50HZ 直消大法

在生物电(心电ECG 脑电EEG 肌电EMG) 测量时需要将人体感应的50HZ工频交流信号去除。工频交流信号通常是以共模干扰的形式出现在信号中。使用高共模抑制的差分放大电路，可以抑制共模干扰。但由于电路无法做到绝对平衡。总会有50HZ工频干扰出现在信号中，工频干扰严重时，有可能会将信号淹没。模拟方法是使用双T形的带阻滤波器接在仪表放大器后级。在频率域滤除工频干扰。由阻容元件和运算放大器组成的带阻滤波器，频率准确度和稳定度不容易保证。另外群延时特性很糟糕。经滤波后的信号会严重失真。高速高精度的ADC引入，可以直接将仪表放大器的输出数字化。使用数字滤波器来滤除50HZ干扰信号。

使用一个sinc函数做测试，sinc函数是频谱特性为矩形的脉冲。测试信号覆盖了0~200hz频带。

混杂有50hz干扰的信号，引入干扰后，信号面目全非了。

使用的采样率需要为50的倍数。用于分析的数据长度为50hz的整数周期。

使用IIR制作的50hz陷波器，对加了50hz干扰的sinc信号滤波，发现确实可以限制50hz干扰，但经过滤波的信号波形失真很大。原因是陷波器非线性相位。

考虑到由三角函数线性叠加特性，经由不同路径进入系统的50HZ干扰，其结果仍然为50HZ干扰，只是幅值和相位会有变化。可以分析采集到的数据频谱，找出50hz对应的幅度和相位。还原出50hz干扰。将采到的信号与还原的50HZ干扰直接相减，可以得到滤除50hz干扰的信号。

实际使用时，仅需要求出50HZ对应的频谱。FFT的频谱分辨率为采样率与FFT点数之比（Fs/Len）。0位置为信号直流成份，第50*len/Fs点即为50HZ的频率成份。由50hz频率成份可以重构出50hz干扰的幅度及相位。幅度值为频率成份取模/FFT点数*2，相角为频率成份相角的余弦函数。

这种方法取名为“50hz直消大法”吧。理论上“50hz直消大法”的幅频特性在50hz处-∞，其它频率点为1。相频特性50hz处无法形容，其它频率为0。非常理想。

作者：southcreek， 来源：面包板社区

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