生物医学信号处理与反馈系统

模块代码: BI2SF1

模块供应商: 生物科学学院

学分: 20

水平: 二级（中级）

当你被教导： 学期1

模块召集人: 郑颖教授，邮箱：ying.zheng@reading.ac.uk

模块co-convenor: 西拉斯·哈吉鲁斯博士，电子邮件：s.hadjiloucas@reading.ac.uk

必须的模块(s): 在学习这个模块之前，你必须先学习BI1MA3或BI1MA17（必修）

Co-requisite模块(s):

先决条件或辅助条件模块：

模块(s)排除:

位置信息: NA

学年: 2024/5

访问学生： 是的

塔利班书单： 没有

最后更新: 2024年5月21日

概述

模块目标和目的

本模块将向学生介绍处理生物医学信号的基本原理，包括在时域和频域分析信号。 它还将使学生熟悉对几乎所有身体功能和过程都至关重要的反馈系统。 本文将讨论系统稳定性的重要性。 强调信号处理技术和线性系统理论在解决生物医学问题中的应用。 

模块学习成果

本单元结束时，学生将能够： 

1. 描述和分析时域和频域的信号，将一个简单的时域函数转换成它的拉普拉斯变换，反之亦然 
2. 了解不同类型滤波器的特性，使用Matlab设计给定频域规格的滤波器，并适当地应用滤波器来分析生物医学信号 
3. 在Matlab中计算生物医学信号的功率谱，在给定多个生物医学信号的情况下，在Matlab中进行相关和相干分析，并能给出清晰的解释 
4. 解释奈奎斯特频率的概念，能够在给定的连续系统中选择合适的采样频率，并使用z变换分析简单的离散系统 
5. 描述线性一阶和二阶系统的动态特性，建立简单系统的数学模型和传递函数，分析反馈系统的稳定性 
6. 使用波德图进行频域分析，讨论反馈控制的原理，并通过简单的一阶系统描述神经元的动作电位 

模块内容

拉普拉斯变换，拉普拉斯逆变换及其在解微分方程中的应用。  

傅里叶级数和傅里叶变换。 采样理论和奈奎斯特频率。 自相关、相关、卷积及其性质。 过滤器设计原则。 低通，高通，带通和陷波滤波器。 滤波器的阶数和带宽。 使用Matlab滤波生物医学信号与一系列带宽规格。 功率谱密度分析。 随机噪声及其功率谱。 相干性分析。 z变换的介绍。 差分方程。 

线性反馈系统。 块图。 线性系统的传递函数。 简单电阻-电容-电感电路的建模。 一阶和二阶系统。 时间常数、阻尼比和固有频率。 PID控制器。 反馈系统的稳定性。 极点和零。 根轨迹分析，状态空间表示。 线性时不变系统的频域分析。 简单的神经元模型。  

结构

教学方法

该模块包括每周4小时的讲座，为期10周，与使用Simulink的信号处理和反馈系统的8小时Matlab教程相关。 Matlab课程用于强化相关讲座。

学习时间

At least 40 hours of scheduled teaching and learning activities will be delivered in person, with the remaining hours for scheduled and self-scheduled teaching and learning activities delivered either in person or online. 在课程开始前，您将收到有关这些课时如何交付的进一步详细信息。

请注意 以上独立学习时数为名义学时； 每个学生都会以不同的方式学习。 我们建议你反思一下你的学习和你分配给这些任务的时间。

学期1 本栏目的工作时间可能包括圣诞假期期间的工作时间。

学期2 本栏目的工作时间可能包括复活节假期期间的工作时间。

夏天 本专栏中的时间将在暑假期间进行，可能在模块的开始和/或结束。

评估

通行证的要求

学生需要达到整个模块的40%的分数才能通过这个模块。

总结性评估

迟交总结性评估的处罚

支助中心将对逾期提交的工作实行下列处罚：

分数评估

• 在原定截止日期（或任何正式同意的延期截止日期）之后提交的作业：截止日期后的每个工作日（或其中的一部分），将从该作业的总分数中扣除10%的分数，最多不超过三个工作日；
• 扣分不得低于及格分数线，即4-6级模块（即第1-3部分的本科模块）的分数为40%，而作为综合硕士或nba投注型nba投注学位课程的第7级模块的分数为50%；
• 如果在处罚之前，该作品的评分低于合格分值，并在原截止日期（或正式同意的任何延期截止日期）后三个工作日内提交，则不受处罚；
• 如果在原定截止日期（或任何正式同意的延长截止日期）后超过三个工作日提交的作品：将记录零分。

评估被标记为及格/不及格

• 在截止日期（或任何正式同意的延期截止日期）后三个工作日内提交的作品：不受处罚；
• 在原定截止日期（或任何正式同意的延长截止日期）后超过三个工作日提交的作业：将被评为不及格。

大学有关迟交资料的处罚政策声明载于： /cqsd/-/media/project/functions/cqsd/documents/qap/penaltiesforlatesubmission.pdf

我们强烈建议您确保在相关截止日期之前提交课程作业。 您应该注意，建议在未完成状态下提交作业，而不是没有提交任何作业。

形成性评价

形成性评估是为你的学习提供反馈（或前馈）的任何任务或活动，但它不会影响你的整体模块分数。

我们鼓励学生完成突出课程各方面的指导表格。 这些将在讲座和实践课上进行讨论。  

重新评估

额外的成本