给定一组干净心电信号数据,数据文件存于C盘Ecg.txt。采样频率f= 500Hz。1、编写程序读出心电信号,并在屏幕上打印出其波形。 2、产生模拟高斯白噪声信号,与干净心电混合,设计一个IIR低通滤波器和一个FIR低通滤波器分别滤除心电信号中的白噪声干扰,调整白噪声信噪比大小,对滤波前后的心电信号的频谱进行分析比较。其中数字低通滤波器指标要求,通带截止频率Wp=0.1 Π,阻带截止频率Ws=0.16Π,阻带衰减不小于15 dB,通带衰减不大于1 dB。 要求:编写一个IIR低通滤波器和一个FIR低通滤波器仿真程序,在屏幕上打印出数字滤波器的频率区间[0,Π]上的幅频响应特性由线(H(ejw));计算其对含噪心电信号的低通滤波响应序列,并在屏幕上打印出干净心电信号波形,含工频干扰的心电信号波形以及IIR低通滤波和FIR低通后的信号波形,并进行比较;同时对滤波前后的心电信号的频谱进行分析比较,并在屏幕上打印出滤波前后的心电信号的频谱,观察其变化。
时间: 2024-02-25 22:54:41 浏览: 23
很抱歉,AI并不能直接在本地计算机上运行程序,但是我可以提供相关的Python代码供参考:
1、读取心电信号并打印波形:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
fs = 500 # 采样频率
with open('C:/Ecg.txt', 'r') as f:
data = f.readlines()
data = np.array([float(d) for d in data]) # 转换为numpy数组
t = np.linspace(0, len(data)/fs, len(data)) # 时间序列
plt.plot(t, data)
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Voltage (mV)')
plt.title('Clean ECG Signal')
plt.show()
```
2、产生高斯白噪声信号并混合:
```python
import random
def generate_gaussian_noise(sigma, length):
return np.array([random.gauss(0, sigma) for i in range(length)])
noise = generate_gaussian_noise(sigma=0.1, length=len(data))
mixed_signal = data + noise
```
3、设计IIR低通滤波器:
```python
from scipy import signal
Wp = 0.1*np.pi
Ws = 0.16*np.pi
Rp = 1
As = 15
b, a = signal.iirdesign(Wp, Ws, Rp, As, analog=False, ftype='cheby2', fs=fs)
filtered_signal_iir = signal.filtfilt(b, a, mixed_signal)
```
4、设计FIR低通滤波器:
```python
N = 101
Wn = 0.1*np.pi
b = signal.firwin(N, Wn, window='hamming', pass_zero=True, fs=fs)
filtered_signal_fir = signal.filtfilt(b, 1, mixed_signal)
```
5、计算滤波器频率响应并打印:
```python
w, h_iir = signal.freqz(b, a)
w, h_fir = signal.freqz(b, 1)
plt.plot(w/np.pi*fs/2, np.abs(h_iir), label='IIR')
plt.plot(w/np.pi*fs/2, np.abs(h_fir), label='FIR')
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Magnitude')
plt.title('Digital Lowpass Filter Frequency Response')
plt.legend()
plt.show()
```
6、打印心电信号波形和滤波后波形:
```python
plt.plot(t, data, label='Clean ECG')
plt.plot(t, mixed_signal, label='Noisy ECG')
plt.plot(t, filtered_signal_iir, label='IIR Filtered ECG')
plt.plot(t, filtered_signal_fir, label='FIR Filtered ECG')
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Voltage (mV)')
plt.title('ECG Signal with Gaussian White Noise')
plt.legend()
plt.show()
```
7、打印滤波前后心电信号频谱:
```python
f, Pxx_den_clean = signal.periodogram(data, fs)
f, Pxx_den_mixed = signal.periodogram(mixed_signal, fs)
f, Pxx_den_iir = signal.periodogram(filtered_signal_iir, fs)
f, Pxx_den_fir = signal.periodogram(filtered_signal_fir, fs)
plt.semilogy(f, Pxx_den_clean, label='Clean ECG')
plt.semilogy(f, Pxx_den_mixed, label='Noisy ECG')
plt.semilogy(f, Pxx_den_iir, label='IIR Filtered ECG')
plt.semilogy(f, Pxx_den_fir, label='FIR Filtered ECG')
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('PSD (V^2/Hz)')
plt.title('ECG Signal PSD')
plt.legend()
plt.show()
```
这里只提供了简单的代码示例,具体实现还需要根据具体情况进行调整和优化。
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