Loại bỏ tiếng ồn 50hz từ nguồn điện ECG

Chúng tôi hiện đang làm việc trong một dự án y tế sinh học là máy ECG. Có một vấn đề mà chúng tôi không thể giải quyết được về phía phần mềm là loại bỏ nhiễu 50 Hz. Bây giờ chúng tôi đang cố gắng loại bỏ nhiễu 50 Hz bằng các bộ lọc analog. Có ai có ý tưởng loại bỏ nhiễu 50 Hz bằng các thành phần tương tự.

(tiêu đề ban đầu nói rằng vấn đề nằm ở tín hiệu - Steven )

(lưu ý: câu hỏi cho biết nhiễu nằm trong tín hiệu. Có vẻ là nguồn cung cấp năng lượng; xem phần chỉnh sửa của tôi tiếp tục xuống.)

Bộ lọc notch 50 hoặc 60 Hz thường được thực hiện dưới dạng bộ lọc đôi T. Tuy nhiên, một Twin-T thụ động có yếu tố Q kém, có nghĩa là các tần số lân cận cũng sẽ bị suy giảm, điều này có thể khiến cấu hình ECG bị biến dạng.

Một bộ lọc notch hoạt động có thể trông như thế này:

Đừng quên tính toán lại các giá trị điện trở trong 50 Hz; R1 sẽ là 11,8 MΩ. Bất kỳ opamp sẽ làm. Sự khác biệt với bộ lọc thụ động được hiển thị trong biểu đồ này:

Có thể không rõ ràng lắm, nhưng đồ thị của bộ lọc hoạt động là đường thẳng đứng ở tần số 60 Hz. Nhiều tốt hơn so với bộ lọc thụ động.

chỉnh sửa lại nhận xét của bạn
Nếu 50 Hz là trên bộ nguồn như bạn nói nó cần tách rời. Đầu tiên là cung cấp năng lượng chính nó. Một bộ điều chỉnh tốt sẽ không có gợn 50 Hz trên đầu ra của nó, vì vậy có thể các tụ điện làm mịn trên các đầu vào quá nhỏ. ( Về ý kiến ​​thứ hai, độ gợn phải là 100 Hz. Một diode bị lỗi trong cầu chỉnh lưu sẽ giải thích cả gợn 50 Hz và gợn quá cao. ) Nếu gợn đầu vào quá lớn, nó có thể xuống dưới điện áp đầu vào tối thiểu của bộ điều chỉnh. Bạn có thể đăng một sơ đồ cung cấp năng lượng với các giá trị thành phần? Bạn cũng có thể đặt một tụ 100 100F ở đầu ra.

Đồng thời sử dụng 100 100F song song với 1 1FF trên các đầu vào cấp nguồn của IC. Nếu chúng có công suất thấp, bạn có thể đặt điện trở 10 Ω đến 100 nối tiếp với đường dây cung cấp, trước các tụ điện. Vì vậy, các tụ điện trực tiếp đến chân của IC. Lưu ý rằng các điện trở sẽ gây sụt áp trên 5 V, vì vậy chỉ sử dụng 100 Ω nếu dòng cung cấp nhỏ hơn 1 mA. Lên đến 10 mA bạn có thể sử dụng 10. Cao hơn là tốt hơn, bạn sẽ phải xem những gì bạn có thể đủ khả năng. 10 mA qua điện trở 10 will sẽ gây ra sụt giảm 100 mV, đó là 2%, có thể chấp nhận được.

Khi còn là sinh viên, chúng tôi đã thiết kế và thử nghiệm Bộ khuếch đại nhạc cụ riêng biệt (IA), sử dụng 3x Op tiêu chuẩn. Ampe cho các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm Kỹ thuật y sinh vào năm 1974. Chúng tôi đã sử dụng nó cho ECG, tín hiệu EEG và kiểm soát chân giả. Cũng như chúng tôi đã áp dụng các điện cực vào ngôi đền của tôi và sử dụng nó để theo dõi chuyển động của mắt. Nó tạo ra một răng cưa với chuyển động mắt bên, thu hút các cô gái theo dõi sự chú ý đi ngang qua và một số dừng lại để tình nguyện cho các bài kiểm tra ECG. (với các điện cực được áp dụng cho ngực) Khi chúng tôi hiểu các yêu cầu thiết kế cho CMRR, hum 50 / 60Hz biến mất.

Đây là danh sách kiểm tra gỡ lỗi của tôi cho bạn;

• Thiết kế của bạn có đáp ứng các tiêu chí 120dB được đề xuất hay chỉ là tối thiểu 100dB?
• Bạn có sử dụng một Op Op đơn hay thiết kế ba Op Op không?
• Bạn có thể thử phương pháp lái xe nổi hay "kỹ thuật bảo vệ" được biết đến trong ngành y tế đối với ECG là "lái xe chân phải"
• Bạn có phản ứng lỗi DC điện da cao làm bão hòa amp tăng cao của bạn hoặc làm tổn hại CMMR không?
• Bạn có thể cung cấp một số kết quả đo kiểm tra?

Khi một trường xâm nhập trường E 100V được đặt chồng lên tín hiệu 100uV và nếu bạn có tỷ lệ loại bỏ chế độ phổ biến tốt là 120 dB, bạn sẽ có mức nhiễu 100uV.

Các cách để cải thiện CMMR liên quan đến 50/60 HZ là:

1. Sử dụng Thiết bị chất lượng cao Thiết bị amp (IA) (nhưng chi phí rất thấp)

2. Tín hiệu bảo vệ với kỹ thuật lái xe chân phải của Cameron. (được gọi là phương pháp bảo vệ tương tự) trong đó bạn đệm tín hiệu chế độ chung để tạo tham chiếu chế độ chung trở kháng thấp trên chân vẫn nổi nhưng triệt tiêu điện áp trường E cao 50 / 60Hz theo tỷ lệ trở kháng.

3. Khiên đầu dò dây

4. Sử dụng Nhạc cụ được thiết kế CMMR cao hơn > 130dB

5. Sử dụng bộ lọc Notch có thể điều chỉnh hoạt động với Q = 100 (như được báo cáo trước đó)

6. Sử dụng CM Ferrite sặc xung quanh dây cáp. (tay áo loại thấm cao)

7. Đảm bảo nguồn cung cấp V + không có tiếng ồn với bộ điều chỉnh tuyến tính, nắp và đầu ra ESR thấp. và sử dụng các đạo trình ngắn giữa V + và amp.

Sở thích của tôi in đậm

Cố gắng lọc nhiễu 50 Hz chỉ là biện pháp cuối cùng, một phần vì dải tần số tín hiệu hợp lệ của bạn bao gồm 50 Hz. Bất cứ điều gì bạn làm để giảm 50 Hz cũng sẽ làm biến dạng tín hiệu mong muốn của bạn.

Câu trả lời tốt nhất là thiết kế mặt trước tương tự để giảm thiểu tần số thu dòng ở vị trí đầu tiên. 50 Hz đến từ khớp nối điện dung của đường dây điện, xung quanh phòng. Tuy nhiên, bạn đang đo sự khác biệt giữa các điện áp ở một số điện cực trên thân máy và dòng điện 50 Hz hum sẽ chủ yếu là tín hiệu chế độ phổ biến.

Mặt trước của ECG cần phải được làm sạch thêm về việc loại bỏ chế độ chung. Điều này có nghĩa là xử lý tín hiệu vi sai hoàn toàn đến 50 Hz, đảm bảo mỗi chân có cùng trở kháng, sử dụng các ampe kế có khả năng loại bỏ chế độ chung tốt, hoàn toàn không có tham chiếu mặt đất cho một bên của phép đo, v.v. gấp nhiều lần biên độ của các tín hiệu bạn đang cố gắng nhận, vì vậy bạn thực sự phải thức dậy và chú ý đến vấn đề này.

Một điều khác mà hầu hết các hệ thống ECG làm là đặt một điện cực ở chân đối diện với tim, thường là chân phải. Điều này được sử dụng hoàn toàn để thu tín hiệu chế độ chung, được khuếch đại, và sau đó nó trở thành một tham chiếu mặt đất nổi cho các mạch vi sai giai đoạn đầu tiên cho đến khi tín hiệu vi sai có thể được khuếch đại và giảm trở kháng của nó.

Nếu bạn làm đúng tất cả và bạn vẫn có quá nhiều nhiễu dòng điện, thì bạn có thể xem xét giảm tần số dòng điện của tín hiệu cuối cùng. Tuy nhiên, điều này được thực hiện tốt nhất trong phần mềm để bạn có thể làm cho bộ lọc chặt chẽ mà không chạy vào dung sai thành phần tương tự. Điều đó cũng cho phép bạn đo đường dây điện và tạo bộ lọc đồng bộ với nó. Kết quả notch rất chặt chẽ sẽ có tác động ít hơn đến tín hiệu thực so với bộ lọc tương tự với các bộ phận giá cả phải chăng. Bộ lọc tương tự phải rộng hơn do dung sai một phần để đảm bảo suy giảm đủ 50 Hz ngay cả khi tần số trung tâm bị tắt một chút.

Vì vậy, tóm lại, theo thứ tự ưu tiên, bạn nên tấn công vấn đề bằng cách

1. Thiết kế cẩn thận mặt trước tương tự để loại bỏ tiếng ồn chế độ phổ biến tốt.

2. Thiết kế cẩn thận mặt trước tương tự để loại bỏ tiếng ồn chế độ phổ biến tốt.

3. Thiết kế cẩn thận mặt trước tương tự để loại bỏ tiếng ồn chế độ phổ biến tốt.

4. Không, điều đó không đủ tốt. Quay trở lại và sửa chữa mặt trước tương tự của bạn để loại bỏ tiếng ồn chế độ phổ biến tốt hơn.

5. Sử dụng công cụ chọn chế độ chung ở chân đối diện để giúp loại bỏ tiếng ồn chế độ chung, sau đó lặp lại từ bước 1.

6. Loại bỏ nhiễu cung cấp điện còn lại bằng bộ lọc phần mềm đồng bộ với đường dây điện.