滤波器设计及在心电信号滤波中的应用.doc

目录 一 课题概述.......................................................1 课题名称........................................................1 题目及要求......................................................1 二 设计的详细步骤.................................................1 心电信号采集....................................................1 心电信号分析....................................................1 含噪心电信号合成................................................1 数字滤波器设计及滤波............................................2 心电信号波形观察、频谱观察......................................2 三 具体模块过程及结果（图形）.....................................3 设计的模块图....................................................3 模块语句及实现结果..............................................3 四 设计总结.......................................................15 一 课题概述 1.课题名称 数字滤波器设计及在心电信号滤波中的应用 2.题目及要求 采用双线性变换法与脉冲响应不变法，分别利用不同的原型低通滤波器（Butterworth型与切比雪夫I型）来设计各型IIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型），绘出滤波器的频域响应；并用这些数字滤波器对含噪心电信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。。 二 设计的详细步骤 1.心电信号采集 心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现，信号一般比较微弱，幅度在10μV~5mV，频率为0.05~100Hz。在心电信号的采集、放大、检测及记录过程中，有来自外界的各种干扰。记录一段时间内的人体心电信号波形，要求长度不小于10秒，并对记录的信号进行数字化，保存为数据文件；这里，我们使用美国的MIT/BIH心电原始数据，由实验老师给出一定长度的心电原始数据，数据保存在文件“a01.txt～a12.txt”中，在MATLAB中通过如下语句读取： %从当前路径下的a01.txt文件读取心电原始数据到变量a01中，a01为二维数据，第一列为心电信号时间，第二列为心电信号幅度。 a=load (a15.txt); 2.心电信号分析 使用MATLAB绘出数字化后的心电信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽，并说明心电信号的基本特征。 3.含噪心电信号合成 在MATLAB软件平台下，给原始的心电信号叠加上噪声或干扰，干扰类型分为如下几种：1）白噪声；2）工频干扰（50Hz）；3）谐波干扰（二次、三次谐波为主，分别为100Hz、150Hz）；4）其它干扰，可设置为低频、高频、带限噪声，或冲激干扰。绘出叠加噪声后的心电信号时域和频谱图，在视觉上与原始心电信号图形对比，绘出其时域波形差，分析频域基本特征变化。 4. 数字滤波器设计及滤波,完成以下题目中的一个 给定滤波器的规一化性能指标（参考指标,实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定）例如：通带截止频率wp=0.25*pi, 阻通带截止频率ws=0.3*pi; 通带最大衰减Rp=1 dB; 阻带最小衰减Rs=15 dB，每个题目至少设计出3个用不同方法的不同类型滤波器。 题目（1）：采用窗函数法与等波纹法分别设计各型FIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型）来对叠加干扰前后的心电信号进行滤波处理，绘出滤波器的频域响应，绘出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；在相同的性能指标下比较各方法的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。 题目（2）：采用双线性变换法与脉冲响应不变法，分别利用不同的原型低通滤波器（Butterworth型与切比雪夫I型）来设计各型I