1 前语
虚拟仪器是机技能与仪器相结合发生的一种新式仪器模块，它通常是由计算机、模块化的功用硬件与带有数据处理、进程操控的可视化软件构成。本体系运用NI公司出品的LabView6.1图形言语编程完结。LabView选用图标替代传统的文字代码完结编程，图标代表的程序模块都是NI公司开发的老练程序模块，因此，选用LabView编程能够大大提高体系开发功率。
胎儿监护及围产期监护是产科中一项重要的监护办法。常用的胎儿监护办法有：超声多普勒监护、胎心音监护和胎心电监护。其间，胎儿心电监护因其从母体腹部提取胎儿心电信号，对母体和胎儿无创，特别是能一起调查胎儿心电图，其长处显着，是产科常用的确诊办法。
尽管腹部心电信号拾取便利，可是，母体腹部信号杂乱，信噪比低，特别是一般母体心电信号比胎儿心电信号大10-20倍，而且胎儿心电约有10％-30％与母体心电重合，构成杂乱的QRS波群，而且胎儿心电的频谱与母体心电的频谱堆叠。这些要素给胎儿心电的检测带来了比较大的困难。学者们探究了一系列的信号处理办法处理这个，包含：匹配滤波法、自适应滤波法等。本体系选用比较常用的匹配滤波法。
2 体系的完结
2.1体系概要
本体系由硬件数据收集器和一般PC机两部分组成，通过RS-232口衔接。PC机上的应用程序选用图形化编程言语LabView6.1完结。硬件数据收集器采样获得的数据以串行通讯的办法发送给PC机，PC机上的软件通过RS-232接口模块读入波形数据，并送预处理模块，工频陷波和按捺基线漂移后，进行匹配滤波去除母亲心电的搅扰，终究在显现器上显现胎儿心电信号的波形。别的，PC机也能够串行通讯办法操控硬件数据收集器的作业状况，如调整增益、时刻常数等。
2.2 硬件信号收集体系
体系硬件由前置扩大、工频陷波、主扩大器、单片机体系等几部分组成。前置扩大器将导联传人的信号恰当扩大后，送工频陷波器陷波，以避免或许呈现的过强工频搅扰堵塞体系扩大通道。随后，信号通过主扩大器和末级扩大器几万倍扩大之后，单片机操控的A／D对其进行400×12 bits／s采样，数据经RS-232接口送PC机处理。硬件部分是PIC单片机操控的高精度心电信号收集体系。该体系内部选用12位高精度串行输出A／D转化器AD7895。采样得到的数据通过单片机处理后将依照下面的帧格局通过串口发给PC机。体系采样率为400Hz，数据传输速率为19.2kbps。该体系以低功耗为首要规划思维，其作业电流小于3mA，能够选用串口供电，无须外接电源。
其间，12个X表明12位A／D采样得到的数据；00、11为标志位，00代表高6位，11代表低6位。别的，硬件部分也接纳PC机的操控字。
2.3软件部分
软件部分分为RS-232接口模块、信号预处理、匹配滤波算法3部分，其间匹配滤波又包含相关检测和波形抵消2个部分。
2.3.1 RS-232接口模块
(1)串口供电。由于硬件数据收集器作业电流比较小，本体系运用RS-232中闲暇的握手信号线制成电源，使其作业因此，在主程序翻开串口读人数据前，有必要对硬件数据收集器加电，使其处于作业状况。在LabView中选用Serial Line Ctrl.Vi模块，将RTS和DTR置相应电子；(2)串口读写。由于硬件数据收集器在整个作业期间，以19.2kbps的速率接连向外发送数据，为了数据处理便利，选用了Serial Read With Time-out FT.vi模块，以确保每次从串口缓存中读出等量偶数个数据。用Serial Port Write.vi模块发送操控字给硬件模块。操控字的发送选用了LabView6.1中新增的事情驱动功用。
2.3.2信号预处理
首要功用是滤除工频搅扰和按捺基线漂移。
由于硬件体系选用串口供电，收集的信号中常混入50Hz的工频搅扰，有必要加以按捺。按捺工频搅扰的能够从硬件和软件2个方面来完结。在硬件方面，工频搅扰是一种共模信号，能够规划高质量的前置扩大器和杰出的屏蔽以及优异的电源模块削弱工频搅扰对体系的。在软件方面，运用50Hz的数字陷波的办法。本体系的数字陷波器选用Lab-View6.1 Signal Processing Toolbox中的Equi-Ripple Band-Stop PtByPt.vi控件完结。
基线漂移的原因有多种，其间由于运动形成体表电极与皮肤之间纤细的滑动和硬件元件热效应形成参数改变是首要原因。本体系选用非线性高通滤波的办法按捺基线漂移。详细办法是将腹部电信号通过中值滤波得到基线信号，并与原腹部信号相减。本体系选用的是Median Filter PtByPt.vi控件。显现了实践处理作用，A为原始腹部信号；B为通过中值滤波后的基线信号;C为按捺基线漂移后的腹部信号。
2.4 匹配滤波算法
2.4.1 数据行列的生成
行列是一种常用的数据结构，本体系运用这种数据结构进行匹配滤波。可是LabView6.1已有的行列控件queue，并不能满意运用要求，有必要从头创立一个。这儿选用与C言语中相似的作法，创立一个N个元素的数组变量main Buffer，将数据不断从尾部移动到首部。是用LabView编程完结的长对为1000的双精度浮点数行列，与C言语完结不同之处在于行列中数据移动的次数是1000，而不是999，这是由于LabView初始化与C言语不同所造成的。在LabView中，假如数组某个单元没有被附值，那么，该单元不被初始化。
因此，假如N=999，则第998个单元将被初始化，第999个单元由于是读，而没有被初始化，而致使后边的新数据输入操作无效。
2.4.2 相关检测算法
信号与检测模板的互相关运算,其间：S表不通过按捺基线操移和去除工频搅扰的腹部电信号；T表明体系内部的检测模板。通过互相关运算后就能够进行R峰检测了。互相关运算选用Signal Processing Toolbox中的ColssCorrelation.vi控件。
R峰检测实践上是对互相关运算的成果进行峰值检测，以求得母亲心电R峰的准确方位。用LabView体系自带的峰值检测控件Threshold Peak Deicer PtByPt.vi进行检测。
2.4.3 波形抵消算法
波形抵消算法的基本思维是把当时母亲心电QRS波群与从前求得的QRS波群模板进行加权均匀，出新的QRS波群模板，并与当时QRS波群相减，滤除母亲心电。临床实验独立于主程序之外的守时中止服务子程序完结显现功用，程序规划思路简略明晰、可读性强。体系所用的24C01C操作简略，3个管脚外，其他管脚接地即可。
3 体系软件
体系软件由主程序、显现数字中止服务子程序、功率操控中止服务子程序、计时中止服务子程序以及毛病处理子程序组成。人眼视觉暂留时刻为20ms，每位显现时刻距离有必要小于20ms。显现中止每次中止距离9ms，轮番切换显现3位LED，每位数字的显现时刻距离为18ms(＜20ms)，能够到达安稳的视觉作用。计时中止服务子程序包含正计时和倒计时，其间倒计时又分为以min为单位计时和以s为单位计时。毛病处理子程序完结的功用是封闭体系中止、封闭加热输出、依据采样温度判别并显现毛病的类型(短路、断路以及温度超支)、宣布报警以及等候用户承认毛病信息后程序主动复位等功用。为了编程便利，本体系详细编制了按键检测承认子程序、从D转化子程序、电压＼温度转化子程序、读EEPROM以及写EEPROM等子程序。
4 结束语
主动煎药机以其杰出的优越性受到了各大与制药厂家的欢迎，当然它也存在一些需求处理的，即：怎么处理先煎、后下问题，添加浓缩功用等。这些问题有待于在进一步的实践中不断完善。进程中发现传统的模板更新对母亲心电QRS波群改变的盯梢才能不强，某些情况下不能完全滤除母亲心电QRS波群，本体系改善了该办法。体系初始化时树立一个容量为N的模板库，将检测到的母亲心电QRS波群存入该库中，替换开始入库的母亲心电QRS波群，即构建一个母亲心电QRS波群行列，随后依照新高旧低的优先级准则进行加权均匀。各母亲心电QRS波群的权系数。
用信号流图的方式表明该算法。展现了体系对腹部电信号进行匹配滤波处理后的作用，A为从腹部提取的电信号；B为改善模板更新办法后的胎儿心电信号；C为选用传统模板更新办法的胎儿心电信号，*表明母亲心电的剩余。
5 定论
本体系硬件无须另配电源，体系结构更简略。软件选用LabView6.1进行图形化编程，直接运用NI公司供给的多种老练的软件模块，因此大大节约体系开发时刻和本钱。本体系具有信号基线校正功用，改善了传统匹配滤波模板更新的办法，通过近20例临床测验，均获得杰出作用。本体系在胎儿心电波群的识别上仍有改善的空间。
相关阅览：
便携式心电图收集与操控体系规划方案
ADAS1000心电图(ECG)规划
准确心电图（ECG）信号处理
