3.3.2. Блок разделения по полосам, отвечающий за выделения ргм

Данный блок является главной частью виртуального прибора, т.к. выполняет основную функцию спроектированной системы, а именно выполняет фильтрацию и разделение единого суммарного сигнала по полосам, выделяя ритмы головного мозга.

Рис.26. Полосовые фильтры и визуализация РГМ

Каждой из подблоков (субприборов) отвечает за выделение своей полосы частот, в соответствии с рассчитанным полосовым фильтром. После фильтрации сигналы параллельно поступают на приборы визуализации - Waveform Graph.

Для удобства диагностирования и просмотра результатов, отфильтрованные сигналы можно просмотреть как временной, так и в частотной области.

Субприбор для выделения альфа ритма:

Рис.27. Спецификация фильтра №1 и схема его реализации

Субприбор для выделения бета ритма:

Рис.28. Спецификация фильтра №2 и схема его реализации

Субприбор для выделения гамма ритма:

Рис.29. Спецификация фильтра №3 и схема его реализации

Субприбор для выделения дельта ритма:

Рис.30. Спецификация фильтра №4 и схема его реализации

Субприбор для выделения тета ритма:

Рис.31. Спецификация фильтра №5 и схема его реализации

Субприбор для выделения дополнительного УНЧ диапазона:

Рис.32. Спецификация дополнительного фильтра низких частот и схема его реализации

3.3.3. Блок записи и дозаписи в файл

Запись в файл будет, осуществляется сразу при начале работы программы. Выбор файла для записи будет осуществлять с помощью диалога открытия файла, либо задаваться четко в коде программы. Как только Case структура для записи открывается, запись полученных результатов и дозапись в файл становится возможной. Запись в файл осуществляется строго по очереди, после фильтрации всех шести сигналов, и прекращается по истечении времени, которое задается пользователем. Все ритмы записываются в один файл.

Рис.33. Схема записи в файл и схема с закрытой структурой без записи

3.3.4. Блок определения времени работы устройства

Рис.34. Схема определения времени

Длительность работы программы в данном случае будет полностью зависеть от заданного времени диагностирования. Программа остановится при достижении заданного времени.

3.3.5. Блок считывания полученных ритмов из файла

Данный блок необходим для работы с информацией, полученной при исследовании РГМ. Осуществляет просмотр информации, записанной в файл с расширение .wff, при диагностировании пациента.

Рис.35. Схема считывания из файла

На схеме представлена реализация считывания из общего файла о пациенте с помощью элемента Read Waveform from File, с дальнейшим разбиением единого массива по ритмам структурой Index Waveform Array. Визуализация осуществляется также с помощью Waveform Graph (параллельно).

3.4. Обобщенная схема аналогового полосового фильтра

Для реализации 2й вариации блока фильтрации и разделения по полосам, нам потребуются аналоговые полосовые фильтры.

Напомним схему 2го варианта для блока фильтрации и обработки:

Альфа-ритм

Бета-ритм

Гамма-ритм

Дельта-ритм

Тета-ритм

Буфер

Полосовой фильтр с построечными элементами

Дисплей

Память

усилитель

АЦП

Аналоговый полосовой фильтр с нужными характеристиками можно получить использую каскад из 2х фильтров ФНЧ и ФВЧ.

Для реализации таких фильтров широкое применение нашла схема фильтра второго порядка Саллена-Ки [6] (рис.36), где передаточная функция для ФНЧ имеет вид:

(2)

Рис.36. ФНЧ 2го порядка Саллена - Ки

Отрицательная обратная связь, сформированная с помощью делителя напряжения R₃, (a – 1)R₃, обеспечивает коэффициент усиления, равный a. Положительная обратная связь обусловлена наличием конденсатора С₂

А также схема ФВЧ получается из ФНЧ если поменять конденсаторы и сопротивления в схеме местами, в итоге получает следующую схему:

Рис.37. ФВЧ 2го порядка Саллена – Ки

С передаточной функцией:

(3)

Если соединить последовательно это 2 фильтра получится полосовой фильтр с построечными характеристиками. Кроме того полосовой фильтр 2го порядка можно сформировать на одном операционном усилителе:

Рис.38. ПФ 2го порядка Саллена – Ки

Передаточная функция данного фильтра имеет вид:

(4)

При этом характеристики фильтра можно получить, если соотнести формулы:

с формулой (4)

при Q = f_p/(f_макс – f_мин) = 1/(_макс –_мин) = 1/где fp это резонансная частота

Формулы для расчета характеристик ПФ фильтра:

f_p = 1/2RC; K_p =/(3 –); Q = 1/(3 –)

Получается при подстановке определенных номиналов элементов в схеме, мы можем получить требуемые частотные полосы пропускания. Более высокий порядок фильтра мы можем получить путем последовательного соединения нескольких фильтров 2го или 1го порядков.