工頻噪聲濾除裝置與方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種工頻噪聲濾除裝置與方法，涉及信號處理領域。該工頻噪聲濾除裝置與方法首先通過對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形，再在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；最大幅值對應的頻率值即可工頻噪聲信號的頻率值，此時實時設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；最后控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。該工頻噪聲濾除裝置與方法在工頻噪聲信號的頻率發生漂移時，可自適應地并且更為精確有效地對發生漂移后的工頻噪聲信號進行濾波。

Power frequency noise filtering device and method

The invention provides a device and a method for filtering an industrial frequency noise, relating to the signal processing field. The power frequency noise filtering method and device based on the signal waveform in time domain conversion, in order to obtain the waveform signal in the frequency domain, and then find the corresponding maximum amplitude of waveform signals in the frequency domain of the value of the frequency in the first frequency range preset; frequency corresponding to the maximum amplitude value can be the power frequency noise signal frequency value, the design for real-time filters and the maximum amplitude frequency value corresponding to the signal correlation; finally control the filter to the maximum amplitude frequency value corresponding to the frequency noise signal correlation filter. When the frequency of the power frequency noise signal drifts, the power frequency noise filtering device and method can adaptively and more accurately and effectively filter the power frequency noise signals after the drift.

【技術實現步驟摘要】
工頻噪聲濾除裝置與方法
本專利技術涉及信號處理領域，具體而言，涉及一種工頻噪聲濾除裝置與方法。
技術介紹
心電信號(Electrocardiogram，ECG)是人類最早研究并應用于臨床醫學的生物電信號之一，它反映了心臟在興奮產生、傳導和恢復過程中的電變化，是心臟電活動的一種客觀表示，在不同層面上反映了心臟的工作狀態，對于心臟疾病的臨床診斷和治療具有非常重要的參考價值。心電信號是一種微弱的生物電信號，其幅度為毫伏(mV)級，很容易受到外界環境的影響。在對心電記錄的過程中，被記錄者身體的活動、呼吸、各種通訊設備等都會對記錄過程產生較大的干擾，這些干擾對于信號檢測的正確性有很大的影響。工頻噪聲是由帶電系統產生的一種干擾，呈現的形態類似在純凈心電信號上出現正弦波以及類似正弦波的波形。這種類型的噪聲頻率一般為50Hz或60Hz，且其幅值不高，心電信號形最高幅度的50％左右。在心電信號處理的應用中，工頻噪聲是心電信號受到的主要干擾噪聲之一。現有技術中，去除工頻噪聲的方法比較多，例如，采樣固定的窄帶陷波器(主要包括IIR濾波、FIR濾波)基于最小二乘法濾除50Hz或60Hz的工頻干擾。該自適應濾波方法雖然不會影響心電信號本身，并且能夠在一定程度上跟蹤工頻干擾的頻率，但是工頻干擾的波動會達到主頻的±3％，而心電信號的工頻噪聲會在一段時間后產生漂移，對于固定的窄帶陷波器來說，當工頻噪聲在一段時間后產生漂移后，對工頻噪聲濾除的有效性以及精確性即變低，不能獲得最大的濾波增益甚至無法進行濾波。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術實施例的目的在于提供一種工頻噪聲濾除裝置與方法，以改善上述問題。第一方面，本專利技術實施例提供了一種工頻噪聲濾除裝置，所述工頻噪聲濾除裝置包括：信號收發單元，用于接收一信號采集模塊發送的電信號在時域內的波形；信號轉換單元，用于對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形；查找單元，用于在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；濾波器設計單元，用于設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；濾波控制單元，用于控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。第二方面，本專利技術實施例還提供了一種工頻噪聲濾除方法，所述工頻噪聲濾除方法包括：接收一信號采集模塊發送的電信號在時域內的波形；對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形；在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。與現有技術相比，本專利技術提供的工頻噪聲濾除裝置與方法，首先通過對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形，再在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；最大幅值對應的頻率值即可工頻噪聲信號的頻率值，此時實時設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；最后控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。該工頻噪聲濾除裝置與方法在工頻噪聲信號的頻率發生漂移時，可自適應地并且更為精確有效地對發生漂移后的工頻噪聲信號進行濾波。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。附圖說明為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本專利技術實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本專利技術的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本專利技術的范圍，而是僅僅表示本專利技術的選定實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1本專利技術實施例提供的服務器的結構框圖；圖2為專利技術實施例提供的工頻噪聲濾除裝置的功能單元示意圖；圖3為專利技術實施例提供的工頻噪聲濾除方法的流程圖；圖4為專利技術實施例提供的濾波前的心電信號的時域波形圖和頻域波形圖(其中，工頻噪聲為47HZ)；圖5為現有技術提供的利用50HZ的濾波器對工頻噪聲為47HZ的心電信號進行濾波后的時域波形圖和頻域波形圖；圖6為現有技術提供的利用47HZ的濾波器對工頻噪聲為47HZ的心電信號進行濾波后的時域波形圖和頻域波形圖。圖標：100-工頻噪聲濾除裝置；200-服務器；101-存儲器；102-存儲控制器；103-處理器；104-外設接口；201-信號收發單元；202-信號轉換單元；203-查找單元；204-濾波器設計單元；205-濾波控制單元；206-判斷單元。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本專利技術實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本專利技術的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本專利技術的范圍，而是僅僅表示本專利技術的選定實施例。基于本專利技術的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1所示，是本專利技術提供的工頻噪聲濾除裝置100的功能模塊示意圖。安裝有該工頻噪聲濾除裝置100的服務器200包括存儲器101、存儲控制器102、處理器103以及外設接口104。所述存儲器101、存儲控制器102、處理器103、外設接口104各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實現數據的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信號線實現電性連接。所述工頻噪聲濾除裝置100包括至少一個可以軟件或固件(firmware)的形式存儲于所述存儲器101中或固化在所述本地終端設備的操作系統(operatingsystem，OS)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執行存儲器101中存儲的可執行模塊，例如所述工頻噪聲濾除裝置100包括的軟件功能模塊或計算機程序。其中，存儲器101可以是，但不限于，隨機存取存儲器(RandomAccessMemory，RAM)，只讀存儲器(ReadOnlyMemory，ROM)，可編程只讀存儲器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)，可擦除只讀存儲器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(ElectricErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存儲器101用于存儲程序，所述處理器103在接收到執行指令后，執行所述程序，前述本專利技術實施例任一實施例揭示的流過程定義的服務器所執行的方法可以應用于處理器103中，或者由處理器103實現。處理器103可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器，包括中央處理器(CentralProces本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述工頻噪聲濾除裝置包括：信號收發單元，用于接收一信號采集模塊發送的電信號在時域內的波形；信號轉換單元，用于對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形；查找單元，用于在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；濾波器設計單元，用于設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；濾波控制單元，用于控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。

【技術特征摘要】
1.一種工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述工頻噪聲濾除裝置包括：信號收發單元，用于接收一信號采集模塊發送的電信號在時域內的波形；信號轉換單元，用于對所述電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取電信號在頻域內的波形；查找單元，用于在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值；濾波器設計單元，用于設計用于過濾與所述最大幅值對應的頻率值關聯的電信號的濾波器；濾波控制單元，用于控制所述濾波器對與所述最大幅值對應的頻率值關聯的工頻噪聲信號進行濾除。2.根據權利要求1所述的工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述查找單元還用于將濾波后的電信號在時域內的波形進行轉換，從而獲取濾波后的電信號在頻域內的波形；所述工頻噪聲濾除裝置還包括：判斷單元，用于依據濾波后的電信號在頻域內的波形判斷濾波后的電信號的質量是否符合預設標準；所述查找單元還用于若濾波后的電信號的質量低于預設標準時，再次在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值。3.根據權利要求2所述的工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述判斷單元用于判斷所述預設定的第一頻率范圍內的頻率段的信號能量占預設定的第二頻率范圍的頻率段的信號能量的比例是否大于預設定的第一閾值，其中第一頻率范圍屬于第二頻率范圍；所述查找單元還用于若所述預設定的第一頻率范圍內的頻率段的信號能量占預設定的第二頻率范圍的頻率段的信號能量的比例大于預設定的第一閾值時，再次在預設定的第一頻率范圍內查找電信號在頻域內的波形的最大幅值對應的頻率值。4.根據權利要求1所述的工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述信號轉換單元用于對所述電信號進行快速傅里葉變換或希爾伯特變換，獲取電信號在頻域內的波形。5.根據權利要求1所述的工頻噪聲濾除裝置，其特征在于，所述濾波器為無限脈沖響應陷波器或非遞歸型濾波器或基于零極點分布的陷波器。6.一種工頻噪聲濾除方法，其特征在于，所述工頻噪聲濾除方法包括：接收...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱濤，羅偉，張瑋，李毅，
申請(專利權)人：武漢中旗生物醫療電子有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42