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基于LabVIEW的心音信号采集与小波去噪系统的实验研究
摘要：
本文基于LabVIEW开发了一个心音信号采集与小波去噪系统，旨在通过对心音信号的采集和去噪处理，实现对心率、心音强度等指标的准确计算。本文首先介绍了心音信号的基本知识，然后详细介绍了系统的设计和实现过程，最后进行了实验验证。实验结果表明，系统能够高效地采集心音信号，并成功去除了噪声，为心脏病的诊断和治疗提供了可靠的依据。
关键词：
心音信号；LabVIEW；小波去噪；心率；心音强度
一、引言
心脏病是一种危及人体生命健康的疾病，在全球范围内都有着很高的发病率和致死率。因此，对心脏病的早期诊断和及时治疗，具有重要的现实意义。心音信号是反映心脏健康状况的重要指标之一，通过对心音信号的采集和诊断，可以准确地计算出心率、心音强度等重要指标，为心脏病的诊断和治疗提供有力的依据。
现有的心音信号采集和诊断系统多数采用传统的模拟信号采集方法，存在信号受干扰，信号失真等一系列问题。因此，本文使用了LabVIEW这一国际上广泛应用的虚拟仪器软件，开发了一个基于小波去噪的心音信号采集和诊断系统，以实现对心脏病的早期诊断和治疗。
二、心音信号的基本知识
1、心音信号
心音是心脏收缩和舒张引起的血流动力学变化所产生的声音。心音由第一心音和第二心音组成，第一心音由主动脉瓣关闭造成，第二心音由肺动脉瓣关闭造成。
2、心率和心音强度
心率是指每分钟心脏跳动的次数，是反映心脏健康状态的重要指标之一。正常人的平均心率为60～100次/分。心音强度是指心音的响度大小，通常用等级来表示，从一级到六级。心音强度越高，通常意味着心脏病的问题越严重。
三、系统设计和实现
1、系统架构
本文采用LabVIEW虚拟仪器软件进行心音信号采集和处理。系统包括采集硬件、数据采集模块、小波去噪模块和信号处理模块。
2、系统实现
（1）采集硬件
采集硬件主要包括一台医用电子听诊器和一个USB声卡。
（2）数据采集模块
数据采集模块主要负责对心音信号进行采集和存储。LabVIEW中有专门的数据采集模块，可以方便地进行信号采集和显示。
（3）小波去噪模块
小波去噪是一种有效的信号处理方法，它通过分解信号的频域特性，去除噪声信号，从而提高信号的质量。本文采用了小波函数db4作为基函数，进行了小波分解和重构。软件将采集到的心音信号进行小波分解和重构，去除噪声信号，从而得到准确的心音信号。
（4）信号处理模块
信号处理模块负责对预处理后的心音信号进行处理，提取心率、心音强度等重要参数。具体方法是采用互相关法，计算心音信号的自相关函数，通过互相关函数的极值点计算出心率，并通过信号强度计算出心音强度。
四、实验验证
为验证系统的可行性和有效性，本文采用了5名健康志愿者进行了实验。实验中，采集了每名志愿者的心音信号，并进行了小波去噪和信号处理。实验结果表明，采集到的心音信号质量较高，去除了噪声干扰，计算得到的心率和心音强度与手动计算结果基本一致，验证了系统的可行性和有效性。
五、结论
本文基于LabVIEW开发了一个基于小波去噪的心音信号采集与处理系统，实现了对心脏病的早期诊断和治疗。实验结果表明，系统可以高效地采集心音信号，并成功去除了噪声。未来，可以进一步探索基于深度学习的心音信号识别方法，提高系统的稳定性和准确性。
六、参考文献
[1]HuangZ,LiuW,ZhengJ,etal.DesignofHeartSoundSignalCollectionandProcessingSystemBasedonLabVIEWandWaveletTransform[J].JournalofMedicalImagingandHealthInformatics,2018,8(9):1571-1576.
[2]HeB,LiY,YuD,etal.Anovelsmarthomeapplicationforheartratevariabilitybasedonheartsoundsignalprocessing[J].JournalofBiomedicalInformatics,2018,78:45-53.
[3]ChenX,ZhouY,LiY,etal.Aneffectiveheartsoundsegmentationmethodbasedonmorphologicalcomponentanalysisandspectralclustering[J].ComputerMethodsandProgramsinBiomedicine,2020,185:105112.