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高分辨率示波器HDO在医疗电子测试领域的应用

/?? 2014年04月08日 ?? 收藏0
概述

全球医疗电子市场规模庞大并且近年来急速增长。医疗电子器械涵盖极其复杂的医疗影像系统(如MRI:磁共振成像设备)到简易的家用电子血压计。从事医疗电子器械生产的厂商当然希望医疗设备测量精度越高越好,但是现实情况是精确测量人体的各项指标本身就极富挑战。

在实验条件下进行电子器件测试时,工程师往往会对器件输入已知的测试信号,测试信号本身是模拟的真实信号,然后观察被测器件的响应输出。这种方法同样适用于测试医疗电子器件或设备,但是,当医疗电子设备应用于实际测试场合时,需要从人体本身获取信号,问题就变得复杂了。问题在于:

1、没有严格重复(周期性)的信号源,例如,每一次心脏脉冲和每一次神经元电脉冲都与前一次有少许不同,没办法完全重复。

2、通常情况下,人体信号的SNR(信噪比)没有其他类型的电信号那么理想。

然而,在医疗设备中,测量的精确性又是至关重要的。以测试测量的观点来看,在噪声水平较大时,测试仪器最好能够十分精确得抓取和测量“单次”信号(而非多次信号的平均值,因为信号并非重复的)。

生成测试信号

在医疗仪器产品真正应用于临床之前,在它的研发阶段都会经过一系列的测试,甚至在产品的设计阶段,就需要模拟一些信号对仪器进行测试,这些信号都是仪器最终将要捕获的模拟的人体信号,以保证医疗仪器在交付最终用户之前能够工作正常。图1中上面的一条波形显示了一种测试信号。该信号是由数字示波器(DSO)采集的,信号中包含一些列的脉冲,每一个较大幅值的脉冲之前和之后都有一个小幅值的脉冲,整个波形重现了一段心电图(EKG)检测仪的输出波形。其中较大的脉冲称为“R波”,R波之前的较小的脉冲称为“P波”,整个脉冲的序列是加载于缓慢变化的调制信号之上的。这段信号是由示波器采集之后,再由Teledyne LeCroy提供的ArbStudio任意波形发生器输出的,在ArbStudio上几乎可以生成任何任意波形或标准函数波形(正弦、三角、斜坡等)。

图 1: 上面一条曲线是ArbStudio任意波形发生器生成的一段由8bit示波器采集的波形,下面一段是对上面波形的放大
图 1: 上面一条曲线是ArbStudio任意波形发生器生成的一段由8bit示波器采集的波形,下面一段是对上面波形的放大

在ArbStudio上,波形可以选择单次,多次,或者循环连续输出。用户也可以对真实的波形进行编辑和修改:例如,增加或删减噪声信号、增加毛刺信号等等。ArbStudio非常适合于应用在复杂波形的生成,或是需要模拟真实采集的波形(回放采集波形)的场合。Teledyne LeCroy提供了两种任意波形发生器-ArbStudio适用于需要长存储、复杂波形的应用场合;WaveStation适用于较短存储,生成简单函数波形的应用场合。


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