心音(Heart Sounds,HS)是指由心肌收缩、心脏瓣膜关闭和血液撞击心室壁、大动脉壁等引起的振动所产生的声音。心音信号是人体最重要的声信号之一。心音诊断是临床评估心脏功能状态最基本的方法。当心血管疾病尚未发展到足以产生临床及病理改变以前,心音中出现的杂音和畸变是重要的诊断信息。传统听诊方法无法记录心音信号,听诊效果受医生主观影响较大。现有心音传感器体积较大,应用过程中,仅检测单一区域信号,无法研究区域之间的关系。为解决上述问题,本文设计了一种全新的微型心音传感器,对心音信号的传播关系进行了分析研究。本文工作主要内容如下:(1)心音采集装置设计。本文传感器体型微小,具有较高的空间分辨率。根据人体心音信号的特征,以及心音传感器的应用环境,制定传感器设计标准。由设计标准筛选传感器元器件,并利用Altium Designer设计传感器电路板。设计传感器外壳封装,提高传感器灵敏度。设计多通道采集装置,采集人体心音阵列信号。(2)传感器测试。测试内容包括传感器性能参数检测,传感器一致性、稳定性、准确性测试,人体体表心音信号采集测试。测试结果显示,该传感器的幅频响应区间为20Hz~20000Hz,信噪比可以达到24dB;传感器可长时间稳定工作;传感器之间具有良好的一致性。多个传感器应用于人体表面时,可采集到心音阵列信号。(3)基于线性系统的心音通道关系研究。人体心脏不同区域的心音信号具有明显差异,利用微型心音传感器,同步采集同一肋间隙及相邻肋间隙的心音信号。本文基于线性系统模拟通道之间的关系。首先对心音信号进行初步处理,包括有巴特沃斯降噪、小波降噪、零相位滤波等内容。将降噪后的心音信号归一化处理,利用频率响应法进行系统辨识。将信号进行傅里叶变换,利用信号的频域函数,构造信号之间的传递函数,建立通道关系模型。利用模型,模拟系统输出信号,并对系统模型进行评估。采用均方根误差评估信号时域,采用功率谱密度函数评估信号频域。评估结果显示,模型输出信号与原输出信号的时域均方根误差为0.0895,频域的功率谱密度函数曲线较为接近。由此可知,线性系统可较好的模拟心音通道之间的关系。该研究有利于帮助人们理解心音信号的传播关系。综上所述,本文设计的心音传感器可有效采集人体心音阵列信号,并且线性系统在一定程度上可以模拟心音通道之间的关系。