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科创赛特等奖:降噪,聆听“心动”的信号

2018年12月21日 14:21:00 来源: 西安电子科技大学 作者: 字号:TT

降噪,聆听“心动”的信号

——记第二届大学生集成电路创新创业大赛特等奖获得者“厉害了我的队”团队

随着社会的发展以及人口老龄化趋势进一步加快,人们对健康和医疗的需求也逐渐提升。心脏病可能由复杂的测量和监测条件引起。心电图(ECG,Electrocardiogram)将心脏状况表示为生物电势波形,是临床医学中最有用的诊断测试之一。

2018年8月,在第二届全国大学生集成电路创新创业大赛全国总决赛上,西安电子科技大学微电子学院刘帘曦教授指导的研究生团队“厉害了我的队”凭借作品“低噪声ECG信号前端采集系统”,为心电图采集提供了新的、更便捷的解决方案,斩获了设计与应用创业杯特等奖。队长、微电子学院2016级硕士研究生张怡自豪地说道:“我和我的团队,获得了特等奖的最高奖项,为学校为老师,也为自己赢得了荣誉,站在领奖台上,我无比自豪。正如我们的队伍名称一样,‘厉害了我的队’。”

第二届全国大学生集成电路创新创业大赛总决赛颁奖典礼

“心动”的信号

低噪声ECG信号采集系统示意图

低噪声ECG信号前端采集系统的设计目标是实现一种微型化、便携化、智能化的新型医疗电子设备,实时采集人体ECG信号。随后通过后端电路传输到手机等智能终端,从而对身体情况进行实时监测,还可以将采集的心电图传送到医疗机构,并作为疾病诊断的依据。新颖的研究方向,丰富的应用场景,无论是在复杂多变的战场上对士兵身体的实时监控,还是用于临床医学对突发疾病的预防都具有重要的意义。

为了实现这些设计理念,团队成员在查阅了大量的相关文献,一起讨论总结后,最终提出了两个最为重要的创新点,“一个是提出了双通道三输入电流复用结构,这种结构将传统两种电流复用技术相结合,进一步提升电流跨导效率,降低了噪声水平。第二个是针对传统方案伪电阻的可靠性问题提出一种新型的解决方案,采用数字失调校准电路来抵消输入端的直流失调,和传统模拟方案相比校准速度更快,电路可靠性大幅度提升。”正是这样的创新,使其在众多作品中脱颖而出,赢得专家评委的诸多青睐。

不懈努力 攻坚克难

作品从提出想法到实现再到展示是一个漫长、曲折的过程,在比赛前期,作品准备阶段,团队成员们就在电路设计上遇到了困难。作品的创新点之一,用数字失调消除电路以减小放大器的失调,电路与版图设计完成后,前仿真与后仿真得到的结果差别较大,意味着失调消除的能力有差别。通过不断的整理分析、检查版图,最终找到问题所在,调整完参数后再反复试验,直至得到理想的效果,重新画版图并结合版图的匹配性要求,问题得以解决。

在比赛的进行中也不是一帆风顺的,初赛仅仅取得了二等奖的成绩。作品创新性好,现场发挥自然,究竟是哪里出现了问题?队员在不断讨论、分析,明确了作品的优点,也找到了不足之处,对PPT内容进行了充分的修改,从答辩老师的角度出发考虑问题,对ECG信号采集的基本原理和应用背景进行了比较充分的描述,重点介绍团队提出的创新点以及对于系统性能和可靠性的改善,充分展示仿真测试结果来论证方案。在发现问题、克服困难的反复循环中,不懈的努力终于得到了最大的回报。

赛后,队员朱晓睿说到赢得比赛的重要因素:“创新性是我们参赛作品的一个很大的优势,敢于打破常规,提出一些大胆创新的想法是我们团队的特点。通过大赛我切实感受到企业对于集成电路人才更加重视,更加看重实践创新能力。”不仅于比赛,对于个人而言,创新也是成功的关键,是发展的不竭动力。

这是团队的荣耀

团结协作是顺利完成作品设计和比赛的重要保证。当作品设计不仅仅是一个人的坚持,而是整个团队陪伴的奋斗时,一切努力便都有了意义。队长张怡在回忆备赛时光时说:“作为队长,始终保持头脑清醒以平常心的态度去对待出现的问题,按照队员的特长优势分配工作。在作品设计过程中,我和我的队员认真思考,相互了解,同舟共济。在讨论问题的过程中我们各抒己见,集思广益,每个人都提出自己的看法,多角度地考虑问题,使我们的作品更加完善。每个人都努力为团队贡献一份力量,才能取得好成绩。”

“厉害了我的队”团队成员

师生同行 共创佳绩

此次比赛,微电子学院为团队提供了许多资源与帮助,刘帘曦教授为团队提供了很多指导和建议,每周一次的例会上会对项目给出宏观上的指导,能够敏锐的察觉方案中存在的一些问题并且给出修改意见,对于改进方案的合理性给出评估。“刘老师经常教导我们不要简单的复制论文上的电路,一定要有自己的理解和想法,鼓励我们对于电路做出创新和改进。老师还指出,答辩时要在如何展示作品上下功夫,一方面要突出重点和创新点,以及作品的优势,另一方面要站在评委的角度思考问题,让作品更好的呈现。”团队成员们回忆道。

获奖证书与奖杯

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。学习要多问,态度要认真,勤快诚恳是学到知识的前提。参赛队员常濛说:“通过这次大赛,我也深刻理解了‘先学会做人,再学会做事’的含义。感谢大赛组委会提供的平台让我们可以挖掘自己的潜力,感谢学校给予我参赛的机会,感谢导师对我的指导。我们深切感受到了来自学校的温暖,感受到了国家对于我们寄予的希望与期待。在感谢之余,我只能更勤奋地努力,做出更加优异的成绩来回报关心和爱护我的社会、老师、同学们。心中应该要有更高的追求,才有继续向前的动力。学习就如逆水行舟,不进则退。只有不断努力,才能取得更优异的成绩,才能创造更美好的未来。”

这就是“厉害了我的队”,一个谦虚好学、团结创新的团队。学生通过更早地接触实际应用的集成电路,并不断积累、熟悉、摸索,这对于自身素质的提高有莫大的帮助。而越来越多优秀的集成电路工作者,将加速国家集成电路生产制造及应用产业的发展,将自己的青春融入中国梦,实现中国“芯”。

据了解,全国大学生集成电路创新创业大赛是国家级集成电路高端赛事,吸引了全国110个学校,共约600支队伍参赛。本次大赛由工业和信息化部人才交流中心主办,以服务产业发展需求为导向,以提升我国集成电路产业人才培养质量为目标,打造产学研用协同创新平台,将行业发展需求融入教学过程,提升在校大学生创新实践能力、工程素质以及团队协作精神,助力我国集成电路产业健康快速发展。

[责任编辑:杨虹, 何莉莉(实习生) ]
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