现代医学信号处理实验指导书.doc

现代医学信号处理实验指导书 前 言实验教学是工科院校三大教学环节之一，通过实验不仅可以巩固、加深对基础理论知识的理解，而且可以培养学生独立分析问题、解决问题的能力和严谨的工作作风，以适应未来工作的需要。由于知识更新周期大大地缩短，为了顺应生物医学工程学科的快速发展，必须深化教学改革，加强实践性教学环节，加强对学生动手能力的培养。结合本专业要求，以及实验独立设课的特点，我们编写这本教材时加强了现代信息技术在生物医学中的应用，注重实验内容的典型性、实用性、设计性和新颖性。力求在原理阐述上深入浅出，通过对仪器、仪表操作、电路器件设计制作、数据测试和软件编写，达到培养学生分析问题和解决实际问题的能力。 本书在编写过程中参考了许多同行的研究成果，编者在此表示感谢。由于编者水平有限和时间仓促，难免有不足之处，希望读者提出宝贵意见，批评指正。实验须知一、生实验守则实验教学是对学生进行最佳智能结构培养的必要教学环节，也是培养合格人才的重要环节。学生应通过科学实验努力培养自己的独立工作能力、动手能力、观察能力、分析能力和创造能力；培养严肃认真的科学态度，理论联系实际和求真务实的作风；努力通过实验教学深化对所学理论知识的认识。为了严肃认真地完成教学所规定的全部任务，特作如下规定，必须认真执行。1 实验前认真预习，经指导教师质疑不合格者不应盲目进行实验操作。2 学生在实验室工作必须严肃认真、提倡创新，听从教师指导。严格按操作规程进行操作，认真观察分析实验现象，如实记录实验数据，不得捏造数据或抄袭他人结果。3 不得迟到，保持环境安静、整洁，严禁吸烟、随地吐痰和丢弃垃圾废弃物。4 爱护公共财物，未经许可，不得随意动用别组的仪器、工具、材料。损坏公物，照价赔偿。5 注意安全，如遇异常情况，应立即切断电源、熄灭火源、关闭水源，防止事故蔓延扩大。并保持现场，及时报告指导老师作好善后处理。6 实验结束，应切断仪器电源、数据交教师评阅合格后，整理好仪器设备、工具、器材、桌椅等。7 认真完成实验报告，按时交指导教师评阅。二、 实验报告要求实验报告是实验工作的全面总结和最终成果，要能完整和真实地反映实验结果。编写实验报告也是一种基本训练，必须以严肃认真的态度来对待。撰写实验报告要遵守一定的规范和要求。实验报告应书写简洁、文理通顺、数据、图表齐全。报告主要内容应包括： 1 有设计性的实验先要作好预设计工作。2 实验名称。3 实验目的。4 实验设备与器件。（实际使用的设备、器件名称及型号）5 对设计性的实验，要求有设计的整个过程。6 记录实验数据，填写表格、画出图形。原始数据必须用铅笔填写，由指导教师签字，否则实验无效。7 故障现象、分析及解决方案。8 原始数据不能代替报告数据。实验报告没有按时上交及报告中的原始数据没有指导教师签字或伪造指导教师签字，都无效。 前 言2实验须知3实验一、医学信号相关分析及程序设计5实验二、医学信号卷积分析及程序设计7实验三、数字滤波器的设计（程序编写设计）9实验四、数字信号的傅立叶变换（程序编写设计）11注意：实验课前把程序关键代码写好，经教师检查后方可进入实验室进行实验实验一、医学信号相关分析及程序设计 【实验目的】1、 学习医学信号的相关分析方法；2、 学习医学信号的相关分析的程序设计；3、 通过相关分析的程序设计来复习、加深和巩固所学的信号相关分析理论知识。【实验器材】计算机、打印机、Delphi7.0等软件开发平台、打印纸。【实验理论基础】 参阅 美Willis J. Tompkins著，林家瑞、徐邦荃等译华，中科技大学出版社出版的生物医学数字信号处理教材的P134136 【实验内容】参阅教材生物医学数字信号处理P136的程序，编写医学信号相关分析程序： 程序实现以下功能：（1） 从文件读取数据功能；（2） 模拟数据输入功能；（3） 当两列数据长度不匹配时，弹出警告信息告诉用户功能；（4） 数据的相关性程序编写；（5） 同时显示相关性的结果和两列数据的波形图。注意：1）在实验课上第（4）项必须完成；2）对于有能力和有兴趣的同学，在课堂及课后系统的完成（1）（5）的所有功能。【实验记录】实验名称： 实验者姓名：指导教师：实验时间：评语：图形记录：关键程序代码：结论：心得与思考：【实验报告】按实验报告格式要求撰写实验报告（见该讲义前言部分）【思考题】 结合本实验，谈谈医学信号相关分析的意义、信号相关分析算法的程序实现及其实现的心得。实验二、医学信号卷积分析及程序设计 【实验目的】1、 学习医学信号的卷积分析方法；2、 学习医学信号的卷积分析的程序设计；3、 通过卷积分析的程序设计来复习、加深和巩固所学的信号卷积分析理论知识。【实验器材】计算机、打印机、Delphi7.0等软件开发平台、打印纸。【实验理论基础】 参阅 美Willis J. Tompkins著，林家瑞、徐邦荃等译华，中科技大学出版社出版的生物医学数字信号处理教材的P137139 【实验内容】参阅教材生物医学数字信号处理P136的程序，编写医学信号相关分析程序： 程序实现以下功能：（1） 从文件读取数据功能；（2） 模拟数据输入功能；（3） 数据的卷积程序编写；（4） 同时显示卷积分析的结果和卷积的波形图。注意：1）在实验课上第（3）项必须完成；2）对于有能力和有兴趣的同学，在课堂及课后系统的完成（1）（4）的所有功能。【实验记录】实验名称： 实验者姓名：指导教师：实验时间：评语：图形记录：图形记录：关键程序代码：结论：心得与思考：【实验报告】 按实验报告格式要求撰写实验报告（见该讲义前言部分）【思考题】 结合本实验，谈谈医学信号卷积分析的意义、信号卷积分析算法的程序实现及其实现的心得。实验三、数字滤波器的设计（程序编写设计） 【实验目的】1、 学习数字滤波器的设计方法；2、 学习数字滤波器的程序设计；3、 通过相关分析的程序设计来复习、加深和巩固所学的数字滤波器的理论知识。【实验器材】计算机、打印机、Delphi7.0等软件开发平台、打印纸。【实验理论基础】 参阅 美Willis J. Tompkins著，林家瑞、徐邦荃等译华，中科技大学出版社出版的生物医学数字信号处理教材的P41107 【实验内容】参阅教材生物医学数字信号处理P41107 的程序，编写数字滤波器程序： 程序实现以下功能：（1） 从文件读取数据功能；（2） 模拟数据输入功能；（3） 数字滤波器程序编写；（4） 同时处理前后的数据波形图。注意：1）在实验课上第（3）项必须完成；2）对于有能力和有兴趣的同学，在课堂及课后系统的完成（1）（4）的所有功能。【实验记录】实验名称： 实验者姓名：指导教师：实验时间：评语：图形记录：关键程序代码：结论：心得与思考：【实验报告】按实验报告格式要求撰写实验报告（见该讲义前言部分）【思考题】 结合本实验，谈谈数字滤波器的实现原理（从软件方面思考）、数字滤波器算法的程序实现及其实现的心得。实验四、数字信号的傅立叶变换（程序编写设计）【实验目的】1、 学习医学信号的傅立叶变换方法；2、 学习医学信号的快速傅立叶变换的程序设计；3、 通过相关分析的程序设计来复习、加深和巩固所学信号快速傅立叶变换的理论知识。【实验器材】计算机、打印机、Delphi7.0等软件开发平台、打印纸。【实验理论基础】 参阅 美Willis J. Tompkins著，林家瑞、徐邦荃等译华，中科技大学出版社出版的生物医学数字信号处理教材的P130134 【实验内容】参阅教材生物医学数字信号处理P134的程序，编写医学信号快速傅立叶变换的程序： 程序实现以下功能：（1） 从文件读取数据功能；（2） 模拟数据输入功能；（3） 数据快速傅立叶变换；（4） 同时显示数据处理前后的波形图。注意：1）在实验课上第（3）项必须完成；2）对于有能力