Устройство для частотного анализа биоэлектрических процессов Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 A61B5/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для частотного анализа электрических сигналов, и может йлть использовано для электрофизиологических исследований органов и тканей.

Известны устройства анализа, содержаицие ряд :частотноизбирательных каналов, блоки сравнения и регистратор. При этом каждый канал состоит из частотного фильтра, детектора и усреднителя 1.

Однако точность измерения их недостаточна, так как характеристики не всех каналов используются при измерении.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Эта цель достигается за счет того, что в устройство для частотного анализа биоэлектрических процессов, содержащее входной блок и ряд частотноизбирательных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных частотного фильтра, детектора и усреднителя, а также регистратор/ введены блок ранжирования и коммутатор, а в каждый канал введены многовходовой сумматор и последовательно соединенные инвертор и блок масштабирования, причем выход частотного фильтр.а в каждом . канале соединен с одним из входов регистратора и одновременно входом инвертора, вход фильтра подключен к выходу сумматора, один из входов которого соединен с входным блоком, а другие входы связаны с выходами коммутатора, сигнальные входы которого

10 подключены к выходам блоков масштабирования, а управляющие входы подключены к выходам блока ранжирования, входы которого соединены с выходами всех усреднителей.

15

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит входной блок 1, частотноизбирательные каналы 2, регистратор 3, блок 4 ранжирования,

20 коммутатор 5. Каждый канал 2 состоит из многовходового сумматора 6, частотного ультра 7, детектора 8, ус-, реднитвля 9, инвертора 10 и блока 11 масштабирования.

25

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый процесс j выхода входного блока 1,обеспечивающего необходимое согласование с источником 30 сигнала,поступает на один из входов каждого сумматора 6,На другие задействованные входы сумматоров 6 постулают сигналы с выходой тех или иных блоков 11 масштабирования таким образом, что на выходе сумматора 6 фор мируется сигнал, содержащий разность частотных составляющих исходного сиг нала и частотных составляющих, прошедших на выход частотноиэбирательных каналов, подключенных к входам данного сумматора. Инверторы 10 обес печивают необходимую для этого полярность сигналов, а масштабирующие блоки 11 - равенство единице коэффициентов передачи от выхода входного блока до входов сумматора для состав ляющих, лежащюс в полосе пропусйания фильтров соответствующих частотноизбирательных каналов 2, Подавление з частотноизбирательно канале 2 частотных составляющих, лежащих вне полосы пропускания фильтра 7 данного канала и в полосе пропускания других каналов, соединенных со входами его суг лматора б, обусловливается совместным действием вычитания в сумматоре 6 и ослабления этих составляющих фильтром. При этом происходит значительное увеличение подавления таких составляющих. В частных случаях возмсжно отсутствие избирательного действия фильтра канала в области верхних или нижних частот, вплоть до полного отсутствия фильтра и формирование частотной избирательности данного ханала за счет комбинации выходов частотноизбирательных каналов на входах егосумматора, Наиболее целесообразная коммутация входов сумматоров и выходов блоков 11 определяется необходимостьюмаксимального подавления наиболее мощных составляющих сигнала в каналах выделения наиболее слабых составляющих, с одной стороны, и нежелательно стью возникновения положительных обратных связей в устройстве, с другой Такая коммутация автоматически осуг ществляется управлением коммутацией. от блока 4, производящего ранжирование - распределение каналов по порядку усредненных величин сигналов на выходах каналов. Полученное распределение , преобразованное в блоке 4 в сигналы управления коммутацией, обеспечивает коммутацию, при которой к входам сумматоров подключаются выходы каналов с большим уровнем сигнала, чем в данном канале. Таким образом, максимальное количество выходов подключаются к сумматору канала минимальных по величине частотных .составляющих сигнала, а в канале с макхгимальной величиной сигнала на сумматор подается только исходный сигн Устройство для частотного авализа конкретного типа процессов используется следующим образом. Первоначальная коммутация может быть любой, так как она определяет подавление за пределами полосы пропускания, практически не влияя на коэффициент передачи в полосе пропускания, а погрешности из-за недостаточного подавления не изменяют порядок в-еличины больших частотных составляющих сигнала. В результате действия блока 4 ранжирования и коммутатора 5 последовательно устанавливается оптимальная для данного типа процессов коммутация входов сигналов , с которой и производится детальное исследование количественных характеристик частотных составляющих процессов,-, их динамики. В устройствах, предназначенных для исследования процессов с априорно качественно известным типом спектра, может быть использована постоянная коммутация. Данное устройство обеспечивает лучшую точность измерений за счет уменьшения обусловленной неидеальностью фильтров составляющей погрешности от прохождения частотных составляющих, лежащих в полосе пропускания других каналов устройства. Устройство автоматически адаптирует структуру связей для оптимизации частотного анализа конкретного типа процессов. Это, в свою очередь, позволяет применить в каналах менее сложные фильтры. Применение устройства особенно эффективно в исследовании биоэлектрических процессов мозга, где все час|тотные составляющие процессов информативны при большом энергетическом преобладании низкочастотных процессов. Формула изобретения Устройство для частотного анализа биоэлектрических процессов, содержащее входной блок и ряд частотноизбирательных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных частотного фильтра, детектора и усреднителя, а также регистратор, отличающе еся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введеныблок ранжирования и коммутатор, а в каждый канал введены многовходовой сумматор и последовательно соединенные инвертор и блок масштабирования, причем выход частотного фильтра в каждом канале соедине« с одним из входов регистратора и одновременно с входом инвертора, вход фильтра подключен к выходу сумматора, один из входов которого соединен с входным блоком, а другие входы связаны с выходами коммутатора, сигнальные входы которого подключены к выходам блоков масштабирования, а управляю(цие входы подключены к выходам блока ранжирования, входы которого соедийены с выходами всех усреднителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 553548, кЛ. G 01 R 23/16, 1975.