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高分辨率示波器在医疗电子测试领域的应用

在实验条件下进行电子器件调试时，工程师往往会对器件输入已知的调试信号源，调试信号源本身是模拟的真实信号源，然后观察被测器件的响应输出。这种方法同样适用于调试医疗电子器件或设备，但是，当医疗电子设各应用于实际调试场合时，需要从人体本身获取信号源，问题就变得复杂了。问题在于没有严格重复（周期性）的信号源源，例如，每次心脏脉冲和每一次神经元电脉冲都与前一次有少许不同，没办法完全重复。通常情况下，人体信号源的SNR（信噪比）投有其他类型的电信号源那么理想。然而，在医疗设备中，量测的**性又是至关重要的。以调试量测的观点来看，在噪声水平较大时，调试仪器*好能够十分**得抓取和量测“单次”信号源（而非多次信号源的平均值，因为信号源并非重复的）。
生成调试信号源
在医疗仪器产品真正应用于临床之前，在它的研发阶段都会经过一系列的调试，甚至在产品的设计阶段，就需要模拟一些信号源对仪器进行调试，这些信号源都是仪器*终将要捕获的模拟的人体信号源，以保证医疗仪器在交付*终用户之前能够工作正常。图上面的一条波形显示了一种调试信号源。该信号源是由数字示波器 ( DSo)采集的，信号源中包含一些列的脉冲，每一个较大幅值的脉冲之前和之后都有一个小幅值的脉冲，整个波形重现了一段心电图( EKG)检测仪的输出波形。其中较大的脉冲称为“R波”，R波之前的较小的脉冲称为“P波”，整个脉冲的序列是加载于缓慢变化的调制信号源之上的。这段信号源是由示波器采集之后，再由Teledyne生器输出的，在ArbStudio上几乎可生成任何任意波形或标准函数波形（正弦、三角、斜坡在ArbStudioL，波形可选择单次，多次，或者循环连续输出。用户也可对真实的波形进行编辑和修改：例如，增加或删减噪声信号源、增加毛刺信号源等等。ArhStud/o非常适台于应用在复杂波形的生成，或是需要模拟真实采集的波形（回放采集波形）的场合。Teledyne LeCroy提供了两种任意波形发生器-ArbStudio适用于需要长存储、复杂波形的应用场合：WaveStation适用于较短存储，生成简单函数波形的应用场合。
进行量测工作
如果假设上文中的心电图信号源小的“脉冲”（P波）是我们感兴趣需要量测的部分，曲线是P波进行放大之后的波形，也就是上部波形高亮显示的部分。如果是想要量测信号源中噪声对于该突起的水平，那么这个信号源很典
型。并且， UTD2102CM示波器提供了量测峰一峰值和噪声RMS值的参数。但是，如果想要量测的部分是信号源的基值本身，或是信号源的基线已经被淹没在噪声之中了，我们又该如何量测？由于信号源本身是非周期的，所以用于平均滤波的方法肯定不行了。另一种减低噪声的方法是用于滤波器。在该例中，噪声信号源的频率远高于我们感兴趣的信号源部分的频率，所以可应用低通滤波器。很多数字示波器都自带有低通滤波器o Teledyne LeCroy提供了数字滤波器工具包(Digital FilterPackage-DFP)，用户可选择用于低通、高通、带通、带阻等不同类型的滤波器，可自定义截止频率。另外，用户可用于力科示波器本身自带的数学算法，它本身也是一种有限冲击响应数字滤波器，成为ERES (Enhanced Resolution)，可帮助我们去除信号源之中的高频成分。其他厂商的示波器也提供了一种内置的滤波器，通常成为Hi-Res模式,但是在该模式下用户无法控制滤波器的参数。但是用于了Hi-Res模式，噪声水平大大降低。但是，波形的大致形状也有很大变化。所以，这种“简单粗暴”的滤除噪声的方式并不适用于该信号源信号源是用于更高分辨率的示波器采集的 Definition Os,cill.scope) 用于了更低噪声的前端放大器，降低了示波器本身引入信号源的噪声，而且用于了12blt分辨率的ADC量化信号源。与传统的8blt分辨率示波器相比的波形看起来还是带有噪声，但是噪声水平远远低于中的信号源，非常接近于原始信号源。
我们看到的噪声大部分是用于用于低分辨率示波器带来的。我们对于采集的信号源进一步用于滤波器降低噪声，用于户可看到信号源本身的“基线”，之后我们可发现一个非常有趣的现象是，在P波形结束的地方有一个明显的下冲，而这个下冲对于临床的医学诊断非常有意义。

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