頻譜內(nèi)插單元116與加窗單元115連接，用于對經(jīng)過加漢寧窗操作的工頻信號進(jìn)行頻譜內(nèi)插得到局部幅頻最大值所對應(yīng)的工頻頻率。進(jìn)一步，所述工頻數(shù)字陷波裝置還包括濾波選擇模塊109，所述濾波選擇模塊 109與濾波模塊120連接，用于根據(jù)用戶的選擇將人體信號發(fā)送至濾波模塊120 ；
所述濾波模塊120還包括高通濾波模塊110、低通濾波模塊111，所述高通濾波模塊 110，用于濾除人體信號中的低頻干擾信號，并得到濾波結(jié)果；所述低通濾波模塊，用于濾除人體信號中的高頻干擾信號，并得到濾波結(jié)果。進(jìn)一步，所述濾波結(jié)果輸出模塊108包括 顯示單元117、打印單元118和存儲單元119。請參閱圖6，本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，主要包括
601.采集工頻信號對工頻信號進(jìn)行獨立的采集；
602.進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)
對工頻信號的幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定工頻信號；
603.分析工頻信號
對該穩(wěn)定工頻信號進(jìn)行傅里葉分析，得到對應(yīng)的工頻頻率；
604.儲存工頻頻率
對該工頻頻率進(jìn)行儲存，并繼續(xù)對工頻信號分別進(jìn)行采集；
605.判斷頻率差是否超過閾值
調(diào)用前一次分析得到的工頻頻率，將本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差超過設(shè)定的閾值，則根據(jù)本次分析得到的工頻頻率調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)進(jìn)行陷波，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差沒超過設(shè)定的閾值，則不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，直接進(jìn)行陷波；
606.不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)
當(dāng)判斷結(jié)果為本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差沒超過設(shè)定的閾值，則不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，直接進(jìn)行陷波；
607.調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)
當(dāng)判斷結(jié)果為本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差超過設(shè)定的閾值，則根據(jù)本次分析得到的工頻頻率調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)進(jìn)行陷波；
608.采集人體信號
在對工頻信號采集的同時，對人體信號進(jìn)行獨立的采集；
609.對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波
對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，得到濾波結(jié)果；
610.對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出
對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出。 為了能更好的理解本發(fā)明，下面以另一個實施例對本發(fā)明一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法進(jìn)行詳細(xì)描述，請參看圖7，具體為
701.采集工頻信號
對工頻信號進(jìn)行獨立的采集；對工頻信號的采集可以采用兩種方法
由于空間存在工頻輻射信號，該工頻輻射信號通過各種途徑能夠耦合到電路的各個部分，對有用信號形成共模干擾。在本實施例中第一種采集工頻數(shù)據(jù)的方法為使用差分PCB 天線在PCB板上采集空間工頻信號，使共模信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭商幚淼牟钅Ｐ盘枺?br> 另外，空間的工頻干擾信號也會耦合到人體上，并混疊在心電信號中，被采集到設(shè)備中，所以各個導(dǎo)聯(lián)通道上都有共模的的工頻信號。所以在本實施例中第二種采集工頻數(shù)據(jù)的方法為在一個導(dǎo)聯(lián)通道的緩沖器輸出端提取共模的工頻信號；
702.進(jìn)行增益處理
對工頻信號進(jìn)行增益處理，先以默認(rèn)增益倍數(shù)對工頻信號進(jìn)行處理；當(dāng)收到改變增益倍數(shù)的指令時，以指令中的增益倍數(shù)進(jìn)行增益處理，使該工頻信號成為穩(wěn)定工頻信號；
703.判斷工頻信號的采集值
對工頻信號的采集值進(jìn)行判斷，如果該采集值過大，則降低增益倍數(shù)；如果該采集值過小，則提高增益倍數(shù)；使采集到的工頻信號成為完整的正弦波形工頻信號；
704.修改增益倍數(shù)
按照對工頻信號的采集值進(jìn)行判斷的結(jié)果修改增益倍數(shù)；
705.進(jìn)行離散傅立葉變換
根據(jù)用戶的選擇結(jié)果，利用滑動離散傅立葉變換技術(shù)對該正弦波形工頻信號實現(xiàn)離散傅立葉變換。取出每次參與滑動DFT計算的點數(shù)N，該N值決定了頻率分辨率；以及不同頻率所對應(yīng)的頻率指標(biāo)k (frequency index)，求得頻率指標(biāo)k處的復(fù)幅(幅度和相位)。本發(fā)明實施例所選取的N為M倍的采樣頻率，這樣得到DFT的頻率分辨率為(l/M)Hz。為了衰減頻率在50Hz附近波動的工頻干擾，需要計算X個連續(xù)頻點的頻譜值。X的選擇應(yīng)在包含頻率波動范圍的基礎(chǔ)上，再向左右各擴(kuò)展至少兩個頻點。進(jìn)行加漢寧窗操作
對經(jīng)過離散傅立葉變換的工頻信號繼續(xù)加漢寧窗操作，在加漢寧窗后，得到(X-2)個頻點的加窗復(fù)幅。頻譜內(nèi)插
通過頻譜內(nèi)插得到局部幅頻最大值所對應(yīng)的工頻頻率。頻譜內(nèi)插具體為設(shè)實際工頻干擾頻率為fm = (lm + ^tn)^f。其中，4為頻率指標(biāo)，Xm為頻率偏移指標(biāo)，Af為頻率分辨率。分別取這(χ-幻個復(fù)幅的模并比較大小，得到幅頻極大值和次大值。如果極大值對應(yīng)的頻率指標(biāo)為iM，次大值對應(yīng)的頻率指標(biāo)為‘ +1，則>xm<0.S ;反之，Xra >0.5
。設(shè)+1處的頻譜幅值與處的頻譜幅值的比值為cr,通過α可以確定頻率偏移指標(biāo)
= (2α-1)Ι(α+ )，由此計算得到工頻干擾頻率/Μ。儲存工頻頻率
對該工頻頻率進(jìn)行儲存，并繼續(xù)對工頻信號分別進(jìn)行采集；
709.判斷頻率差是否超過閾值
調(diào)用前一次分析得到的工頻頻率，將本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比；
710.不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)
當(dāng)判斷結(jié)果為本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差沒超過設(shè)定的閾值，則不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，直接進(jìn)行陷波；
711.調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)
當(dāng)判斷結(jié)果為本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差超過設(shè)定的閾值，則根據(jù)本次分析得到的工頻頻率調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)進(jìn)行陷波；
712.采集人體信號并進(jìn)行濾波處理
在對工頻信號采集的同時，對人體信號進(jìn)行獨立的采集；
判斷用戶對人體信號的濾波方式的選擇，并根據(jù)所選的濾波方式進(jìn)行高通濾波和/或低通濾波和/或陷波濾波，并得人體信號的濾波結(jié)果；在本實施中，可單獨的使用其中的一種濾波方式進(jìn)行濾波或可使用多種濾波方式進(jìn)行組合濾波；
713.對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波
對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，得到濾波結(jié)果；
714.對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出
對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出，該輸出的方法包括對濾波進(jìn)行顯示、打印和/或存儲。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，其特征在于，包括 人體信號采集模塊，所述人體信號采集模塊用于對人體信號進(jìn)行采集； 工頻信號采集模塊，用于對工頻信號進(jìn)行采集；自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊與工頻信號采集模塊連接，用于對工頻信號幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使其得到穩(wěn)定的正弦波形工頻信號；工頻信號分析模塊，所述工頻信號分析模塊與自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊連接，用于對工頻信號進(jìn)行分析，得到工頻頻率；工頻頻率存儲模塊，所述工頻頻率存儲模塊與工頻信號分析模塊連接，用于對工頻頻率進(jìn)行存儲；工頻頻率對比模塊，所述工頻頻率對比模塊與工頻頻率存儲模塊和工頻信號分析模塊連接，用于將本次分析得到的工頻頻率與存儲在工頻頻率存儲模塊中前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比；濾波模塊，所述濾波模塊和人體信號采集模塊連接，包括陷波模塊；所述陷波模塊還與工頻頻率對比模塊連接，當(dāng)工頻頻率的對比值超過設(shè)定的閾值時調(diào)整陷波器系數(shù)，對人體信號中的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，并得到濾波結(jié)果；濾波結(jié)果輸出模塊，所述濾波結(jié)果輸出模塊與濾波模塊連接，用于輸出濾波結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊包括信號增益單元，所述信號增益單元用于對工頻信號進(jìn)行增益處理； 信號判斷單元，所述信號判斷單元與信號增益單元連接，用于判斷工頻信號的采集值， 若該采集值過大，則控制信號增益單元降低增益倍數(shù)；若該采集值過小，則控制信號增益單元提高增益倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，其特征在于，所述工頻信號分析模塊包括波形變換單元，所述波形變換單元用于利用滑動離散傅立葉變換技術(shù)對該正弦波形工頻信號實現(xiàn)離散傅立葉變換；加窗單元，所述加窗單元與波形變換單元連接，用于對經(jīng)過離散傅立葉變換的工頻信號進(jìn)行加漢寧窗操作；頻譜內(nèi)插單元，所述頻譜內(nèi)插單元與加窗單元連接，用于對經(jīng)過加漢寧窗操作的工頻信號進(jìn)行頻譜內(nèi)插得到局部幅頻最大值所對應(yīng)的工頻頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，其特征在于，所述工頻數(shù)字陷波裝置還包括濾波選擇模塊，所述濾波選擇模塊與濾波模塊連接，用于根據(jù)用戶的選擇將人體信號發(fā)送至濾波模塊；所述濾波模塊還包括高通濾波模塊、低通濾波模塊，所述高通濾波模塊，用于濾除人體信號中的低頻干擾信號，并得到濾波結(jié)果；所述低通濾波模塊，用于濾除人體信號中的高頻干擾信號，并得到濾波結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置，其特征在于，所述濾波結(jié)果輸出模塊包括顯示單元、打印單元和存儲單元。
6.一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于，包括對人體信號和工頻信號同時進(jìn)行獨立的采集；對工頻信號的幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定工頻信號；對該穩(wěn)定工頻信號進(jìn)行傅里葉分析，得到對應(yīng)的工頻頻率；對該工頻頻率進(jìn)行儲存，并繼續(xù)對工頻信號分別進(jìn)行采集；調(diào)用前一次分析得到的工頻頻率，將本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率進(jìn)行對比，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差超過設(shè)定的閾值，則根據(jù)本次分析得到的工頻頻率調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)對所述人體信號中所含有的干擾工頻信號進(jìn)行陷波，若本次分析得到的工頻頻率與前一次分析得到的工頻頻率的頻率差沒超過設(shè)定的閾值，則不調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，直接進(jìn)行陷波，得到濾波結(jié)果；對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于，所述的對人體信號和工頻信號同時進(jìn)行獨立的采集后包括判斷用戶對人體信號的濾波方式的選擇，并根據(jù)所選的濾波方式進(jìn)行高通濾波和/或低通濾波和/或陷波濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于，所述對人體信號和工頻信號同時進(jìn)行獨立的采集包括使用差分PCB天線采集空間工頻信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于，所述對人體信號和工頻信號同時進(jìn)行獨立的采集包括在一個導(dǎo)聯(lián)通道的緩沖器輸出端提取共模的工頻信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于， 所述對工頻信號的幅度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定工頻信號包括以默認(rèn)增益倍數(shù)對工頻信號進(jìn)行處理，硬件濾波電路濾除信號中高頻和低頻干擾信號供主控單元處理，并對工頻信號的采集值進(jìn)行判斷，如果該采集值過大，則降低增益倍數(shù); 如果該采集值過小，則提高增益倍數(shù)；使采集到的工頻信號成為完整的正弦波形工頻信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波方法，其特征在于，所述對該穩(wěn)定工頻信號進(jìn)行分析，得到對應(yīng)的工頻頻率包括利用滑動離散傅立葉變換技術(shù)對該正弦波形工頻信號實現(xiàn)離散傅立葉變換后，進(jìn)行加漢寧窗操作，再通過頻譜內(nèi)插得到局部幅頻最大值所對應(yīng)的工頻頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字陷波的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻率跟蹤的工頻數(shù)字陷波裝置與方法。本發(fā)明包括單獨對工頻信號進(jìn)行采集，并進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，分析和對比，若對比結(jié)果超過設(shè)定的閾值則調(diào)整工頻數(shù)字陷波器系數(shù)，對人體信號進(jìn)行陷波，得到濾波結(jié)果，并對濾波結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明可以實時準(zhǔn)確地采集空間工頻信號，及時跟蹤陷波，有效衰減工頻信號對有用信號的干擾，并可以解決工頻頻率波動造成數(shù)字陷波衰減幅度不夠等問題，在臨床應(yīng)用中可以使波形平滑，有利于準(zhǔn)確診斷，避免誤診。
文檔編號H03H17/02GK102176667SQ20111004251
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者向小飛, 肖正文, 魏大雪 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司