摘要
胎心音(Fetal Heart Sound，FHS)是胎儿监护中的重要组成部分，近年来引起了国内外学者的广泛研究与关注。而胎心率(Fetal Heart Rate，FHR)，从胎心音信号中提取，是反应胎儿在子宫内健康状况的重要指标之一。本文针对胎心音连续无线监测系统中的关键技术展开研究，主要包括胎心音传感器设计、胎心音采集电路设计和胎心音信号处理三部分。 胎心音传感器依据听诊器原理设计，采用单通道、被动方式采集胎心音。整体外形采用圆锥体结构，在使用时形成小型密闭的环境，利用气体压缩原理放大原始胎心音信号，屏蔽外界环境中噪声的干扰。同时，为了保证信号的完整性，传感器采用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)压电薄膜作为能量转换器件，将声音信号引起的空气振动转换为电信号。另外，传感器外壳采用铜材料加工，并与电源地连接，屏蔽环境中工频干扰的影响。 胎心音采集电路又包括放大电路、无线传输电路和辅助电路。本文放大电路芯片型号为AD620，采用差分方式放大胎心音信号，同时放大电路采用同轴线与传感器连接，衰减导线的天线效应，防止特定频率的干扰进入放大电路，降低环境中电磁信号对放大电路的影响。无线传输电路将放大电路放大后的信号传输到终端。本文使用蓝牙协议实现数据的无线传输，使其工作在通话模式下将信号发送到终端(手机)。由于差分放大器需要正负双电源供电，所以本文使用专用芯片LM2662产生与电源等大反向的负电压为放大电路供电。另外，利用芯片TP4056独立设计了低电流充电电路为锂电池充电。 胎心音处理部分包括降噪和胎心率提取。在降噪算法中，本文利用自适应算法的优越性结合支持向量回归(Support Vector Regression，SVR)提出了一种自适应支持向量回归的胎心音去噪算法，从被干扰的信源中提取出较为干净的胎心音信号。该方法利用自适应的思想，动态的捕捉实时信号的特点，调整系统最优参数。另外提出了一种改进的胎心率提取算法，包括窗内和窗外两步操作。在窗内结合传统直接计算和加窗两种算法的优点，提出了自动加权平均的方法，可以消除波峰错检和漏检的情况。在此基础上，引入了带偏差修正的指数加权平均算法，进一步对自动加权平均算法得到的胎心率数据加以修正，使得胎心率数据更加准确和稳定，满足系统实时输出的要求。
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