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[摘 要]本文对《心电图机》与《数字心电图机》计量检定规程中时间常数的检定方法进行了深入的分析，通过对比，给出了两部规程中时间常数的分析原理，并通过计算指出了两部规程中由于取值问题带来的系统误差，利用公式推导、图表等方式深入的解释了时间常数的概念，便于检定人员正确地分析处理心电图数据，获得更加可靠的结果。
[关键词]心电图机 时间常数 计量检定 系统误差 心电图
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-156-01
记录人体体表各点随时间而变化的心电波形的仪器称为心电图机，它所记录下来的心电波便是心电图。模拟心电图机的检定依据为JJG 543-2008《心电图机》检定规程（以下简称规程1），数字心电图机的检定依据为JJG 1041-2008《数字心电图机》检定规程（以下简称规程2），通过比较不难发现，两部规程中时间常数的检定方法具有较大差别，下面将对此作较为详细的比较和分析。
1 时间常数在两个规程中检定方法的对比
在规程1中，规定时间常数的检定方法为：检定仪输出2mV峰峰值、周期为1s的方波信号，被检心电图机描记波形，测量波形从开始（此处不讨论过冲问题）到320ms处电压幅度的衰减量，如果这个衰减量不大于2mm（即200μV），则心电图机的时间常数不小于3.2s。
在规程2中，规定时间常数的检定方法为：检定仪输出2mV峰峰值、周期为10s的方波信号，被检心电图机描记波形，测量信号幅度衰减到初始值37%所经历的时间间隔，这个时间间隔就是心电图机的时间常数。合格心电图机的时间常数不小于3.2s。
从以上的表述中可以分析出二者的异同点：
相同点：二者对心电图机的时间常数的要求是相同的，时间常数不小于3.2s。
不同点一：规程1中，只要求判断心电图机的时间常数合格与否，而不需要给出具体数据。规程2则要求先测出时间常数，再判断合格与否。
不同点二：二者采用的方波信号的周期不同。
2 RC电路时间常数分析计算
心电图机时间常数通常用来反映放大器放大缓变信号的能力，与心电图机前级放大器与中间级放大器之间RC耦合电路有关。通过RC电路中电容的隔直作用，将来自心电电极信号（经前级放大过的）中的直流极化电压成分滤除，而只允许电极信号中变化的心电信号通过。
下面我们从RC电路时间常数的定义出发，来进行分析。
在图1所示电路中，单刀双掷开关S原来处于触点1和3导通位置，电源对电容器C充电，充电结束，电容器端电压是Us。
在时间t=0，开关S触点1和2导通，电容器通过电阻R放电，通过电路计算可以得到，任意时刻电容器端电压u（t）的表达式：
其中τ=RC，它称为RC电路的时间常数，当电阻单位为Ω（欧姆），电容单位为F（法拉）时，τ的单位为s（秒）。
需要说明的是电路的时间常数τ是RC电路本身所决定的，与外加的信号源无关。
可以计算出：
即经过一个时间τ/10后，电压衰减了9.5%，或为原值的90.5%。
经过一个时间常数τ后，电压衰减了63.2%，或为原值的36.8%。
电容器端电压u（t）随时间变化的曲线如图2所示。
如果Us =2mV，心电图机灵敏度S=10mm/mV，则Us在心电图纸上对应20mm。
在t=τ/10，u（τ/10）=1.81mV，在心电图纸对应18.1mm。换句话来说，电压在t=τ/10处，电压衰减量为0.19mV，在心电图纸上对应1.9mm。
在t=τ，u（τ）=0.736mV，即电压衰减到0.736mV，在心电图纸上对应7.36mm。
经过计算得到以下结论论：
規程1是在t=τ/10处，通过测量电压衰减量，判断电图机时间常数是否合格，即在t=τ/10=0.32s处，如果电压衰减量不大于0.19mV（对应1.9mm），则时间常数不小于3.2s。为了方便测量，规程1中把电压衰减量定义为0.2mV（对应2.0mm），因而由于取值原因，带来了5%的系统误差。
规程2采用的心电图时间常数的测量方法是基于RC时间常数的基本定义，即在电压衰减为原值的37%处，找出对应时间，给出心电图机的时间常数。当然用37%代替36.8%也会带来0.54%的系统误差。
3 结论
通过两部规程的比较和RC电路时间常数的分析计算，可以得出如下结论：
第一：两种方法在本质上没有区别，均为基于RC电路的定义和分析计算。
第二：规程1采用的方法便于具体操作和记忆，规程中图示清楚，且能满足准确性的要求。由于考虑的是τ/10时的数据，所以可以采用周期为1s激励信号，减少了心电图机走纸长度。
第三：规程2是基于时间常数的定义，普适准确，但规程中由于没有图示，致使对检定员的能力要求稍高。采用周期为10s激励信号，增加了心电图机的走纸长度。
第四：通过RC电路电容放电曲线，可以帮助检定员理解时间常数的概念，正确地分析处理所测试的心电图数据。
[关键词]心电图机 时间常数 计量检定 系统误差 心电图
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-156-01
记录人体体表各点随时间而变化的心电波形的仪器称为心电图机，它所记录下来的心电波便是心电图。模拟心电图机的检定依据为JJG 543-2008《心电图机》检定规程（以下简称规程1），数字心电图机的检定依据为JJG 1041-2008《数字心电图机》检定规程（以下简称规程2），通过比较不难发现，两部规程中时间常数的检定方法具有较大差别，下面将对此作较为详细的比较和分析。
1 时间常数在两个规程中检定方法的对比
在规程1中，规定时间常数的检定方法为：检定仪输出2mV峰峰值、周期为1s的方波信号，被检心电图机描记波形，测量波形从开始（此处不讨论过冲问题）到320ms处电压幅度的衰减量，如果这个衰减量不大于2mm（即200μV），则心电图机的时间常数不小于3.2s。
在规程2中，规定时间常数的检定方法为：检定仪输出2mV峰峰值、周期为10s的方波信号，被检心电图机描记波形，测量信号幅度衰减到初始值37%所经历的时间间隔，这个时间间隔就是心电图机的时间常数。合格心电图机的时间常数不小于3.2s。
从以上的表述中可以分析出二者的异同点：
相同点：二者对心电图机的时间常数的要求是相同的，时间常数不小于3.2s。
不同点一：规程1中，只要求判断心电图机的时间常数合格与否，而不需要给出具体数据。规程2则要求先测出时间常数，再判断合格与否。
不同点二：二者采用的方波信号的周期不同。
2 RC电路时间常数分析计算
心电图机时间常数通常用来反映放大器放大缓变信号的能力，与心电图机前级放大器与中间级放大器之间RC耦合电路有关。通过RC电路中电容的隔直作用，将来自心电电极信号（经前级放大过的）中的直流极化电压成分滤除，而只允许电极信号中变化的心电信号通过。
下面我们从RC电路时间常数的定义出发，来进行分析。
在图1所示电路中，单刀双掷开关S原来处于触点1和3导通位置，电源对电容器C充电，充电结束，电容器端电压是Us。
在时间t=0，开关S触点1和2导通，电容器通过电阻R放电，通过电路计算可以得到，任意时刻电容器端电压u（t）的表达式：
其中τ=RC，它称为RC电路的时间常数，当电阻单位为Ω（欧姆），电容单位为F（法拉）时，τ的单位为s（秒）。
需要说明的是电路的时间常数τ是RC电路本身所决定的，与外加的信号源无关。
可以计算出：
即经过一个时间τ/10后，电压衰减了9.5%，或为原值的90.5%。
经过一个时间常数τ后，电压衰减了63.2%，或为原值的36.8%。
电容器端电压u（t）随时间变化的曲线如图2所示。
如果Us =2mV，心电图机灵敏度S=10mm/mV，则Us在心电图纸上对应20mm。
在t=τ/10，u（τ/10）=1.81mV，在心电图纸对应18.1mm。换句话来说，电压在t=τ/10处，电压衰减量为0.19mV，在心电图纸上对应1.9mm。
在t=τ，u（τ）=0.736mV，即电压衰减到0.736mV，在心电图纸上对应7.36mm。
经过计算得到以下结论论：
規程1是在t=τ/10处，通过测量电压衰减量，判断电图机时间常数是否合格，即在t=τ/10=0.32s处，如果电压衰减量不大于0.19mV（对应1.9mm），则时间常数不小于3.2s。为了方便测量，规程1中把电压衰减量定义为0.2mV（对应2.0mm），因而由于取值原因，带来了5%的系统误差。
规程2采用的心电图时间常数的测量方法是基于RC时间常数的基本定义，即在电压衰减为原值的37%处，找出对应时间，给出心电图机的时间常数。当然用37%代替36.8%也会带来0.54%的系统误差。
3 结论
通过两部规程的比较和RC电路时间常数的分析计算，可以得出如下结论：
第一：两种方法在本质上没有区别，均为基于RC电路的定义和分析计算。
第二：规程1采用的方法便于具体操作和记忆，规程中图示清楚，且能满足准确性的要求。由于考虑的是τ/10时的数据，所以可以采用周期为1s激励信号，减少了心电图机走纸长度。
第三：规程2是基于时间常数的定义，普适准确，但规程中由于没有图示，致使对检定员的能力要求稍高。采用周期为10s激励信号，增加了心电图机的走纸长度。
第四：通过RC电路电容放电曲线，可以帮助检定员理解时间常数的概念，正确地分析处理所测试的心电图数据。