- 學期：107-2
- 課程：動物生理學實驗 Animal Physiology Laboratory
- 老師：李昆澤 Kun-Ze Lee
- 主題：人體心跳測量
- 系所：國立中山大學生物科學系
一、實驗目的
學習PowerLab數位記錄分析主機與LabChart軟體的操作，並透過實際測量人體脈搏的實驗中，去了解類比訊號轉換成數位訊號之原理，以及去熟悉軟體的使用與分析。
二、材料與方法
（一）材料
PowerLab數位記錄分析主機、脈搏感測器、LabChart軟體
（二）方法
將PowerLab電源開啟，並分別和脈搏感測器與電腦連接，再將脈搏感測器套至於手指末端，且確實將黏扣帶黏緊，然後打開LabChart進行參數校正與設定，最後就可以測量心跳訊息。
三、結果
1. 取樣速度 (sampling rate)之大小如何影響訊號？
取樣速度的單位為每秒取樣幾次 (次/s)訊號樣本，因而取樣速度越大，其記錄的資料量越高，所以波的解析度會更高更精確，且圖片的大小也會更大；然而取樣速度越小，其記錄的資料量越少，所以波的解析度會更低更粗糙，且圖片的大小也會更小。
因此，在波的解析度方面：（圖一）＜（圖二）＜（圖三），（圖二）的解析度就明顯高於（圖一），而（圖三）解析度應該要更高，但因為時間軸壓縮率調高，使得波形與（圖一）差不多，不過還是可以看得出來（圖三）的解析度是高於（圖一）的，因為（圖三）的波形比（一）還要平滑，顯示（圖一）解析度是高的。
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| （圖一）Sampling rate：10次/1s、Range：10V |
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| （圖二）Sampling rate：100次/1s、Range：10V |
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| （圖三）Sampling rate：1000次/1s、Range：10V |
2. 電壓範圍 (range)之大小如何影響訊號？
電壓範圍的單位為伏特 (V)，因此電壓範圍的大小不會影響波的解析度，但會影響波的完整度。（圖四）的波峰明顯被削平了，因為波的訊號大小已經超過原先所設定的電壓範圍，而螢幕上只會顯示設定的範圍。
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| （圖四）Sampling rate：1000次/1s、Range：20mV |
3. 時間軸壓縮 (time axis compression)如何影響訊號？
時間軸壓縮率可以調整時間軸的間距，理論上不影響波的解析度與完整度，但會影響到視覺感官的呈現。（圖五）與（圖六）都是同一筆數據，但其時間軸壓縮率不同，（圖五）壓縮度比（圖六）少4倍，所以（圖五）在視覺上會感覺解析度比較高、波形比較寬且平滑，但事實上兩者都是同一筆資料。
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| （圖五）Time Axis Compression：5:1 |
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| （圖六）Time Axis Compression：20:1 |
4. 列出小組成員一分鐘平均心跳數值
組員：平均心跳週期（秒/次）、平均心跳頻率（次/分）
組員1（女）：0.77、77.92
組員2（男）：0.86、70.58
組員3（女）：0.775、77.41
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| （圖七）組員1：77.92次/分 |
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| （圖八）組員2：70.58次/分（宗宗） |
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| （圖九）組員3：77.41次/分 |
四、討論與心得
終端電腦中所呈現的是數位訊號，而感測器端所得到電訊號是類比訊號，因此兩者在轉換的過程中，數位訊號必須設定取樣速度 (sampling rate)。取樣速度的概念為固定時間單位內，請求電腦擷取多少數據，因此取樣速度會影響波的解析度。
電壓範圍 (range)的概念為所擷取的電訊號閥值，因此範圍越小，所能接收到的電訊號強度就越小，越容易破壞波的完整性。時間壓縮軸 (time axis compression)則不涉及訊號的轉換，但會涉及視覺感官的呈現，所以這也是很重要的參數之一。
總而言之，取樣速度會影響波的解析度；電壓範圍會影響波的完整性；而時間壓縮軸會影響感官的呈現。最後，訊號的強度除了自身的放電外，還會受到不少外來的干擾，例如：脈搏感測器與手指接觸的鬆緊度、連接線與主機的連結、手部的晃動、……等。
動物生理學實驗
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