一种生命体征监测设备的评估系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子通信领域，涉及一种对生命体征监测设备进行评估的系统与方法。
【背景技术】
[0002]人体生物电信号检测技术和嵌入式应用技术在信息技术应用领域占有重要地位。而生命体征监测设备就是人体生物电信号检测技术的一种典型应用。研制生命体征监测设备，一般需要设计相应的硬件和软件系统。在对信号检测过程中，会由于被测信号具有信号幅度小，以及信号间特征差异性大的诸多特点，无法在硬件制造之前对设计的系统进行有效评估来验证设计结构是否满足设计规范要求，导致产品开发周期延长以及产品调试难度的增大。
[0003]目前生命体征监测设备的相关产品在研发过程中多采用理论计算建模和模拟仿真，无法有效验证模型的真实有效性。在实际使用过程中，由于人体生命体征信号的差异性，通过若干人群的测试同样无法完全验证生命体征监测设备功能的完备性和可靠性。若仅依据仿真结果和样本测试的结果就进行生产将可能带来严重后果。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种生命体征监测设备的评估系统与方法。所述系统可实现生命体征信号的模拟与调整。利用本发明提供的系统和方法，设计者可以灵活地组建生命体征监测设备的硬件结构并方便地完成软件调试，从而在较短时间内构建生命体征监测设备的应用系统，并对其性能指标进行快速评估。
[0005]为实现上述目的，本发明采取如下技术方案。
[0006]一种生命体征监测设备的评估系统，包括:控制模块，模拟生命体征信号源模块，生命体征信号调整电路模块及显示器模块。其中，
[0007]控制模块:是评估系统的控制核心，用于产生生命体征数字信号及测量频率响应曲线需要的正弦数字信号，提供人机交互接口，输出增益控制信号至可控增益放大器，对生命体征信号进行数字滤波，输出显示评估结果等。控制模块由CPU、存储器、数字滤波器、人机交互按键及各种接口电路组成。存储器用于存储器程序、配置参数及测量结果数据；数字滤波器用于滤除测量信号中的噪声。
[0008]模拟生命体征信号源模块:在控制模块作用下为待评估设备提供生命体征信号或正弦信号。包括D/A和可控增益放大器。控制模块输出的生命体征数字信号送至D/A转换为模拟信号，控制模块输出增益控制信号至可控增益放大器的增益控制端，最终得到满足要求的模拟生命体征信号。模拟生命体征信号源模块的输出与生命体征信号调理电路模块的输入或待评估设备的输入相连。
[0009]生命体征信号调理电路模块:包括小信号前置放大电路、增益调整电路和A/D。可以灵活设定体征信号关键参数，对模拟生命体征信号源模块或待评估设备输出的生命体征信号进行放大和变换。该模块的输出与控制模块相连。当对该模块进行校准时，该模块输入端与模拟生命体征信号源模块的输出端相连；当对待评估设备进行评估时，该模块输入端与待评估设备的输出端相连。生命体征信号的幅度调整由控制模块调整可控增益放大器的增益来实现；生命体征信号的频率调整通过控制模块改变A/D的采样率来实现。
[0010]显示器模块:用于显示评估结果。
[0011]利用所述系统对生命体征监测设备评估的方法包括以下步骤:
[0012]步骤1，设置本发明所述系统的初始参数。
[0013]步骤2，测量系统增益校准参数。
[0014]步骤3，对待评估设备进彳T评估。
[0015]步骤4，在显示器上显示评估结果。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0017]1.应用本发明可以为待评估设备提供不同类型的体征信号，实现对待评估设备传递函数、频率响应、带内幅度波动、信噪比和病灶特征信号等多种特性的评估。解决了现有生命体征监测设备在研发过程中采用理论计算建模和模拟仿真无法有效验证模型的有效性问题。
[0018]2.本发明采用数字信号处理技术对待评估设备输出信号的噪声进行处理，可获得待评估设备的固有噪声模型，为待评估设备的硬件修正和编程算法提供理论依据。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述系统的组成框图；
[0020]图2为本发明实施例采用的嵌入式控制模块组成框图；
[0021]图3为模拟生命体征信号源模块组成框图；
[0022]图4为生命体征信号调理电路模块组成框图。
【具体实施方式】
[0023]下面根据附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0024]本发明所述系统的结构如图1所示，包括:控制模块1，模拟生命体征信号源模块2，生命体征信号调整电路模块3，显示器模块4。其中，
[0025]控制模块1:是评估系统的控制核心，用于产生生命体征数字信号及测量频率响应曲线需要的正弦数字信号，提供人机交互接口，输出增益控制信号至模拟生命体征信号源模块2的可控增益放大器22和生命体征信号调理电路模块3的可控增益放大器32，对生命体征信号进行数字滤波，输出显示评估结果等。本实施例的控制模块I采用嵌入式结构，组成如图2所示，由CPU11、存储器12、数字滤波器13、JTAG调试接口 14、人机交互按键15、USB通信接口 16、GP1功能复用接口 17、显示接口 18等组成。CPUll选用ARM系列CPU，如S5pv210。存储器12用于存储器程序、配置参数及测量结果数据。数字滤波器13用于滤除测量信号中的噪声。
[0026]模拟生命体征信号源模块2:在控制模块I作用下为待评估设备提供生命体征信号或正弦信号。该模块组成如图3所示，包括D/A 21、可控增益放大器22。D/A21用于将控制模块I输出的数字信号转换成模拟信号，并送至可控增益放大器22进行放大；可控增益放大器22的增益由控制模块I输出的增益控制信号进行调整，增益的调节范围是I?32倍。
[0027]生命体征信号调理电路模块3:对模拟生命体征信号源模块或待评估设备输出的生命体征信号进行放大和变换，可以灵活设定体征信号关键参数。组成如图4所示，包括前置放大电路31、可控增益放大器32和A/D 33。生命体征信号调理电路模块3的输出与控制模块I相连。当对所述系统进行校准时，所述模块3的输入端与模拟生命体征信号源模块2的输出端相连；当对待评估设备进行评估时，所述模块3的输入端与待评估设备的输出端相连。前置放大电路31用于对生命体征信号进行放大；可控增益放大器32用于不同生命体征信号与本系统之间电平匹配的调整，其增益大小通过控制模块I进行调整，增益调节范围是I?32倍。A/D 33用于将可控增益放大器32输出的模拟信号转换为数字信号。
[0028]应用所述系统对待评估设备进行评估的方法包括以下步骤:
[0029]步骤1，设置本发明所述系统的初始参数。
[0030]步骤1.1，设置信号源的信号特征值:信号类型，频率范围，幅度范围。信号类型包括:心电信号，血氧信号，肌电信号。
[0031]步骤1.2，设置数字滤波器的特征值:滤波器类型，频率调整步长。滤波器类型包括:低通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，50Hz工频噪声抑制滤波器。
[0032]步骤1.3，分别设置可控增益放大器22、32的特征值:增益调整范围，增益调整步长。
[0033]步骤1.4，将特征值储到存储器12。
[0034]步骤2，测量系统增益校准参数。
[0035]步骤2.1，控制模块I输出频率为F的正弦数字信号至模拟生命体征信号源模块2的D/A21的输入端，经D/A21转换输出频率为F的模拟信号至可控增