用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法及装置

本发明涉及流式细胞分析，特别涉及用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法及装置。

背景技术：

1、对于流式分析系统数据采集模块的性能验证，现有方法之一是将模块集成在仪器设备中，以对标准样品的测试结果进行评估。

2、例如，于丽华等人在文献“于丽华,宋树祥,李顺.基于fpga和stm32的流式细胞仪数据采集系统设计[j].计算机测量与控制,2020,28(3):5.doi:cnki:sun:jzck.0.2020-03-054.”中提出了一种基于fpga和stm32控制的模数转换多通道高速高精度数据采集系统，该系统接收并调理放大光电转换后的微伏级细胞脉冲电信号,经模数转换传给fpga作识别,再由stm32读取传至上位机分析处理；通过对检测的结果分析，评估信号采集系统的性能参数。

3、又例如，裴智果等人在文献“裴智果,王策,陈忠祥,等.用于流式细胞仪的数据采集系统设计与实现[j].电子测量技术,2015(7):5.doi:10.3969/j.i ssn.1002-7300.2015.07.020.”中提出了一种基于ads5560模数转换芯片的多通道高速高精度同步数据采集系统，并通过8峰微球样本测试评估了系统检测能力。

4、上述方法需要将流式分析系统完整的构建出来并调试到最佳状态，费时费力。而且标准样本价格昂贵，样本准备及测试过程非常繁琐，不利于快速的验证测试工作。此外，该检测方法反映的是系统整体的结果，无法直接用于采集模块的评估。

5、现有技术中的另一种方法是对数据采集模块的电路性能进行评估。

6、例如，裴智果等人在文献“裴智果,武晓东,吴云良,等.流式细胞仪数据采集系统的设计方法[j].实验室研究与探索,2016,35(6):6.doi:10.3969/j.i ssn.1006-7167.2016.06.012.”中提出了通过将adc的输入端口短接并分析静态信号采集的结果评估系统噪声水平。

7、又例如，德州仪器公司发布的“适用于流式细胞仪应用的高速adc和放大器”的应用报告，通过分析输入的理想信号的信噪比(snr)分析系统的性能。

8、上述方法通常采用稳压源或高性能信号发生器产生理想信号进行测试，通常信号发生装置昂贵，且无法直接模拟流式检测过程中细胞事件的信号特征，对于采集模块的验证不够全面。

技术实现思路

1、为了实现本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，包括以下步骤：

2、通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号；

3、通过定时器和随机数实现事件的随机出现；

4、建立运算电路调制模拟信号。

5、进一步地，所述通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号包括以下步骤：

6、建立高斯波形查找表；

7、对所述高斯波形查找表进行存储；

8、通过a/d转换器检测到的bv信号强度及其极大值设置比例系数；

9、在上一次事件结束后，将所述高斯波形查找表中的各个数值与所述比例系数相乘的结果设定为下一次事件发送给d/a转换器的数据；

10、当事件触发到来时，通过d/a转换器周期性地将所述数据的所有点的值逐个转化为模拟信号强度。

11、进一步地，所述通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号还包括以下步骤：

12、通过控制d/a转换器周期性更新的频率，改变事件的宽度。

13、进一步地，所述建立高斯波形查找表的公式为：

14、y＝round(a*exp(-0.5*((x-μ)/2σ).^2))

15、其中，a表示峰值，μ表示均值，σ表示标准差。

16、进一步地，所述通过a/d转换器检测到的bv信号强度及其极大值设置比例系数的公式为：

17、q＝bv/bvmax

18、其中，bv为a/d转换器检测到的bv信号强度，bvmax为极大值。

19、进一步地，所述通过定时器和随机数实现事件的随机出现包括以下步骤：

20、建立第一定时器，以控制事件发生的频率；

21、建立第二定时器，以验证数据采集模块的响应能力。

22、进一步地，所述建立第一定时器，以控制事件发生的频率包括以下步骤：

23、在每次所述第一定时器计数周期结束后，控制d/a转换器执行一次事件产生，同时设置下一次事件的定时计数周期；其中，所述定时计数周期为在预设范围内随机产生的定时计数周期数。

24、进一步地，所述建立第二定时器，以验证数据采集模块的响应能力包括以下步骤：

25、将单位时间设置为一个计时周期，统计所述计时周期内的事件数，对多个周期内事件数进行处理以统计出实时速率和平均速率，将统计出的实时速率和平均速率与数据采集模块的测试结果进行比对，以验证数据采集模块的响应能力。

26、进一步地，所述建立运算电路调制模拟信号包括以下步骤：

27、建立运算电路，以实现多个dac通道输出信号的相加或相减；

28、在所述运算电路的后端建立低通滤波电路，以控制事件信号的波形，降低d/a转换器量化噪声和描点台阶对信号的干扰；

29、在所述低通滤波电路的后端建立匹配电路，以将输出信号的幅值与a/d转换器输入量程相匹配以及实现a/d转换器前端的阻抗匹配。

30、进一步地，所述建立运算电路，以实现多个dac通道输出信号的相加或相减包括以下步骤：

31、通过其中一个通道发生模拟信号，另一个通道发生其差分信号，并调整差分信号间的差值，以实现对失调电压的模拟；或，

32、通过其中一个通道发生模拟信号，另一个通道发生噪声信号，以验证数据采集模块的性能。

33、本发明的第二目的是提供用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生装置，应用上述的方法。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、本发明提供用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法及装置，能够更为有效地模拟细胞事件到达时所产生的信号，且实现方法简单方便，有助于流式分析系统的开发与验证。

36、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号还包括以下步骤：

4.如权利要求2所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述建立高斯波形查找表的公式为：

5.如权利要求2所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述通过a/d转换器检测到的bv信号强度及其极大值设置比例系数的公式为：

6.如权利要求1所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述通过定时器和随机数实现事件的随机出现包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述建立第一定时器，以控制事件发生的频率包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述建立第二定时器，以验证数据采集模块的响应能力包括以下步骤：

9.如权利要求2所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述建立运算电路调制模拟信号包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，其特征在于：所述建立运算电路，以实现多个dac通道输出信号的相加或相减包括以下步骤：

11.用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生装置，其特征在于：应用如权利要求1～10任一项所述的方法。

技术总结本发明提供用于流式分析系统数据采集验证的模拟信号发生方法，涉及流式细胞分析技术领域，该方法包括以下步骤：通过查找表构建模拟单个细胞在通过检测区时产生的事件信号；通过定时器和随机数实现事件的随机出现；建立运算电路调制模拟信号。本发明提供了一种新的用于流式分析系统数据采集模块验证的测试信号构建方法，能够更为有效地模拟细胞事件到达时所产生的信号，且实现方法简单方便，有助于流式分析系统的开发与验证。技术研发人员：裴智果,王策,武晓东,陈建生,何帅,陈忠祥,严心涛,王耀,宋飞飞,马玉婷,钟金凤,陈梦丽受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/1