强迫振荡肺功能的伪随机激励信号优化研究

强迫振荡技术(FOT)是一种主动式肺功能测量技术,通过给呼吸系统外加激励信号的方式,辨识呼吸系统力学特性。FOT技术常用的激励信号包括单频正弦、伪随机和周期性脉冲三种。本文针对伪随机多正弦组合信号存在的时域幅度过冲问题,研究了伪随机信号的相位优化,尝试了随机相位组合以及时-频域交换算法,以波峰因数评价优化效果。进一步根据振荡单元的频率响应曲线对低频段(4~18 Hz)输入信号的幅值进行了补偿,使最终产生的伪随机信号的时-频域特性在4~40 Hz范围内能够满足呼吸系统辨识要求。研究结果表明,时-频域交换算法能够有效优化伪随机信号的相位组合,振荡单元的幅频特性经过低频补偿后,能够产生满足性能要求的激励信号。