是否有不引入滤波瞬态的 DC 去除技术?

信息处理 冲动反应 即时的 高通滤波器 心电图
2022-02-19 15:22:30

我有一个应用程序,我需要从采样信号中实时去除直流分量(基本上与心电图相同,但与大脑无关)。我的测量信号在单个 µV 范围内,并且不需要的偏移量四处游荡,可能高达数十 mV。

在该应用中,引入了可以达到数百伏的快速电刺激,并且可以引入接近一伏的测量伪影。从加工的角度来看,这种刺激基本上是一种冲动。

目前我使用的是 200Hz 一阶高通,因为它在刺激后具有可接受的伪影(即脉冲响应)。不需要更高的订单,这些是不可取的,因为它会使工件变得更糟。

我的问题是实际应用需要滤波器降至 1Hz 甚至更低(在某些情况下我们使用 0.05Hz,因为这高于“漂移”的频率内容)。在这些频率下的滤波器将具有不可接受的长脉冲响应。

是否有任何其他技术可以消除直流漂移而不会出现脉冲响应伪影问题?


附录:

通常处理此问题的方式涉及了解干扰的位置和持续时间(我为此问题简化了其描述)。这进入了诱发反应的范畴,并涉及一些非线性处理。我尝试过的一些替代方案:

  • 在干扰到达过滤器之前将其消隐。这需要并不总是可用的精确同步。
  • 删除实时方面并以非因果方式处理数据。由于过滤器瞬态,仍然需要长数据记录,初始条件很关键(当然它不是实时的)。
  • 对瞬态进行建模并使用数据拟合将其移除。不再需要精确同步,但这可能是介绍者自己的工件。
1个回答

任何 DC 增益为零且对于大多数其他频率的增益为(或接近)1 的滤波器都是DC 阻塞滤波器。

因此,只需制作一个高通滤波器 (HPF) 并将转角频率尽可能接近零。

当然,当系统打开时,会出现从 0 的阻塞 DC 到任何值的阻塞 DC 的瞬态。如果不事先了解初始 DC 是什么,我看不出您如何假设初始值不是零。所以你的 HPF 的所有初始状态都是零。但是一旦开启瞬态结束,就不应该有其他瞬态,除非直流分量发生突然变化(如阶跃函数)并且不仅仅是“趋势”到另一个值。

如果这是在定点中完成的,您将遇到一些严重的数值问题。如果它是浮点数并且您的 HPF 转角频率非常低,您甚至可能会遇到严重的数值问题。您可能想看看我的这件旧事IEEE 信号处理杂志的这篇文章我不知道在哪里可以免费找到它。