專利名稱：一種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高信號信噪比的方法及系統(tǒng)，尤其涉及ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
目前，在電子醫(yī)療領域中，對信號進行處理并對信號進行放大的電路是很常見的電路，特別是在采集人體微弱信號的醫(yī)療電子設備中，基本上都會有對信號進行放大的信號放大電路。在前端的放大電路中，信號信噪比的大小是衡量這個放大電路好壞的關鍵。信噪比的定義狹義來講是指放大器的輸出信號的電壓幅值與同時輸出的噪聲電壓幅值的比值，常常用分貝數(shù)表示，設備的信噪比越高表明它產生的雜音越少。一般來說，信噪比越大，說明混在信號里的噪聲越小，聲音回放的音質量越高，否則相反。信噪比一般不應該低于 70dB。目前在醫(yī)療設備無創(chuàng)經顱多普勒(下面簡稱TCD)的前端放大電路中前端信號的信噪比不高，在TCD的前端信號中夾雜著很多噪聲，噪聲里面有很多是白噪聲。這些噪聲在前端電路中被放大很多倍，對TCD的圖像有很大影響，有時候會導致臨床醫(yī)生對病人的病情做出錯誤的判斷或者檢測不出來病人的病情。在目前TCD電路設計中，模擬信號被放大后，通過IC進行模擬的解調，然后通過AD采集解調出來的信號，將AD采集到的信號傳給上位機進行處理。下面詳細介紹T⑶現(xiàn)有的技術的部分電路工作原理。在系統(tǒng)上電后，T⑶的探頭接收到的回波信號，經過一路放大電路進行一定幅值的放大，對放大后的信號進行模擬的解調，將解調后的信號輸入給AD，AD采集信號后，將信號進行數(shù)字處理，信號經過數(shù)字化處理后,將數(shù)據(jù)傳輸給上位機?，F(xiàn)有的技術解決方案是利用心電信號作為觸發(fā)同步信號，假設人體是ー個平穩(wěn)隨機系統(tǒng)，通過不同時間片段的信號疊加，達到增強信號、抵消噪聲的目的?，F(xiàn)有的技術對TCD前端的接收信號的放大只是使用一個通道的電路對信號進行放大，這樣的信號放大電路，特別是對夾雜著白噪聲的信號進行放大時，信號的信噪比不高。在解調信號的電路，使用的是模擬解調的方法，信號完整性不好，導致TCD診斷時靈敏度不夠，TCD圖像質量不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是構建ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)，可以提高前端信號的信噪比，減少白噪聲的干擾，解決了經顱多普勒圖像質量不高，靈敏度不夠的問題。本發(fā)明的技術方案是ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，包括按照電信號順序依次連接的信號采集單元、信號預處理単元、信號處理單元及輸出單元；所述信號采集単元用于采集人體經顱信號，并將該經顱信號轉換為電信號，同時對該電信號進行濾波處理；所述信號預處理単元將該電信號傳輸至多個通道，并對每個通道的信號進行放大處理及模數(shù)轉換處理；所述信號處理單元用于對多個通道的信號進行疊加處理及數(shù)字解調處理；所述輸出單元將信號輸出及顯示。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述信號預處理単元包括多個放大模塊及多個模數(shù)轉換模塊，所述電信號分別傳輸至多個通道，每個通道分別包括一個放大模塊和一個模數(shù)轉換模塊，所述放大模塊對信號進行放大處理；所述模數(shù)轉換模塊與該放大模塊相連，用于對放大處理后的信號進行模數(shù)轉換處理。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述放大模塊為運算放大器，所述運算放大器采用的芯片可以為AFE5805、AFE5808或VCA8617與ADS5277的組合。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述信號處理單元包括信號疊加模塊及數(shù)字解調模塊；所述信號疊加模塊，用于將多個通道的信號疊加為一 路信號；所述數(shù)字解調模塊，用于對疊加后的信號進行數(shù)字解調，將一路信號解調為兩路信號。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述信號疊加模塊和數(shù)字解調模塊通過微處理器進行控制，其中所述微處理器可以為單片機、ARM、FPGA或者DSP。本發(fā)明的進ー步技術方案是還包括供電單元；該供電單元分別與信號采集單元、信號預處理単元、信號處理單元及輸出單元相連，用于對系統(tǒng)進行供電。本發(fā)明的技術方案是構建ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法，包括以下步驟通過信號采集單元采集人體經顱信號，并將采集的經顱信號轉換為電信號，同時將該電信號進行濾波處理；將電信號依次傳輸至多個通道，并對多個通道中的電信號進行放大處理，然后將放大后的每ー個通道的信號分別進行模數(shù)轉換；將多個通道的信號疊加為一路信號，然后將疊加后的信號進行數(shù)字解調處理，得到兩路信號；將解調得到的兩路信號輸出并顯示。本發(fā)明的進ー步技術方案是所述每ー個通道的模數(shù)轉換是同時進行的，并且對每個通道的電信號進行放大處理的倍數(shù)相同。本發(fā)明的進ー步技術方案是對多個通道信號的疊加方法為當信號的通道數(shù)為N,且姆個通道的信號幅值均為M,疊加后輸出的信號幅值為m,則m=N*M。本發(fā)明的進ー步技術方案是在對解調得到的兩路信號進行輸出并顯示之前，對該兩路信號進行濾波處理。本發(fā)明的技術效果是構建ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)，通過在對信號進行模數(shù)轉換之后，將放大后的每個通道的信號進行疊加，在保證增益相同的同時，將前端信號的信噪比提高，從而減少白噪聲的干擾，解決了經顱多普勒圖像質量不高，靈敏度不夠的問題，通過對信號進行數(shù)字解調，提高信號的完整性，減少了有用信號的丟失，增加了圖像的真實性。


圖I為本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法流程圖。圖2為本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)示意圖。圖3為本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的具體電路示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，對本發(fā)明技術方案進ー步說明。
本發(fā)明提供圖I為本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法；包括步驟如下步驟201 :采集人體經顱信號開機系統(tǒng)初始化，對系統(tǒng)硬件和軟件進行初始化設置，通過經顱多普勒探頭對人體的經顱信號進行采集，并將采集的經顱信號轉換為電信號，同時將該電信號進行濾波處理，來消除噪聲的干擾。步驟202 :對信號進行預處理將濾波處理后的電信號依次傳輸至多個通道，并在多個通道中對該電信號進行放大處理，然后將放大后的每ー個通道的信號分別進行模數(shù)轉換，即將模擬信號轉換為數(shù)字信號；其中對每一個通道的信號単獨進行模數(shù)轉換，并且每一個通道的模數(shù)轉換是同時進行的；對電信號的放大是通過運算放大器進行放大處理，并且每個通道放大處理的倍數(shù)相同。步驟203 :對信號進行疊加處理接收每個通道的信號，并對接收的每個通道的信號進行疊加處理，即將多個通道的信號進行疊加一路信號；其中信號疊加的方法為當需要對N個通道的信號進行疊加，并且每個通道的信號幅值相同，幅值都為M ;而疊加后輸出信號為ー個通道，其幅值為m，則疊加后的幅值m等于通道數(shù)乘以每個通道的幅值，即m=N*M ;并且信號的疊加是在內部控制器實現(xiàn)。步驟204 :對疊加后的信號進行解調通過對疊加后的信號進行數(shù)字解調處理，使解調得到兩路信號。步驟205 :對解調后的信號進行輸出將解調得到的兩路信號進行濾波處理，然后處理后的信號輸出，并顯示。如圖2所示，是本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)；其中包括按照電信號順序依次連接的信號采集單元101、信號預處理単元102、信號處理單元103及輸出単元104 ;所述信號采集單元101，用于采集人體的經顱信號，并將采集的經顱信號轉換為電信號，同時對該電信號進行濾波處理；其中信號采集單元101包括經顱多普勒探頭，該經顱多譜勒探頭采集人體經顱信號；所述信號預處理単元102，用于將濾波處理后的電信號傳輸至多個通道，并對每個通道的信號進行放大處理及模數(shù)轉換；所述信號處理單元103，用于對多個通道的信號進行疊加處理和數(shù)字解調處理；即將多個通道的信號疊加為一路信號，然后將疊加后的信號解調為兩路信號；所述輸出単元104，用于將解調處理后的信號輸出及顯示；其中，本發(fā)明的ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)還包括供電單元105 ;所述供電單元105分別與信號采集單元101、信號預處理單元102、信號處理單元103及輸出単元104相連，用于對系統(tǒng)進行供電；所述信號預處理単元102包括多個放大模塊及多個模數(shù)轉換模塊；即第一放大模塊112，第一模數(shù)轉換模塊122，第N放大模塊132及第N模數(shù)轉換模塊142 ;所述第一放大模塊112與第一模數(shù)轉換模塊122相連，用對第一通道的信號進行放大及模數(shù)轉換處理；所述第N放大模塊132與第N模數(shù)轉換模塊142相連，用對第N通道的信號進行放大及模數(shù)轉換處理；其中N優(yōu)選為8，即將電信號分別傳輸至8個通道；所述信號處理單元103包括信號疊加模塊113及數(shù)字解調模塊123 ;所述信號疊加模塊113，用于將多個通道的信號疊加為一路信號；所述數(shù)字解調模塊123，用于對疊加后的信號進行數(shù)字解調，將一路信號解調為兩路信號。其中所述信號預處理単元102中的運算放大器所采用的芯片包括但不限于、AFE5805、AFE5808以及VCA8617與ADS5277的組合芯片；其中信號預處理單元采用的通道數(shù)為大于2的任意通道數(shù)，単元優(yōu)選為8個通道數(shù)；。使用8個通道數(shù)的信號預處理単元，這樣能較好的提高信號的信噪比，能夠最好的減少信號中夾雜著白噪聲的干擾。因為白噪聲有ー個特點，即在噪聲相加之后不會僅僅簡單的疊加；例如，三個白噪聲信號幅值都為10mV，但是疊加的信號幅值并不是簡單的10+10+10=30mV，而是 ΗΗ1(Η10) + Α=30 + Α;因為白噪聲是ー種功率頻譜密度為常數(shù)的
隨機信號，也就是說功率譜密度在整個頻域內均勻分布的噪聲。假設輸出有用的信號幅值為Vsinglel,輸出噪聲信號幅值為Vnoisel,其信噪比Cl ;如果僅僅通過ー個通道對信號進
行放大，那么信號的信噪比為
權利要求
1.ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，包括按照電信號順序依次連接的信號采集單元、信號預處理単元、信號處理單元及輸出單元；所述信號采集單元用于采集人體經顱信號，并將該經顱信號轉換為電信號，同時對該電信號進行濾波處理；所述信號預處理単元將該電信號傳輸至多個通道，并對每個通道的信號進行放大處理及模數(shù)轉換處理；所述信號處理單元用于對多個通道的信號進行疊加處理及數(shù)字解調處理；所述輸出單元將信號輸出及顯示。
2.根據(jù)權利要求I所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號預處理単元包括多個放大模塊及多個模數(shù)轉換模塊，所述電信號分別傳輸至多個通道，每個通道分別包括ー個放大模塊和ー個模數(shù)轉換模塊，所述放大模塊對信號進行放大處理；所述模數(shù)轉換模塊與該放大模塊相連，用于對放大處理后的信號進行模數(shù)轉換處理。
3.根據(jù)權利要求2所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，所述放大模塊為運算放大器，所述運算放大器采用的芯片可以為AFE5805、AFE5808或VCA8617與ADS5277的組合。
4.根據(jù)權利要求2所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元包括信號疊加模塊及數(shù)字解調模塊；所述信號疊加模塊，用于將多個通道的信號疊加為一路信號；所述數(shù)字解調模塊，用于對疊加后的信號進行數(shù)字解調，將一路信號解調為兩路信號。
5.根據(jù)權利要求4所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號疊加模塊和數(shù)字解調模塊通過微處理器進行控制，其中所述微處理器可以為單片機、ARM、FPGA 或者 DSP。
6.根據(jù)權利要求I所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的系統(tǒng)，其特征在于，還包括供電單元；該供電単元分別與信號采集單元、信號預處理単元、信號處理單元及輸出單元相連，用于對系統(tǒng)進行供電。
7.ー種實現(xiàn)權利要求I至5任ー項所述的提高經顱多普勒信號信噪比系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟 通過信號采集單元采集人體經顱信號，并將采集的經顱信號轉換為電信號，同時將該電信號進行濾波處理； 將電信號依次傳輸至多個通道，并對多個通道中的電信號進行放大處理，然后將放大后的每ー個通道的信號分別進行模數(shù)轉換； 將多個通道的信號疊加為一路信號，然后將疊加后的信號進行數(shù)字解調處理，得到兩路ィ目號; 將解調得到的兩路信號輸出并顯示。
8.根據(jù)權利要求7所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法，其特征在于，所述每一個通道的模數(shù)轉換是同時進行的，并且對每個通道的電信號進行放大處理的倍數(shù)相同。
9.根據(jù)權利要求8所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法，其特征在干，對多個通道信號的疊加方法為當信號的通道數(shù)為N，且每個通道的信號幅值均為M，疊加后輸出的信號幅值為m，則m=N*M。
10.根據(jù)權利要求7所述ー種提高經顱多普勒信號信噪比的方法，其特征在于，在對解調得到的兩路信號進行輸出并顯示之前，對該兩路信號進行濾波處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括按照電信號順序依次連接的信號采集單元、信號預處理單元、信號處理單元及輸出單元；所述信號采集單元用于采集人體經顱信號，并將該經顱信號轉換為電信號，同時對該電信號進行濾波處理；所述信號預處理單元將該電信號傳輸至多個通道，并對每個通道的信號進行放大處理及模數(shù)轉換處理；所述信號處理單元用于對多個通道的信號進行疊加處理及數(shù)字解調處理；所述輸出單元將信號輸出及顯示。本發(fā)明提供一種提高經顱多普勒信號信噪比的方法及系統(tǒng)，可以提高前端信號的信噪比，減少白噪聲的干擾，解決了經顱多普勒圖像質量不高，靈敏度不夠的問題。
文檔編號A61B8/00GK102743190SQ20121027141
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2012年8月1日
發(fā)明者張仁富, 李先俊, 謝錫城, 魯應君 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司