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脑电信号采集与分析系统的设计与研究

作　者: 杨杨
导　师: 方敏
学　校: 合肥工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 脑电信号 LabVIEW 数据采集 小波变换 脑电地形图
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 386次
引　用: 4次
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内容摘要


脑电信号是一种典型的生物电信号,是脑神经细胞传导信息时在大脑皮层或头皮表面电活动的总体反映。其中包含了大量的生理和病理信息,通过对脑电信号的研究,可以了解神经细胞电活动与人的生理和心理状态之间的关系,在临床医学和认知科学领域具有重要的科学意义。脑电信号十分微弱,背景噪声强,是一种非平稳性比较突出的随机电生理信号,只有从大量的数据中得出的统计结果才具有诊断价值。传统的脑电检测仪器价格昂贵、仪器可扩展性差,不适用于实验教学。本文从实验室教学要求出发,在深入研究脑电信号基本知识的基础上,设计了一种功能可扩展的脑电信号采集和分析系统。以此系统为平台,可进行脑电信号分析的实验室教学与应用。本文的主要内容为:1.详细研究了脑电信号的产生、分类、导联、电极安放。2.进行脑电采集系统中放大电路的设计。根据脑电的特性设计了一个增益可调,滤波频率可选的放大电路。电路中包括的滤波器有:EEG低通滤波器、EEG高通滤波器、带阻滤波器。3.基于虚拟仪器开发平台LabVIEW和“NI-DAQmx-Data Acquisition”工具包设计了脑电信号的采集控制程序,对采集的脑电信号进行脑电图的回放。4.介绍了小波变换的基本理论,讨论了小波分析在脑电信号处理中的优势。在LabVIEW平台上设计了脑电信号分析软件:用小波分析实现了对脑电信号的滤波处理和脑电节律的提取;实现了脑电功率谱分析;基于数据平面插值技术实现了绘制脑电地形图的功能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 脑电信号概述  11-16
    1.1.1 EEG 的产生机理  11-12
    1.1.2 EEG 信号获取  12-13
    1.1.3 EEG 频带分布  13-14
    1.1.4 研究 EEG 的意义  14-15
    1.1.5 目前国内外 EEG 研究动态和发展趋势  15-16
  1.2 脑电图技术的发展  16-17
  1.3 本文研究的主要内容  17-18
第二章 小波变换基本理论  18-26
  2.1 傅里叶变换  18-20
    2.1.1 傅里叶级数  18-19
    2.1.2 傅里叶变换  19
    2.1.3 短时傅里叶变换  19-20
  2.2 小波变换  20-26
    2.2.1 连续小波变换  20-21
    2.2.2 离散小波变换和多分辨率分析  21-23
    2.2.3 小波包分析  23
    2.2.4 常用小波函数介绍  23-26
第三章 脑电信号采集的硬件实现  26-37
  3.1 脑电的等效电路  26-27
  3.2 脑电信号调理电路设计  27-33
    3.2.1 差分放大电路  27-28
    3.2.2 隔直放大电路和二阶低通滤波电路  28-30
    3.2.3 高通滤波和低通滤波电路  30-31
    3.2.4 带阻滤波电路  31-33
  3.3 数据采集卡  33-37
    3.3.1 DAQ 基本概念  33-34
    3.3.2 USB 接口数据采集卡  34
    3.3.3 NI USB-6009 数据采集卡  34-37
第四章 脑电信号采集与分析软件设计  37-51
  4.1 虚拟仪器技术概述  37-40
    4.1.1 LabVIEW 简介  37-38
    4.1.2 LabVIEW 的运行机制  38-40
  4.2 数据采集模块  40-43
  4.3 波形显示模块  43-44
  4.4 数据存储模块  44-46
  4.5 信号分析模块  46-51
    4.5.1 经典谱估计环节  46-47
    4.5.2 小波去噪环节  47
    4.5.3 脑电节律提取环节  47-48
    4.5.4 脑电地形图环节  48-51
第五章 脑电信号采集实验及分析软件测试  51-56
  5.1 信号采集  51-52
  5.2 信号分析软件测试  52-56
    5.2.1 小波滤波功能测试  52-54
    5.2.2 功率谱分析功能测试  54
    5.2.3 脑电节律提取  54-55
    5.2.4 脑电地形图的绘制  55-56
第六章 总结与展望  56-57
参考文献  57-60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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