心电图（ECG）测量心跳的电活动，以显示心脏跳动的速度和节律。有一种电脉冲，也称为波浪，穿过心脏，使心肌在每次搏动时抽出血液。右心房和左心房产生第一个P波，左右心室底部产生QRS波。最终的T波是从电恢复到静止状态。医生使用心电图信号来诊断心脏病，因此获得清晰图像非常重要。
该指示的目标是通过在电路中组合仪表放大器，陷波滤波器和低通滤波器来获取和滤波心电图（ECG）信号。然后信号将通过A / D转换器进入LabView，以在BPM中生成实时图形和心跳。
“这不是医疗设备。这仅用于教育目的，仅使用模拟信号。如果使用此电路进行真正的心电图测量，请确保电路和电路到仪器的连接采用适当的隔离技术。”
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第1步：设计仪表放大器
要构建仪表放大器，我们需要3个运算放大器和4个不同的电阻器。仪表放大器增加了输出波的增益。对于这种设计，我们的目标是获得1000V的增益以获得良好的信号。使用以下公式计算适当的电阻，其中K1和K2是增益。
第1阶段：K1 = 1 +（2R2 / R1）
第2阶段：K2 = - （R4 / R3）
对于这种设计，使用R1 =20.02Ω，R2 = R4 =10kΩ，R3 =10Ω。
第2步：设计陷波滤波器
其次，我们必须使用运算放大器，电阻器和电容器构建陷波滤波器。该组件的目的是滤除60 Hz的噪声。我们希望精确地以60 Hz进行滤波，因此低于和高于此频率的所有内容都将通过，但波形的幅度将在60 Hz时最低。为了确定滤波器的参数，我们使用增益1和品质因数8.使用下面的等式计算适当的电阻值。 Q是品质因数，w = 2 * pi * f，f是中心频率（Hz），B是带宽（rad / sec），wc1和wc2是截止频率（rad / sec）。
R1 = 1 /（2QwC）
R2 = 2Q /（wC）
R3 =（R1 + R2）/（R1 + R2）
Q = w / B.
B = wc2 - wc1
第3步：设计低通滤波器
该组件的目的是滤除高于某个截止频率（wc）的频率，基本上不允许它们通过。我们决定以250 Hz频率进行滤波，以避免切割太接近用于测量ECG信号（150 Hz）的平均频率。要计算我们将用于此组件的值，我们将使用以下等式：
C1 <= C2（a ^ 2 + 4b（k-1））/ 4b
C2 = 10 /截止频率（Hz）
R1 = 2 /（wc（a * C2 +（a ^ 2 + 4b（k-1）C2 ^ 2 - 4b * C1 * C2）^（1/2））
R2 = 1 /（b * C1 * C2 * R1 * wc ^ 2）
我们将增益设置为1，因此R3变为开路（无电阻），R4变为短路（仅为导线）。
第4步：测试电路
对每个组件执行AC扫描以确定过滤器的功效。 AC扫描测量不同频率下组件的大小。您希望根据组件看到不同的形状。交流扫描的重要性在于确保电路在构建后正常运行。要在实验室中执行此测试，只需在一系列频率上记录Vout / Vin。对于仪表放大器，我们测试了50到1000 Hz，以获得更广泛的范围。对于陷波滤波器，我们测试了10到90 Hz，以便了解器件如何在60 Hz左右作出反应。对于低通滤波器，我们测试了50到500 Hz，以了解电路在通过时以及何时停止时的反应。
第5步：LabView上的ECG电路
接下来，您要在LabView中创建一个框图，该图通过A / D转换器模拟ECG信号，然后在计算机上绘制信号。我们首先通过确定我们期望的平均心率来设置DAQ板信号的参数;我们选择每分钟60次。然后使用1kHz的频率，我们能够确定我们需要显示大约3秒钟才能在波形图中获得2-3个ECG峰值。我们显示4秒钟以确保我们捕获足够的ECG峰值。该框图将读取输入信号并使用峰值检测来确定完整心跳发生的频率。
第6步：心电图和心率
使用框图中的代码，ECG将出现在波形框中，并且旁边将显示每分钟的节拍。你现在有一个工作心率监测器！要进一步挑战自己，请尝试使用电路和电极来显示您的实时心率！
