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人体表面肌电信号采集系统的研究

作　者: 李皓
导　师: 杨鹏
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 表面肌电信号滤波电路 50Hz工频陷波数据采集
分类号: TH772
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

肌电信号的研究发展日益迅猛,成为康复工程各种技术实现的关键。表面肌电信号是一种根据肌肉活动在肌肉表面传递的生物电,里边蕴含了很多关于肌肉运动信息。本课题研究设计表面肌电信号采集系统,达到精准采集肌电信号的目的。根据肌电信号的特点和采集系统特性的研究,通过软件仿真和噪声控制等措施设计了一种较好的肌电信号采集系统。研究内容和创新点如下:1.肌电信号提取利用表面电极提取肌电信号,并且通过利用INA128芯片及周边电路软件设计,以实现能够将微弱肌电信号顺利提取进采集系统;2.肌电信号放大滤波电路的设计肌电信号滤波电路是肌电信号采集系统的关键。根据肌电信号的幅频特性以及外界对肌电信号的影响,设计了较好的滤波电路,特别是设计了一种新型的50Hz工频电路,能够很好的解决工频噪声对肌电信号的影响;3.真有效值电路设计真有效值电路能够很好的将肌电信号波形进行整流滤波,方便肌电信号的观测,也实现日后单片机处理肌电信号;4.肌电信号数据显示为了更好采集到得肌电信号使其完整性、准确地显示于计算机,通过利用软件仿真的方式对系统的硬件电路进行验证,并通过利用Matlab软件最终将肌电信号在计算机上显示出来。本文通过对肌电信号特点的研究和设计,实现了肌电信号的采集显示功能。并且依据设计方法可以推广到低频微弱信号在强电磁波噪声干扰下的采集。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-11
  §1-1 研究背景及意义  9
  §1-2 国内外研究概况  9-10
  §1-3 研究内容  10-11
第二章肌电信号特性及数学模型  11-19
  §2-1 肌电信号产生机理  11-12
  §2-2 肌电信号数学模型  12-15
  §2-3 肌电特征提取方法  15-16
  §2-4 肌电信号特性  16-18
  §2-5 小结  18-19
第三章肌电信号采集系统的设计  19-38
  §3-1 肌电信号采集系统的特点及其设计思路  19
  §3-2 表面肌电信号采集电极  19-20
  §3-3 表面肌电信号前置放大电路  20-23
  §3-4 高通滤波电路  23-24
  §3-5 50Hz工频陷波电路  24-30
    3-5-1 工频干扰引入的途径  24-25
    3-5-2 工频干扰的解决方法  25
    3-5-3 50Hz工频电路具体设计  25-28
    3-5-4 实际50Hz工频电路调试  28-30
  §3-6 可变增益放大电路  30
  §3-7 低通放大电路  30-31
  §3-8 有效值电路  31-34
    3-8-1 真有效值测量的数学基础  31-32
    3-8-2 AD536A特点和引脚简介  32-33
    3-8-3 AD536A工作原理  33
    3-8-4 真有效值电路图  33-34
  §3-9 电源设计  34-37
  §3-10 小结  37-38
第四章表面肌电信号采集系统性能与显示  38-43
  §4-1 采集系统电路性能测试  38-40
    4-1-1 放大倍数  38
    4-1-2 噪声去除  38-39
    4-1-3 频率选择  39
    4-1-4 性能评价  39-40
  §4-2 肌电信号结果显示  40-42
    4-2-1 MATLAB软件介绍  40-41
    4-2-2 Simulink设计滤波器  41-42
  §4-3 小结  42-43
第五章结论  43-44
  §5-1 论文完成的主要工作  43
  §5-2 论文的主要创新点  43
  §5-3 工作展望  43-44
参考文献  44-46
附录A 人体下肢肌肉解剖图  46-47
附录B 肌电采集系统原理图  47-48
致谢  48-49
攻读学位期间所取得的相关科研成果  49

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