آشكارسازي و شمارش پيك سيگنال در محيط سيمولينك

نویسنده: مهندس محمد كريمي مريداني

دانشجوي دكتري مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم تحقيقات
Karimi_bme@yahoo.com

در اين شماره شما را با نحوه شمارش تعداد پيك‌هاي مثبت و منفي يك شكل موج و نمايش آن‌هــاآشـنــا مــي‌كـنـيــم. تشخيـص پيـك در يـك سـيـگـنــال كــاربــردهــاي فــراوانــي دارد. يـكـي از كاربردهاي مهم آن در حوزه مهندسي پزشكي تشخيص پيك R در سيگنال ECG است. هدف از اين كار، محاسبه تغييرپذيري نرخ ضربان قلب (HRV) (Hear Rate Variability) است. به منظور سـاخـت مـدلي براي تشخيص پيك سيگنال به بلوك‌هايي به صورت نشان داده شده در جدول1 نياز است.
پس از انتخاب بلوك‌ها از مسيرهاي ذكر شده در بـالا مـي‌تـوانيد براي ساخت مدل به منظور تـشـخـيـــص و شـمـــارش پـيـــك‌هـــاي سـيـگـنــال، بـلـوك‌هـا را بـه صـورت شكـل1 مـرتـب كـرده و پارامترهاي هر بلوك را تنظيم كنيد.

تنظيمات بلوك‌ها

روي بلوك Gain دوبار كليك كرده و مقدار آن را 5/0- قرار دهيد.
روي بلوك Sine Wave دوبار كليك كرده و مقدار فركانس آن را pi *20 قرار دهيد.
روي بـلـوك Constant دوبـار كـلـيك كرده و مقدار آن را 0‌ قرار دهيد.
روي بـلوك 1Constant دوبار كليك كرده و مقدار آن را 0‌ قرار دهيد.
روي بلوك Relational Operator دوبار كليك كرده و در قسمت Relational operator عملگر > را انتخاب كنيد.
روي بـــلــــــوك 1Relational Operator دوبـــــار كليـك كـرده و در قسمـت Relational operator عملگر> را انتخاب كنيد.
روي بـــلـــــوك 2Relational Operator دوبـــــار كليـك كـرده و در قسمـت Relational operator عملگر < را انتخاب كنيد.
روي بـــلـــــوك 3Relational Operator دوبــــار كليك كرده و در قسمت Relational operator عملگر < را انتخاب كنيد.
روي بلوك Logical Operator دوبار كليك كرده و در قسمت Icon shape نوع نمايش را distinctive انتخاب كنيد.
روي بلوك 1Logical Operator دوبار كليك كرده و در قسمت Icon shape نوع نمايش را distinctive انتخاب كنيد.
روي بلوك Data Type Conversion دوبار كليك كرده و در قسمت Output data type نوع داده‌ي خروجي را double انتخاب كنيد.
روي بلوك 1Data Type Conversion دوبار كليك كرده و در قسمت Output data type نوع داده‌ي خروجي را double انتخاب كنيد.
روي بلوك Counter دوبار كليك كرده و در قسمت Maximum count عدد 1001e و در قـسمت Output حالت Count و Reset input را غيرفعال كنيد.
روي بلوك 1Counter دوبار كليك كرده و در قسمت Maximum count عدد 1001e و در قسمت Output حالت Count و Reset input را غيرفعال كنيد.

تنظيمات مدل

بـا فـشـردن كـلـيد Ctrl+E به صفحه تنظيمات مدل رفته و مانند شكل 2 عمل كرده و هر قسمت را به صورت شكل تكميل كنيد.

سـپـس بلوك‌ها را مانند شكل 3 به يكديگر متصل كرده و اجرا كنيد.

در شـكـل4 هـمـان‌طـور كـه مشاهده مي‌كنيد نـمـودار زرد رنـگ (پـررنـگ تـر)، تـابع ورودي و نمودار صورتي رنگ(كم رنگ تر)، آشكارساز پيك مثبت است.

   توضيح مدل
در طراحي اين مدل، از اين نكته استفاده شده است كه مشتق شكل موج (در اين مدل شكل موج ورودي، سينوسي در نظر گرفته شده است) در پيك آن برابر صفر است. در نتيجه مي‌توان بـه‌وسـيـلـه‌عـمـلگرهاي رابطه‌اي و منطقي، يك آشـكــارســاز پـيــك طــراحــي كــرده و سـپــس بـه وسيله‌يك شمارنده، تعداد پيك‌ها را شمارش كـرد. در صـورتـي كـه بخـواهيـد فـركـانـس موج ورودي را تـا حـد زيـادي (مثـلا يك گيگاهرتز) افزايش دهيد، حتما بايد حداكثر گام حركت را كــاهـش دهيـد كـه در غيـر ايـن صـورت جـواب نادرست خواهيد گرفت.

منبع
http://mathworks.ir