壓電薄膜傳感器及其在心臟監測中的應用

　　三、心臟監測系統硬件
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　　整個硬件系統可以分為三個部分：信號的采集部分、信號的處理控制部分、信號的輸出部分。信號的采集包括心音傳感器、心電電極、阻抗變換電路、濾波器、同相放大器和模數轉換電路。信號的處理控制部分主要由8031單片機完成，信號的輸出由8255芯片完成。
1、信號采集部分心音和心電綜合檢測系統的信號拾取包括心電和心音信號的拾取，鑒于二者的產生機理不同，該部分由心電電極和心音傳感器組成。心電電極我們采用市售的普通一次性心電電極，心音傳感器采用我們自己研制PVDF壓電薄膜傳感器。通過壓電薄膜傳感器采集的心音信號強度僅有幾個毫伏的數量級，需要對信號進行放大，我們利用一種高共模抑制比、高輸入阻抗的運算放大器，利用電路的高度對稱性，來控制放大倍數。心電放大單元包括輸入緩沖電路、高共模抑制比高增益差動放大器、低通濾波器、QRS波檢測電路等部分。圖3是我們的設計的前兩級放大電路的頻率響應圖譜。從圖中可以看出來，在包括心音和心電信號的很大的一個寬頻率范圍內，電路能夠對信號有效放大，并且其增益基本相同。有效的減少了由于基線和信號放大不均所造成的誤診和漏診。數據采集系統是很多應用領域中不可缺少的部分。它是實時采集與溫度、濕度、壓力、流量、速度等有關的連續變化的模擬量信號，通過模/數轉換器把這些模擬信號變成數字信號或直接采集代表某些狀態特性的開關量，送計算機進行處理。我們的數據采集系統的硬件結構如圖4所示。