基于LabVIEW的多道电生理系统中数据的采集与处理

电子工程师 2009-10-13 1448

嵌入式设计应用

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描述

基于LabVIEW的多道电生理系统中数据的采集与处理

介绍基于LabVIEW实现多道电生理系统中数据采集与数据处理两大模块的硬件结构和软件设计，扩展了LabVIEW的应用范围。
　　关键词：虚拟仪器；LabVIEW；数据采集；数据处理

Electrophysiology System Based on LabVIEW

1.1信号调理
　　信号调理装置对于一个测试系统的性能优劣有至关重要的影响。本系统从人体共获得32路电生理信号，这些信号输出电压非常小，易受噪声影响，并存在很高的尖峰值，故在它们转换为数字量之前需要进行预处理，即信号调理。
　　信号调理器由信号调理机箱、信号调理模块(实现信号调理功能的主要部件，具有多种功能模块可以选择)和信号连接端口组成。它作为前端信号调理系统时，向数据采集设备传递数据有两种基本操作模式。经过比较，笔者选用多路复用模式。采用这种模式时，信号调理设备的所有输入信道都被复合到一个信道输出。
　　本系统信号调理器所选各部件如下：
　　(1)信号调理机箱SCXI-1000工作电源为标准交流供电方式，可以为信号调理提供低噪音环境，为模块提供控制电路，适用于各种SCXI模块。
　　(2)多功能信号调理模块SCXI-1122有16个独立输入通道和2个独立激励通道，适用于电压、电流、热电阻和热电偶等电信号的信号调理，它支持多路复用模式。
　　(3)接线端SCXI-1322有一块带48个管脚的隔离板，可与SCXI-1122的输入连接器相连，有16组输入管脚与SCXI-1122模数输入相连，另外保留7对管脚为模数激励通道使用。
1.2数据采集板卡及驱动程序
　　选用NI PCI-6024E数据采集卡进行数据采集。功能参数如下：
　　采用PCI总线技术，16通道单端模拟输入(或8路差分输入)，输入范围从+/-0.05V到+/-10V，2个输出通道，输出范围-10V~+10V，分辨率12bits,采样最高频率200kS/s，有8个数字I/O口，有2个24位计数器/定时器，支持外部时钟，外部数字触发。
　　硬件驱动程序是应用软件对硬件的编程接口，它包含着对硬件的操作命令，完成与硬件之间的数据传递。依靠硬件驱动程序可以大大简化LabVIEW编程工作，提高开发效率，降低开发成本。LabVIEW的数据采集DAQ函数库可以让用户使用NI插卡式或远端分布式产品来采集测量信号或发出控制信号。?

　　本系统是在医院手术室进行工作的，工作环境较为安静，不会出现较大的干扰信号，但是由于本系统对获取信号的精密性要求较高，在采集数据后需要进行滤波，以更精确的对采集数据进行测量和分析。采集数据的原始图形见图2。

　　本系统需要对采集获得的数据进行处理，如波形回放，波形存储、通道刺激等操作，所以需将数据存入硬盘。此外，考虑到系统高实时性的要求，要尽可能减少硬盘占用量，故本系统的数据存储操作采用了轮换法。
　　所谓轮换法，就是使用多个文件轮换存储数据。本系统要求最多回顾十分钟数据即可，计算十分钟数据容量为29.3MB，经分析使用2个文件来轮换存储所采数据就可以达到系统需求。也就是说，将前一个十分钟采集获得的数据存在第一个文件d11.scl里，将下一个十分钟采集获得的数据存在第二个文件d12.scl里，再将接下来十分钟的数据存在第一个文件d11.scl里，如此反复执行即可在保证硬盘低占用量的同时，实现数据存储。

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