[发明专利]一种用于二氧化碳浓度检测信号静噪的小波滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，涉及一种用于二氧化碳浓度检测信号静噪的小波滤波方法。

背景技术

在医用临床上监测二氧化碳浓度以及呼吸末二氧化碳浓度值有着重要的意义，已成为重要的生命指标之一。这就使得如何准确的捕捉呼吸末潮时刻成为同时随着NDIR技术在气体测量应用中的成熟和普遍，主流式CO₂浓度监测方法在医疗中被提出和应用。

气体分子对一定波长的红外线辐射的吸收服从Lambert-Beer吸收定律，所以二氧化碳可以吸收特定波长的红外辐射。如果气体进入检测室，并用传感器一侧的红外光源照射，而传感器的另一侧则可以测的红外辐射的衰减，这样，就可以通过测量信号的衰减得到二氧化碳浓度的变化。

由于呼吸气体是不同气体的混合，而每种入射光对特定气体的吸收系数是不同的，吸收光线和气体之间的关系可以用下式表示：

I＝I₀exp(-∑μ_iC_iL)

其中I₀：入射光强度；I：紧急光照强度；μ：气体吸收系数；C：气体浓度；L：气体厚度

常规呼吸气体分子的吸收系数是不同的。二氧化碳吸收峰值对应的光波长为4.26μm，如果只有近似4.26μm波长的光线，则气体对光的吸收刻印描述为：

I=I0exp(-μCO2CCO2L).]]>

根据这一原理可以实现在患者呼吸主通道内实时、连续的检测呼吸中二氧化碳的浓度信号。

一种典型的主流式二氧化碳测量装置如图1所示，红外光源1和测量端3分别位于主气体通道2的两侧。红外光源1发出的红外光经过4.26μm窄带滤波后的光线，被测量端的红外传感器所采集。

图1中的主流式二氧化碳浓度监测方法将CO₂浓度监测模块直接放置在患者的呼吸气路导管中，通过传感器对通路中的CO₂浓度直接进行测定。但是如果检测到的二氧化碳浓度信号存在各种干扰和失真，就不能很好的实现实时、连续的检测患者呼吸中二氧化碳浓度的意义，这就需要一种可行有效地滤波方法。

二氧化碳气体检测中，常常由于噪声的存在而不能从所记录的数据中提取有效的信息。二氧化碳光电传感器采集到的电信号属于微弱信号，很容易被噪声信号淹没。

光电传感器在光电转换过程中，不仅输出所需的信号电压或电流，同时还伴随着输出无用的随机性涨落或起伏量，即噪声。光电探测器的固有噪声主要表现为热噪声、散粒噪声、产生复合噪声、温度噪声及电流噪声.这些噪声污染了与二氧化碳有关的光电信号，给有用光电信号的检测判别及进一步的数据处理带来了不利因素，有必要对光电信号进行数字滤波，以获得真实的信号，提高检测灵敏度.

发明内容

本发明的目的是提供一种小波滤波方法，将二氧化碳监测仪检测到的二氧化碳浓度信号进行小波去噪处理，以实现埋于噪声中的光电信号的有效测量。本发明采用如下的技术方案：

一种用于二氧化碳浓度检测信号静噪的小波滤波方法，包括下列步骤：

第一步：信号的小波分解：选择Mexican Hat作为小波基，并确定小波分解的层次为3，然后对二氧化碳监测仪检测到的二氧化碳浓度信号进行3层小波分解；

第二步：小波分解高频系数的阈值化：设定某个固定阈值，对第1到第3层的每一高频系数，进行阈值量化处理；

第三步：一维小波的重构：根据小波分解的第3层的低频系数和经过阈值量化处理后的第1层到第3层的高频系数，进行一维信号的小波重构。