При решении практических задач цифровой обработки сигналов выбор частоты и разрядности аналого-цифрового преобразования обычно осуществляется на основе компромисса между точностью представления сигнала и необходимыми вычислительными затратами (загрузкой процессора и расходом оперативной памяти).
Рассмотрим, например, случай разработки системы для электрокардиографической диагностики. При этом типичными параметрами АЦП являются следующие: частота отсчетов 500 Гц и разрядность 12 бит при динамическом диапазоне сигнала от ±5 до ±10 мВ1. Эти требования определяются, с одной стороны, стандартной полосой частот усилителей электрокардиосигнала (ЭКС) (0,05… 100 Гц), а с другой необходимой для измерения амплитудных и временных параметров ЭКГ точностью описания ЭКС.
В то же время, при обработке электрокардиосигнала в приборах и системах кардиологического наблюдения выбор параметров аналого-цифрового преобразования электрокардиосигнала определяется задачами, решаемыми конкретным видом аппаратуры. В случае если необходимы лишь текущий контроль частоты сердечных сокращений и распознавание наиболее явно выраженных нарушений сердечного ритма, достаточными могут оказаться разрядность от 8 до 10 бит и частота дискретизации от 100 до 250 Гц.
При анализе вариабельности сердечного ритма (ВСР) частота дискретизации ЭКГ оказывает непосредственное влияние на точность измерения статистических и частотных показателей ВСР, так как выбор этой частоты в большой степени определяет погрешность измерения интервалов между сокращениями сердца (РР-интервалов). Международными стандартами рекомендована частота 250 Гц2. При этом допускается использование и более низких значений — до 128 Гц, что связано с существованием обширных архивов холтеровских записей ЭКС. регистрировавшихся именно с этой частотой. В то же время, многие авторы утверждают, что для достоверного анализа показателей ВСР частота отсчетов должна составлять нс менее 1000.. .2000 Гц.
Еще одним обстоятельством, оказывающим влияние на выбор частоты дискретизации ЭКГ, является необходимость анализа сигнала
при наличии искусственной электрокардиостимуляции. ‘Гак как артефакт стимулирующего импульса обычно имеет длительность не более 1…2 мс, то для его надежного обнаружения цифровым способом необходима частота отсчетов не ниже 1000 Гц (в отдельных системах используют частоту до 8000 Гц). Часто используется также следующая последовательность этапов: ввод сигнала с достаточно высокой частотой, обнаружение артефакта электрокардиостимуляции на этапе предварительной обработки сигнала и последующее прореживание сигнала до частоты 200…250 Гц, достаточной для дальнейших этапов анализа ЭКС. В других случаях прибегают к аппаратному выделению импульса электрокардиостимулятора до аналого-цифрового преобразования сигнала.
Footnotes
- Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ / Л. Л. Барановский, А. Н. Калиниченко, Л. А. Манило и др.; под ред. А. Л. Барановского и А. П. Немирно. — М.: Радио и связь, 1993. — 248 с.
- Heart rate variability. Standards of measurements, physiological interpretation. and clinical use // Circulation. 1996. Vol. 93 (5). P. 1043-1065.