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频率为0.0001~20Hz的声波称为次声,具有频率低、波长长、传播距离远等特点。次声广泛存在于自然界、工业生产环境、交通运输环境和军事环境中。在我们生活的环境中次声广泛的存在,地震、火山爆发、工业生产、交通运输均会产生次声。此外,人体也会产生次声,不同器官有不同的固有频率,但大多都落在次声频段范围内,例如头部固有频率为8~12Hz、胸部为4~6 Hz、腹部为6~9Hz、盆腔为6Hz、心脏为5Hz。人体产生的次声的特性会反映相应器官的活动情况,可以通过对这些次声的分析研究,了解人体健康状况。因此次声信号的采集在医学研究上也具有深远的意义。
本研究选用杭州爱华公司生产的专业型微麦克风传感器AWA14425作为次声传感器,配以高精度的信号调理电路(包括信号放大与滤波),采用ADμC7026组成下位机嵌入式系统,通过RS-232串口实现和PC机的通信,完成对次声信号的采集并将采集数传输至PC机,在PC机上进行数据存储和实时显示,以用于对人体次声信号的分析,进而用于辅助医学诊断。上位机软件采用Microsoft的VisualC++环境编程,使用MScom控件实现与下位机的串口通信。Visual C++实现了可视化编程,提供友好的用户界面,软件实现了数据接收和存储。最后,利用专用于科学计算的MATLAB软件对采集到的次声信号进行了分析。
本研究主要包括以下工作:
(1)通过文献阐述了人体次声信号的产生及其特点,重点分析了心音、肺音的产生及其可能存在次声频段的证据,并选择了适合于人体次声采集的次声传感器;
(2)采用 AWA14425作为传感器,用ADμC7026作主处理器计了一套数据采集系统,采集、存储人体次声信号,并通过串口通信将采集到的次声信号传输给计算机;
(3)运用MATLAB对采集的人体次声信号数据进行了频域分析,研究了人体次声信号的频域特点,并对所作的工作进行总结,对未来的发展与研究方向提出了建议。
本研究的重点是设计适合采集人体次声信号的数据采集系统,包括采集系统方案论证、硬件设计和软件设计。本研究设计的次声信号采集系统,可用于采集人体次声信号,为次声用于辅助医学诊断奠定了基础。但由于人体是一个复杂的机体,其次声信号也复杂多样,要将次声用于辅助医学诊断还有很多的工作要做。