第二章生物信号测量中的噪声和干扰
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Байду номын сангаас
选择屏蔽体材料的原则是：屏蔽电场或远 场的平面波（辐射场）时，宜选择铜、铝、 钢等高电导率材料。低频磁场的屏蔽，宜 选玻莫合金、锰合金、磁钢、铁等高导磁 率材料。
屏蔽体上的开口影响屏蔽体对于干扰场感 应电流的流动而降低屏蔽效果。矩形槽迫 使感应电流迂回造成泄漏，即使槽口变窄 也没有用，而一组小孔迫使感应电流迂回 的影响相对较小，产生的泄漏也小，一组 更小的圆孔产生的影响比同样面积的大孔 要小。
3、尽量减小耦合通路，即减小面积A 和cos 值
感应侧 被感应侧
感应侧 被感应侧
i (a)
(b)
（三）生物电测量中实际容性耦合 和感性耦合作用方式
1、生物电测量中电场的容性耦合 A）人体耦合50Hz工频干扰分析 B)导联线形成容性耦合分析 C)人体表面形成容性耦合分析
(1)人体耦合50Hz工频干扰
)
U1s
当R
1
时
(CC2GC2S)
U2s jRCU1s
2、在印制电路板内电容耦合最关键的部位是 处在前置级的第一个运放。因此在印制板 布线时，应在运放的两输入管脚处，布一 圈地线，破坏电容性耦合以达到屏蔽的目 的
(2)电感性耦合
干扰源：
1、干扰电流产生的磁通随时间变化而 变化，而变化的磁通在闭合回路中产生 干扰电压。
C
U1s
C1
C2
R U2s
分布电容对干扰的影响？
U2s
j(C
jC
C2 )
1 R
U1s
减小容性干扰的措施： 1、减小容性耦合常用的有效方
法是采用接地良好的优质屏 蔽线
注意：屏蔽层网编织不十分紧 密或接地不良，其效果还不 如不使用屏蔽线
jC
U2s
1 R
j(CC2G
C2S
电磁兼容设计原则 （EMC:Electromagnetic Compatibility）
在电子系统之间实现不互相干扰，协调 混同工作的原则
即抑制来自外部的干扰和抑制系统本身 对外界其它设备产生干扰
（二）干扰耦合途径
1、传导耦合 经导线传播将干扰引入测试系统称为传
导耦合
2、经公共阻抗耦合 在测试系统内部各单元电路之间、或
二、抗干扰措施
（一）合理接地与屏蔽 (二)其他抑制干扰的措施
(1)隔离 (2)去耦 (3)滤波 (4)系统内部干扰的抑制
（二）合理屏蔽
所谓屏蔽，泛指在两个空间区域加以金属 隔离，用以控制从一个区域到另－个区域 电场或磁场的传播。
用屏蔽体把干扰源包围起来，使电磁场不 向外扩散，称为主动屏蔽。
2、产生原因：
在系统内部：线圈或变压器的漏磁
在系统外部：多数是由于两根导线在长
架设中形成
距离平行
减小两个回路之间电感性耦合 （磁耦合）的措施
1、远离干扰源，削弱干扰源的影响
2、采用绞合线的走线方式。每个绞合 结的微小面积所引起的感应电压大体 相等，但由于相邻绞合结的方向相反， 使局部的感应电压相互抵消
屏蔽体用以防止外界电磁辐射，称为被动 屏蔽
主动屏蔽
被动屏蔽
综合屏蔽
1、屏蔽效果：通常所用的金属板、金属网 作为屏蔽体的屏蔽效果用屏蔽后场强被衰 减的程度来描述
2、屏蔽原理：
电磁波入射到金属表面时所产生的损耗有两 种：入射波的一部分从金属表面反射回去， 称之为反射损耗；另一部分穿过金属板并 被衰减，称为吸收损耗。
Cd1为50Hz220V馈电线与人 体之间的分布电容 Cd2 为人体与大地之间分 布电容 通常Cd2 >> Cd1
(2)导联线形成容性耦合
C1，C2为各导联线与电源馈电线之间分布电容 Z1，Z2为电极-皮肤接触阻抗 ZG为右腿通过ZG接地
（3）人体表面形成容性耦合
2、生物电测量中的感性耦合
第二章 生物信号测量中的噪声和干扰
干扰（interference）:来自测试系统 之外对被测信号造成影响的信号
噪声（noise）:来自测试系统内部对被 测信号造成影响的信号
生物信号测量的基本条件： 抗干扰和低噪声
第一节 人体电子测量中的电磁干扰
干扰产生
干扰引入途径
干扰作用方式 干扰抑制措施
一、干扰的引入
干扰源
耦合通道 敏感电路
（一）干扰源
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响 周围电路正常工作的物体或设备称为 干扰源
VEP ERG
EOG EEG ECG
AEP SEP PCG
ENG EMG
高频治疗、超声诊断、手术电刀、电疗
医用遥测 宇宙噪声
无线电 灯管放电 电刷火花
雷电
0.1 1 10 50100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1GHz
1/6波长）时，称为近场 3、波阻抗：电场强度E和磁场强度H
之间的比值称为波阻抗
0 0
4 107 8.85101 2
介质特性阻抗：远场时，空气或自由 空间中E/H比值称为介质特性阻抗
（E/H=
=377 ） 0
0
4 107
8.85101 2
近场特性：决定于场源的特性和从场 源到观察点的距离。
者两种测试系统之间存在公共阻抗， 由电流流经公共阻抗形成压降造成干 扰
Vc1
Rcs
Vcs
前
电
电
置
路
路
Rce为公共接地
级
I
II
电阻
Rcs为电源内阻 及电源线阻抗
Rce
3、电场和磁场耦合
设 为电磁波的波长 1、远场：当距离大于 /2 （约
1/6波长）时，称为远场或辐射场 2、近场：当距离小于 /2 （约
电磁波通过介质时，其幅度以指数方式衰减， 产生这种衰减的原因是由于介质中感应的 电流造成欧姆损耗，变为热能而耗散。
一种材料的总屏蔽效果等于吸收损耗、反 射损耗以及有关在薄层屏蔽体上多次反射 的修正的总和
低频电场中反射损耗是构成屏蔽作用的 主要因素。低频近场磁反射损耗近似等 于零，主要是吸收损耗，这时应采用磁 性材料，以增加吸收损耗。而低频电场 或平面波条件下，主要屏蔽因素是反射， 这时采用磁性材料作屏蔽体，将降低屏 蔽作用。所以应根据干扰源性质，选择 屏蔽材料。
场源为大电流低电压（E/H<377 ）， 则近场为磁场（电感性耦合引入）
场源为小电流高电压（E/H>377 ）， 则近场为电场（电容性耦合引入）
4、近场耦合
(1)电容性耦合 一个导体上的电压或干扰成分通过分布电
容使其它导体上的电位受到影响，这种现 象称为电容性耦合
等效电路
C为两导线之间的分布电容 C1，C2分别为两导线对地分布电容 R为放大器输入阻抗 U1s为导线1带有的干扰源
选择屏蔽体材料的原则是：屏蔽电场或远 场的平面波（辐射场）时，宜选择铜、铝、 钢等高电导率材料。低频磁场的屏蔽，宜 选玻莫合金、锰合金、磁钢、铁等高导磁 率材料。
屏蔽体上的开口影响屏蔽体对于干扰场感 应电流的流动而降低屏蔽效果。矩形槽迫 使感应电流迂回造成泄漏，即使槽口变窄 也没有用，而一组小孔迫使感应电流迂回 的影响相对较小，产生的泄漏也小，一组 更小的圆孔产生的影响比同样面积的大孔 要小。
3、尽量减小耦合通路，即减小面积A 和cos 值
感应侧 被感应侧
感应侧 被感应侧
i (a)
(b)
（三）生物电测量中实际容性耦合 和感性耦合作用方式
1、生物电测量中电场的容性耦合 A）人体耦合50Hz工频干扰分析 B)导联线形成容性耦合分析 C)人体表面形成容性耦合分析
(1)人体耦合50Hz工频干扰
)
U1s
当R
1
时
(CC2GC2S)
U2s jRCU1s
2、在印制电路板内电容耦合最关键的部位是 处在前置级的第一个运放。因此在印制板 布线时，应在运放的两输入管脚处，布一 圈地线，破坏电容性耦合以达到屏蔽的目 的
(2)电感性耦合
干扰源：
1、干扰电流产生的磁通随时间变化而 变化，而变化的磁通在闭合回路中产生 干扰电压。
C
U1s
C1
C2
R U2s
分布电容对干扰的影响？
U2s
j(C
jC
C2 )
1 R
U1s
减小容性干扰的措施： 1、减小容性耦合常用的有效方
法是采用接地良好的优质屏 蔽线
注意：屏蔽层网编织不十分紧 密或接地不良，其效果还不 如不使用屏蔽线
jC
U2s
1 R
j(CC2G
C2S
电磁兼容设计原则 （EMC:Electromagnetic Compatibility）
在电子系统之间实现不互相干扰，协调 混同工作的原则
即抑制来自外部的干扰和抑制系统本身 对外界其它设备产生干扰
（二）干扰耦合途径
1、传导耦合 经导线传播将干扰引入测试系统称为传
导耦合
2、经公共阻抗耦合 在测试系统内部各单元电路之间、或
二、抗干扰措施
（一）合理接地与屏蔽 (二)其他抑制干扰的措施
(1)隔离 (2)去耦 (3)滤波 (4)系统内部干扰的抑制
（二）合理屏蔽
所谓屏蔽，泛指在两个空间区域加以金属 隔离，用以控制从一个区域到另－个区域 电场或磁场的传播。
用屏蔽体把干扰源包围起来，使电磁场不 向外扩散，称为主动屏蔽。
2、产生原因：
在系统内部：线圈或变压器的漏磁
在系统外部：多数是由于两根导线在长
架设中形成
距离平行
减小两个回路之间电感性耦合 （磁耦合）的措施
1、远离干扰源，削弱干扰源的影响
2、采用绞合线的走线方式。每个绞合 结的微小面积所引起的感应电压大体 相等，但由于相邻绞合结的方向相反， 使局部的感应电压相互抵消
屏蔽体用以防止外界电磁辐射，称为被动 屏蔽
主动屏蔽
被动屏蔽
综合屏蔽
1、屏蔽效果：通常所用的金属板、金属网 作为屏蔽体的屏蔽效果用屏蔽后场强被衰 减的程度来描述
2、屏蔽原理：
电磁波入射到金属表面时所产生的损耗有两 种：入射波的一部分从金属表面反射回去， 称之为反射损耗；另一部分穿过金属板并 被衰减，称为吸收损耗。
Cd1为50Hz220V馈电线与人 体之间的分布电容 Cd2 为人体与大地之间分 布电容 通常Cd2 >> Cd1
(2)导联线形成容性耦合
C1，C2为各导联线与电源馈电线之间分布电容 Z1，Z2为电极-皮肤接触阻抗 ZG为右腿通过ZG接地
（3）人体表面形成容性耦合
2、生物电测量中的感性耦合
第二章 生物信号测量中的噪声和干扰
干扰（interference）:来自测试系统 之外对被测信号造成影响的信号
噪声（noise）:来自测试系统内部对被 测信号造成影响的信号
生物信号测量的基本条件： 抗干扰和低噪声
第一节 人体电子测量中的电磁干扰
干扰产生
干扰引入途径
干扰作用方式 干扰抑制措施
一、干扰的引入
干扰源
耦合通道 敏感电路
（一）干扰源
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响 周围电路正常工作的物体或设备称为 干扰源
VEP ERG
EOG EEG ECG
AEP SEP PCG
ENG EMG
高频治疗、超声诊断、手术电刀、电疗
医用遥测 宇宙噪声
无线电 灯管放电 电刷火花
雷电
0.1 1 10 50100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1GHz
1/6波长）时，称为近场 3、波阻抗：电场强度E和磁场强度H
之间的比值称为波阻抗
0 0
4 107 8.85101 2
介质特性阻抗：远场时，空气或自由 空间中E/H比值称为介质特性阻抗
（E/H=
=377 ） 0
0
4 107
8.85101 2
近场特性：决定于场源的特性和从场 源到观察点的距离。
者两种测试系统之间存在公共阻抗， 由电流流经公共阻抗形成压降造成干 扰
Vc1
Rcs
Vcs
前
电
电
置
路
路
Rce为公共接地
级
I
II
电阻
Rcs为电源内阻 及电源线阻抗
Rce
3、电场和磁场耦合
设 为电磁波的波长 1、远场：当距离大于 /2 （约
1/6波长）时，称为远场或辐射场 2、近场：当距离小于 /2 （约
电磁波通过介质时，其幅度以指数方式衰减， 产生这种衰减的原因是由于介质中感应的 电流造成欧姆损耗，变为热能而耗散。
一种材料的总屏蔽效果等于吸收损耗、反 射损耗以及有关在薄层屏蔽体上多次反射 的修正的总和
低频电场中反射损耗是构成屏蔽作用的 主要因素。低频近场磁反射损耗近似等 于零，主要是吸收损耗，这时应采用磁 性材料，以增加吸收损耗。而低频电场 或平面波条件下，主要屏蔽因素是反射， 这时采用磁性材料作屏蔽体，将降低屏 蔽作用。所以应根据干扰源性质，选择 屏蔽材料。
场源为大电流低电压（E/H<377 ）， 则近场为磁场（电感性耦合引入）
场源为小电流高电压（E/H>377 ）， 则近场为电场（电容性耦合引入）
4、近场耦合
(1)电容性耦合 一个导体上的电压或干扰成分通过分布电
容使其它导体上的电位受到影响，这种现 象称为电容性耦合
等效电路
C为两导线之间的分布电容 C1，C2分别为两导线对地分布电容 R为放大器输入阻抗 U1s为导线1带有的干扰源