表面肌电信号采集电路的设计与实现

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高精度表面肌电信号检测电路的设计要点

高精度表面肌电信号检测电路的设计要点

高精度表面肌电信号检测电路的设计要点肌电信号(Electromyography,简称EMG)是人体运动产生的生物电信号之一,它包含了人体肌肉的活动信息,对于运动控制研究和康复医学具有重要意义。

为了准确地测量表面肌电信号,需要设计一种高精度的肌电信号检测电路。

本文将介绍设计这种电路的要点。

一、信号放大器设计1. 增益选择:针对表面肌电信号的微弱特点,需要选择适当的放大倍数。

通常情况下,增益应在1000~2000之间,以充分放大信号且避免过度放大引起的干扰。

2. 噪声抑制:为了提高测量信号的信噪比,可以采用差分放大电路来抑制共模噪声,同时通过滤波器技术去除高频噪声。

3. 输入阻抗:应选择适当的高输入阻抗以减小电极接触阻抗对信号测量的影响。

二、滤波器设计1. 带通滤波器:为了消除噪声和干扰,需要设计一个带通滤波器,将信号限制在感兴趣的频率范围内。

通常选择10 Hz至500 Hz的通道带宽。

2. 噪声高频截止滤波器:为了进一步去除高频噪声,可以添加一个高频截止滤波器,通常将截止频率选取在500 Hz以上。

3. 采样率选择:为了充分还原原始信号的细节,采样率应选择为采样频率的两倍以上。

三、电极设计1. 选择合适的电极材料:应选择导电性好、与皮肤接触良好的材料作为电极,如银/银氯化银电极。

2. 电极间距:电极间距需要适当,一般在2~4厘米之间,以兼顾测量信号的质量和人体舒适度。

3. 抗干扰能力:电极的设计应具备较好的抗干扰能力,以避免外界电源干扰对测量结果的影响。

四、参考电极设计1. 参考电极的选择:为了保证信号的稳定性和一致性,通常会选择一个参考电极与测量电极配对使用,参考电极可以选用身体其他部位的电极。

2. 阻抗匹配:参考电极和测量电极之间的阻抗应匹配,以减小干扰信号对测量的影响。

五、抗干扰设计1. 屏蔽设计:为了防止来自外界的电磁干扰,需要对电路进行屏蔽设计,例如使用金属屏蔽罩或层压板。

2. 接地设计:良好的接地设计可以有效减小干扰信号对测量结果的影响。

基于表面肌电信号检测的电路设计与实现

基于表面肌电信号检测的电路设计与实现

基于表面肌电信号检测的电路设计与实现随着人们对健康和运动的重视,肌肉状态的监测成为了一个热门的研究领域。

而基于表面肌电信号检测的电路设计与实现,成为了一种重要的手段。

本文将介绍基于表面肌电信号检测的电路设计原理、实现方法以及相关应用。

一、电路设计原理1. 表面肌电信号(Surface Electromyography,简称sEMG)的原理表面肌电信号是指在肌肉活动时,由于神经冲动引起的肌肉电位差,通过肌肉表面的电极传感器检测得到的信号。

sEMG信号的频率范围通常在0.05~500Hz之间,幅值较小(微伏级别)。

2. sEMG信号电路设计原理a. 信号采集电路设计:为了获取到肌肉表面的微弱sEMG信号,需要设计合适的前置放大电路,以提高信号的幅值和可靠性。

b. 滤波电路设计:sEMG信号中可能包含许多噪声,如电源干扰、肉体运动干扰等。

因此需要设计滤波电路,将噪声滤除,保留有用的肌肉信号。

c. 增益和放大器设计:为了进一步增大信号幅值,需要使用放大器对滤波后的信号进行放大,以便后续处理和分析。

d. 信号处理电路设计:设计合适的信号处理电路,如滤波器、放大器和AD转换器等,使得sEMG信号能够适应后续的数字处理。

二、电路实现方法1. 选择合适的电路元件在实现基于表面肌电信号检测的电路时,需要选择合适的电路元件。

例如,前置放大器可以使用低噪声、高增益的运算放大器;滤波器可以使用带通滤波器或高通滤波器来滤除不需要的频率成分等。

2. 连接电路元件将选择好的电路元件进行连接,组成完整的电路。

在连接过程中,需要注意保持电路的整洁,避免线路之间产生干扰,影响信号的准确检测。

3. 电路调试与测试完成电路连接后,需要进行调试和测试。

通过输入模拟sEMG信号,观察电路的输出是否与预期一致,并进行必要的调整,以确保电路的正常工作。

三、应用领域1. 生物医学工程基于表面肌电信号检测的电路在生物医学工程领域有着广泛应用。

例如,用于研究肌肉活动、运动控制,帮助康复患者恢复功能等。

表面肌电信号检测电路的原理与设计方法

表面肌电信号检测电路的原理与设计方法

表面肌电信号检测电路的原理与设计方法表面肌电信号(Surface Electromyographic Signals, sEMG)是一种用于检测人体肌肉活动的生物电信号。

sEMG信号检测电路的设计是为了提取和测量这些信号,用于各种应用,如康复医学、运动控制、人机交互等。

本文将介绍sEMG信号检测电路的原理、设计方法和相关考虑因素。

一、表面肌电信号简介表面肌电信号是通过肌肉纤维活动而产生的电信号,由肌肉活动引起的离子流动引起了肌肉组织的生物电势变化。

sEMG信号具有较低的幅度和较高的噪声水平,需要通过合适的电路设计和信号处理技术来提取有用的信息。

二、表面肌电信号检测电路的原理表面肌电信号检测电路主要由前置放大器、滤波器和增益控制器组成。

其工作原理如下:1. 前置放大器:前置放大器用于增强sEMG信号的幅度,以便后续的信号处理。

由于sEMG信号的幅度较小,前置放大器应具有高放大倍数、低噪声和宽频带特性。

常用的前置放大器电路包括差分放大器和双电源放大器。

2. 滤波器:滤波器用于去除sEMG信号中的噪声和无关频率成分,以提取感兴趣的信号。

常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器主要用于去除高频噪声,带通滤波器可选择性地通过感兴趣的频率范围。

3. 增益控制器:增益控制器可根据需求调整sEMG信号的放大倍数,以适应不同的应用场景。

它可以通过选择不同的反馈电阻或电压增益控制电路来实现。

三、表面肌电信号检测电路的设计方法在设计表面肌电信号检测电路时,需要考虑以下因素:1. 电源选择:应选择适宜的电源电压和电流,以满足电路的工作要求,并保证信号的质量和稳定性。

2. 前置放大器设计:根据sEMG信号的幅度和噪声水平,选择合适的放大倍数和前置放大器电路。

同时,注意选择低噪声、宽频带的运算放大器和适当的反馈电路。

3. 滤波器设计:根据应用需求,选择合适的滤波器类型和截止频率。

滤波器的设计应考虑滤波器特性、阶数和滤波器电路的实现方式。

表面肌电信号检测电路的数字信号处理与算法设计

表面肌电信号检测电路的数字信号处理与算法设计

表面肌电信号检测电路的数字信号处理与算法设计表面肌电信号(Surface Electromyography, sEMG)技术是一种测量人体肌肉电活动的方法,广泛应用于医学、康复和人机交互等领域。

本文旨在探讨表面肌电信号检测电路的数字信号处理与算法设计。

一、引言表面肌电信号检测是通过电极将信号采集到电路中,然后经过一系列的信号处理和分析,获取有用的生理信息。

数字信号处理与算法设计是整个流程中不可或缺的环节。

二、表面肌电信号检测电路表面肌电信号检测电路主要由电极、前置放大器、滤波器和模数转换器等组成。

电极用于采集肌肉电信号,并将其传输到前置放大器。

前置放大器负责放大信号并提高信噪比。

滤波器则用于去除干扰信号和不感兴趣的频率成分。

最后,模数转换器将模拟信号转换为数字信号,为后续的数字信号处理做准备。

三、数字信号处理数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)是对数字信号进行处理和分析的技术。

在表面肌电信号检测中,数字信号处理发挥着重要的作用。

1. 信号增强表面肌电信号采集到电路中通常受到噪声的干扰,因此需要进行信号增强。

常用的方法包括滑动平均法、中值滤波法和小波变换等。

这些方法可以有效去除噪声,提高信号质量。

2. 特征提取表面肌电信号中包含丰富的生理信息,例如肌肉收缩强度、疲劳程度等。

特征提取是获取这些生理信息的关键。

常用的特征提取方法包括时域特征和频域特征分析。

时域特征包括均值、方差和斜率等,频域特征则通过傅里叶变换等方法将信号转换到频域进行分析。

3. 模式识别模式识别是基于特征进行分类和识别的过程。

在表面肌电信号检测中,模式识别可以用于识别不同动作或动作状态。

常用的模式识别方法包括人工神经网络、支持向量机和随机森林等。

这些方法可以根据特定的特征模式实现准确的分类和识别。

四、算法设计算法设计是数字信号处理中的关键环节,合理选择合适的算法可以提高信号处理的效果和速度。

1. 快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)快速傅里叶变换是一种高效计算离散傅里叶变换的算法。

表面肌电信号检测电路的高速数据采集与处理

表面肌电信号检测电路的高速数据采集与处理

表面肌电信号检测电路的高速数据采集与处理随着生物医学领域的发展,表面肌电信号检测技术在康复和运动控制中发挥着重要作用。

为了能够准确、高效地采集和处理表面肌电信号,需要设计一套高速数据采集与处理电路。

本文将介绍这一电路的设计原理、关键组成部分以及实现过程。

1. 背景介绍表面肌电信号是人体肌肉运动产生的电活动信号,可以用来评估肌肉的活动状态和疾病情况。

传统的表面肌电信号采集电路存在信号干扰和低采样率等问题,为了解决这些问题,需要设计一套高速数据采集与处理电路,以提高信号采样的质量和效率。

2. 设计原理高速数据采集与处理电路的设计原理主要包括信号采集、信号放大和信号处理三个环节。

信号采集:采用表面电极,将电极与肌肉表面紧密贴合,实时采集肌肉活动产生的微弱电信号。

信号放大:使用高增益的信号放大器将采集到的微弱电信号放大成适合模数转换器(ADC)输入的电压范围。

信号处理:采用数字信号处理器(DSP)对放大后的信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理,以得到有用的信息。

3. 关键组成部分(1)表面电极:通过选用导电材料和适当设计形状,保证电极与肌肉表面接触良好,能够准确采集肌肉信号。

(2)信号放大器:采用低噪声、高增益的运算放大器,通过对信号进行放大来提高信号质量,并将信号调整至ADC的输入范围。

(3)模数转换器(ADC):将模拟电信号转换为数字信号,并根据设定的采样率进行采样,以便后续数字信号处理。

(4)数字信号处理器(DSP):对采集到的数字信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理,以获得有关肌肉活动的信息。

4. 实现过程(1)电路设计:根据上述原理和组成部分,设计相应的电路图,确定各个元器件的连接和参数。

(2)电路制作:按照电路图进行元器件的选取和布局,将各个部分连接起来,形成完整的电路板。

(3)电路调试:将制作好的电路连接到电源和计算机等设备上,测试电路的工作状态,并进行调试和优化,以确保电路的正常运行。

表面肌电信号检测电路的设计原理解析

表面肌电信号检测电路的设计原理解析

表面肌电信号检测电路的设计原理解析本文将对表面肌电信号检测电路的设计原理进行详细解析。

肌电信号是指由人体肌肉运动产生的微弱电信号,通过对这些信号的检测和分析可以获得关于肌肉运动状态和肌肉疲劳程度等信息。

而表面肌电信号检测电路的设计是实现对这些信号的采集和处理的关键。

一、肌电信号检测原理肌肉的运动是由神经系统发出指令,刺激肌肉产生收缩并产生电信号。

这些电信号可以通过电极传感器采集到并转换成模拟电压信号。

肌电信号通常是微弱的,所以需要采用放大电路将信号放大到适合测量的范围。

另外,由于肌电信号中可能存在伪迹干扰,还需要进行滤波和去噪处理。

二、表面肌电信号检测电路设计要点1. 电极选择:电极的选择是影响肌电信号检测准确性的关键因素。

常用的电极有干接触电极和湿接触电极。

干接触电极适合短时的检测,但容易引起伪迹干扰;湿接触电极适合长时间的检测,但需要液体介质。

根据实际需求选择适当的电极。

2. 放大电路设计:放大电路需要对肌电信号进行放大,同时还需要抑制伪迹干扰。

通常采用差分放大器结构,通过调节放大倍数和增益控制,合理放大信号同时降低噪音。

3. 滤波和去噪:肌电信号中可能存在各种频率的噪音和伪迹。

通过滤波电路,能够滤除不需要的高频噪音和低频漂移,保留有用的信号。

去噪处理可以通过数字滤波算法来实现,如均值滤波、中值滤波等。

4. AD转换器:肌电信号处理完毕后,需要通过模数转换(ADC)将模拟信号转换为数字信号,以便于计算机或其他设备进行进一步处理和分析。

AD转换器的选择要考虑分辨率和采样率等参数,以保证信号的准确性和完整性。

5. 电源和接地设计:为了稳定的供电和减少电磁干扰,电源和接地设计也是电路设计中需要注意的因素。

可以采用稳压电源和良好的接地布线来提高电路的性能。

6. 软件设计:在电路设计完成后,还需要进行相应的软件设计,以实现对肌电信号的保存、分析和可视化显示等功能。

这涉及到嵌入式系统的编程和界面设计等内容。

表面肌电信号采集电路的设计与实现

表面肌电信号采集电路的设计与实现
关 键 词 肌 电信 号 ; 放 大电路 ; 零点 漂移 ; 滤 波
中 图分 类号 : T P 2 4 1
文 献标 识码 : h
文 章编 号 : 1 6 7 卜7 5 9 7( 2 0 1 5 )0 2 — 0 0 2 8 — 0 2
频 和谐 波 成 分 , 根 据 肌 电信 号 的频 谱分 布 范 围 , 设置 的 低通 滤
2 实验 结 果
根 据 上 述 实验 方 法 , 分 别通 过 握 拳和 胳 臂伸 展 采集 到拇 短 展肌 和肱 二头肌 上 的肌 电信 号 , 如 下 图所示 。
波 器 的中 心频 率 为 5 0 0 H z 。由于 直流 和低 频信 号 的干扰 , 设计
表 面 肌 电 信 号 ( s u r f a c e e 1 e c t r o m y o g r a p h i c s i g n a l ,
s E M G )是通 过 电极 从 人体 皮 肤 表面 记 录 下来 的 神经 肌 肉 活 动时 发放 的生 物 电信 号 , 是 由肌 肉 兴 奋时 所 募集 的 运动 单 位 产 生 的 个 个动 作 电位序 列 ( M o t o r U n i t A c t i o n P o t e n t i a l T r a i n s , M U A P T )在 皮 肤 表面 叠加 而 成 , 是 一种非 平 稳 的微弱 信 号 。在临

萑 & D
表 面肌 电信号采 集电路 的设 计 与实现
张 琳琳
( 兰 州交通 大 学光 电技 术与 智能 控制教 育部 重点 实验 室 , 甘 肃兰 州
7 3 0 0 7 0 )
摘 要 本 文主要 介 绍 了肌 电信 号 采集 电路 的设 计 , 并根据 此 电路 采集 到 了拇短 展肌 和肱 二 头肌上 的肌 电信 号。肌 电 信 号 由表 面 电极 采 集 , 随后被 引入 到 由放 大 电路 、工 频滤 波 电路 、低 通 滤 波 电路 和 高通 滤 波 电路 组成 的肌 电预 处理 电 路 进行 处 理 。设计 的肌 电信号 采 集电路 可 以对 5 0 H z的工频 干扰起 到 很好 的抑 制作 用 , 利用 高通滤 波解决 了零 点漂 移 的 问题 , 并能有 效 地提取 到 ( 2 0~ 5 0 0 )H z的肌 电信号 。

面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案

面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案

面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案随着可穿戴设备的迅猛发展,人们对于身体生理信息的监测需求也日益增长。

其中,表面肌电信号(sEMG)的检测在健康管理、康复治疗等领域具有广泛的应用价值。

本文将针对可穿戴设备的需求,设计一个高效可靠的表面肌电信号检测电路方案,并详细探讨其中的设计要点和工作原理。

一、背景介绍随着人们对于健康意识的提高,可穿戴设备在健康管理领域的应用越发广泛。

表面肌电信号(sEMG)是记录肌肉活动的一种常用方法,具有非侵入性、低成本、易操作等优点,能够为用户提供全天候的肌肉运动监测数据,具有广阔的市场前景。

二、电路设计要点在设计面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路方案时,需要考虑以下关键要点:1. 低功耗设计:可穿戴设备通常需要长时间佩戴,因此电路的功耗应尽可能地降低,以延长电池寿命。

2. 噪声抑制:sEMG检测过程中容易受到干扰,电路设计应加入适当的滤波电路,以消除噪声,提高检测信号的准确性。

3. 运动伪影抑制:运动过程中的肌肉震荡会引起sEMG信号的失真,电路设计应克服这一问题,提供稳定可靠的信号。

4. 可靠性与稳定性:可穿戴设备的应用场景复杂多变,电路设计应具备高可靠性和稳定性,以适应不同环境条件下的使用。

三、电路设计方案基于以上设计要点,本文提出如下面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案:1. 电极设计:选择合适的电极材料和结构,确保良好的肌肉接触,提高信号采集效果。

2. 前端信号放大器设计:采用低噪声、低功耗的放大器芯片,通过合理的放大倍数提高信号强度,同时抑制噪声。

3. 滤波电路设计:采用多级滤波器,结合数字滤波算法,去除高频噪声和低频干扰,保留肌电信号的有效频段。

4. 运动伪影抑制:引入运动伪影检测算法,实时监测运动状态,并通过算法处理,削弱或消除运动过程中的肌肉震荡对sEMG信号的影响。

5. 数字化处理:将模拟信号转化为数字信号,通过微处理器进行数字化处理,实现信号的存储、分析和传输。

表面肌电信号检测电路的嵌入式系统设计与实现

表面肌电信号检测电路的嵌入式系统设计与实现

表面肌电信号检测电路的嵌入式系统设计与实现在运动科学、医学康复和人机交互等领域,表面肌电信号(Surface Electromyography,简称sEMG)被广泛用于肌肉活动的监测和分析。

为了提高sEMG的采集和处理效果,嵌入式系统的设计与实现成为关键技术之一。

本文将介绍sEMG检测电路的嵌入式系统设计与实现过程。

一、嵌入式系统概述嵌入式系统是一种特定功能的计算机系统,需要实时性能和高度集成性。

在sEMG检测中,嵌入式系统可以实现信号的采集、滤波、放大和数字化等功能,为后续的信号处理提供高质量的原始数据。

二、硬件设计1. 信号采集电路为了保证sEMG信号的准确性和稳定性,采集电路需要合理设计。

一般采用差分放大器和预处理电路对信号进行放大和滤波处理。

同时,应采用抗干扰设计,如地线隔离、滤波器和屏蔽等手段,以提高信号质量。

2. 转换电路采集到的模拟信号需要经过模数转换器转换为数字信号。

根据系统要求,选择合适的模数转换器,通常考虑分辨率、采样频率和功耗等因素。

3. 控制电路嵌入式系统需要一套稳定可靠的控制电路来实现对硬件的控制和数据的传输。

常见的控制电路包括微处理器、存储器和外设等。

三、软件设计1. 系统架构设计根据嵌入式系统的硬件设计,确定系统的总体架构。

包括各个功能模块的划分和接口定义。

2. 信号处理算法sEMG信号的处理涉及到滤波、特征提取和模式识别等算法。

合理选择和优化算法可提高嵌入式系统的实时性和准确性。

3. 嵌入式软件开发根据系统需求,使用合适的嵌入式开发工具进行软件开发。

编写低级驱动、任务调度和应用层代码,保证系统的稳定性和高效性。

四、系统实现与优化在完成软硬件设计后,进行系统实现与优化是必要的。

首先进行功能测试,验证系统的稳定性和可靠性。

然后可以对系统进行优化,包括降低功耗、提高采样频率和增强数据传输效率等。

五、应用展望基于表面肌电信号检测的嵌入式系统在康复辅助、智能运动装备和虚拟现实等领域具有广阔的应用前景。

基于FPGA的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于FPGA的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于FPGA的表面肌电信号检测电路设计与实现在科学研究和医疗领域,表面肌电信号(sEMG)作为一种非侵入式的生物电信号被广泛应用于运动控制、康复医学、神经肌肉疾病诊断等方面。

本文将探讨基于FPGA的sEMG信号检测电路设计与实现,介绍其原理和实验结果。

一、引言表面肌电信号是由肌肉活动所产生的电活动信号,通过肌肉纤维与电极之间的接触而感测到。

由于sEMG信号幅度较小,且受到干扰较多,因此需要设计一个高精度、低功耗的电路来检测和处理这些信号。

二、基于FPGA的sEMG信号检测电路设计1. 信号采集sEMG信号采集是第一步,通过电极将肌肉表面的电活动信号转化为电压信号,并经过滤波器进行初步的滤波处理。

采集电路中需要考虑阻抗匹配以提高信号质量。

2. 前端放大器为了放大采集到的微弱信号,我们设计了一个前端放大器电路。

该前端放大器具有低噪声、高增益和宽带特性,能够有效地提升sEMG信号的强度。

3. 滤波器由于sEMG信号中包含大量的噪声和干扰成分,我们需要设计滤波器来抑制这些干扰。

滤波器可以分为低通滤波器和带通滤波器两种,分别用于去除高频噪声和选择感兴趣的频段。

4. 时域特征提取在sEMG信号检测中,提取时域特征是必要的,常用的特征包括均值、方差、峰值等。

通过适当选择特征值,可以实现对运动模式的识别和分类。

5. 数字信号处理基于FPGA的数字信号处理部分对采集到的sEMG信号进行进一步处理和分析。

这包括傅里叶变换、功率谱密度估计、自相关等算法,以提取更多有用的信息。

三、实验结果与讨论我们设计了基于FPGA的sEMG信号检测电路,并进行了一系列实验来评估其性能。

实验结果显示,我们设计的电路能够准确地采集到肌肉表面的电活动信号,并成功地抑制了干扰和噪声。

通过提取时域特征和进行数字信号处理,我们能够对不同运动模式进行有效分类和识别。

四、结论基于FPGA的表面肌电信号检测电路是一种有效的电路设计方案,能够实现对sEMG信号的高精度检测和处理。

高灵敏度表面肌电信号检测电路设计与优化

高灵敏度表面肌电信号检测电路设计与优化

高灵敏度表面肌电信号检测电路设计与优化一、引言表面肌电信号(Surface EMG)是一种用于记录肌肉活动的生物电信号,具有广泛的应用领域,如健康监测、康复治疗和人机交互等。

在表面肌电信号检测中,电路设计和优化是关键的环节,能够影响信号的质量和准确性。

本文将介绍高灵敏度表面肌电信号检测电路的设计与优化方法。

二、电路设计原理高灵敏度表面肌电信号检测电路的设计原理主要涉及信号采集、滤波与放大三个步骤。

1. 信号采集表面肌电信号是微弱的生物电信号,需要通过电极将其转化为电压信号进行采集。

常用的电极材料包括银/银氯化物电极和碳纳米管电极。

电极与肌肉之间的电阻对信号采集的影响较大,因此在设计中需要考虑电极的选取和布置方式。

2. 滤波表面肌电信号中含有多种频率的成分,其中包括感兴趣的肌肉活动信号和来自其他干扰源的噪声信号。

因此,在信号采集后需要进行滤波处理以去除噪声和无关信号。

常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器,其截止频率的选择需要根据具体应用进行调整。

3. 放大经过滤波后的表面肌电信号仍然较弱,需要进行适当放大以增加信号的幅度。

放大电路应满足高增益、低失真和低噪声的要求。

常用的放大电路包括差分放大器和运算放大器,其设计需要考虑电源电压、增益和频率响应等因素。

三、电路设计与优化方法在高灵敏度表面肌电信号检测电路的设计过程中,可以采用如下方法进行优化:1. 选择合适的器件合适的器件选择对电路性能有重要影响。

在设计中需要考虑器件的带宽、噪声系数、功耗以及对干扰源的抵抗能力等因素。

比较常用的器件包括操作放大器、滤波器和电源管理芯片等。

2. 优化布局与连接良好的布局和连接可以减少信号串扰和干扰。

在设计中需要将信号路径和电源路径进行分离,并合理布置电阻、电容和电感等元件。

同时,还需注意地线的设计,以减少地线干扰引起的噪声。

3. 噪声抑制技术在高灵敏度的肌电信号检测中,噪声是一个较大的限制因素。

为了减少噪声的影响,可以采用差分放大器、共模抑制以及屏蔽技术等手段。

采用MEMS传感器的表面肌电信号检测电路设计

采用MEMS传感器的表面肌电信号检测电路设计

采用MEMS传感器的表面肌电信号检测电路设计表面肌电信号(Surface Electromyography,简称sEMG)是一种用于测量人体表面肌肉活动的技术。

借助于微机电系统(MEMS)传感器技术的进步,sEMG检测电路的设计变得更加精确和可靠。

本文将介绍如何设计一种采用MEMS传感器的表面肌电信号检测电路。

一、MEMS传感器的选择在设计表面肌电信号检测电路之前,首先需要选择适用的MEMS 传感器。

MEMS传感器能够实时检测肌肉的电生理活动,常见的MEMS传感器有基于压力传感的、电势传感的和电流传感的。

根据具体需求选择合适的传感器是设计的第一步。

二、电路原理图设计根据MEMS传感器的选择,我们可以绘制电路原理图。

电路原理图包括信号放大器、滤波器和数据采集模块等组成部分。

1. 信号放大器:由于sEMG信号很微弱,需要使用放大器放大信号以便后续处理。

深入了解MEMS传感器的特性,根据其输出信号电平来选择合适的放大倍数。

同时,放大器的输入阻抗应与MEMS传感器的输出阻抗相匹配,以保证信号传输的有效性。

2. 滤波器:sEMG信号包含了大量的噪声,需要使用滤波器来去除杂散信号。

根据sEMG信号的频率范围选择合适的滤波器类型,常见的有低通滤波器和带通滤波器。

滤波器的设计应该考虑滤波器的截止频率和滤波器的阶数,以及对信号特征的保留程度。

3. 数据采集模块:设计完成信号放大和滤波后,需要将处理后的信号转换为数字信号。

数据采集模块可以将模拟信号转换为数字信号,通常采用模数转换器(ADC)来实现。

选择合适的ADC型号和工作频率,以满足对信号分辨率和采样率的要求。

三、电路布局设计电路布局的设计是为了保证电路的稳定性和抗干扰能力。

在布局设计中应注意以下几点:1. 降低电路的干扰:将信号放大器、滤波器和数据采集模块等关键电路部分远离干扰源,如电源转换器和高频干扰源。

同时,使用良好的接地技术,减少地线的串扰。

2. 电源滤波:为了防止电源噪声对电路工作的影响,可以在电路的电源引脚处添加适当的滤波电路,以去除市电中的高频噪声和纹波。

基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路设计与实现嵌入式系统已经在许多领域得到广泛应用,其中之一就是表面肌电信号(Surface Electromyographic,简称sEMG)的检测。

sEMG信号能够反映人体的肌肉活动情况,因此在医学、运动康复等领域具有重要价值。

本文将介绍基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路的设计与实现,以提供一种有效的方法来获取和分析sEMG信号。

一、概述表面肌电信号是通过将电极放置在皮肤表面来检测肌肉电活动而得到的信号。

因此,表面肌电信号检测电路的设计需要考虑信号的放大、滤波和处理等方面。

二、电路设计1. 信号放大sEMG信号的幅度通常很小,所以需要将其放大到适当的范围。

放大电路通常采用差动放大器结构,其中两个电极输入分别接到差动放大器的正、负输入端,通过放大器的增益来放大信号。

2. 滤波sEMG信号通常包含很多来自身体其他活动的干扰,如心电信号和运动伪影。

因此,在放大之后需要对信号进行滤波处理。

滤波器可分为两个部分,即低通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器用于去除高频噪声,通常截止频率设置在200 Hz左右。

带通滤波器则用于选择感兴趣的频率范围,通常设置在20 Hz到500Hz之间。

3. 信号处理经过滤波之后,sEMG信号可以传送到嵌入式系统进行进一步的处理。

嵌入式系统可以通过采样和数字信号处理来提取有用的信息。

采样模块用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

采样频率的选择需要考虑到信号的频率特性,一般设置在1000 Hz左右。

数字信号处理模块可以对采集到的sEMG信号进行特征提取和模式识别等处理。

这些处理方法可以用于分析肌肉病变、运动控制等方面。

三、电路实现基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路可以使用现成的开发板或自行设计。

开发板通常具有处理器、模数转换器和相关接口等功能,可以方便地进行信号采集和处理。

实现电路时,需注意电极的选择和放置。

合适的电极能够提高信号质量和减少干扰。

表面肌电信号检测电路的多通道设计与测试

表面肌电信号检测电路的多通道设计与测试

表面肌电信号检测电路的多通道设计与测试一、引言表面肌电信号(Surface Electromyography,简称sEMG)是一种用来检测肌肉活动的生物电信号,可以广泛应用于健康监测、康复医学等领域。

为了有效地获取和分析sEMG信号,需要设计并搭建一个可靠且高性能的多通道sEMG检测电路。

本文将探讨表面肌电信号检测电路的多通道设计与测试。

二、设计原理1. 表面肌电信号表面肌电信号是通过电极贴附在人体表面采集得到的肌肉电信号。

sEMG信号的特点是频率较低、幅值较小,在采集过程中容易受到噪声干扰。

因此,设计多通道sEMG检测电路时需要考虑信号放大、滤波和抗干扰能力。

2. 多通道设计多通道设计可以同时采集多个肌肉组的sEMG信号,提高信号采集效率和准确性。

多通道电路的核心是放大器、滤波器和多路选择器。

放大器用于放大sEMG信号,滤波器用于去除噪声和其他不相关信号,多路选择器用于选择要采集的通道。

三、设计与测试过程1. 电路设计根据多通道sEMG检测电路的需求,选择合适的放大器、滤波器和多路选择器器件。

在电路设计过程中,需要注意电路的稳定性、抗干扰能力和功耗等方面的考虑。

2. 电路布局将选定的器件进行布局,保证电路的紧凑性和良好的信号传输。

同时,合理布局还有助于减少噪声和干扰的影响。

3. 电路测试使用合适的测试设备进行电路的功能测试和性能评估。

对电路的放大倍数、滤波效果、抗干扰能力等进行全面的测试,确保电路的稳定运行和准确采集sEMG信号。

四、实验结果与分析经过实验测试,多通道sEMG检测电路设计具备可靠的信号放大和滤波功能。

电路能够准确采集肌肉活动信号,并且对噪声和干扰具有较好的抑制能力。

实验结果表明,设计的多通道sEMG检测电路能够满足sEMG信号的获取需求。

五、应用展望多通道sEMG检测电路在健康监测、康复医学等领域具有广阔的应用前景。

未来的研究可以探索进一步优化电路性能、减少功耗,并结合人工智能算法实现对sEMG信号的自动分析和识别。

面向实时姿态识别的表面肌电信号检测电路设计

面向实时姿态识别的表面肌电信号检测电路设计

面向实时姿态识别的表面肌电信号检测电路设计近年来,随着智能技术的迅猛发展,实时姿态识别成为人工智能领域中备受关注的研究方向之一。

而表面肌电信号检测电路作为实现实时姿态识别的重要组成部分之一,其设计优化对于提升识别精度和减少耗能具有重要意义。

本文将针对面向实时姿态识别的表面肌电信号检测电路进行详细论述和设计。

一、背景介绍实时姿态识别广泛应用于人机交互、虚拟现实、健康管理等领域。

它通过感知人体运动或姿势,实时分析控制信号,并将其应用于相关应用中。

表面肌电信号是一种通过肌肉运动引起的电信号,可以用于人体运动的监测和分析,是实时姿态识别中常用的检测信号之一。

二、设计目标本篇文章的设计目标是针对实时姿态识别,设计一个高精度、低功耗的表面肌电信号检测电路。

该电路需要满足以下几个方面的要求:1. 高灵敏度: 能够准确检测到微弱的肌电信号,以实现对肌肉运动的精确感知。

2. 低噪声: 减少电路本身引入的噪声,提高信号的纯净度和准确性。

3. 高频带宽: 具备足够的频带宽度,以捕捉到不同频率的肌电信号。

4. 低功耗: 设计低功耗的电路,以满足实时姿态识别在移动终端上的应用需求。

5. 可定制化: 电路设计应具备一定的可定制性,以适应不同姿态识别任务的需求。

三、电路设计方案基于上述设计目标,我们可以采用以下方案来设计面向实时姿态识别的表面肌电信号检测电路:1. 前端放大电路: 通过设计合适的前端放大电路,可以将微弱的肌电信号放大到合适的幅度,以提升灵敏度。

2. 滤波电路: 引入滤波电路,可滤除非肌电信号的噪声和干扰,以提高信号的纯净度。

3. 高速模数转换器: 利用高速模数转换器,可以将模拟信号转换为数字信号,并进行数据处理和分析。

4. 低功耗设计: 在电路设计中尽量选择低功耗的元器件和电路结构,以降低能耗,延长终端设备的续航时间。

5. 可定制性: 考虑电路的可定制性,可以根据具体应用需求对电路参数进行调整和优化,以适应不同的姿态识别任务。

面向表面肌电信号检测的电路设计优化策略

面向表面肌电信号检测的电路设计优化策略

面向表面肌电信号检测的电路设计优化策略随着人们对身体健康的关注度不断提高,面向表面肌电信号(sEMG)检测的电路设计优化策略也变得越来越重要。

sEMG是一种测量人体肌肉活动的非侵入性方法,被广泛应用于康复医学、人机交互等领域。

本文将探讨一些电路设计优化策略,以提高sEMG信号的质量和准确性。

一、前处理电路设计sEMG信号的质量受到许多因素的影响,如电源噪声、运放噪声、电极接触不良等。

为了最大限度地减小这些干扰因素,前处理电路的设计至关重要。

以下是几个电路设计优化策略:1. 线性电源:为了提供稳定且低噪声的电源,可以采用线性电源设计。

线性电源能够过滤掉主频噪声和谐波干扰,提供稳定的工作电压。

2. 运放选择:合适的运放选择对于sEMG信号的放大至关重要。

低噪声、低失调和低偏置运放芯片是更好的选择,能够提高信号的质量和准确性。

3. 差动放大器:使用差动放大器可以减小共模干扰信号的影响。

差动放大器能够通过两个输入端口的差异放大sEMG信号,从而有效抑制共模噪声。

二、滤波电路设计sEMG信号通常包含广泛的频率成分,同时还存在不同程度的噪声。

为了提取出有效的sEMG信号,滤波电路设计是必要的。

以下是几个滤波电路设计优化策略:1. 高通滤波器:通过设计适当的高通滤波器,可以滤除低频噪声和直流偏置,只保留高频sEMG成分,从而提高信号的清晰度。

2. 带通滤波器:sEMG信号通常包含不同频率范围的信号成分,因此可以设计带通滤波器来选择感兴趣的频率范围,并滤除其他干扰。

3. 陷波滤波器:由于生物体内存在50/60Hz的电力线频率干扰,设计陷波滤波器可以有效去除这些噪声,提高sEMG信号的纯净度。

三、防干扰电路设计sEMG信号在采集和传输过程中容易受到各种干扰,如电源线干扰、运放输入电流噪声等。

为了降低干扰对sEMG信号的影响,防干扰电路设计是必要的。

以下是几个防干扰电路设计优化策略:1. 屏蔽设计:为了减少外界电磁干扰,可以采用屏蔽设计,包括使用金属屏蔽罩、屏蔽电缆等。

表面肌电信号检测电路的高速采样与数据传输设计

表面肌电信号检测电路的高速采样与数据传输设计

表面肌电信号检测电路的高速采样与数据传输设计表面肌电信号(Surface Electromyographic Signal,sEMG)是一种测量肌肉活动的非侵入性方法,被广泛应用于生物医学工程、康复医学和人机交互等领域。

为了有效地采集和传输sEMG信号,设计一个高速采样与数据传输的电路至关重要。

一、介绍sEMG信号是由肌肉神经活动引起的电位变化所产生的,其频率范围通常在10Hz至1000Hz之间。

为了准确地采集sEMG信号,采样频率必须足够高。

本文将介绍一个高速采样与数据传输的电路设计,以满足sEMG信号的要求。

二、高速采样电路设计1. 运放选择为了增强sEMG信号的弱电压变化,需要使用低噪声、高放大倍数的运放。

常用的运放芯片有AD620、INA114等。

根据实际需求选择适合的运放,并根据其数据手册进行电路连接和部署。

2. 滤波电路sEMG信号中包含很多主频和高频干扰,因此需要设计一个滤波电路来去除杂散干扰。

常用的滤波电路包括带通滤波器和陷波器。

带通滤波器可用于滤除主频干扰,陷波器可用于去除高频干扰。

3. 采样电路为了实现高速采样,可以使用模数转换器(ADC)将采样的模拟信号转换为数字信号。

选择适合的ADC芯片,并根据其数据手册进行电路设计。

为了避免采样过程中的失真,还可以添加采样保持电路。

三、数据传输设计1. 数据处理芯片选择为了将采样到的sEMG信号传输到外部设备进行处理,需要选择适合的数据处理芯片。

常用的数据处理芯片有USB转串口芯片、蓝牙芯片等。

选择合适的芯片,并根据其数据手册进行电路连接和部署。

2. 通信协议根据实际需求和外部设备的接口要求,选择合适的通信协议。

常用的通信协议有UART、SPI、I2C等。

根据所选择的通信协议,设计相应的电路连接和数据传输流程。

3. 数据传输电路为了保证数据传输的稳定和可靠,可以添加数据缓冲电路和防干扰电路。

数据缓冲电路可用于缓存采样数据,防止数据丢失或重叠。

基于MEMS技术的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于MEMS技术的表面肌电信号检测电路设计与实现

基于MEMS技术的表面肌电信号检测电路设计与实现随着科技的发展,人们对生物医学领域的研究越来越深入。

其中,表面肌电信号(sEMG)的检测在康复医学、机器人控制、虚拟现实等多个领域发挥着重要作用。

本文将着重介绍基于微机电系统(MEMS)技术的sEMG信号检测电路的设计与实现,旨在为后续的相关研究提供参考。

一、需求分析对于sEMG信号的检测,我们希望能够采集到高质量的信号,并通过电路进行滤波和放大。

同时,为了提高系统的稳定性和可靠性,我们还需要考虑功耗、噪声等因素。

二、电路设计1. 信号采集为了从肌肉表面获取到sEMG信号,我们需要设计一个合适的电极。

由于肌肉电位较小,我们可以采用采样电极阵列的方式,将多个电极布置在感兴趣的肌肉区域上。

采样电极的材料应具有良好的生物相容性,常见的选择有金属、氧化物等。

此外,为了提高信号的质量,我们还需注意电极与皮肤之间的接触情况。

2. 信号处理为了提高信号的质量和可靠性,我们需要对采集到的sEMG信号进行处理。

首先,我们应该设计一个低噪声放大器放大sEMG信号。

为了增强系统的稳定性,我们可以引入可调增益放大器,并使用差分放大器来消除共模噪声。

其次,为了削弱高频噪声的干扰,我们可以设计一个低通滤波器进行信号滤波。

最后,为了方便后续的信号分析,我们可以将信号进行模数转换,将模拟信号转换为数字信号。

3. 电源管理为了保证电路正常运行,我们需要设计一个合适的电源管理电路。

这个电路可以通过适当的电源管理模块来实现,包括电压稳定器、电池管理电路等。

同时,我们还需要考虑功耗的控制,以延长电池寿命或保持长时间的使用。

三、实现方案基于上述分析,我们可以提出以下的电路设计与实现方案。

1. 信号采集电路- 采集电极阵列的设计和布局- 电极与肌肉的接触优化方案2. 信号处理电路- 低噪声放大器的设计- 差分放大器的设计- 低通滤波器的设计- 模数转换电路的设计3. 电源管理电路- 电源管理模块的选择与设计- 功耗控制方案的设计四、实验验证与结果分析为了验证所设计的电路的效果,我们可以进行实验,并对实验结果进行分析。

如何设计一款高精度的表面肌电信号检测电路

如何设计一款高精度的表面肌电信号检测电路

如何设计一款高精度的表面肌电信号检测电路表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)是一种测量肌肉活动的生物电信号,被广泛应用于医学、康复、人机交互等领域。

设计一款高精度的sEMG信号检测电路至关重要,本文将就此进行探讨。

1. 概述高精度的sEMG信号检测电路应具备以下特点:高信噪比、宽带宽、低偏移电流、抗干扰能力强、精密放大和过滤、适应不同应用场景等。

2. 信号采集电路设计2.1 电极设计选择合适的电极对sEMG信号的采集至关重要。

常见的电极有干接触电极和湿接触电极。

对于高精度的sEMG信号采集,湿接触电极是更优的选择,因其接触电阻较低、信号采集稳定可靠。

2.2 高阻抗输入电路设计为了最大程度地减小电极接触电阻对信号采集的影响,应设计高阻抗输入电路。

该电路通常由运放和浮动放大器组成,能够提供高输入阻抗、低偏移电流和高通带宽。

3. 信号处理电路设计3.1 带通滤波器设计sEMG信号通常包含从0.05Hz到500Hz的频率成分,因此,设计带通滤波器以滤除高低频噪声是必要的。

常见的滤波器包括巴特沃斯滤波器和椭圆滤波器等,选择适当的滤波器类型和参数以保证信号的准确性和稳定性。

3.2 放大器设计为了增强sEMG信号的幅度,选择适当的放大器进行信号放大是必要的。

运放是常用的放大电路元件,其增益和带宽决定了整个电路的放大性能。

应选择高增益、低噪声、低失真的运放,同时考虑功耗和供电电压等因素。

4. 电路优化与稳定性考虑4.1 噪声抑制为了提高信号质量,应对电路进行优化以减小噪声。

这可以通过增加滤波器级数、优化放大器电路和增加阻尼电路等方式实现。

4.2 干扰抑制在实际应用中,sEMG信号往往受到来自其他电源和环境的干扰。

为了抑制这些干扰,可以采用差分输入电路、屏蔽、滤波器等方法,提高电路的抗干扰能力。

4.3 温度稳定性sEMG信号检测电路的温度稳定性对于提高测量精度至关重要。

应选择具有较低温漂的电路元件,并合理设计供电电路和散热装置,以保证电路的稳定性。

低功耗表面肌电信号检测电路设计方案

低功耗表面肌电信号检测电路设计方案

低功耗表面肌电信号检测电路设计方案一、引言随着人工智能和生物医学工程的发展,表面肌电信号检测在康复医学、人机交互等领域中起到了越来越重要的作用。

为了实现高效、准确的肌电信号检测,本文将介绍一种低功耗的表面肌电信号检测电路设计方案。

二、电路设计方案为了实现低功耗的肌电信号检测电路,我们采用了以下关键技术和设计要点:1. 前置放大器设计:在表面肌电信号检测中,前置放大器用于放大微弱的生物电信号。

为了降低功耗,我们采用了低功耗运算放大器,并合理选择了电阻和电容的数值。

同时,通过优化差动放大器的结构,减少了输入偏置电流和噪声。

2. 滤波器设计:肌电信号通常包含高频噪声和干扰成分,因此需要进行滤波处理。

在低功耗设计中,我们选择了数字滤波器代替传统的模拟滤波器,以减少功耗。

我们采用了数字陷波滤波器来消除电源频率的干扰,同时使用低通滤波器来去除高频噪声。

3. ADC设计:为了将模拟肌电信号转换为数字信号,我们需要采用高性能的模数转换器(ADC)。

在低功耗设计中,我们选择了低功耗的Delta-Sigma型ADC,并合理选择了采样率和分辨率,以平衡功耗和信号质量。

4. 电源管理:为了降低功耗,我们采用了节能的电源管理方案。

其中包括电池选择、功耗优化的电源控制电路以及智能休眠模式的设计。

在无信号输入时,电路将进入低功耗休眠模式,以降低功耗和延长电池寿命。

三、实验结果与讨论我们对设计的低功耗表面肌电信号检测电路进行了实验验证。

实验结果表明,该电路具备以下特点:1. 低功耗:在正常运行状态下,电路功耗仅为X毫瓦级别,能够实现长时间持续监测。

2. 高信噪比:经过优化的前置放大器和滤波器设计,电路能够有效地提取并放大肌电信号,同时降低噪声和干扰。

3. 稳定性:通过对电源管理的合理设计,电路具备良好的稳定性和可靠性,在长时间使用中不会出现明显的漂移或失准。

四、应用前景低功耗表面肌电信号检测电路设计方案在康复医学、人机交互等领域具有广泛的应用前景。

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表面肌电信号采集电路的设计与实现
作者:张琳琳
来源:《硅谷》2015年第02期
摘要本文主要介绍了肌电信号采集电路的设计,并根据此电路采集到了拇短展肌和肱二头肌上的肌电信号。

肌电信号由表面电极采集,随后被引入到由放大电路、工频滤波电路、低通滤波电路和高通滤波电路组成的肌电预处理电路进行处理。

设计的肌电信号采集电路可以对50 Hz的工频干扰起到很好的抑制作用,利用高通滤波解决了零点漂移的问题,并能有效地提取到(20~500) Hz的肌电信号。

关键词肌电信号;放大电路;零点漂移;滤波
中图分类号:TP241 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2015)02-0028-02
表面肌电信号(surface electromyographic signal,sEMG)是通过电极从人体皮肤表面记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号,是由肌肉兴奋时所募集的运动单位产生的一个个动作电位序列(Motor Unit Action Potential Trains, MUAPT)在皮肤表面叠加而成,是一种非平稳的微弱信号。

在临床上,表面肌电信号广泛应用于诊断神经肌肉功能、肌肉疲劳程度的评定及疾病的诊断,尤其在近代假肢的研究中,很多都是采用表面肌电信号来控制假肢,即通过对表面肌电的某些特征,作模式分类来驱动假肢的不同动作[1-2]。

因此研制出一种性价比高、方便实用的肌电信号采集电路具有重要的意义。

在肌电信号采集电路的设计中,为了减少干扰信号对肌电信号的影响,需要对肌电信号的硬件采集系统进行屏蔽处理,由此设计了内部电路对信号进行放大滤波,实现了对肌电信号的高效
采集。

1 实验方法
1.1 系统电路
本系统通过握拳和胳臂伸展的方式,经过肌电信号采集系统在示波器上观察到拇短展肌和肱二头肌上的肌电信号。

系统框图如图1所示,首先由表面电极连接被测对象和采集系统,经过前置放大电路,50Hz滤波,低通和高通滤波电路,通过示波器显示输出。

由于表面肌电信号十分微弱,其幅度范围一般在0-5mV,所以要对其进行放大处理。

前置放大器主要功能是滤除一些共模干扰信号,同时对肌电信号进行有限度的放大,要求前置放大器具有高输入阻抗,高共模抑制比,低零点漂移,低噪声和线性工作范围较宽的特点。

系统中
我们选择AD620器件作为前置放大电路的核心器件。

1和8引脚之间的电阻是可变的,用来调节放大增益,选用滑动变阻器很容易改变前置放大倍数。

表面肌电信号是一种低频信号,能量主要集中在20-1000 Hz,300 Hz以上显著减弱。

其中,绝大部分频谱集中在50-150 Hz之间。

本设计电路中采用有源低通滤波器,滤除信号中的高频和谐波成分,根据肌电信号的频谱分布范围,设置的低通滤波器的中心频率为500 Hz。

由于直流和低频信号的干扰,设计出中心频率为20 Hz的高通滤波器。

由于工频信号的干扰特别严重,设计电路采用了双T型带阻滤波电路对其进行滤波[3-5]。

1.2 实验过程
记录电极采用肌腹-肌腱记录模式:由置于拇短展肌肌腹上的活动电极,置于拇指关节远端的参考电极,和置于肘部背面骨骼处的接地电极组成;由置于肱二头肌肌腹和肌腱上的活动电极和参考电极,置于肘部背面骨骼处的接地电极组成。

具体肌群如图3所示。

肌肉的动作电位可通过置于皮肤表面靶部位上的表面电极记录[6]。

电极片由无纺布胶带、海绵胶带、传感器(银或氯化银)、砂片、医用导电胶组成,其直径约为55 mm。

测试过程中应注意:电极不要干燥,干燥可增加阻抗,会影响判断;电极线要放置断线;电极位置要固定,不要活动;防止肌肉主动收缩,以造成假象[7]。

为了验证电路的可靠性,我们采用握拳的方式,开始焊接电路并进行测试。

在电路焊接完成后,为了进行排去干扰测试,在电路中引入了50 Hz干扰信号,如图4。

为有效解决信号干扰问题,设计电路时,除了在输入端加入屏蔽线避免工频,以及加强布线和焊接技巧之外,我们还采用了带阻滤波电路的方法。

在连接好电路后,经多次试验,没有出现50 Hz干扰信号,很好的解决了干扰问题。

当人体完成不同动作时,执行动作的肌群收缩时的肌电信号有所差别,而执行相同动作时,即使个体不同,其相关肌群的表面肌电信号的波形却很近似,说明在肌肉活动时,其发出的肌电信号具有一定的规律性。

表面信号是一种交流电压信号,其幅值与肌力大致成正比关系,肌肉松弛、紧张度与表面肌电信号电压幅度之间存在着近似线性关系[9]。

在握拳和伸展手臂时不同力度的波形幅值不同,分别选出一组采集结果展示出来,经过计算测量的肌电信号幅值大小和特征符合肌电信号的本征要求,证明了电路设计的有效性。

3 结论
通过多次的测试,设计的电路抗干扰能力强,电路结构紧凑,调试方面,可以实现肌电信号的采集,并为实现小型化的肌电信号采集系统和肌电信号的分析和利用做好了实验基础。

若能对已设计的电路进行集成化的加工,那么此肌电信号采集系统更加方面和稳定。

参考文献
[1]王颖,靳静娜,李颖,等.基于低频电剌激诱发表面肌电信号的肌肉疲劳度研究[J].北京生物医学工程,2013,6,32(3):230-236.
[2]游淼,邹国栋,林婉华,余龙.基于肌动图与肌电图信号的假肢控制系统的研究[J].北京生物医学工程,2011,30(6):574-577.
[3]封志宏.模拟电子技术[M].兰州大学出版社,2003.
[4]张唯真.生物医学电子学[M].清华大学出版社,1990.
[5]罗志增,席旭刚.一种表面肌电信号测试电路设计[J].测试技术学报,2007,21(1):33-38.
[6](美)Jun Kimura著.神经肌肉疾病电诊断学原理与实践[M].第3版.天津科技翻译出版公司,2008.
[7]刘磊,岳文浩.神经肌电图原理[M].科学出版社,1983.
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[9]王建辉,张传鑫,白冰,等.上肢康复机器人实验平台肌电信号采集系统的设计[J].电子世界,2012(6):28-30.。

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