德州理工大學(xué)運(yùn)用LabVIEW與PXI偵測遠(yuǎn)端醫(yī)療所需的人類生理 RF信號(hào)

1、德州理工大學(xué)運(yùn)用labview與pxi偵測遠(yuǎn)端醫(yī)療所需的人類生理 rf信號(hào)"我們用法與打造誕生物雷達(dá)系統(tǒng)，有助于在遠(yuǎn)端輕松監(jiān)控個(gè)人的呼吸情況。"- sharmi banerjee, texas tech university挑戰(zhàn)：針對(duì)人體生命跡象，構(gòu)建非接觸式遠(yuǎn)端偵測系統(tǒng)原型，具備一定的靈便性以證明新的信號(hào)處理方式與結(jié)構(gòu)概念。解決計(jì)劃：運(yùn)用ni labview系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件與ni pxi硬件，打造出延續(xù)多普勒雷達(dá)系統(tǒng)，此系統(tǒng)可套用多普勒效應(yīng)以測量人類生理信號(hào)。 這款系統(tǒng)配備了2個(gè)平板天線與ni pxie-8133控制器，可測量生命跡象，并且還在labview中添加了實(shí)時(shí)信號(hào)處

2、理功能。人體生命跡象的非接觸式遠(yuǎn)端偵測系統(tǒng)引起了科學(xué)界與業(yè)界的高度關(guān)注，由于此系統(tǒng)還能夠搜索地震生還者、追蹤腫瘤、管理智能型醫(yī)療、監(jiān)控熟睡中的嬰兒或成人以便及早發(fā)覺異樣的呼吸情況12。 雖然在2000年之前，非接觸式生命跡象偵測系統(tǒng)的概念就已經(jīng)浮現(xiàn)了，但本世紀(jì)以來人類間續(xù)開發(fā)出高級(jí)硬件與信號(hào)處理演算法，相關(guān)的技術(shù)討論也就變得越來越深化。需要pxi架構(gòu)的非接觸式生命跡象偵測器早在我們的討論之前，多普勒雷達(dá)技術(shù)就已用來感測生理活動(dòng)。 不過這些技術(shù)大多采納儀器架構(gòu)，需要不少高級(jí)rf/微波元件，例如、信號(hào)分析儀等3， 所以生物雷達(dá)系統(tǒng)的造價(jià)十分高。 此外，一旦開頭測量，就必需用法不同的技術(shù)來執(zhí)行后續(xù)的

3、信號(hào)處理。 然而，我們選用了ni pxi硬件來實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)，無需零散的微波元件，也可以通過labview實(shí)時(shí)處理信號(hào)，同時(shí)采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)需求與設(shè)置pxi構(gòu)架的雷達(dá)系統(tǒng)需要下列儀器：ni pxie-5663矢量信號(hào)分析儀(vsa)包含了ni pxie-5652 rf信號(hào)生成器、ni pxie-5601 rf下變頻器、ni pxie-562216 位if數(shù)字化儀ni pxie-5673矢量信號(hào)發(fā)生器(vsg)包含了ni pxie-5450 400 ms/s i/q信號(hào)發(fā)生器、ni pxie-5611 i/q矢量調(diào)制器和ni pxi-5652ni pxi-5691前置2個(gè)平板天線，可以其他類型的天線取

4、代囫圇pxi儀器安裝在pxie-1075機(jī)箱內(nèi)，并且由pxie-8133所控制。 此外也可選用其他類型的機(jī)箱與控制器。圖1為囫圇系統(tǒng)的銜接設(shè)定。 ni pxie-5673 vsg會(huì)生成5.8 ghz的單音信號(hào)，傳輸天線(tx)則會(huì)把此信號(hào)傳輸至待測物。 一旦接觸到人體此信號(hào)就會(huì)反彈，并且通過呼吸與心跳等生理運(yùn)動(dòng)而受到調(diào)制。 接收天線(rx)會(huì)捕獲已反射的信號(hào)，而pxi-5691前置放大器則會(huì)初步放大此信號(hào)。 接著所收到的信號(hào)會(huì)提供應(yīng)ni pxie-5663 vsa，在此ni pxie-5601會(huì)初步將此信號(hào)下變頻，同時(shí)ni pxie-5652會(huì)提供5.8 ghz的局部(lo)信號(hào)。 然后ni

5、pxie-5622會(huì)把if信號(hào)數(shù)字化， 最后該信號(hào)會(huì)分為i與q通道輸出。挑選平板天線的緣由是可以通過和vsg產(chǎn)生的相同頻率來傳輸/接收信號(hào)。 我們這次演示將輸出功率設(shè)為5 dbm，這也是vsg的輸出功率準(zhǔn)位最大值。請(qǐng)注重，在抱負(fù)的狀況下，單個(gè)lo可用于傳輸器與接收器，以便充分發(fā)揮范圍相關(guān)效應(yīng)4的優(yōu)勢，進(jìn)一步避開振蕩器的相位噪音。 然而，假如vsa與vsg用法兩個(gè)不同的lo，就可以更輕松的控制硬件。 為了同步vsg與vsa，我們把pxi 10 mhz背板始終源當(dāng)作參考時(shí)鐘源。 然而，該辦法也有不利之處，那就是無法確保傳輸器與接收器之間的疏遠(yuǎn)同步性。只要接收到的信號(hào)經(jīng)過下變頻，并且由ni pxie-5622加以數(shù)字化，labview編程就能用來讀取數(shù)字化的i/q通道數(shù)據(jù)，并且顯示時(shí)域數(shù)據(jù)。 迅速傅里葉