高級 CODAS 是WinDaq波形瀏覽器播放和分析軟件的無縫軟件增強功能。高級CODAS本質(zhì)上是一個分析功能的工具箱，在其波形分析方法中提供了幾乎無限的靈活性。本應用筆記旨在詳細檢查每個高級CODAS分析功能，試圖使讀者了解可能應用于他或她自己的應用的分析原理。以下頁面中使用的波形示例是從大量WinDaq軟件用戶中獲取的。但是，它們所代表的應用不應被解釋為限制產(chǎn)品在其他領(lǐng)域的潛在使用。在任何給定情況下，這種限制都是分析實用程序本身和用戶想象力的功能。

需要強調(diào)的是，所有高級 CODAS 分析功能都作為真正的磁盤流處理器運行。采集的波形信息通過分析功能從磁盤流式傳輸，并作為計算通道返回到磁盤。您可以分析的數(shù)據(jù)量僅受硬盤驅(qū)動器大小的限制。此外，高級CODAS生成的所有波形都會自動校準到適當?shù)臏y量單位。

高級CODAS的微積分函數(shù)，積分和導數(shù)，允許靈活的單位變換。上述例子中演示的相同原理幾乎可以應用于醫(yī)療或工業(yè)應用中遇到的任何度量單位。

波形積分 — 用于曲線下面積測定

將復雜函數(shù) k ∫ f（t） dt 簡化為簡單操作

四種輸入模式：

絕對值 — 將負信號折疊到零以上，在積分（全波整流）之前加入正信號

雙極性 — 集成零以上和零以下的信號

正單極性 — 阻止零以下信號積分（+半波整流）

負單極性 — 阻止零以上的信號被積分（- 半波整流）

自動縮放允許以與時間相關(guān)的任何測量單位進行校準（以秒為單位）。

四種復位方法允許定期積分復位，無需手動干預：

過零 ― 每次信號通過零時將累積面積重置為零。

時間 ― 在預設時間將累積面積重置為零

Level ― 在指定的面積值處將累積面積重置為零

外部 — 將另一個通道的峰值捕獲標記的累積面積重置為零

兩種顯示模式：

連續(xù) — 連續(xù)顯示集成波形

復位前采樣并保持 — 消除零復位轉(zhuǎn)換，同時保持總累積面積直到下一次復位

積分函數(shù)生成輸入通道的曲線下面積。Advanced CODAS的獨特之處在于它能夠生成“連續(xù)”的集成波形通道。沒有其他軟件包提供積分器復位方法，允許連續(xù)、不間斷、自動顯示積分波形。有四種積分復位方法可用：輸入通道過零時、特定時間間隔、特定計算面積水平上，或從另一個通道外部，該通道已通過高級CODAS峰值捕獲算法標記了拐點。

圖2顯示了在所有情況下使用過零復位方法的不同輸入模式。圖1的輸入信號是從氣流傳感器或氣管獲得的呼吸波形。圖2的呼吸量窗口顯示了根據(jù)呼吸流量計算的吸氣/呼氣量波形的產(chǎn)生。設置呼吸量窗口以積分零以上和零以下（雙極性）的信號，并在輸入信號通道的每次過零時復位。

圖 1— 該呼吸流量波形將用作積分函數(shù)的輸入信號，可以在數(shù)學上描述為 ±f（t）。

圖 2— 說明了在所有四種情況下使用過零復位方法的高級 CODAS 積分函數(shù)的四種輸入模式。

吸氣量設置與呼吸量通道相同，只是積分器整流模式僅針對陽性信號設置。吸氣體積通道的三角形波形的每個正峰值就是吸入的總累積空氣量。呼氣量通道僅針對陰性信號設置。絕對音量通道顯示積分器整流模式設置為絕對值時產(chǎn)生的波形（負信號折疊到零以上以加入正信號）。

圖3顯示了積分的電平和時間復位方法，以及使用采樣/保持來生成類似直方圖的峰值積分值顯示。每次呼吸量窗口顯示逐次呼吸吸氣量的峰值。它的設置與頂部窗口（吸氣量）相同，但激活了采樣/保持。單位時間交易量窗口說明了每 0.8 秒重置一次積分。每個音量窗口的時間顯示電平重置的使用。在這種情況下，當吸氣量達到預定的40毫升體積時，就會發(fā)生重置。

圖 3— 說明了高級 CODAS 積分功能復位方法。所有四種情況都顯示正單極性模式。

波形整流 — 用于任何輸入波形的整流視圖

三種演示模式：

絕對值 — 將負信號折疊到零以上以連接正信號（全波整流）

正單極性 — 阻斷零以下信號（+半波整流）

負單極性 — 阻斷高于零的信號（-半波整流）

積分的整流器部分可作為單獨的功能提供，并允許輸入通道進行半波或全波整流。

圖4顯示了整流對呼吸流波形的影響。吸氣流道是從呼吸血流中提取的信號的正半部分。通過選擇“正單極”產(chǎn)生吸氣流量，這會阻止顯示所有負面信號。呼氣流道顯示了從呼吸流道中選擇“負單極”的效果，該流道會阻止所有陽性信號。絕對流道是呼吸流量“絕對值”的顯示，它將負信號折疊到零以上以加入正信號。

圖 4— 說明了呼吸流波形的高級 CODAS 整流功能。

波形峰值和谷值捕獲 — 用于檢測循環(huán)最小值和最大值

自動峰值捕獲輸入波形的每個周期，以實現(xiàn)最大（峰值）和/或最小（谷值）偏移

通過高級 CODAS 報告生成器將移植到分析包的數(shù)據(jù)減少至少 40：1

在WinDaq 獲取或高級 CODAS 計算的通道上運行

在無限數(shù)量的波形周期內(nèi)工作

可變閾值檢測器幾乎可與任何工業(yè)或醫(yī)療類波形配合使用

可配置為峰、谷值或峰谷檢測

在輸入波形上放置易于識別的峰值和谷值標記

允許從WinDaq波形瀏覽器播放和分析軟件查看和編輯峰谷標記

基于計算機的數(shù)據(jù)采集的一個固有特征是能夠生成波形信息的大型數(shù)據(jù)文件。對于WinDaq系統(tǒng)尤其如此，因為它們具有將波形信息連續(xù)記錄到磁盤的獨特能力。遺憾的是，ASYST 和 Lotus 1-2-3 等波形分析實用程序在可導入的采集數(shù)據(jù)數(shù)量方面極為有限。此外，波形分析通常從確定定義周期內(nèi)的最大和最小波形偏移開始。這些數(shù)量由高級 CODAS 峰值捕獲實用程序自動得出。它檢測關(guān)鍵的周期性最大和/或最小波形偏移，并與報告生成器（見下一節(jié)）一起將波形流減少到其分量逐周期元素：峰值和谷值偏移值以及任何測量單位的平均值和時序信息。將減少的數(shù)據(jù)報告到您最喜歡的分析包中，可將其容量擴展至少 40 倍，同時允許您專注于分析和最終演示。

示例 — 峰值檢測動脈壓波形，以提取收縮壓、舒張壓、平均壓和心率。

高級CODAS操作：

動脈壓波形的峰值和谷值捕獲最小（舒張壓）和最大（收縮壓）拐點。

輸入波形：動脈壓（毫米汞柱）。

捕獲的峰值和谷值波形（為清晰起見，顯示時禁用了網(wǎng)格線）。檢測到的峰值數(shù)據(jù)點表示收縮壓，谷值檢測到的數(shù)據(jù)點表示舒張壓。

波形報告生成器 — 用于生成峰值捕獲波形的報告

以波形的測量單位報告峰值捕獲波形的峰值和/或谷點

推導并報告逐周期波形平均值（曲線下面積除以時間）和時序值

報告用于 X-Y 繪圖的峰和谷值樣本數(shù)

接受四個周期定義：谷到谷;峰到峰;谷峰;峰谷到谷

自動完整地注釋每個報告

可選擇時序值縮放：以秒為單位的間隔;以赫茲為單位的費率;和速率（以每分鐘周期數(shù)為單位）

支持兩種輸出數(shù)據(jù)格式：表格 ASCII 實數(shù)（所有電子表格都接受）;ASYST 和 ASYSTANT 兼容浮點二進制文件

對可選組（1 個（無平均）的報告值執(zhí)行逐周期平均，直至 32，767 個周期

高級 CODAS 報告生成器 （RG） 接受使用高級 CODAS 峰值捕獲實用程序捕獲的波形（請參閱上一節(jié)），并以波形的測量單位生成峰值和/或谷點報告。RG包含允許其進一步報告平均值和時序信息的算法。通過計算曲線下面積除以時間得出的平均值，以波形的測量單位逐周期報告。波形周期時序可以報告為以秒為單位的間隔，也可以報告為以赫茲為單位的速率或以每分鐘周期為單位的速率。還提供了報告的峰值和谷值點的樣本數(shù)，允許通過分析包繪制每個點值與時間的關(guān)系。RG 專為靈活性而設計，允許您逐個周期或最多 32，767 個周期的平均值指定點值報告。它支持所有流行的電子表格和文本編輯器（例如，Lotus 1-2-3，Quatro，PC-Write，Microsoft Word等）以及科學分析包ASYST和ASYSTANT的數(shù)據(jù)存儲格式。RG文件與高級CODAS峰值捕獲實用程序結(jié)合使用，可讓您花更多時間進行分析，而不是提取波形信息，從而使您最喜歡的分析包發(fā)揮作用。

報告生成器操作：

生成峰值和谷值捕獲壓力的報告，指定電子表格打印文件（CS V）輸出格式。繪制收縮壓、舒張壓和平均壓力與時間的關(guān)系圖（以秒為單位）。用于生成此圖的基礎數(shù)據(jù)包括心率，但未繪制。

波形微分 — 用于確定變化率

將復雜函數(shù) kd ［f（t）］/dt 簡化為簡單操作

可變平衡濾波消除了輸出與輸入波形的相移

自動縮放允許以與時間相關(guān)的任何測量單位進行校準（以秒為單位）

導數(shù)函數(shù)推導出輸入通道的變化率。導數(shù)的獨特之處在于能夠在生成變化率通道時將平衡移動平均濾波器直接應用于輸入通道。這允許變化率與原始通道及時對齊。

左心室壓（LVP）的導數(shù)如圖5所示。LVP 是從 Millar 導管尖端微型壓力傳感器獲得的，該傳感器已進入心臟的左心室。心肌收縮和放松的強度或速度在以下衍生通道中說明。

通道d（LVP）2/dt（無濾波器）包含大量噪聲。然而，通道d（LVP）7/dt顯示了使用7點平衡移動平均濾波器來降低微分噪聲。將濾波器設計為導數(shù)函數(shù)的一部分，將兩步過程減少到一個，從而消除了在生成導數(shù)之前對通道進行濾波的需要。

圖 5— 說明了心室壓力波形上的高級 CODAS 分化功能。

波形移動平均濾波器 — 用于濾除噪聲，或用于從相通道生成平均壓力通道

變量過濾器提供 2 到 1000 個點的平滑

導數(shù)的移動平均濾波器作為單獨的函數(shù)提供。這種類似Iow的通濾波器可以應用于任何輸入通道以降低噪聲。它還可用于從相性動脈血壓通道生成平均壓力通道。

圖6的舒張末期壓力通道顯示了圖 5的 LVP 通道在沒有濾波的情況下擴展了 4 倍。下一個通道是將 5 點移動平均濾波器應用于 LVP 通道的結(jié)果，以產(chǎn)生更清晰的圖像，從中得出 EDP 值。

平均主動脈壓力通道是使用 250 點移動平均值從主動脈壓力通道生成的。主動脈壓力通道來自用于產(chǎn)生 LVP 通道的同一換能器，但在導管通過主動脈瓣進入左心室之前。移動平均濾波因子設置為等于主動脈壓力通道的采樣率。這近似于模擬單極Iow通濾波器中用于生成平均壓力通道的1秒時間常數(shù)。

圖 6— 說明了主動脈壓波形上的高級 CODAS 移動平均濾波器功能。

波形數(shù)學函數(shù) — 用于將波形組合為任意數(shù)學方程的函數(shù)

支持 +、-、×、÷、abs（ ）、exp、sqrt、log 和 ln 函數(shù)

支持精確增量的波形相移

自動波形校準，無論應用何種操作

圖 7是WinDaq波形瀏覽器的打印屏幕，顯示了生成調(diào)幅 （AM） 波形的數(shù)學運算結(jié)果。前兩個波形由WinDaq/Pro錄音軟件采集。最底部的兩個波形是使用高級CODAS數(shù)學函數(shù)實用程序以數(shù)學方式生成的。通道1（最上層）是載波波形。通道 2 是調(diào)制波形。由于調(diào)制波形不能通過零來實現(xiàn)適當?shù)恼{(diào)制，因此通道3是由數(shù)學函數(shù)實用程序通過向通道2的波形添加固定偏移來得出的。為了清楚起見，我們將此波形顯示為中間步驟。實際上，偏移可以指定為生成通道4的AM信號的公式的一部分。通道 4 是將通道 1 乘以通道 3 生成的 AM 信號。圖 8是WinDaq波形瀏覽器回放和分析軟件生成的 AM 信號的 FFT。FFT的中心峰值（載波頻率）由調(diào)制信號引起的上下邊帶包圍顯示。

圖7

圖8

高級 CODA 應用示例

背景：俄亥俄州伊利湖岸是兩座核電站的所在地。由于它也是地震斷層的所在地，NRC建立了一個地震觀測站來監(jiān)測該地區(qū)的地震活動。來自天文臺的信息被傳播給土木工程師，作為發(fā)電廠結(jié)構(gòu)設計和維護的輔助工具。

目的：從WinDaq 獲得的地震速度波形中得出地球位移的度量值，該波形由 89 年 3 月 22 日發(fā)生的地震產(chǎn)生。

圖9

圖10

程序：圖9最上面的波形是地震速度（cm/s）。使用高級CODAS積分實用程序，圖9的第二個通道（以厘米為單位的位移）是通過將速度與過零時發(fā)生的復位積分得出的。由于每個地震周期的正方向和負方向的最大位移分別發(fā)生在峰值和谷值點，因此波形通過高級CODAS峰谷探測器。峰值捕獲軟件放置在波形上的垂直標記指示每個地震周期的峰值和谷點。峰值捕獲的波形通過高級CODAS報告生成器，以生成每個周期的最大和最小位移值的ASYSTANT兼容文件。圖10是Microsoft Excel軟件生成的3/22/89地震峰峰值地震位移的統(tǒng)計分布。

審核編輯：郭婷