[發明專利]一種多頻率同步信號源的合成方法

無效

• 申請號: 201010292810.0
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102008302A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 楊宇祥
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于醫療電子儀器及測試計量技術領域，涉及一種多頻率同步信號源的合成方法。

背景技術

生物電阻抗頻譜(Bioimpedance?Spectroscopy，簡稱BIS)技術作為一種無創檢測方法，在人體生理、病理參數監測方面具有廣泛的應用前景。BIS測量通常是借助置于體表的激勵電極向被測對象施加微小的交變電流或電壓信號，同時通過測量電極檢測組織表面的電壓或電流信號，由所測信號計算出相應的電阻抗及其變化，獲取相關的生理和病理信息。該技術具有廉價、安全、無毒無害、操作簡便等特點，具有廣泛的應用前景。

當前所有的BIS測量法本質上都屬于分時單頻測量法，即每個頻率所對應的物理量是在不同的時間測量的，完成一次掃頻測量所需的時間相對較長。但是，由于生物體是一個不斷運動的有機體，生物組織的電阻抗不斷變化，同時在不同測量頻點切換時，新頻率下生物電阻抗信息測量的建立時間較長，所以這種分時測量的方法所提供的數據不能準確反映某時刻生物體的電阻抗信息。如果能夠把掃頻時間減少，在較短時間內所測得的各個頻率點的阻抗信息更能準確反映被測組織的真實阻抗信息。因此，研究BIS的多頻率同步測量方法，實現多頻率阻抗的“瞬時”掃頻測量是非常有意義的。

BIS多頻率同步測量的一大難點是如何產生合適的多頻率同步激勵信號源。近幾年已有學者在同步信號源設計方面進行了有益的嘗試。例如天津大學的王超老師提出了用一片直接數字合成(DDS)芯片產生兩路同相不同頻的正弦波信號，然后通過差分運放實現同步的方法。就當前的技術來講，要在同一片DDS芯片上實現兩路信號同步是比較容易的，但是要在不同DDS芯片所產生的更多路信號之間實現同步，這在硬件上是很難實現或低成本實現的。BIS技術的理論基礎是Cole-Cole阻抗模型，而求解Cole-Cole阻抗模型的4個參數(R₀、R_∞、α、τ)至少需要4個頻率點的阻抗數據，由此可見，只含有兩個頻率點的同步激勵信號不能滿足后續數據處理的要求，只有含有4個頻率點以上的同步激勵信號才具有實際測量應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種多頻率同步信號源的合成方法，通過該方法合成的多頻率同步信號可以作為生物電阻抗頻譜、電化學阻抗譜測量的激勵信號源，實現多頻率同步測量。

本發明所采用的技術方案是，一種多頻率同步信號源的合成方法，按照以下步驟實施：

步驟1、首先確定要合成的多頻率同步信號中主頻率的個數N，N必須為奇數，由此確定在一個周期T₀內信號被細分為2^N等分；

步驟2、找出Walsh函數系中的前N個對稱奇函數SAL(2⁰，t)，SAL(2¹，t)，......，SAL(2^N-1，t)在一個周期內的向量，每個向量包含2^N個元素；

步驟3、將N個向量累加求和，得到和向量g(N，t)；

步驟4、用符號函數sgn()對和向量g(N，t)進行歸一化處理，由此得到只取+1和-1兩個值的多頻率同步信號在一個周期T₀內的向量f(N，t)；

步驟5、將f(N，t)以基頻周期T₀重復，即得周期的多頻率同步信號。

本發明方法合成的多頻率同步信號源，具有多種非常理想時域和頻域特性，非常適合作為生物電阻抗頻譜測量的多頻率同步激勵信號，還可作為電化學阻抗譜測量的激勵信號源，使阻抗頻譜的多頻率同步測量成為可能，具有重要的實用價值。

附圖說明

圖1是本發明方法的多頻率同步信號合成流程圖；

圖2是本發明實施例1中的五個對稱奇函數SAL(2⁰，t)～SAL(2⁴，t)在一個統一周期T₀內的波形圖，它們是長度為32的二值向量；

圖3是本發明實施例1中五個對稱奇函數的累加和向量g(5，t)的信號波形圖；

圖4是本發明實施例1中將累加和向量g(5，t)歸一化后所得f(5，t)的信號波形圖；

圖5是本發明實施例1所得的五頻率同步信號f(5，t)的幅值譜；

圖6是本發明實施例1所得的五頻率同步信號f(5，t)的功率譜；

圖7是本發明實施例2中的七個對稱奇函數SAL(2⁰，t)～SAL(2⁶，t)在一個統一周期T₀內的波形圖，它們是長度為128的二值向量；