کاربرد ناچ فیلتر در تجهیزات پزشکی

[habibnia]

در تجهیزات پزشکی که سیگنالهای حیاتی رو ثبت می کنند، مثل ECG ، یکی از مهمترین مزاحمتها از طریق فرکانس برق شهر به سیگنال اعمال می شه.
برای حذف این فرکانس از فیلتری استفاده می شه که به ناچ فیلتر notch filter معروفه. این فیلتر در واقع یک فیلتر میان نگذر محسوب می شه که باند تضعیف بسیار باریکی داره. یعنی مثلا اگر بخوایم تاثیر فرکانس برق شهر ایران که 50Hz هست رو حذف کنیم باید فیلتری طراحی کنیم که در حالت ایده آل فقط همین فرکانس رو تضعیف کنه. هر چند در عمل چنین چیزی ممکن نیست اما با استفاده از قطعات با تلرانس کم ، می شه فیلتری طراحی کرد که به ایده آل ما نزدیک تر باشه.
این فیلتر هم به صورت فعال و هم غیر فعال قابل طراحی هست و همین طور می شه در حوزه زمان گسسته هم ناچ فیلتر دیجیتال رو طراحی کرد.
یک نمونه معروف از ناچ فیلتر غیر فعال در شکل زیر قابل مشاهده است.

با تمام محاسنی که این فیلتر داره به هر حال این مساله قابل کتمان نیست که قسمتهایی از سیگنال اصلی ما با این فیلتر تضعیف می شه و شکل موج خروجی با شکل موج ورودی تفاوتهایی خواهد داشت.
به همین علت در دستگاههای تجاری راه حلهای نرم افزاری هم برای حذف تاثیر برق شهر در نظر گرفته می شه.
ناچ فیلتر در مدارات صوتی و به ویژه مربوط به موسیقی هم کاربرد زیادی داره.

[habibnia]

پاسخ : کاربرد ناچ فیلتر در تجهیزات پزشکی

با توجه به رابطه فیلتری که معرفی شد با انتخاب مقادیر 100nF برای C و 15900 اهم برای R می شه فیلتری طراحی کرد که فرکانس 50Hz رو حذف کنه.
پاسخ فرکانسی فیلتر شبیه سازی شده در زیر قابل مشاهده است.


البته همون طور که می دونید 15900 یک مقاومت استاندارد نیست و این اعداد صرفا برای نمونه محاسبه شده ن.
در زیر نتیجه تحلیل فرکانسی برای مقاومت 5M و خازن 270pF هم قابل مشاهده است که برای حذف فرکانس 60Hz استفاده شده.