便攜式表面肌電采集系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、肌電信號(hào)是伴隨肌肉纖維收縮而產(chǎn)生的生理電信號(hào)?？臻g上相近的幾塊肌肉，其肌電信號(hào)通過人體組織、皮膚傳輸?shù)襟w表，即成為表面肌電信號(hào)（sEMG）。表面肌電信號(hào)機(jī)理與應(yīng)用是當(dāng)前生機(jī)電一體化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，通過sEMG特征提取和模式識(shí)別，可以判別人體動(dòng)作，進(jìn)而應(yīng)用于手寫識(shí)別、假肢控制、游戲娛樂輸入等。表面肌電信號(hào)具有幅值小、易受干擾的特點(diǎn)，且在研究和應(yīng)用中，通常需要多通道、高精度、長(zhǎng)時(shí)間、戶外采集 sEMG。sEMG的這些特點(diǎn)和應(yīng)用需求，決定

2、了其采集方案要滿足高精度、高抗干擾性、便攜、低功耗、倍數(shù)穩(wěn)定、多通道等要求。
　　本課題針對(duì)國(guó)內(nèi)中高端表面肌電采集系統(tǒng)空缺的問題，結(jié)合sEMG采集儀的應(yīng)用需求，開發(fā)了一套便攜式表面肌電采集系統(tǒng)（Portable surface electromyography acquisition system，簡(jiǎn)稱EMGAS）。性能、應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，其性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際主流水準(zhǔn)。本文講述了EMGAS研發(fā)過程中的設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)方法、性能計(jì)算、實(shí)

3、驗(yàn)驗(yàn)證。
　　EMGAS由表面肌電信號(hào)調(diào)理線（surface EMG signal conditioning wire，簡(jiǎn)稱EMGCW）、肌電采集儀（EMG acquisition instrument，簡(jiǎn)稱EMGAI）、管理軟件（命名為EMGWIN）三部分組成，實(shí)現(xiàn)了sEMG的脫機(jī)采集、聯(lián)機(jī)采集、實(shí)驗(yàn)管理、特征分析功能。
　　EMGCW用于將sEMG轉(zhuǎn)化為便于處理的伏特級(jí)別信號(hào)。它通過Ag/AgCl參比電極片從體表拾取sE

4、MG，針對(duì)sEMG幅值較小的特點(diǎn)，利用多級(jí)放大，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的放大倍數(shù)；調(diào)理電路的增益頻帶上下限設(shè)定，綜合考慮了sEMG的主要能量頻帶和噪聲分布；對(duì)常見的噪聲來源，設(shè)置了針對(duì)性的降噪方式；并且對(duì)調(diào)理電路進(jìn)行小尺寸、輕質(zhì)量、低功耗優(yōu)化，進(jìn)行全屏蔽封裝。
　　EMGAI用于對(duì)EMGCW產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、上傳。它采用以ARM9為核心的 S3C2440芯片作為運(yùn)算核心，主頻為500MHz，運(yùn)算能力強(qiáng)；移植了嵌入式Linux系統(tǒng)，

5、并建立了QT圖形庫環(huán)境，支持多種應(yīng)用功能，可以方便的更新嵌入式應(yīng)用程序；支持U盤，USB無線網(wǎng)卡，全觸摸屏操作；可以通過USB連接到電腦；帶有CAN接口，數(shù)字輸入輸出接口，可以和其他設(shè)備進(jìn)行連接。采用鋰電池供電，可以連續(xù)工作8小時(shí)以上。
　　EMGWIN具有實(shí)驗(yàn)管理、sEMG采集、sEMG數(shù)據(jù)分析三種功能。實(shí)驗(yàn)管理功能細(xì)分為受試者管理、實(shí)驗(yàn)方案管理、實(shí)驗(yàn)記錄管理，使得sEMG采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)化；實(shí)驗(yàn)方案管理功能中，可以圖形化的記錄電極