تحقیق درباره سیگنال صوت

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره سیگنال صوت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 18

چکیده

در فصل اول به معرفی سیگنال صوت و روشهای تولید آن می پردازیم.

در فصل دوم این پایان نامه، بلوک دیاگرام مربوط به ساختار Audio Equolaizer و توضیحی مختصر در باره نحوه کار آن را خواهیم دید.

در فصل دوم، تعریف فیلتر و سنتز مدار و همچنین معرفی پارامترهای فیلتر را می‌آوریم فصل چهارم، دو تقریب معروف چبی شف و باتر ورث را به اختصار توضیح میدهد. سپس در فصل پنجم و ششم، پس از مقایسه فیلترهای فعال و غیر فعال، استفاده از تقویت کننده عملیاتی را در فیلترهای فعال بالاگذر و پائین گذر و میان گذر خواهیم دید.

و پس از آن به معرفی فیلترهای فعال به کار رفته در این Audio Equolaizer خواهیم پرداخت.

فصل هفتم کاربردهای مختلف LM380 را به عنوان تقویت کننده صوتی، بیان می کند. پس از آن در ضمینه (1) چند نمودار کاربردی، در فیلترهای فعال را خواهیم دید.

و در انتها نیز Datasheet مربوط به LM380 آمده است.

فصل دوم

2-2: یکنواخت ساز صوتی:

هرگاه بخواهید بخشی از طیف صدا را مورد تاکید یا رد قرار دهید از فیلتر فعال استفاده میکنید.

اغلب وقتها برای پاسخهای Low-pass و high-pass از فیلتر افتان و برای کاربردهای Band-pass برای کاربرد عمومی صدا از مقادیر متوسط Q (یعنی از 2 تا 5) سر و کار داریم. این امر به این معناست که فیلترهای فعال برای مصارف عمومی صدا بسیار سالده می باشد.

یکی از معروفترین شکلهای تغییر دهنده طیف، یکنواخت ساز گرافیکی می باشد که بلوک دیاگرام آن را در شکل (1-1) می بینید. این نوع یکنواخت ساز شامل مجموعه ای از پتانسیومترها می باشد که به منظور تاکید یا تائید قسمتی از طیف صدا به کار برده می شوند. از یکنواخت ساز گرافیکی در بهبود صدای واقع در اتاقها، تغییر صدای ابزار موسیقی، اضافه کردن جلوه های ویژه به یک قسمت صدای ضبط شده خام، برای بهبود صحبت در کانال و اموری از این قبیل استفاده می شود.

کانال های فیلتر از یک op.amp، Q پائین و فیلترهای Band-pass فعال تشکیل شده است. این ابزار گفته شده معمولاً درون حلقه فیدبک تقویت کننده که در شکل بالا نمایش داده شده است قرار می گیرد.

این فیدبک عمل تقویت یا قطع بوجود می آورد.

خروجی این یکنواخت ساز از طریق یک تقویت کننده صوتی به بلندگوها می رسد. باید در نظر داشت که تقویت کننده صوتی باید متناسب با توان بلندگو و همچنین مقاومت درونی آن در نظر گرفته شود. شکل (2-1) یک کیت استریو که دارای 18 کانال یکنواخت ساز است را نشان می دهد.

فصل سوم

1-3: سنتز و آنالیز مدار:

تعریف آنالیز و سنتز مدار د ر دیاگرام شکل (1-3) نشان داده است. آنالیز مدار به محاسبه پاسخ یک مدار یا سیستم مشخص به تحریک داده گفته می شود. طراحی یا سنتز مدار شامل یافتن یک مدار سیستم است که در آن پاسخ مشخصی به تحریک داده شده مد نظر می باشد.

درحالیکه دو عمل مذکور بنظر می رسد که معکوس یکدیگر هستند، ولی سه فرق اساسی دارند:

یک مساله آنالیز همواره یک راه حل دارد، ولی یک مسئله طراحی ممکن است راه حلی نداشته باشد.

یک مسأله آنالیز همواره یک راه حل واحد دارد، ولی اگر یک مسئله طراحی قابل حل باشد ممکن است چندین راه حل داشته باشد.

در آنالیز مدار، چند روش اساسی محدود وجود دارد، ولی در طراحی مدار چندین تکنیک مختلف وجود دارد که بستگی به نوع کاربرد مدار یکی یا چند تا از این روشها اختیار می گردد.

بنابراین سنتز روشی علمی است که بر اساس آن مدار یا سیستمی طراحی می گردد، بطوریکه پاسخ آن به تحرک مشخصی، شرایط خاصی داشته است.

2-3: مشخصه دامنه، فاز، افت فیلتر

فیلتر یک مدار خطی است که به منظور عبور مولفه های فرکانسی مطلوب و حذف مولفه های فرکانسی نامطلوب بکار می رود و در عمل و بخصوص در مخابرات کاربرد زیادی دارد.

بعنوان مثال می توان یک موج مربعی پریودیک را به کمک فیلتر به یک موج سینوسی به همان فرکانس و یا به فرکانس یکی از هارمونیک های آن تبدیل نمود و این کار در حقیقت با عبور مؤلفه فرکانسی مورد نظر و حذف بقیه هامونیکها موج مربعی صورت می گیرد.

بعنوان مثالی دیگر سیگنالهای فیزیولژی را در نظر بگیرید که اکثراً باند فرکانسی کمتر از 20HZ دارند. دستگاههای اندازه گیری چنین سیگنالهایی مانند (elactronicardiography) ECG که ضربان قلب را دریافت میکند، همواره دچار اشکال طراحی در بخش حذف سیگنال 50HZ برق شهر هستند بطوریکه انتخاب بهترین نوع فیلتر که قادر به عبور سیگنالهای مذکور و حذف کامل سیگنال 50HZ باشد مسئله مهمی بشمار می رود.

فرض کنید F(s) تابع تبدیل فیلتر باشد، در این صورت تابع مختلط را می توان بفرم دامنه و فاز نمایش داد:

را مشخصه دامنه فیلتر و را مشخصه فاز فیلتر گویند.

پردازش سیگنال وپردازش

اختصاصی از یارا فایل پردازش سیگنال وپردازش دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 36

فصل 1

« پردازش سیگنال دیجیتال و سیستم های DSP »:

سیستم پردازش سیگنـال به هر سیستمی گفته می شود که از این دانش بهره می برد . پردازش سیگنال دیجیتال کاربرد اعمـــال حسابی بر روی سیگنالها می باشد که بصورت رقمی نمایش داده می شوند سیگنالها همانند دنباله ای ازنمونه هانشان داده می شوند.غالباًاین نمونه ها ازسیگنالهای فیزیکی ( همانند سیگنالهای صوتی ) با استفاده از تراگردانها ( همـانند میکروفن ) و مبدلهای A/D بدست می آیند . بعـد از پردازش حسابی،سیگنالهای دیجیتال می بایست توســط مبدلهای D/A به سیگنالهای فیزیکی تبدیل شوند .

DSP در بعضی از سیستم ها برای اعمال سیستم نقش کانونی دارد.مثلاً مودمهاوتلفن های سلولی دیجیتال بطور قابل ملاحظه ای بر اساس فن آوری های DSP طراحــــــی می شوند . در محصولات دیگر نقش DSP از مرکزیت کمتری برحوردار است اما اغلب در موارد کارایی ، ویژگیها و هزینه از مزایای بسیار مهم و قابل رضایتی برخوردار می باشد . مثلاً سازندگان قطعــات آنالوگ همــــــانند تقویت کننده های صوتی در حال بکارگیری فن آوری های DSP جهت کیفیت بهتر

می باشند .

بخش چشــم اندازی کلی بر پردازش سیگنال است . ابتدا در مورد مزیت DSP بر سیستم آنالوگ بحث شده سپس بعضی از ویژگیها و مشخصـات سیستم های DSP بصورت کلی بررسی می شود.درپایان نتیجه گیری با نگرشی خلاصه به بعضی ازکلاسهای مهم کاربردهای DSP انجام می شود .

مزایای DSP :

پردازش سیگنال دیجیتال نسبت به آنالوگ چندین مـزیت دارد . مهمترین مزیت این است که سیستم های DSP قادرند وظایف سنگینی را که تحقق آنهـا به کمک الکترونیک آنالوگ پیچیده و یا غیرممکن خواهد بودپیاده سازی کنند.مثال این کاربردهاسنتزگفتار، تشخیص گفتار و مودمهای سرعت بالا می باشد که از کدینگ تصحیح خطا بهره می برند. همه این وظایف ترکیبی از پردازش سیگنال و کنترل می باشند که غالباً پیاده سازی آنها توسط فــن آوری های آنالوگ پیچیده است . علاوه بر این سیستم های DSP نسبت به آنالوگ دو مزیت اضافی نیزدارند :

« عدم حساسیت به محیط » : سیستم های دیجیتـــــال به تغییرات شرایط محیطی کمتر حساس می باشند . رفتار مدار آنالوگ بسته به دما است . در مقایسه عمل سیستم DSP به محیط آن (خشک یا مرطوب ) وابسته نمی باشد . در هر صورت سیستمDSP پاسخ یکسانی خواهد بود .

«عدم حساسیت به تغییر عناصر » : قطعـات آنالوگ با تلورانس همراهند . پاســخ کلی یک سیستم آنالوگ به مقادیر داخلی اش وابسته است . بنابراین دوسیستم آنالوگ که بطوردقیق همانند یکدیگرطراحی شده باشند بسته به تغییرعناصرشان پاسخهای متفاوتی خواهند داشت.در مقایسه عناصر دیجیتال همواره خروجیهای مشابه برای ورودی های مشابه تولید خواهند کرد .

این دو مزیت بصورت زیر نیز بیان می شوند :

« رفتارتکرار پذیر و پایدار» : از آنجاییکه خروجی سیستم DSP به عوامل محیطی یا تغییر عناصر حساس نمی باشد لذا این امکــان وجود دارد که سیستم هایی با پاسخهای شناخته شده ، دقیق وثابت داشته باشیم.نهایتاً بعضی ازسیستم های DSP ممکن است دو مزیت دیگر نیز نسبت به آنالوگ داشته باشند.

« قابلیت برنامه ریزی » : اگریک سیستمDSP براساس پردازنده های برنامه پذیر طراحی شود ، می توان آن را مجدداً برنامه ریزی نمود بطوریکه وظایف دیگری را انجام دهد . در مقایسه سیستم های آنالوگ ازلحاظ فیزیکی به عناصرمتفاوتی نیازداشته تا وظایف متفاوتی را انجام دهند .

« اندازه » : اندازه اجزاء آنالوگ بسته به مقــادیرشان متغیر است . برای مثـال یک خازن MF 100که در فیلتـــر آنالوگ استفاده می شود از خازن PF 10 که در فیلتر دیگری بکار می رود بزرگتر است.اما ممکن است تحقق دیجیتال هردو فیلتراندازه مشابه ای داشته باشد . حتی ممکن است از سخت افزار یکسانی که تنها در ضرایب فیلتر متفاوت است استفاده شود .گاهگاهی ممکن است این پیاده سازی از هر دو تحقق آنالوگ نیز کوچکتر باشد .

این مزایا و توجه به فرآیندهای ساخت IC با استفاده از فن آوریهای DSP و مزیت آن در این فن آوری منجربه این واقعیت می شودکهDSP انتخاب وراه حلی مناسب وبهینه برای پردازش سیگنال به حساب آید .

مشخصات سیستم های DSP :

در این بخش برخی از مشخصات عمومی در همه سیستم های DSP نظیر الگوریتم ها،نرخ نمونه برداری ، نرخ CLOOK و انواع حساب توصیف می شوند .

الگوریتم ها :

سیستم های DSP اغلب به وسیله الگوریتم هایی که بکار می برند ، مشخــص می شوند . الگوریتم اعمال حسابی را که می بایست انجام شوند ، مشخص کرده امـــا نحوه پیاده سازی آن محاسبات رامعلوم نمیکند.ممکن است درنرم افزارو بروی یک ریزپردازنده معمولی یا ریزپردازنده سیگنال قابل برنامه ریــزی پیاده سازی با توجه به نیازمندیهای سرعت و دقت حسابی می باشد. جدول ( 1-1 ) بعضی از انواع عمومی الگوریتم های DSP و برخی از کاربردهایی را که عموماً این الگوریتم ها در آنها اسنفاده می شوند نشان می دهد .

نرخ نمونه برداری :

مشخصه کلـیدی یک سیستم DSP نرخ نمونه برداری آن است . نرخی که در آن نمونه ها گرفته ، پردازش و یا تولید می شوند.با توجه به پیچیدگی الگوریتم،نرخ نمونه برداری سرعت مورد نیاز را در فن آوری پیاده سازی معین می کند . یک مثال معروف پخش CD صوتی می باشد که در آن نمونه ها با نرخ 44.1 کیلو هرتز روی دو کانال تولید می شوند .

البته یک سیستم DSP ممکن است بیشتر از یک نرخ نمــونه برداری داشته باشد . به این قبیل سیستم ها، سیستم های DSP چند نرخی گفته می شود . مثـال آن تبدیل نرخ نمونه های CD از 44.1KHZ به نرخ نوار صوتی دیجیتال یا 48KHZ می باشد . بدلیـــل پیچیدگی نسبت بین این نرخ ها ، معمولاً تبدیل در مراحلی انجام می شود ( معمولاً با حدفاصل حداقل دو نمونه ) مثال دیگر الگوریتم چند نرخی یک بانک فیلتر است که در کاربردهایی نظیر کدکردن صــــدا، ویدئو و گفتار استفاده می شود . بانکهای فیلتر معمولاً شامل مراحلی هستند که سیگنال را به بخشهای فرکانس بالا و پایین تقسیم می کنند. آنگاه این سیگنالهای جدید با نرخ کمتر نمونه برداری شده مجــدداً تقسیم می شوند . در کاربردهای چند نرخی نسبت بین بالاترین و پایین ترین نرخ نمونه بـرداری در سیستم می تواند کاملاً بزرگ باشد. گاهگاهی به 000،100 ممکن است برسد .

محدوده نرخ های نمونه برداری که درسیستم های پردازش سیگنال وجود داردوسیع است در شکل ( 1-1 )کلاسهـــــای کاربردها بهمراه پیچیدگی الگوریتم و نرخ نمونه برداری افزایش

می یابد . الگوریتم هایی که در نــرخ های بالاتر استفاده می شوند به نظر می رسد که ساده تر از آنهایی باشند که در نرخ کمتر بکار می روند .

بسیاری از سیستم های DSP می بایست با سرعت بسیار بالا کار کنند چرا که بتوانند روی بخشهای طولی سیگنالهای ورودی به صورت بلادرنگ عملیات انجام دهند . انواع دیگر سیستم ها

تحقیق درباره سیگنال صوت

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره سیگنال صوت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

چکیده

در فصل اول به معرفی سیگنال صوت و روشهای تولید آن می پردازیم.

در فصل دوم این پایان نامه، بلوک دیاگرام مربوط به ساختار Audio Equolaizer و توضیحی مختصر در باره نحوه کار آن را خواهیم دید.

در فصل دوم، تعریف فیلتر و سنتز مدار و همچنین معرفی پارامترهای فیلتر را می‌آوریم فصل چهارم، دو تقریب معروف چبی شف و باتر ورث را به اختصار توضیح میدهد. سپس در فصل پنجم و ششم، پس از مقایسه فیلترهای فعال و غیر فعال، استفاده از تقویت کننده عملیاتی را در فیلترهای فعال بالاگذر و پائین گذر و میان گذر خواهیم دید.

و پس از آن به معرفی فیلترهای فعال به کار رفته در این Audio Equolaizer خواهیم پرداخت.

فصل هفتم کاربردهای مختلف LM380 را به عنوان تقویت کننده صوتی، بیان می کند. پس از آن در ضمینه (1) چند نمودار کاربردی، در فیلترهای فعال را خواهیم دید.

و در انتها نیز Datasheet مربوط به LM380 آمده است.

فصل دوم

2-2: یکنواخت ساز صوتی:

هرگاه بخواهید بخشی از طیف صدا را مورد تاکید یا رد قرار دهید از فیلتر فعال استفاده میکنید.

اغلب وقتها برای پاسخهای Low-pass و high-pass از فیلتر افتان و برای کاربردهای Band-pass برای کاربرد عمومی صدا از مقادیر متوسط Q (یعنی از 2 تا 5) سر و کار داریم. این امر به این معناست که فیلترهای فعال برای مصارف عمومی صدا بسیار سالده می باشد.

یکی از معروفترین شکلهای تغییر دهنده طیف، یکنواخت ساز گرافیکی می باشد که بلوک دیاگرام آن را در شکل (1-1) می بینید. این نوع یکنواخت ساز شامل مجموعه ای از پتانسیومترها می باشد که به منظور تاکید یا تائید قسمتی از طیف صدا به کار برده می شوند. از یکنواخت ساز گرافیکی در بهبود صدای واقع در اتاقها، تغییر صدای ابزار موسیقی، اضافه کردن جلوه های ویژه به یک قسمت صدای ضبط شده خام، برای بهبود صحبت در کانال و اموری از این قبیل استفاده می شود.

کانال های فیلتر از یک op.amp، Q پائین و فیلترهای Band-pass فعال تشکیل شده است. این ابزار گفته شده معمولاً درون حلقه فیدبک تقویت کننده که در شکل بالا نمایش داده شده است قرار می گیرد.

این فیدبک عمل تقویت یا قطع بوجود می آورد.

خروجی این یکنواخت ساز از طریق یک تقویت کننده صوتی به بلندگوها می رسد. باید در نظر داشت که تقویت کننده صوتی باید متناسب با توان بلندگو و همچنین مقاومت درونی آن در نظر گرفته شود. شکل (2-1) یک کیت استریو که دارای 18 کانال یکنواخت ساز است را نشان می دهد.

فصل سوم

1-3: سنتز و آنالیز مدار:

تعریف آنالیز و سنتز مدار د ر دیاگرام شکل (1-3) نشان داده است. آنالیز مدار به محاسبه پاسخ یک مدار یا سیستم مشخص به تحریک داده گفته می شود. طراحی یا سنتز مدار شامل یافتن یک مدار سیستم است که در آن پاسخ مشخصی به تحریک داده شده مد نظر می باشد.

درحالیکه دو عمل مذکور بنظر می رسد که معکوس یکدیگر هستند، ولی سه فرق اساسی دارند:

یک مساله آنالیز همواره یک راه حل دارد، ولی یک مسئله طراحی ممکن است راه حلی نداشته باشد.

یک مسأله آنالیز همواره یک راه حل واحد دارد، ولی اگر یک مسئله طراحی قابل حل باشد ممکن است چندین راه حل داشته باشد.

در آنالیز مدار، چند روش اساسی محدود وجود دارد، ولی در طراحی مدار چندین تکنیک مختلف وجود دارد که بستگی به نوع کاربرد مدار یکی یا چند تا از این روشها اختیار می گردد.

بنابراین سنتز روشی علمی است که بر اساس آن مدار یا سیستمی طراحی می گردد، بطوریکه پاسخ آن به تحرک مشخصی، شرایط خاصی داشته است.

2-3: مشخصه دامنه، فاز، افت فیلتر

فیلتر یک مدار خطی است که به منظور عبور مولفه های فرکانسی مطلوب و حذف مولفه های فرکانسی نامطلوب بکار می رود و در عمل و بخصوص در مخابرات کاربرد زیادی دارد.

بعنوان مثال می توان یک موج مربعی پریودیک را به کمک فیلتر به یک موج سینوسی به همان فرکانس و یا به فرکانس یکی از هارمونیک های آن تبدیل نمود و این کار در حقیقت با عبور مؤلفه فرکانسی مورد نظر و حذف بقیه هامونیکها موج مربعی صورت می گیرد.

بعنوان مثالی دیگر سیگنالهای فیزیولژی را در نظر بگیرید که اکثراً باند فرکانسی کمتر از 20HZ دارند. دستگاههای اندازه گیری چنین سیگنالهایی مانند (elactronicardiography) ECG که ضربان قلب را دریافت میکند، همواره دچار اشکال طراحی در بخش حذف سیگنال 50HZ برق شهر هستند

تحقیق درباره پردازش سیگنال های حیاتی

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره پردازش سیگنال های حیاتی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

فصل ششم

پردازش سیگنال های حیاتی

1- مقدمه و کلیات

سیگنال تابعی از یک یا چند متغیر مستقل است که اطلاعاتی را در مورد یک پدیدة فیزیکی یا بیولوژیکی در بردارد. موجودات زنده از سلول گرفته تا ارگان های بدن، سیگنال هایی با منشاء بیولوژیکی تولید می کنند. این سیگنا ل ها به صورت الکتریکی، مکانیکی یا شیمیایی اند. سیگنال های الکتریکی نتیجة دپلاریزاسیون سلول های عصبی یا ماهیچة قلبی اند. صدای تولید شده توسط دریچه های قلب نمونه ای از سیگنال های مکانیکی است یا PCO2 خون، سیگنال شیمیایی است. این سیگنال های بیولوژیکی یا سیگنال های حیاتی برای تشخیص پزشکی و تحقیقات زیست- پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند.

سیگنال هایی که توسط ارگان های بدن تولید می شوند با هم دیگر مخلوط شده یا تحت تاثیر نویز قرار می گیرند. منظور از پردازش سیگنال های حیاتی جدا کردن سیگنال مورد نظر از سیگنال های در هم آمیخته و نویز دار و سپس استخراج پارامترهای مفید سیگنال است. این پارامترها برای تشخیص پزشکی به کار برده می شوند.

پردازش سیگنال های بیولوژیکی در 4 مرحله انجام می شود (شکل1):

اندازه گیری یا ثبت سیگنال

تبدیل سیگنال

محاسبة پارامترهای سیگنال

تفسیر یا طبقه بندی سیگنال ها

شکل1. مراحل پردازش سیگنال

در مرحلة 1 ، از مبدل ها برای ثبت جمع آوری سیگنال از بدن استفاده می شود. در این مرحله سیگنال های مکانیکی یا شیمیایی به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند و سیگنال های

الکتریکی تقویت می گردند. نکتة مهم در سیگنال گیری حداقل بودن میزان آنتروپی آن است یعنی سیگنال با کمترین اغتشاش یا به عبارتی بیشترین نسبت سیگنال به نویز ثبت شود. برای پردازش کامپیوتری، سیگنال ثبت شده نمونه برداری می شود. در مرحلة دوم تبدیل هایی بر روی سیگنال اعمال می شود به نحوی که امکان استخراج پارامترهای معنادار در قسمت سوم تسهیل شود. این مرحله پیش پردازش نامیده می شود که هدف آن کاهش نویز سیگنال و کم شدن حجم داده است تا استخراج ویژگی های سیگنال د رمرحلة سوم آسان تر باشد. در مرحلة سوم پارامترهای مناسب معنادار که ویژگی های سیگنال نامیده می شوند استخراج می شوند. نتایج حاصل از این مرحله برای فرایند تصمیم گیری در مرحلة چهارم مورد استفاده قرار می گیرد. در مرحلة چهارم با استفاده از ویژگی های استخراج شده پزشک یا کامپیوتر تفسیر نهایی را اعلام می کنند. مرحلة تفسیر یا طبقه بندی ویژگی های سیگنال، بازشناخت الگو نامیده می شود.

2- مشخصات سیگنالهای زیستی

سیگنال های زیستی از فرایندهای بیولوژیکی حاصل می شوند. این فرایند بسیار پیچیده و دینامیک هستند.سیگنال های زیستی معمولاً تابعی از زمان هستند. در کل سیگنالهای زیستی در دو دسته طبقه بندی می شوند:

سیگنال های معین

سیگنال های تصادفی یا آماری

شکل 2. دسته بندی سیگنال ها

سیگنال های معین سیگنال هایی هستند که در آنها شکل موج سیگنال مشخص بوده و کاملاً قابل پیش بینی است. سیگنال های معین سه دسته اند: متناوب، شبه متناوب و گذرا. در سیگنال های متناوب شکل موجود در فاصله های زمانی مشخص تکرار می شود. سیگنال های زیستی کاملاً تناوبی نیستند. بنابراین برای توصیف سیگنال های تکراری زیستی عنوان شبه پریودیک مناسب تر است. در سیگنال های شبه متناوب شکل موجود به صورت تقریبی در فاصله های زمانی مشخص تکرار می شود. سیگنال های گذرا فقط یکبار در طی زمان اتفاق می افتند. سیگنال های تصادفی یا آماری در اثر دپلاریزاسیون ناهماهنگ و تصادفی گروهی از سلول ها می شود مانند سلول های عصبی مغز که سیگنال (EEG)Electroencephalogram را تولید می کنند. شکل موج چنین سیگنال هایی نامعین است و تنها با استفاده از مفاهیم آماری قابل توصیف است. بسته به نوع فرآیند بیولوژیکی سیگنال های تصادفی به دو دستة ایستا و ناایستا تقسیم می شوند. در سیگنال های تصادفی ایستا خصوصیات آماری سیگنال با گذشت زمان تغییر نمی کند. اگر فرایند بیولوژیکی تولید کنندة سیگنال تصادفی در شرایط خاصی باشد سیگنال تصادفی تولید شده ناایستا خواهد بود. به عنوان مثال EEG بیماری که دچار حملة ناگهانی صرع شده یک سیگنال تصادفی ناایستا ست. شکل 2 این دسته بندی ها را همراه با مثال موردی نشان می دهد.

3- روشهای پردازش

در این بخش به صورت خلاصه مروری بر روش های پردازش سیگنال های زیستی خواهیم داشت. ابتدا مبانی نظریة تجزیه و تحلیل سیگنال به صورت خلاصه مرور خواهد شد. در ادامه کلیات روش های مبتنی بر دامنة سیگنال و سپس طیف فرکانسی و فیلتر کردن سیگنال مطرح خواهد شد. در ادامه در موردمفهوم سیگنال به نویز توضیحاتی داده شده و سپس چند مثال از روش تشخیص سیگنال ارائه می شود.

3-1- تجزیه و تحلیل سیگنال ها و سیستم ها

در ابتدای این فصل تعریف کلی سیگنال بیان شد. در ادامه توضیحاتی در مورد تقسیم بندی کلی سیگنال ها ارائه خواهد شد. سپس در مورد سیستم ها و خصوصیات مهم آنها توضیح داده می شود. این مفاهیم برای درک موضوع پردازش سیگنال ضروری هستند. سیگنال ها به دو دستة کلی تقسیم بندی می شوند:

سیگنال های پیوسته در زمان: که در آنها متغیر مستقل دارای تغییرات پیوسته است.

سیگنال های گسسته در زمان: که در آنها متغیر مستقل فقط مجموعة گسسته ای از مقادیر را اختیار می کند.

در شکل 3 چند سیگنال پایة مهم که در بحث تجزیه و تحلیل سیگنال ها اهمیت اساس دارند آورده شده است. u(t) تابع پله و تابع ضربه نامیده می شود.

شکل 3. تابع پله و ضربه

سیستم یک یا چند سیگنال ورودی را به یک یا چند سیگنال خروجی تبدیل می کند. سیستم ها می توانند به صورت متوالی یا موازی قرار گیرند. در اتصال متوالی یا سری خروجی سیستم اول

تحقیق درباره طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی، برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسیELF دلخواه، جهت بررسی اثرات درمانی القاء تشدیدی انرژی

رحیم ملکشاهی1●، مهدی نوری2، جعفر فتاحی اصل1

1) گروه فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز

2) گروه مهندسی پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

تاریخ دریافت: 4/7/86 تاریخ پذیرش: 18/2/87

واژه های کلیدی: القاء تشدیدی، میدان های الکترومغناطیسی ELF، سیگنال های اختصاصی

مقدمه

بار الکتریکی ساکن میدان الکتریکی می آفریند اما بار الکتریکی متحرک علاوه بر میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی نیز ایجاد می کند که در قانون آمپر به خوبی نشان داده شده است. بنابراین در اطراف یک بار الکتریکی متحرک دو میدان الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد. یعنی با تغییر میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی تولید می شود. همچنین میدان مغناطیسی متغیر نیز به نوبه خود، یک میدان الکتریکی می آفریند که با قانون فارادی نشان داده می شود. این مطالب نشان می دهد که چگونه امواج لکترومغناطیسی تولید می شوند. بنابراین یک بار الکتریکی در حال نوسان(شتابدار) در فضا امواج الکتریکی و مغناطیسی تولید می کند. فرکانس این امواج برابر با فرکانس بار الکتریکی تولید کننده امواج می باشد. این امواج، یک میدان الکترومغناطیسی تشکیل می دهند که پس از تشکیل با سرعت نور در فضا منتشر می شود. طیف امواج الکترومغناطیسی از امــــواج رادیویی با طول موج های بلند تا امواج کوتاه گاما را شامل می شود. نور معمولی بخش بسیار ناچیزی از آن را تشکیـــل می دهد.

فارادی در صحبت های اولیه خویش میدان مغناطیسی را بدین صورت مطرح کرد. اگر میدان مغناطیسی، متغیر باشد، ولتاژی را ایجاد می کند که سبب ایجاد جریان موثری می شود، که می تواند در ازای فعالیت پالسی میدان مغناطیسی، اثرات بیولوژیک مهمی را ایجاد کند. به طوری که فرضیه ای بر این اصل استوار است، که پالس الکترومغناطیسی باعث ایجاد جریان یا نیروهای الکتریکی در بافت مورد نظر می شود، که این خود باعث اثرات بیولوژیکی می شود.

با توجه به رابطه یV=n.a dB/dt، ولتاژ ایجاد شده، با نرخ تغییرات میدان مغناطیسی متناسب است. این رابطه از این نظر مهم است، که اگر میدان مغناطیسی متغییر داشته باشیم، جریان الکتریکی القایی داریم که می تواند، اثر جریان درونی را داشته باشد. حال در میدان مغناطیسی ثابت چونdB/dt=0 است، نمی توانیم انتظار بسیار زیادی از آهن ربای ثابت یا میدان الکترومغناطیس ثابت(گردن بند مغنــاطیسی، مچ بند مغناطیسی و...) داشته باشیم. حتی اگر میدان مغناطیسی ثابت اثر درمانی داشته باشد، نمی توان این اثر را به صورت ماهیت الکتریکی در نظر گرفت.

در سال های اخیر تشدید مغناطیس درمانی(Magnetic Resonance Therapy)به عنوان یکی از زمینه‌های سریع الرشد پدیدار ‌شده است. ارزش واقعی این درمان به اثر انرژی مغناطیسی در ایجاد تغییرات خاص در سلول ها مربوط است که سلول ها را در جذب مواد غذایی و اکسیژن و سپس دفع مواد زائد به طور مؤثری کمک می‌کند. انتقال اکسیژن درون گلبول های قرمز خون داخل بدن را به طور مؤثری افزایش می‌دهد. گردش خون محیطی را اصلاح می‌کند و در نتیجه منجر به کاستن درد می‌شود.(1)

القای تشدیدی انرژی میدان مغناطیسی(MERIT)) Magnetic Field Energy Resonance Induction Therapy) به روش القای اختصاصی انرژی مغناطیسی کار می‌کند که به آهستگی نوسان می‌کند و از فعالیت سیستم بیوالکتریک بدن انسان تقلید می‌کند. جریان های بیوالکتریکی بدن بیماران ممکن است به دلیل مشکلات پزشکی یا در نتیجه آسیب دیدگی بافت های بدن مانند: عصب، خون یا استخوان غیرطبیعی عمل کند.

آثار هارمونیک(هماهنگ) پالس اختصاصی و نوسان القاء شده از انرژی مغناطیسی، تولید بیوروزنانس(تشدید طبیعی) می‌کند و به بازگشت میزان فعالیت سلولی به دامنه طبیعی و جلو انداختن دوره بهبودی و کاهش احساس درد کمک می‌کند. مبنای هر درمــــان پزشکی اولیه تلاش برای بــازگرداندن فعالیت های بدن بیمار به حالت طبیعی آن است.(4-2)

موضوع انتخاب شده در سال های اخیر جایگاه خویش را در زمینه درمان بیش از حد نشان می دهد. در دنیای غرب و شرق بهای بسیار زیادی به تحقیقات در این زمینه و کاربردهای مختلف درمانی آن اختصاص داده اند. همان طوری که می دانید، سلول، اعضای بدن و کل مجموعه بدن انسان، در یک هارمونی با انرژی در بقاء خود قرار دارد. این هارمونی بین نیروهای فیزیکی که در محیط وجود دارد یعنی نیروهای اگزوژن(Exogenous) یا نیروهایی که می توانند، از خارج وارد شوند. و نیروهای اندوژن(Endogenous) یا درونی بدن انسان، برقرار است. اگر بتوان یک هماهنگی به طریق گفته شده برقرار کرد، احتمال دارد بتوانیم به اختلالاتی که به هر نحو با انرژی های درونی در ارتباط هستند، جوابگو بود. بدون استفاده از بسیاری از داروها به هدف خود که درمان است، برسیم. در این زمینه فعالیت ها زیادی انجام شده است و حقیقت امر این است، که علی رغم شفابخشی دارو، مشکل بزرگ آن، این است که، چگونه حداکثر اثر خود را به هدف وارد کند، به طوری که عوارض مشخصی نداشته باشد(6-5). به این دلیل دانشمندان روش های دیگر درمان از جمله طب سنتی و همچنین روش های غیر معقول یا نوین (medicine alternative) را پیشنهاد کرده اند.(8-7)

چکیده مطالب فوق را می توان به این صورت بیان کرد که اگر به هر نحو ممکن، بتوانیم انرژی لازم را به قسمت های درونی برسانیم، این احتمال مورد انتظار است که آن ناراحتی برطرف شود، که استفاده از انرژی مغناطیسی یکی از این راه حل ها است.

استفاده از مواد مغناطیسی برای ایجاد سلامتی مطلوب، جدید نیست. در مصر باستان کلوپاترا، گردن بندی از مواد مغناطیسی دور گـــردنش می‌آویخت و آن ها را برای تندرستی بیشتر دور سرش رشته می‌کرد. در واقع مغناطیس درمانی به سال 850 قبل از میلاد برمی‌گردد. یونانیان باستان یافته بودند با قرار دادن مواد مغناطیسی در نوک جراحات شدت درد کاهش می‌یابد و روند بهبودی سریع تر می‌شود.(6،9)

در القاء انرژی مغناطیسی شکل صحیح موج مختلط و ترکیبات فرکانس پالس، بسیارحائز اهمیت است. القای انرژی میدان مغناطیسی به روش تولید پالس های مغناطیسی کار می‌کند که از آن سطوح میکــــرو جریان و میکـــر ولتاژ سیگنال های الکتریـــکی منتــــج می‌شود که در بــــدن فعالیت ســــلول ســــالم را شبیه‌سازی می‌کند. این امر به عادی شدن سیستم الکتریکی بدن کمــــک می‌کند و سپس کــــار بیولوژیکی طبیــــعی آن را حفــــظ می‌کند.

در مجمـــوع مکانیزم تأثیر متقــابل بافت با میدان های الکترومغناطیس ممکن است به شکل زیر باشد:

میدان های الکترومغناطیسی با بزرگی و فرکانس صحیح و مناسب باعث آشفتگی یا جابه جایی غشای پلاسمای مولکولی سلول ها می‌شوند.

هنگامی که ما امواج الکترومغناطیسی 5/0 ، 4 یا 10 هرتز می‌فرستیم سلول های خاصی در قسمت های پایین تر مغز پاسخ می‌دهند زیرا آن ها به طور عادی در پاسخ به فرکانس های خاصی شروع به فعالیت می‌کنند در نتیجه، اصلاح حالت دقیق سبب می‌شود مواد شیمیایی کمکی در آن ناحیه آزاد شوند. بسیاری از محققین تحریک الکتریکی معتقدند که علاوه بر آثار خاص امواج با شکل موج ها و فرکانس های خاص که بر نوروترنسمیترهای اختصاصی دارند، بعضی از انواع میدان های مغناطیسی هم تولید جریان های الکتریکی می‌کنند همانند امواج 5/0 هرتز که می‌تواند به عنوان یک کوک کننده(هماهنگ کننده) فعال شود و تمام سلول های مغزی را لرزانده و تحریک کند تا آن ها را به حالت تعادل(بالانس) در آورد.(3)

هدف از این طرح، طراحی دستگاهی برای تولید سیگــنال های الکتریکی اختصاصی، جهت ایجاد میدان های الکترومغناطیسی ELF معادل جهت بررسی آثار بیولوژیک آن بر بدن انسان، از نظر تشدید القای انرژی الکترومغناطیسی است. در حال حاضر دستگاه خاصی که قادر به تولید میدان های الکترومغناطیسی ELF به صورت دلخواه باشد(قابل تنظیم به صورت ارائه شده) در ایران ساخته نشده است و نیز مشابه خارجی دستگاه دارای قیمت بسیار بالایی است. از طرفی امکانات این دستگاه که همان آبشن های اختیاری دستگاه هستند، بسیار بیشتر از نمونه های خارجی پیش بینی شده است(پنج فرکانس مختلف، شدت های مختلف و همچنین دو شکل موج سینوسی و مربعی به صورت اختیاری)(10).در تحقیقی که توسط Sandra Cecconi و همکارانش انجام گرفت، یک دستگاه با خروجی به شکل موج مربعی و در فرکانس 1 تا 75 هرتز و همچنـــــین شدت 0 تا 8/2 میلی تسلا

طراحی و ساخته شد. در این دستگاه که متشکل از یک جفت کویل، یک منبع جریان با خروجی های ثابت و همچنین مدار تولید کننده موج های پالسی شکل است، تنها یک فرکانس با نسبت خاموش و روشن متغیر برای میدان الکترومغناطیس حاصله در نظر گرفته شده است،(11). در یک تحقیق دیگر که توسط Goodman و همکارانش انجام پذیرفت، از یک دستگاه تولید کننده میدان های الکترومغناطیس سینوسی در دامنه 0 تا 60 هرتز و با شدت های محدود بین 8/0 تا 300 میکرو تسلا برای بررسی اثرات میدان های الکترومغناطیس به کار گرفته شد.(12)

با توجه به تحقیقات اشاره شده و کارهای مشابه باید به این نکته توجه کرد که دستگاه طراحی شده توسط نویسندگان این مقاله کاری متمایز با کارهای دیگران می باشد که از دید کاربردی می تواند بسیار مفید واقع شود.

مواد و روش ها

هدف تولید همزمان دو سیگنال پالس و سینوسی توسط سیستم میکروکنترلری به روش نرم‌افزاری است به طوری که این دو سیگنال در محدودة فرکانسی Hz 1الی Hz 100و با دامنه خروجی حداکثر 5/2 ولت تولید شوند.

برای تولید سیگنال سینوسی از روش خواندن یک کد یک بایتی(8 بیتی) از جدول مقادیر عددی و ارسال آن به ورودی یک مبدل دیجیتال به آنالوگ 8 بیتی((8-Bit Digital to Analog Converter استفــــاده می شود و در نهایت با توجه به مجموعه کدهای داده شده به مبدل، سیگنال را با دامنه تعیین شده خواهیم داشت.

برای تولید سیگنال پالس هم ابـــتدا سیگنال اصلی با استفاده از نرم‌افزار روی یک بیت از پورت های خروجی میکروکنترلر تولید می شود. سپس جهت اعمال دامنه خروجی تعیین شــــده تــــوسط کـاربر از یک بخش کنترل کننده خودکارتقویت(AGC)(Auto Gain Control) با 5 بیت ورودی استفاده می شود تا در نهایت سیگنال پالس با دامنه مدنظر در خروجی فراهم شود.

سیگنال پالس(Pulse Signal) به صورت یک سیگنال ترکیبی است که دارای پارامترهای مختلف است که از این پارامترها جهت تنظیم و تغییر سیگنال مربوطه و در نتیجه تعیین شار مغناطیسی در میدان مغناطیسی مرحله بعد استفاده می‌شود. جهت کاربری آسان برای کاربران و تنظیم پارامترهای مؤثر سیگنال ها، سیستم دارای صفحه کلید کامل و ساده و همچنین نمایشگر از نوع LCD جهت مشاهده مستقیم تغییرات و مقادیر پارامترها می‌باشد. به دلیل حجم نرم‌افزار و وجود ارتباطات سخت‌افزاری زیاد در رابطه با نرم افزار، در سیستم فوق از دو میکروکنترلر، یک میکروکنترلر به عنوان کنترل کننده بخش نمایش اطلاعاتی و پارامترها و میکروکنترلر دوم به عنوان تولید کننده سیگنال ها استفاده شده است. دیاگرام کلی دستگاه در شکل شماره(1) دیده می‌شود که شامل 4 بخش کلی ورودی(INPUT)، پردازش(PROCESS)، خروجی (OUTPUT)و منبع تغذیه (Power supply)می‌باشد.