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 08:54:42 浏览: 64
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已知的txt文件及低通滤波器.zip_ECG_信号处理_心电信号处理_心电信号预处理_频谱分析

很抱歉,前面回答的代码有些问题,这里提供更正的Python代码供参考: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy import signal fs = 500 # 采样频率 # 读取心电信号并打印波形 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() # 产生高斯白噪声信号并混合 def generate_gaussian_noise(sigma, length): return np.array([np.random.normal(0, sigma) for i in range(length)]) noise = generate_gaussian_noise(sigma=0.1, length=len(data)) mixed_signal = data + noise # IIR低通滤波器设计 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) # FIR低通滤波器设计 N = 101 Wn = 0.1*np.pi b_fir = signal.firwin(N, Wn, window='hamming', pass_zero=True, fs=fs) # 计算滤波器频率响应并打印 w, h_iir = signal.freqz(b, a) w, h_fir = signal.freqz(b_fir, 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() # IIR低通滤波 filtered_signal_iir = signal.filtfilt(b, a, mixed_signal) # FIR低通滤波 filtered_signal_fir = signal.filtfilt(b_fir, 1, mixed_signal) # 打印心电信号波形和滤波后波形 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() # 打印滤波前后心电信号频谱 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() ``` 这段代码可以实现对心电信号的读取、高斯白噪声的产生和混合、IIR和FIR数字低通滤波器的设计和滤波、滤波前后心电信号的波形和频谱比较等功能。需要注意的是,产生高斯白噪声时应使用`numpy.random.normal`函数,而不是`random.gauss`函数。另外,FIR滤波器的设计应使用`signal.firwin`函数,而不是`signal.fir_design`函数。
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