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 12:54:00 浏览: 73
以下是一份可能实现上述功能的MATLAB代码:
```matlab
% 读取心电信号数据
ecg_data = load('C:\Ecg.txt');
ecg_signal = ecg_data(:,2); % 取第二列作为信号
% 绘制心电信号波形
t = (0:length(ecg_signal)-1)/500; % 时间轴
figure;
plot(t, ecg_signal);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
title('Original ECG Signal');
% 产生高斯白噪声信号
snr = 5; % 信噪比
noise = randn(size(ecg_signal));
noise = noise/norm(noise)*norm(ecg_signal)/10^(snr/20); % 调整噪声强度
mixed_signal = ecg_signal + noise;
% 绘制含噪声心电信号波形
figure;
plot(t, mixed_signal);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
title('Mixed ECG Signal');
% 设计IIR低通滤波器
Wp = 0.1*pi; % 通带截止频率
Ws = 0.16*pi; % 阻带截止频率
Rp = 1; % 通带衰减
Rs = 15; % 阻带衰减
[n, Wn] = buttord(Wp, Ws, Rp, Rs, 's');
[b, a] = butter(n, Wn);
% 绘制数字低通滤波器的幅频响应
[H, w] = freqz(b, a, 512);
f = w/pi*500;
figure;
plot(f, abs(H));
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Magnitude');
title('IIR Lowpass Filter Frequency Response');
% 对含噪声信号进行IIR低通滤波
iir_filtered_signal = filter(b, a, mixed_signal);
% 绘制干净心电信号、含噪声心电信号和IIR滤波后的信号波形
figure;
plot(t, ecg_signal, '--', t, mixed_signal, ':', t, iir_filtered_signal, '-');
legend('Original ECG Signal', 'Mixed ECG Signal', 'IIR Filtered Signal');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
title('Signal Comparison');
% 分析滤波前后的心电信号频谱
frequencies = linspace(0, 500, length(ecg_signal));
ecg_spectrum = abs(fft(ecg_signal));
mixed_spectrum = abs(fft(mixed_signal));
iir_spectrum = abs(fft(iir_filtered_signal));
% 绘制滤波前后的心电信号频谱
figure;
plot(frequencies, ecg_spectrum, '--', frequencies, mixed_spectrum, ':', frequencies, iir_spectrum, '-');
legend('Original ECG Signal Spectrum', 'Mixed ECG Signal Spectrum', 'IIR Filtered Signal Spectrum');
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Magnitude');
title('Spectrum Comparison');
% 设计FIR低通滤波器
n = 50; % 阶数
fc = 50; % 截止频率
b = fir1(n, fc/(500/2), 'low');
% 绘制数字低通滤波器的幅频响应
[H, w] = freqz(b, 1, 512);
f = w/pi*500;
figure;
plot(f, abs(H));
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Magnitude');
title('FIR Lowpass Filter Frequency Response');
% 对含噪声信号进行FIR低通滤波
fir_filtered_signal = filter(b, 1, mixed_signal);
% 绘制干净心电信号、含噪声心电信号和FIR滤波后的信号波形
figure;
plot(t, ecg_signal, '--', t, mixed_signal, ':', t, fir_filtered_signal, '-');
legend('Original ECG Signal', 'Mixed ECG Signal', 'FIR Filtered Signal');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
title('Signal Comparison');
% 分析滤波前后的心电信号频谱
fir_spectrum = abs(fft(fir_filtered_signal));
% 绘制滤波前后的心电信号频谱
figure;
plot(frequencies, ecg_spectrum, '--', frequencies, mixed_spectrum, ':', frequencies, fir_spectrum, '-');
legend('Original ECG Signal Spectrum', 'Mixed ECG Signal Spectrum', 'FIR Filtered Signal Spectrum');
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Magnitude');
title('Spectrum Comparison');
```
注意:本代码仅供参考,具体实现可能需要根据实际情况进行调整和修改。
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