一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备与流程

1.本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备。


背景技术：

2.通常，不同频率的电流之间会产生干扰现象，两种不同频率的正弦交流电相遇时，两者之间会相互干扰，高频信号相互叠加，得到一个频率为两者频率差值的低频拍频，例如有两组频率分别为2000hz和2010hz的高频波交流电，当两者相遇时，就会在交叉区域形成一个10hz的低频拍频(即所谓低频交流电)。
3.在医疗领域中，采用电流刺激人体神经元是一种医疗手段。神经元具有对低频电流反应灵敏，对高频电信号反应迟钝甚至不反应的特点。差频干涉技术被用于无创电刺激神经元治疗，尤其被期望用于深部脑刺激治疗。然而在现有技术中，直接采用两种高频正弦信号在相交区相互干扰所获取到的拍频信号，若经过低通滤波滤除高频波成分，会发现并没有留下实际的低频波信号。因为采用该种方法形成的所谓低频信号实际上是一种幅度按低频在脉动的高频波，并不真含低频波成分。
4.综上，现有差频干涉技术中形成的所谓低频信号(低频拍频)存在不真含低频波成分的问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备，以改进现有技术中的所谓低频信号存在不真含低频波成分的技术问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种低频波信号产生方法，包括：
7.将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频波信号；
8.其中，两束所述高频波信号的周期波形满足以下条件：
9.在任意起始点的周期内，所述高频波信号的波形的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；
10.两束所述高频波信号存在频率差；
11.在频率差趋于零时，两束所述高频波信号的波形呈互为倒相。
12.在一种较优的实施例中，所述正向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0013][0014]
其中，t
p
表示所述高频波信号在当前周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点；tb表示所述高频波信号在当前周期波形内的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
p
(t)表示所述高频波信号的正值函数；f(t)表示所述高频信号的函数，当f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，当f(t)＜0时，f
p
(t)＝0。
[0015]
在一种较优的实施例中，所述负向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0016][0017]
其中，tn表示所述高频波信号在当前周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点；tb表示所述高频波信号在当前周期波形内的起始点；t表示所述高频波信号的周期；fn(t)表示所述高频波信号的负值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，当f(t)＜0时，fn(t)＝f(t)，f(t)≥0时，fn(t)＝0。
[0018]
在一种较优的实施例中，所述高频信号的周期由两个时间段构成；
[0019]
其中，第一个时间段为基础波形的一个完整周期t
′
，该基础波形包含时长为t
′
/2的零，所述基础波形的周期的截取始点位于t
′
/2时长零的端点；该基础波形的负值函数满足f
′n(t)＝-f
p
′
(t+t
′
/2)；第二个时间段为零幅值。
[0020]
在一种较优的实施例中，所述基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波的周期波形。
[0021]
本发明还公开了一种低频波信号产生系统，采用上述低频波信号产生方法，包括：
[0022]
产生模块，用于将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频波信号；
[0023]
其中，两束所述高频波信号的周期波形满足以下条件：
[0024]
在任意起始点的周期内，所述高频波信号的波形的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；
[0025]
两束所述高频波信号存在频率差；
[0026]
在所述频率差趋于零时，两束所述高频波信号的波形呈互为倒相。
[0027]
在一种较优的实施例中，所述正向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0028][0029]
其中，t
p
表示所述高频波信号的正向能量等效集中作用时刻点；tb表示所述高频波信号周期波形的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
p
(t)表示所述高频波信号的正值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，f(t)＜0时，f
p
(t)＝0。
[0030]
在一种较优的实施例中，所述负向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0031][0032]
其中，tn表示所述高频波信号的负向能量等效集中作用时刻点；tb表示所述高频波信号的起始点；t表示所述高频波信号的周期；fn(t)表示所述高频波信号的负值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，f(t)＜0时，fn(t)＝f(t)，当f(t)≥0，fn(t)＝0。
[0033]
在一种较优的实施例中，所述高频波信号的周期由两个时间段构成；
[0034]
其中，第一个时间段为基础波形的一个完整周期t
′
，该基础波形包含时长为t
′
/2的零，所述基础波形的周期的截取始点位于t
′
/2时长零的端点；该基础波形的负值函数满
足f
′n(t)＝-f
p
′
(t+t
′
/2)；第二个时间段为零幅值；
[0035]
所述基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波的周期波形。
[0036]
本发明还公开了一种电刺激设备，包括处理器和模数转换器，所述处理器采用上述低频波信号产生方法产生所需的两束高频信号的周期波形，所述模数转换器用于将所述高频周期信号进行模数转换后，按预设频率连续重复输出所述周期波形的电刺激电流，形成两束有差频的高频波电流。
[0037]
本发明提供的一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备采用：存在频率差、波形在频率差趋于零时互为倒相、且波形特征满足无法使周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点同时位于当前周期的中点的两束高频波信号进行线性叠加，实现获取真实的低频波信号。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]
图1显示为本发明的低频波信号产生方法于一实施例中的流程示意图。
[0040]
图2显示为本发明的低频波信号产生系统于一实施例中的结构示意图。
[0041]
图3显示为本发明的电刺激设备于一实施例中的结构示意图。
[0042]
图4显示为正弦波、以正弦波为母波的pwbn波的高频波形。
[0043]
图5显示为正弦波、以正弦波为母波的pwbn波的干涉信号能量波。
[0044]
图6显示为正弦波、以正弦波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0045]
图7显示为方波、以方波为母波的pwbn波的高频波形。
[0046]
图8显示为方波、以方波为母波的pwbn波的干涉信号能量波。
[0047]
图9显示为方波、以方波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0048]
图10显示为正三角波、以正三角波为母波的pwbn波的高频波形。
[0049]
图11显示为正三角波、以正三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波。
[0050]
图12显示为正三角波、以正三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0051]
图13显示为直三角波、以直三角波为母波的pwbn波的高频波形。
[0052]
图14显示为直三角波、以直三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波。
[0053]
图15显示为直三角波、以直三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0054]
元件标号说明
[0055]
100、低频信号产生系统；110、第一获取模块；120、第二获取模块；130、产生模块；200、电刺激设备；210、处理器；220、模数转换器。
具体实施方式
[0056]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0057]
请参阅图1至图15。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0058]
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
[0059]
通常，不同频率的电流之间会产生干扰现象，两种不同频率的高频正弦交流电相遇时，两者之间会相互干扰，高频信号相互叠加，得到一个频率为两者频率差值的包络的高频拍频信号。
[0060]
根据上述干扰现象，医疗领域中有采用两束有差频的高频(实际归属中频)输入刺激电流，使其由皮肤电极体表经皮导入人体，在两束电流交汇处的叠加差频干涉期望形成低频电流，以进行交汇区的低频电刺激治疗。
[0061]
该种治疗方法适用对象为人体器官，尤其是需要采用低频电刺激进行治疗的脑部。通常，在输入电流的频率达到1khz以上时，人体表皮痛觉反应会开始迟钝，因此本实施例中采用的刺激电流的频率范围为1khz～10khz，以节约资源，需要说明的是，刺激电流的频率范围可以根据实际需求进行自定义更改，本发明对此不做限制。
[0062]
本实施例中使用的两束刺激电流的频率差为200hz及以下，符合低频电刺激的电流频率要求。
[0063]
请参阅图1，显示为本实施例中一种低频信号产生方法，包括：
[0064]
步骤s100、将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频信号；
[0065]
其中，两束高频波信号的周期波形满足以下条件：
[0066]
在任意起始点的周期内，高频波信号的波形的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；
[0067]
两束高频波信号存在频率差；
[0068]
两束高频波信号的波形在频率差趋于零时呈互为倒相。
[0069]
在本实施例中，将任意一个高频波信号定义为f(t)，f(t)可以分解为正值函数f
p
(t)和负值函数fn(t)，其中：
[0070]
当f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，且fn(t)＝0；当f(t)＜0时，f
p
(t)＝0，fn(t)＝f(t)。
[0071]
进一步的，计算得到当前高频波信号的正值函数和负值函数对应的正向能量和负向能量：
[0072][0073]
其中，p
p
表示正向能量，t
b1
表示正值函数的起始点，t表示当前高频波信号的周期，t表示当前的时间点，f
p
(t)表示正值函数。
[0074][0075]
其中，pn表示负向能量，t
b2
表示负值函数的起始点，t表示当前高频波信号的周期，t表示当前的时间点，fn(t)表示负值函数。
[0076]
更进一步的，计算得到正值函数对应的正向能量等效集中作用时刻点和负值函数对应的负向能量等效集中作用时刻点：
[0077][0078]
其中，t
p
表示正值函数的正向能量等效集中作用时刻点。
[0079][0080]
其中，tn表示负值函数的负向能量等效集中作用时刻点。
[0081]
将tb定义为高频波信号一个周期波形的起点，以tb为起点，往后遍历一个完整的周期t，根据上述公式能够在该高频信号的一个周期波形内找到当前周期t对应的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)，如果tb与t
b1
不同，则会出现高频信号的正值函数对应的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(t
b1
)与高频信号当前周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)不重合的情况，由此可知，针对该高频信号一个周期内的波形，通过改变周期波形的起始点tb，能够改变当前周期波形内正向能量等效集中作用时刻点和负向能量等效集中作用时刻点的位置。
[0082]
并且，由于高频信号为周期函数，因此改变高频信号周期波形的起点tb也只需要在一个周期t的时长内进行。
[0083]
由上述公式可知，高频信号在当前周期波形内正向能量等效集中作用时刻点为：
[0084][0085]
其中，t
p
(tb)表示高频信号在当前周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点；tb表示高频信号在当前周期波形内的起始点；t表示高频信号的周期。
[0086]
高频信号在当前周期波形内负向能量等效集中作用时刻点为：
[0087][0088]
其中，tn(tb)表示高频信号在当前周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点；tb表示高频信号在当前周期波形内的起始点；t表示高频信号的周期。
[0089]
若要满足高频信号当前周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)与负向能量等效集中作用时刻点tn(tb)不同时位于当前周期波形的周期中点的条件，可以首先寻找目标起始点，在该目标起始点对应的周期波形内，正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)和周期中点重合，即正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)和中点同时等于tb+t/2，此时只需验证当前周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点tn(tb)，若当前周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点tn(tb)与当前周期波形的周期中点不重合，即可认为该高频信号符合本实施例的要求。
[0090]
在实际操作过程中，总是能够找到两个起始点tb使得该周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)和周期中点重合，在其中一种常见的情况中，若高频信号的正值函数f
p
(t)完整连续的处于选定的周期波形的正中间时，该周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)一定与中点重合，此时周期波形的起点tb即为正值函数f
p
(t)的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(t
b1
)往前半个周期，即t
p
(t
b1
)-t/2；在另一种情况中，周期波形的起点tb即为正值函数f
p
(t)的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(t
b1
)，此时的周期波形由当前正值函数f
p
(t)波形的后半部分、负值函数的波形、下一个正值函数f
p
(t)波形的前半部分依次组成，在这种情况下，周期波形的正向能量等效集中作用时刻点t
p
(tb)也一定与中点重合。
[0091]
本实施例还包括对高频信号的验证过程，该验证过程例如可以为：在任意一束高频信号形成的实际的波形图中，将一个周期t的波形分为2n+1个等距测试点，即将一个周期t平分为2n段，则每段波形时长为t/2n，搜寻该高频信号的正值函数的正向能量等效集中作用时刻点p，并将目标起始点定为t
b1
＝p-n/2和t
b2
＝p，在以t
b1
为起始点的周期波形内，找到负向能量等效集中作用时刻点tn(t
b1
)，在以t
b2
为起始点的周期波形内，找到负向能量等效集中作用时刻点tn(t
b2
)，若tn(t
b1
)与p不重合，tn(t
b2
)与p+n/2不重合，则认为高频信号符合本实施例的要求。
[0092]
进一步的，本实施例中的高频波信号由基础波形产生，高频波信号的周期大于基础波形的周期，其中，第一个时间段为基础波形的一个完整周期t
′
，该基础波形包含时长为t
′
/2的零，基础波形的周期的截取始点位于t
′
/2时长零的端点；该基础波形的负值函数满足f
′n(t)＝-f
p
′
(t+t
′
/2)；第二个时间段幅值为零幅值。
[0093]
基础波形可以采用正弦波、方波、正三角波或直三角波的周期波形。
[0094]
高频波信号的两个时间段不做先后顺序的限定，意为第二个时间段可以位于第一个时间段的前面，也可以位于第一个时间段的后面。
[0095]
本实施例中符合上述条件的高频波信号称为pwbn波(patical wave for beat note)。
[0096]
在另一种较优的实施例中，第二个时间段还可以为一段近似于零的波形，该波形的有效值(true root mean square，trms)远小于第一个时间段中基础波形的有效值(trms)，由此产生的pwbn波与第二个时间段为零时产生的pwbn波的效果相仿。
[0097]
具体的，基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波，为方便区分，以下内容中将基础波形称为母波。
[0098]
在母波的一个完整周期中，其前半个周期根据单相电流产生，其后半个周期与前半个周期关于时间轴呈镜像对称，将该母波按此波形进行周期粒子化，并在该母波的一个完整的周期波形后插入μ个周期的零，得到pwbn波的一个完整周期。根据该完整周期，形成第一束频率为f的pwbn波，记作ya(n)，第二束pwbn波为第一束pwbn波的反向接入，并将周期长度调整为或其中，δf为预设的频率差，第二束pwbn波记作yb(n)。
[0099]
根据实际的实验结果，μ可以在0.25～1.5范围内选择，此时能够取得较强的真实的低频信号。
[0100]
其中，生成ya(n)和yb(n)的步骤如下：
[0101]
首先，采用母波直接构成两束差频波，表示为：
[0102][0103]
其中，sa(n)表示第一束差频波；n表示离散化时间，n＝1，2，3...；n为一个周期的时间点数；
[0104][0105]
其中，sb(n)表示第二束差频波；η表示差频系数，或
[0106]
进一步的，采用两束差频波处理得到ya(n)和yb(n)：
[0107]
令若x1＜1，则ya(n)＝sin(2πx1)；若x1≥1，则ya(n)＝0；
[0108]
令若x2＜1，则yb(n)＝-sin(2πx2)；若x2≥1，则yb(n)＝0；
[0109]
其中，将和均乘以2，并在其大于等于1时，将信号值置0，意为将差频波的周期时长压缩为原周期时长的二分之一，后二分之一采用零填充，此时形成的ya(n)和yb(n)与原来的母波具有相同的波长，此时零的时长和压缩后的差频波的时长相同，η＝1。
[0110]
在本实施例中，还包括对生成的低频波信号进行验证，具体包括：
[0111]
根据低频波信号的周期时长，采用移动窗平均低通算法处理得到低频波信号的干涉瞬态能量波，具体包括：根据ya(n)和yb(n)，处理得到瞬态幅度波iy(n)；根据瞬态幅度波iy(n)，处理得到干涉瞬态能量波ipy(n)；采用移动窗平均低通算法处理干涉瞬态能量波，得到低通滤波后的干涉瞬态能量波lpy(n，n)。
[0112]
获取低通滤波后的干涉瞬态能量波lpy(n，n)的过程如下：
[0113]
首先根据ya(n)和yb(n)，处理得到瞬态幅度波iy(n)，其中：
[0114]iy
(n)＝ya(n)+yb(n)
[0115]
随后根据瞬态幅度波iy(n)处理得到干涉瞬态能量波ipy(n)：
[0116]
ipy(n)＝iy(n)*|iy(n)|
[0117]
最后采用移动窗平均低通算法处理干涉瞬态能量波ipy(n)，得到低通滤波后的干
涉瞬态能量波lpy(n，n)。
[0118][0119]
在本实施例中，还包括根据两束差频波sa(n)和sb(n)，处理得到母波对应的瞬态幅度波is(n)；根据瞬态幅度波is(n)，处理得到母波对应的干涉瞬态能量波ips(n)；采用移动窗平均低通算法处理母波对应的干涉瞬态能量波ips(n)，得到母波对应的低通滤波后的干涉瞬态能量波lps(n，n)，用于与pwbn波ya(n)和yb(n)作比较。
[0120]
获取低通滤波后的干涉瞬态能量波lps(n，n)的过程如下：
[0121]
首先根据sa(n)和sb(n)，处理得到瞬态幅度波iy(n)：
[0122]is
(n)＝sa(n)+sb(n)
[0123]
随后根据瞬态幅度波is(n)处理得到干涉瞬态能量波ips(n)：
[0124]
ips(n)＝is(n)*|is(n)|
[0125]
最后采用移动窗平均低通算法处理干涉瞬态能量波ips(n)，得到低通滤波后的干涉瞬态能量波lps(n，n)。
[0126][0127]
其中，移动窗平均低通算法的移动步长为该步长与采用的母波的有效值幅度对齐。
[0128]
判断干涉瞬态能量波是否为零：
[0129]
若低通滤波后的干涉瞬态能量波lpy(n，n)为零，则本实施例最终获得的差频干涉波信号仍不存在实际的低频波成分。若低通滤波后的干涉瞬态能量波lpy(n，n)不为零，则认为本实施例生成的差频干涉波信号为低频波信号。
[0130]
具体的，本实施例最终生成的差频干涉波信号不满足正负镜像对称，因此能够在干涉区得到真实的低频电流，使得神经元得到实际的低频波治疗。
[0131]
在其他较优的实施例中，分别采用常规的正弦波、方波、正三角波、直三角波作为母波，获取该母波对应的两束pwbn波，其中，两束pwbn波均满足下列预设条件：任意一束pwbn波的周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于当前周期波形的周期中点；两束pwbn波互为倒相；两束pwbn波存在频率差。
[0132]
图4的右屏为正弦波的高频波形，图4的左屏为以正弦波为母波的pwbn波的高频波形。
[0133]
图5为两束差频波线性叠加后得到的干涉信号能量波，其中，左屏为以正弦波为母波的pwbn波的干涉信号能量波，右屏为正弦波的干涉信号能量波，用于作为左屏的对照。
[0134]
图6为将干涉能量波滤除高频后的低频波成分，其中，左屏为以正弦波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分，右屏为正弦波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0135]
图7的右屏为方波的高频波形，图4的左屏为以方波为母波的pwbn波的高频波形。
[0136]
图8为两束差频波线性叠加后得到的干涉信号能量波，其中，左屏为以方波为母波的pwbn波的干涉信号能量波，右屏为方波的干涉信号能量波，用于作为左屏的对照。
[0137]
图9为将干涉能量波滤除高频后的低频波成分，其中，左屏为以方波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分，右屏为方波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0138]
图10的右屏为正三角波的高频波形，图4的左屏为以正三角波为母波的pwbn波的高频波形。
[0139]
图11为两束差频波线性叠加后得到的干涉信号能量波，其中，左屏为以正三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波，右屏为正三角波的干涉信号能量波，用于作为左屏的对照。
[0140]
图12为将干涉能量波滤除高频后的低频波成分，其中，左屏为以正三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分，右屏为正三角波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0141]
图13的右屏为直三角波的高频波形，图4的左屏为以直三角波为母波的pwbn波的高频波形。
[0142]
图14为两束差频波线性叠加后得到的干涉信号能量波，其中，左屏为以直三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波，右屏为直三角波的干涉信号能量波，用于作为左屏的对照。
[0143]
图15为将干涉能量波滤除高频后的低频波成分，其中，左屏为以直三角波为母波的pwbn波的干涉信号能量波的低频波成分，右屏为直三角波的干涉信号能量波的低频波成分。
[0144]
由图6、图9、图12、图15中正弦波、方波、正三角波、直三角波的干涉信号能量波的低频波成分可知，现有的差频干涉技术中获取到的所谓低频信号确实不含有真实低频波成分。
[0145]
而由图4-图15可知，采用满足预设条件的两束pwbn波进行线性叠加，得到的干涉能量波含有真实的低频波成分，且根据上述几个母波的pwbn波可知，以正弦波为母波的pwbn波的差频干涉能量波性能最好，以方波为母波的pwbn波最容易实现，以正三角波为母波的pwbn波的品质居中。
[0146]
请参阅图2，本实施例中还公开了一种低频波信号产生系统，采用上述低频波信号产生方法100，包括：
[0147]
第一获取模块110，用于获取波形在任意起始点的周期内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点的高频波信号；
[0148]
第二获取模块120，用于获取与所述高频波信号存在频率差，且频率差趋于零时互为倒相的另一束高频波信号；
[0149]
产生模块130，用于将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频波信号。
[0150]
低频波信号产生方法100中周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0151][0152]
其中，t
p
表示高频波信号的正向能量等效集中作用时刻点；tb表示高频波信号周期波形的起始点；t表示高频波信号的周期；f
p
(t)表示高频波信号的正值函数；f(t)表示高频波信号的函数，f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，f(t)＜0时，f
p
(t)＝0。
[0153]
低频波信号产生方法100中周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：
[0154][0155]
其中，tn表示高频波信号的负向能量等效集中作用时刻点；tb表示高频波信号的起始点；t表示高频波信号的周期；fn(t)表示高频波信号的负值函数；f(t)表示高频信号的函数，f(t)＜0时，fn(t)＝f(t)，当f(t)≥0，fn(t)＝0。
[0156]
具体的，高频波信号为基础波形，高频波信号的周期大于基础波形的预设周期，高频波信号周期内的剩余时长的幅值为零；其中，基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波。
[0157]
请参阅图3，本实施例中还公开了一种电刺激设备200，包括处理器210和模数转换器220，处理器210采用上述低频信号产生方法采用的两束高频波信号的周期波形，模数转换器220用于将高频波信号的周期波形进行模数转换后，按照预设频率连续重复输出周期波形的电刺激电流，形成两束有差频的高频波电流。
[0158]
本发明提供的一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备采用：存在频率差、波形在频率差趋于零时互为倒相、且波形特征满足无法使周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点同时位于当前周期的中点的两束高频波信号进行线性叠加，实现获取真实的低频波信号。因而具有高度产业利用价值。
[0159]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种低频波信号产生方法，其特征在于，包括:将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频波信号；其中，两束所述高频波信号满足以下条件：在任意起始点的周期内，所述高频波信号的波形的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；两束所述高频波信号存在频率差；在所述频率差趋于零时，两束所述高频波信号的波形呈互为倒相。2.根据权利要求1所述的低频波信号产生方法，其特征在于，所述高频波信号的正向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：其中，t
p
表示所述高频波信号在当前周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点；t
b
表示所述高频波信号在当前周期波形内的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
p
(t)表示所述高频波信号的正值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，f(t)<0时，f
p
(t)＝0。3.根据权利要求1所述的低频波信号产生方法，其特征在于，所述高频波信号的负向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：其中，t
n
表示所述高频波信号在当前周期波形内的负向能量等效集中作用时刻点；t
b
表示所述高频波信号在当前周期波形内的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
n
(t)表示所述高频波信号的负值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，f(t)<0时，f
n
(t)＝f(t)，f(t)≥0时，f
n
(t)＝0。4.根据权利要求1所述的低频波信号产生方法，其特征在于，所述高频波信号的周期由两个时间段构成；其中，第一个时间段为基础波形的一个完整周期t
′
，该基础波形包含时长为t
′
/2的零，所述基础波形的周期的截取始点位于t
′
/2时长零的端点；该基础波形的负值函数满足f
′
n
(t)＝-f
p
′
(t+t
′
/2)；第二个时间段为零幅值。5.根据权利要求4所述的低频波信号产生方法，其特征在于，所述基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波的周期波形。6.一种低频波信号产生系统，其特征在于，采用如权利要求1-5中任意一项所述的低频波信号产生方法，包括：产生模块，用于将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频波信号；其中，两束所述高频波信号满足以下条件：在任意起始点的周期内，所述高频波信号的波形的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；
两束所述高频波信号存在频率差；在所述频率差趋于零时，两束所述高频波信号的波形呈互为倒相。7.根据权利要求6所述的低频波信号产生系统，其特征在于，所述高频波信号的正向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：其中，t
p
表示所述高频波信号的正向能量等效集中作用时刻点；t
b
表示所述高频波信号周期波形的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
p
(t)表示所述高频波信号的正值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，当f(t)≥0时，f
p
(t)＝f(t)，当f(t)<0，f
p
(t)＝0。8.根据权利要求6所述的低频波信号产生系统，其特征在于，所述高频波信号的负向能量等效集中作用时刻点采用如下公式表示：其中，t
n
表示所述高频波信号的负向能量等效集中作用时刻点；t
b
表示所述高频波信号的起始点；t表示所述高频波信号的周期；f
n
(t)表示所述高频波信号的负值函数；f(t)表示所述高频波信号的函数，f(t)＜0时，f
n
(t)＝f(t)，当f(t)≥0，f
n
(t)＝0。9.根据权利要求6所述的低频波信号产生系统，其特征在于，所述高频波信号的周期由两个时间段构成；其中，第一个时间段为基础波形的一个完整周期t
′
，该基础波形包含时长为t
′
/2的零，所述基础波形的周期的截取始点位于t
′
/2时长零的端点；该基础波形的负值函数满足f
′
n
(t)＝-f
p
′
(t+t
′
/2)；第二个时间段幅值为零幅值；所述基础波形采用正弦波、方波、正三角波或直三角波的周期波形。10.一种电刺激设备，其特征在于，包括处理器和模数转换器，所述处理器采用如权利要求1-5任意一项所述的低频波信号产生方法采用的两束高频波信号的周期波形，所述模数转换器用于将所述高频周期信号进行模数转换后，按预设频率连续重复输出所述周期波形的电刺激电流，形成两束有差频的高频波电流。

技术总结
本发明提供一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备。低频波信号产生方法包括：将两束高频波信号进行线性叠加，生成低频信号；其中，两束高频信号满足以下条件：高频波信号的波形在任意起始点的周期内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点不同时位于周期中点；两束高频波信号存在频率差，且在频率差趋于零时，两束高频信号的波形互为倒相。本发明提供的一种低频波信号产生方法、系统及电刺激设备采用：存在频率差、波形在频率差趋于零时互为倒相、且波形特征满足无法使周期波形内的正向能量等效集中作用时刻点与负向能量等效集中作用时刻点同时位于当前周期的中点的两束高频波信号进行线性叠加，实现获取真实的低频波信号。现获取真实的低频波信号。现获取真实的低频波信号。


技术研发人员：庄永基 曹沅
受保护的技术使用者：庄永基
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8