[發(fā)明專(zhuān)利]使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波的工頻濾波方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610172814.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105790729B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉立;魏大雪;李葉平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H17/02
• 分類(lèi)號(hào): H03H17/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 溫玉珍

1.一種使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，采集人體生理信號(hào)；

步驟S2，對(duì)采集的人體生理信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；

步驟S3，生成與心電信號(hào)的工頻干擾的幅度和頻率相同的正弦信號(hào)，將帶有該工頻干擾的心電信號(hào)與生成的正弦信號(hào)之間做差值運(yùn)算，進(jìn)而濾除心電信號(hào)的工頻干擾；

所述步驟S3中，將帶有該工頻干擾的心電信號(hào)與生成的正弦信號(hào)之間做差值運(yùn)算之后，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行微分估計(jì)，并根據(jù)對(duì)輸出信號(hào)的微分估計(jì)結(jié)果，自適應(yīng)修正正弦信號(hào)的幅度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S2中，對(duì)采集的人體生理信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理以濾除基線漂移噪聲，并進(jìn)行低通濾波處理以濾除肌電干擾噪聲，進(jìn)而得到第一輸出信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S3中，將所述第一輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)線性調(diào)頻z變換，并提取z變換后預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)幅度最大值的即時(shí)頻率，根據(jù)所述即時(shí)頻率生成正弦信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下子步驟：

步驟S301，根據(jù)所述第一輸出信號(hào)，構(gòu)建正弦信號(hào)；

步驟S302，通過(guò)所述第一輸出信號(hào)減去所述正弦信號(hào)，輸出第二輸出信號(hào)；

步驟S303，根據(jù)第二輸出信號(hào)對(duì)所述正弦信號(hào)進(jìn)行修正；

步驟S304，獲得所述修正后的正弦信號(hào)，返回步驟S301，并輸出第二輸出信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S3中，獲取所述輸出信號(hào)中干擾信號(hào)的微分估計(jì)值，若微分估計(jì)值大于零，則在生成的正弦信號(hào)基礎(chǔ)上加上修正值以得到修正后的正弦信號(hào)；若微分估計(jì)值小于零，則在生成的正弦信號(hào)基礎(chǔ)上減去修正值以得到修正后的正弦信號(hào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S3中，每次差值運(yùn)算均通過(guò)對(duì)心電信號(hào)工頻干擾的頻率和幅度的跟蹤進(jìn)而調(diào)整所生成的正弦信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下子步驟：

步驟S201，對(duì)采集的人體生理信號(hào)進(jìn)行濾除高頻噪聲的預(yù)處理；

步驟S202，對(duì)預(yù)處理后信號(hào)進(jìn)行差分放大處理；

步驟S203，對(duì)差分放大處理后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

步驟S204，獲取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)濾除基線漂移和肌電干擾，并濾除大于低通濾波器截止頻率的干擾。

8.一種使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波裝置，其特征在于，采用了如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波方法，并包括順序信號(hào)連接的生理信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元以及工頻濾波單元；

所述生理信號(hào)采集單元用于采集人體生理信號(hào)；

所述信號(hào)處理單元用于對(duì)采集的人體生理信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；

所述工頻濾波單元用于生成與心電信號(hào)的工頻干擾的幅度和頻率相同的正弦信號(hào)，將帶有該工頻干擾的心電信號(hào)與生成的正弦信號(hào)之間做差值運(yùn)算，進(jìn)而濾除心電信號(hào)的工頻干擾。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用線性調(diào)頻Z變換和自適應(yīng)濾波技術(shù)的工頻濾波裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和高低通濾波單元；其中，所述信號(hào)預(yù)處理單元用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行高頻噪聲濾除處理；所述信號(hào)放大單元用于對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行差分放大，然后將該差分放大后的信號(hào)輸出至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；所述高低通濾波單元用于濾除信號(hào)干擾；

所述工頻濾波單元包括頻率跟蹤單元、正弦信號(hào)產(chǎn)生單元、濾波單元、修正單元以及輸出單元；其中，所述頻率跟蹤單元用于通過(guò)線性調(diào)頻z變換，得到工頻干擾及其諧波干擾的頻率；所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元通過(guò)工頻干擾及其諧波干擾的頻率，生成正弦信號(hào)；所述濾波單元將帶工頻干擾及其諧波干擾的心電信號(hào)與生成的正弦信號(hào)做差值運(yùn)算；所述修正單元用于修正所述正弦信號(hào)的幅度和相位；所述輸出單元用于將所述濾波單元的信號(hào)輸出，并返回所述修正單元的信號(hào)至所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元進(jìn)行差值運(yùn)算。