Презентация на тему АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА РЕГИСТРАЦИИ БИОМЕДИЦИНСКИХ ДАННЫХ

в основном к аналоговым сигналам, имеющим небольшие амплитудные значения

и различный частотный состав.
Аналоговыми сигналами называются непрерывные во времени сигналы.

Д – датчик (электрод); u(t) - выходной сигнал датчика;

УИП - унифицирующей измерительный преобразователь; v(t) – выходной сигнал УИП; Кл - ключ; УВХ - устройство выборки-хранения; УПР – управление ключом
АЦП - аналого-цифровой преобразователь; Z[i] – цифровой код сигнала; ЭВМ- вычислительная мшина

(импеданс биотканей) электрических показателей.
Для регистрации биопотенциалов широко применяются хлор-серебряные

электроды, имеющие круглую или прямоугольную форму. На теле электроды крепят резиновыми ремнями, присосками, лейкопластырем или клеем.

неэлектрических показателей (температура, давление, сатурация крови кислородом).
К датчикам

предъявляются следующие основные требования:
точность, быстродействие, линейность, стабильность временных характеристик, помехозащищенность, надежность

(ГОСТ 9895-78, ГОСT 14853-76) в качестве носителя информации в

системах автоматизации используются электрические сигналы постоянного и переменного тока:
1) уровни постоянного тока: 0 - 5 мА; 0 - 20 мА; 4 - 20 мА; -0,5 - 0 - 5 мА;
20 – 0 - 20 мА; -100 – 0 - 100 мА;
2) уровни постоянного напряжения: 0 - 10 мВ; 0 - 20 мВ; 0 - 50 мВ; 0 - 100 мВ; 0 - 1В; 0 - 5 В; 0 - 10 В; -100 - 0 - 200 мВ; -1 - 0 - 1 В; -5 - 0 -5 В; 1 - 5 В; -10 0 --10В;
3) уровни напряжения переменного тока: 0 - 1В; 0 - 2В на частотах 50 или 400 Гц;
4) частотные сигналы: 2 - 4 кГц; 4 - 8 кГц. Амплитуда сигналов при этом может находиться в пределах 60 - 160 мВ; 160 - 600 мВ; 0,6 - 2,4 В; 2,4 - 12 В.
Выходы УИП должны обеспечивать нагрузочную способность 250 Ом, 1 кОм, 2,5 кОм.

измерительных сигналов на расстояния до нескольких сотен метров.
Потенциальные

сигналы применяются в пределах внутрисистемных блоков и устройств.
Сигналы с подавленным нулем (4 -20 мА; 1 - 5 В) позволяют осуществлять контроль целостности линии и подачу электропитания.
Частотные сигналы имеют высокую помехоустойчивость и применяются в условиях сильных помех.

биопотенциалов: :
– большой динамический диапазон входных сигналов

(до ± 300 мВ);
– уровень внутренних шумов 1–2 мкВ при полезном сигнале до 10 мВ и уровне напряжения поляризации, в основном определяемом качеством используемых электродов;
– высокий уровень подавления синфазной помехи (не менее 100 дБ);
– большое внутреннее сопротивление источника сигнала (до 20 кОм);
– наличие на исследуемом объекте индустриальных помех;
– значительное различие регистрируемых сигналов по частоте.

количеству каналов.
Погрешность коммутатора оценивается соотношением

где Uвx, Uвыx – входное и выходное напряжения коммутатора.
ИК подразделяются на низкоточные ( > 1%), средней точности ( = 1 - 0,05%) и высокоточные ( < 0,05%).
ИК бывают с низким ( > 0,1мс), средним ( > 1мкс) и высоким ( < 1мкс) быстродействием.
ИК подразделяются на малоканальные (п < 8),
среднеканальные (8 < п < 128) и многоканальные (п > 128).

биомедицинские сигналы до входного диапазона АЦП (обычно до уровня

±5 В);
2) осуществляет фильтрацию сигналов посредством аналоговых фильтров верхних (ФВЧ) и нижних (ФНЧ) частот;
3) удаляет из биосигналов сетевую наводку посредством режекторным фильтром.

100 МОм;
– уровень шума не более 1–5мкВ от пика

до пика ;
– уровень подавления синфазной помехи 80–100 дБ;
– полоса пропускания не менее 0.01–1000 Гц;
–коэффициент усиления от 1 до 100 тысяч;
– число ФВЧ;
– число ФНЧ;
– режекторный фильтр с добротностью не менее 80 дБ.

времени преобразования может меняться, его фиксируют с помощью устройства

выборки и хранения (УВХ).
УВХ имеет аналоговый вход, аналоговый выход и цифровой управляющий вход.
Запоминающим элементом в устройстве выборки и хранения является конденсатор.
Режимы работы УВХ:
– режим слежения (track mode);
– режим хранения (hold mode).
В режиме слежения выходной сигнал УВХ совпадает со входным.
В режиме хранения напряжение на выходе устройства постоянно.

АЦП.
Примером устройства выборки и хранения аналогового сиг-нала является микросхема

К1103СК3 с временем установления не более 60 нс

сигналов в цифровую форму для ввода в ЭВМ, с

заданной частотой повторения таких преобразований.
Основные характеристики АЦП:
число входных аналоговых каналов,
число дискретных входных и выходных каналов,
разрядность преобразования,
быстродействие,
уровень шумов и их изменение с частотой.

0 до 10 вольт
Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 212

= 4096 уровней квантования
Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0)/4096 = 0,00244 вольт = 2,44 мВ

16 входных аналоговых каналов, 8 входных и 8 выходных

дискретных каналов, 12-разрядное преобразование со временем в несколько микросекунд, что более чем достаточно для большинства электрофизиологических исследований.

последовательным АЦП относятся:
1) АЦП с промежуточным преобразованием в интервал

времени или частоту и последующим преобразованием в цифровой код;
2) АЦП поразрядного взвешивания, основанные на уравновешивании Ux суммой n - эталонных напряжений;
3) АЦП интегрирующего типа;
4) АЦП с единичным приближением (следящего типа) основанные на компенсации входного сигнала Ux ступенчатым сигналом, изменяющимся с шагом квантования ΔU.

Разрядность таких АЦП составляет 10 -16 бит c высоким

быстродействием (1 - 40 мкс). Основное применение – многоканальные ИС.

– 1 эталонов напряжений, различающихся на один квант ΔU.

Преобразование осуществляется за один такт.
Новыми разновидностями АЦП интегрирующего типа являются дельта-сигма и сигма-дельта АЦП. Сигма-дельта AЦП применяют для преобразования относительно медленных сигналов с большим динамическим диапазоном.

аналоговой информации для исполнительных устройств систем управления, цифроуправляемых генераторов

программируемых источников питания и т. д.

или правилом Найквиста.

УИП - унифицирующий измерительный преобразователь;
УУ – устройство управления (контроллер);

АЦП аналого-цифровой преобразователь
ИФУ – интерфейсное устройство.

- погрешности датчика,

коммутатора, УВХ и АЦП.
Значения погрешностей выбираются из паспортных или справочных данных. Основную долю в погрешность преобразования АЦП вносит погрешность квантования.