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消除肌电信号中的工频信号
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肌电信号数据取自贴子的 新建 文本文挡.txt
作者: xiaocheng_2007 时间: 2009-3-11 22:09 标题: 请大家对医学信号滤波给予指导
http://www.chinavib.com/forum/viewthread.php?tid=77773
肌电数据中始终有一个50赫的工频信号
图a中兰色为N=2048阶fft振幅谱a1,红色为apfft振幅谱a2,a1和a2的频谱类同的信号为稳态信号,即数据从头到尾都含有这个频率成份的信号.在图a中,k=21处a1和a2重合(相当21*5000/2048=51.2赫).只有这个工频信号是稳态信号,其它频率成分是随机的. 取原数据二通道中任一段作fft和apfft都有k=21这条重合谱线,
图b中兰色为N=2048阶fft相位谱a1,红色为apfft相位谱,在k=21处apfft相位谱是水平的,说明只有一个频率成分,可以校正
用fft/apfft校正法时将k=21处的频率校正值(49.8918Hz),相位校正值(8.1753度)和振幅校正值(18.9734)算出,重构时域工频干扰信号,从原信号中减去工频信号,得滤除工频的肌电信号,
滤除工频的肌电信号再作谱分析,图b中兰色为FFT振幅谱a1’,红色为apFFT振幅谱a2’,a1’和a2’频谱中 k=21处峰值消除.
这个例子说明校正法可以从实际信号中滤除某一频率,它好像把某一频率挑了出来,做到单频陷波器,若用FIR滤波器难以做到.
这里之所以能从原信号中减除工频信号是正确校正计算出工频信号的3个参数:振幅,相位和频率,3者缺一不可,特别是相位.这是apfft的长处,其它校正方法测相位比较麻烦
本实例说明fft/apfft谱分析虽只能分析平稳信号,但对实际中大量存在的非平稳信号中含有平稳信号,校正法可精测出其中平稳信号各个成分的3个参数.
(2010-03-27)
用 肌电信号 文本文挡.txt 作fft/apfft法 和 apfft/apfft法比较
由於 文本文挡.txt 只有5000个数据, 所以fft/apfft校正能作N=2048阶(须4095个数据), apfft/apfft法校正只能作N=1600阶(须4799个数据),
图一为 apfft/apfft法消除工频后信号频谱
图一(a) 原信号N=1600阶apfft/apfft振幅谱, 兰色为apfft_1振幅谱, 红色为apfft_2振幅谱, 在k=17处有工频信号,是稳态信号
图一(b) 消除工频后信号N=1600阶apfft/apfft振幅谱, 兰色为apfft_1振幅谱, 红色为apfft_2振幅谱, k=17处工频信号消除
图一(c) 消除工频后信号N=1600阶apfft/apfft对数振幅谱, 兰色为apfft_1对数振幅谱, 红色为apfft_2对数振幅谱, k=17处剩余工频信号. -86.5785db
图一 apfft/apfft法消除工频后信号频谱
图二 apfft/apfft法消除工频后信号频谱
图二(a) 原信号N=2048阶fft/apfft振幅谱, 兰色为fft振幅谱, 红色为apfft振幅谱, 在k=21处有工频信号,是稳态信号
图二(b) 消除工频后信号N=2048阶fft/apfft振幅谱, 兰色为fft振幅谱, 红色为apfft振幅谱, k=21处工频信号消除
图二(c) 消除工频后信号N=2048阶fft/apfft对数振幅谱, 兰色为fft对数振幅谱, 红色为apfft对数振幅谱, k=21处剩余工频信号. +0.71822db
图二 fft/apfft法消除工频后信号频谱
原信号中工频信号1振幅2.为073db, apfft/apfft剩余工频信号为 -86.5785db, fft/apfft法剩余工频信号 0.71822db, apfft/apfft法好於fft/apftt法. 而N=2048阶fft/apfft法的阶数还比N=1600阶apfft/apfft法高.
songbin0411给我提供了数据26.txt, 希用校正万法去除50Hz于扰
即用校正方法计算出50Hz信号的3个参数:振幅,相位和频率, 重构时域50Hz干扰信号, 从原信号中减去50Hz信号, 得滤除50Hz的原信号
数据26.txt 长=316784 采样频率为：400Hz
原50Hz 信号振幅为-10.176db
下面表一中, 笫1列是N阶apfft/apfft法的阶数N, 笫2列是N阶apfft/apfft法的数据长, 笫3列是用 apfft/apfft法去除50Hz后 50H信号振幅,笫3列是用 fft/apfft法去除50Hz后 50H信号振幅
表一 apfft/apfft 法和fft/apfft法去除50Hz比较
N 数据长 apfft/apfft 法 fft/apfft法
256 767 -105.97 -40.657
512 1535 -103.89 -39.845
1024 3071 -101.38 -27.158
2048 6143 -93.234 -17.689
4096 12287 -88.518 -17.699
8192 24575 -97.377 -12.215
16384 49151 -101.77 -13.854
32768 98303 -116.12 -11.87
65536 196607 -128.02 -13.854
由表一可见用fft/apfft法, 当N>4, 即数据长去除50Hz效果差了 用apfft/apfft法, 去除50Hz信号振幅大都达-90db, 比fft/apfft 好多了
这是由於校正方法去除50Hz,要求校正频率,相位,精度高,数据越长,小的误差累积了.用hann和hanning卷积窗的apfft/apfft法精度高,效果好.
原数据长=316784; 只能做到 N =65536
值得注意的是;用小N校正出的3个参数重构50Hz信号,组成长50 Hz信号, 用於去除长原信号中的全部50Hz信号,结果和上表一样.
如用数据长3071的N=1024阶apfft/apfft法重构50Hz信号,将重构50Hz信号数据延长到26.txt数据全长316784,再从原数据中减去全长的重构50Hz信号,剩余50Hz信号幅度仍是表一中的-101.38db.
这表明,在实时在线应用时,只要取出一段数据校正,由於50Hz是平稳信号,可以去除很长的数据中的50Hz信号, 当去除误差太大时,再校正一次
