指力信號的檢測及其波動性分析.pdf

1、手指的力量是反映手指協(xié)同動作，評價手部運動機能的重要參數(shù)。指力信號的波動性不僅僅被認為是感覺運動區(qū)噪聲幅度大小的直接反應，而且還關聯(lián)著更高層的神經(jīng)控制機制。本文通過分析各個手指在不同任務模式下的指力信號變異性特征，研究各手指運動學的變化規(guī)律，為進一步了解運動神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控機制提供參考，并在神經(jīng)生理學和運動機能學領域有重要的學術價值和應用意義。
　　 本文首先設計了基于FSR(force sensor resistor)壓力敏感片的

2、指力檢測裝置用于指力實驗，利用聚碳酸酯材料設計了將指力轉(zhuǎn)換為FSR電阻改變的機械裝置。其次，設計了指力檢測實驗系統(tǒng)，通過恒流源電路將FSR阻抗變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，以USB6008和Labview實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集和顯示，并對傳感器裝置進行了靜態(tài)標定和動態(tài)特性測試。然后在該系統(tǒng)上分別進行單個手指2N、4N、6N、8N按壓動作的實驗；雙指(食指、中指)合力為10％、20％、30％最大隨意收縮力量(maximum voluntary con

3、traction，MVC)時，兩指自然分配力量比例的實驗；食指、中指、雙指(食指、中指)為各自最大隨意收縮力量的10％、20％、30％的單指、多指實驗，采集實驗過程中的各個手指的指力信息，計算指力信號時域中的均方根誤差(RMSE)、標準偏差(SD)、變異系數(shù)(CV)；頻域結構中的的近似熵(ApEn)、非趨勢波動分析(DFA)。比較食指、中指在不同的任務模式下的指力信號變異性特征，以及手指協(xié)調(diào)作用對于指力信號變異性的影響。
　　

4、對上述三個實驗采集到的指力信號進行分析，得到以下一些結果：(1).標準偏差、均方根誤差、近似熵隨著力量水平的增加而增大；(2). CV隨力量變化沒有呈現(xiàn)出顯著的變化趨勢；(3). DFA指數(shù)指標隨力量變化沒有呈現(xiàn)出顯著的變化趨勢。的值在1.5附近變化，表明指力信號序列是一個布朗運動過程，對應布朗噪聲；(4).在同等相對力量水平下單指和雙指力量信號波動特征分析實驗中，在相對力量水平為30％MVC時，雙指合力的標準偏差和均方根誤差小于中指、