LTSpice аркылуу ЭКГнын симуляциясын алуу: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Жүрөктүн насостук жөндөмдүүлүгү электрдик сигналдардын милдети. Клиниктер жүрөктүн ар кандай көйгөйлөрүн аныктоо үчүн бул сигналдарды ЭКГда окуй алышат. Клиник тарабынан сигналды туура даярдоого чейин, аны туура чыпкалоо жана күчөтүү керек. Бул колдонмодо мен сизге ЭКГ сигналдарын изоляциялоо үчүн схеманы кантип түзүү керектигин айтып берем, бул схеманы бузуу менен үч жөнөкөй компонентке бөлүнгөн: приборлордун күчөткүчү, диапазондуу чыпкасы жана каалаган чеги бар фильтр. басылган адабияттар жана учурдагы моделдер менен аныкталган жыштыктар жана кирешелер.

Берилиштер:

Бул LTSpice симуляциясына арналган колдонмо, андыктан схемаларды моделдөө үчүн керек болгон жалгыз материал - бул LTSpice тиркемеси. Эгерде сиз схемаңызды ЭКГ wav файлы менен сынап көргүңүз келсе, мен бул жерден өзүмдү таптым.

1-кадам: Band-pass чыпкасын иштеп чыгуу

Типтүү ЭКГ сигналдары 0,5-250 Гц жыштык диапазонуна ээ. Эгер сиз анын артында турган теорияга кызыгып жатсаңыз, анда бул жөнүндө же бул жерден көбүрөөк окуганды окуңуз. Бул колдонмонун максаттары үчүн, бул эмнени билдирет, биз ал региондордо эмес, бардыгын чыпкалоону каалайбыз. Биз муну топтук чыпка менен жасай алабыз. Жарыяланган схемада жайгаштырылган өзгөрмөлөрдүн негизинде 1/(2*pi*R1*C1) жана 1/(2*pi*R2*C2) диапазондорунун ортосунда өткөрмө чыпкалар чыпкаланышат. Алар сигналды (R2/R1) аркылуу күчөтүшөт.

Баалуулуктар ЭКГ сигналынын чегине дал келиши үчүн жыштыктын чектик мааниси тандалып алынган жана киреше 100гө барабар болмок. Тиркелген сүрөттөрдө бул баалуулуктар менен алмаштырылган схеманы көрүүгө болот.

2 -кадам: Notch чыпкасын долбоорлоо

Эми биз ЭКГнын сигналынын жыштык диапазонунда эмес, бардыгын чыпкалагандан кийин, анын чегинде бурулуштарды чыпкалоо убактысы келди. Электр линиясынын ызы-чуусу ЭКГнын эң көп таралган бурмалоолорунун бири жана ~ 50 Гц жыштыгына ээ. Бул диапазондогу диапазондо болгондуктан, аны оюк чыпкасы менен чыгарса болот. Тиштүү чыпка тиркелген схемага негизделген 1/(4*pi*R*C) мааниси бар борбордук жыштыкты алып салуу менен иштейт.

50 Гц ызы -чууну чыпкалоо үчүн резистор жана конденсатордун баасы тандалып алынган жана алардын баалуулуктары тиркелген схемага туташтырылган. Бул RC компоненттеринин иштей турган жалгыз айкалышы эмес экенин эске алыңыз; бул менин тандаганым эле. Ар кандай нерселерди эсептеп, тандап алыңыз!

3 -кадам: Аспаптык күчөткүчтү долбоорлоо

ЭКГнын чийки сигналын дагы күчөтүү керек. Биз схеманы курганда, күчөткүчтү биринчи орунга коёбуз, бирок чыпкалардан кийин ойлонуу оңой. Бул схеманын жалпы пайдасы жарым-жартылай күчөтүү менен аныкталат (сергитүү үчүн 1-кадамды караңыз).

ЭКГнын көбүндө 100 дБдан кем эмес киреше бар. Бир схеманын дБ кирешеси 20*log | Vout / Vin | An Vout/Vin түйүн анализи аркылуу резистивдүү компоненттер боюнча чечилиши мүмкүн. Биздин схема үчүн бул жаңы киреше билдирүүсүнө алып келет:

dB Gain = 20*log | (R2/R1)*(1+2*R/RG) |

R1 жана R2 диапазондуу чыпкадан (1-кадам), ал эми R жана RG бул күчөткүчтүн компоненттери (тиркелген схеманы караңыз). 100 dB киреше алуу үчүн чечим R/RG = 500. R = 50k ohms жана RG = 100 ohms мааниси тандалып алынган.

4 -кадам: Компоненттерди тестирлөө

Бардык компоненттер өзүнчө LTSpice's AC Sweep octave анализдөө куралы менен сыналган. Октавага 100 упай, 0.01 Гц башталыш жыштыгы жана 100k Гц аяктоо жыштыгы тандалды. Мен 1В кирүү чыңалуусунун амплитудасын колдондум, бирок сиз башка амплитудага ээ болосуз. AC тазалоонун маанилүү жолу - бул жыштыктардын өзгөрүшүнө туура келген чыгымдардын формасы.

Бул тесттер 1-3-кадамдарда тиркелгендерге окшош графиктерди бериши керек. Эгерде алар андай кылбаса, анда резистор же конденсатор баалуулуктарын кайра эсептеп көрүңүз. Сиздин амперди иштетүү үчүн жетиштүү чыңалууну камсыз кылбагандыктан, сиздин схемаңыз дагы болушу мүмкүн. Эгерде сиздин R жана C математикаңыз туура болсо, оппериңизге берген чыңалууңуздун көлөмүн көбөйтүүгө аракет кылыңыз.

5 -кадам: Бардыгын бириктирүү

Эми сиз бардык компоненттерди бириктирүүгө даярсыз. Адатта, күчөтүү чыпкалоодон мурун жүргүзүлөт, андыктан приборлордун күчөткүчү биринчи орунга коюлган. Трансляция чыпкасы сигналды андан ары күчөтөт, ошондуктан ал чыпкаланган чыпкадан мурун экинчисине коюлду. Жалпы схема AC Sweep симуляциясы аркылуу ишке ашты, ал күтүүчү натыйжаларды 0.5 - 250 Гцтин ортосунда күчөтүү менен чыгарды, 50 Гц оюк диапазонун кошпогондо.

6 -кадам: ЭКГ сигналдарын киргизүү жана тестирлөө

Сиз чыңалуу булагыңызды өзгөртө аласыз, чынжырды AC шыпыргандын ордуна ЭКГ сигналы менен камсыздай аласыз. Бул үчүн сиз каалаган ЭКГ сигналын жүктөп алышыңыз керек болот. Мен бул жерде ызы-чууну күчөткөн.wav файлын жана clean.txt ЭКГ сигналын таптым. бирок сиз жакшыраагын таба аласыз.. Wav файлынын чийки кириши жана чыгышы тиркелген көрүнүшү мүмкүн. ЭКГнын чуусуз жакшыртылган сигналы жакшыраак чыгарууну чыгарабы же жокпу айтуу кыйын. Сигналга жараша чыпкаңыздын чектерин бир аз тууралашыңыз керек болот. Таза өтүү сигналынын чыгышын да көрүүгө болот.

Киргизүүнү өзгөртүү үчүн, чыңалуу булагыңызды, PWL Файл жөндөөнү жана каалаган файлды тандаңыз. Мен колдонгон файл.wav файлы болчу, ошондуктан мен LTSpice директивалык текстин "PWL File =" ден "wavefile =" кылып өзгөртүүгө туура келди.. Txt файлын киргизүү үчүн, PWL текстин ошол бойдон калтырышыңыз керек.

Чыгууну идеалдуу ЭКГ сигналы менен салыштыруу, компоненттерди өзгөртүү менен жакшыртууга дагы деле мүмкүнчүлүк бар экенин көрсөтөт. Бирок, баштапкы файлдын формасы жана ызы-чуу күчөтүлгөн мүнөзүн эске алганда, биз P-толкунду, QRS жана T-толкунун чыгарып алганыбыз-бул эң биринчи чоң кадам. Таза ЭКГ текст файлы чыпкадан кемчиликсиз өтүшү керек.

Эскертүү, бул ЭКГ киргизүү сигналынын жыйынтыктарын кантип чечмелеп жатканыңызга этият болуңуз. Эгерде сиз таза.txt файлын гана колдонсоңуз, бул сиздин системаңыз сигналды туура чыпкалоо үчүн иштейт дегенди билдирбейт - бул ЭКГнын маанилүү компоненттери чыпкаланбаганын билдирет. Башка жагынан алганда,.wav файлы жөнүндө көбүрөөк билбей туруп, толкун инверсиялары жана так формалар булак файлына байланыштуубу же керексиз сигналдарды чыпкалоодо маселе барбы же жокпу, айтуу кыйын.