16导有线型表面肌电采集分析系统
表面肌电信号采集与处理系统研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｓ ＥＭＧ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ａ ｐ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ
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表面肌电信号采集与处理 系统研究
滕 燕 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ士允 ，尹振全 ，李小宁
（ 南京理工大学机械工程学院，江苏南京 ２ １ ０ ０ ９ ４ ）
摘要 ：开发 了一种结构简单 、成本低 的表面肌 电信号采集 与处理 系统 ，包括表 面肌电信号 调理器和信 号采集 与处理装 置 。表面肌 电信号调理器 主要 由放大 电路 和滤波 电路两 部分 组 成 ：采 用前 后 两级 放 大 的技术 方 案 ，总 的放 大倍 数 约 为
表面肌电信号前端处理电路与采集系统设计
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表面肌电信号检测电路的频率特性分析与优化
表面肌电信号检测电路的频率特性分析与优化表面肌电信号(Surface Electromyography, sEMG)检测电路的频率特性分析与优化一、引言表面肌电信号检测电路是一种用于测量肌肉活动的电子装置。
通过采集肌肉活动时的电位变化，可以分析肌肉的收缩与放松情况，对于康复医学、人机交互、运动控制等领域具有重要的应用价值。
而表面肌电信号的频率特性对于检测电路的性能具有直接影响，因此对其进行分析与优化是十分必要的。
二、表面肌电信号的频率特性表面肌电信号是由肌肉收缩导致的电位变化，其频率范围通常在0.5 Hz至500 Hz之间。
其中低频分量主要反映了肌肉的疲劳、收缩强度、放松程度等信息，而高频分量主要反映了肌肉的快速收缩与放松情况。
因此，表面肌电信号检测电路需要拥有较宽的频率响应范围，以保证对不同肌肉活动的准确检测。
三、表面肌电信号检测电路的频率特性分析方法为了分析表面肌电信号检测电路的频率特性，我们可以采用非线性系统的频率响应分析方法。
具体步骤如下：1. 设计频率扫描信号源：使用一个可调频率的正弦波信号源，以一定的频率范围扫描输入信号。
2. 构建频率响应测试系统：将频率扫描信号源的输出与表面肌电信号检测电路的输入相连接，将检测电路的输出与示波器相连接，通过示波器观察输出信号的幅值与相位响应。
3. 进行频率扫描：通过调节频率扫描信号源的频率，逐步扫描整个信号范围，并记录所得到的幅值与相位响应。
4. 分析频率特性：根据记录的幅值与相位响应数据，可以绘制频率响应曲线，并通过曲线解读得到表面肌电信号检测电路的频率特性。
四、表面肌电信号检测电路的频率特性优化方法在分析了表面肌电信号检测电路的频率特性之后，我们可以采取以下方法进行优化：1. 增大通频带：根据频率特性分析结果，确定信号检测电路的通频带范围。
可以通过增加电路的带宽，采用更高的采样频率等方式来增大通频带。
2. 降低噪声干扰：噪声是影响肌肉信号检测的主要干扰源之一。
高精度表面肌电信号检测电路的设计要点
高精度表面肌电信号检测电路的设计要点肌电信号（Electromyography，简称EMG）是人体运动产生的生物电信号之一，它包含了人体肌肉的活动信息，对于运动控制研究和康复医学具有重要意义。
为了准确地测量表面肌电信号，需要设计一种高精度的肌电信号检测电路。
本文将介绍设计这种电路的要点。
一、信号放大器设计1. 增益选择：针对表面肌电信号的微弱特点，需要选择适当的放大倍数。
通常情况下，增益应在1000～2000之间，以充分放大信号且避免过度放大引起的干扰。
2. 噪声抑制：为了提高测量信号的信噪比，可以采用差分放大电路来抑制共模噪声，同时通过滤波器技术去除高频噪声。
3. 输入阻抗：应选择适当的高输入阻抗以减小电极接触阻抗对信号测量的影响。
二、滤波器设计1. 带通滤波器：为了消除噪声和干扰，需要设计一个带通滤波器，将信号限制在感兴趣的频率范围内。
通常选择10 Hz至500 Hz的通道带宽。
2. 噪声高频截止滤波器：为了进一步去除高频噪声，可以添加一个高频截止滤波器，通常将截止频率选取在500 Hz以上。
3. 采样率选择：为了充分还原原始信号的细节，采样率应选择为采样频率的两倍以上。
三、电极设计1. 选择合适的电极材料：应选择导电性好、与皮肤接触良好的材料作为电极，如银/银氯化银电极。
2. 电极间距：电极间距需要适当，一般在2~4厘米之间，以兼顾测量信号的质量和人体舒适度。
3. 抗干扰能力：电极的设计应具备较好的抗干扰能力，以避免外界电源干扰对测量结果的影响。
四、参考电极设计1. 参考电极的选择：为了保证信号的稳定性和一致性，通常会选择一个参考电极与测量电极配对使用，参考电极可以选用身体其他部位的电极。
2. 阻抗匹配：参考电极和测量电极之间的阻抗应匹配，以减小干扰信号对测量的影响。
五、抗干扰设计1. 屏蔽设计：为了防止来自外界的电磁干扰，需要对电路进行屏蔽设计，例如使用金属屏蔽罩或层压板。
2. 接地设计：良好的接地设计可以有效减小干扰信号对测量结果的影响。
表面肌电信号采集电路的设计
表面肌电信号采集电路的设计韩晓新【摘要】Surface electromyography (SEMG) is a bioelectricity phenomenon with muscle activities, the key of design of SEMG detection circuit is howto extract the weak signal from the strong noise background and amplify it at high multiple. The characteristics and circuit model of SEMG was analyzed, a detection circuit including DC signal isolation and preamplifier circuit, 50Hz notch filter, high-pass filter and low -pass filter was presented. CMMR>115dB; input impedance >100MΩ; gain is 86dB; 50Hz power interference is attenuated by 30dB u-sing special active filter chip (UAF42). It was applied in the control system of prosthesis hand, the detected signal was recognized by neural network, 6 action patterns can be classified, the success rate is above 95%.%表面肌电信号是一种伴随肌肉活动的生物电现象,其采集电路设计的关键在于从强大噪声背景中提取微弱信号并进行高增益放大；通过分析表面肌电信号的特点和电路模型,设计了包含隔直和初级放大器、50Hz陷波器、高通和低通滤波电路三大部分的采集电路；该电路共模抑制比不小于115dB;输入阻抗大于100MΩ;增益为86dB;采用专用芯片UAF42的陷波器工频滤波衰减约30dB;将其应用于假肢手的控制系统中,通过神经网络进行动作模式识别,共识别了6个手部动作模式,识别成功率在95％以上.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)007【总页数】3页(P1778-1780)【关键词】表面肌电信号;工频干扰;检测电路【作者】韩晓新【作者单位】江苏技术师范学院,江苏常州 213001【正文语种】中文【中图分类】TP274+.20 引言表面肌电 (surface e lectromyography，SEMG)信号可看作是肌肉电活动在皮肤表面处时间和空间上的综合，是肌肉收缩时在皮肤表面呈现出来的一种随机电信号，国内外的大量实验数据和文献表明健康人人体皮肤表面的肌电信号振幅约为10～5000μV，频率为10～500Hz，截肢病人最大肌电信号峰峰值则最大为几百微伏[1]。
表面肌电信号采集仪的软硬件设计
表面肌电信号采集仪的软硬件设计周兵;纪晓亮;张荣;张海峰;何爱军【期刊名称】《现代科学仪器》【年(卷),期】2010(000)004【摘要】针对表面肌电信号幅度小、信噪比低、易受干扰、准确获取困难的问题,研制一种基于高共模抑制比的前端放大电路的便携式表面肌电信号采集仪,包含肌电采集放大、AD转换、带触摸屏的液晶显示、数据存储、USB有线传输、Xbee 无线传输等多个组成部分.采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI的图形化界面,性能稳定,操作简便.同时,为了方便用户资料及肌电数据的管理,移植了FATFS文件系统.低功耗和微型化设计提高了设备的便携性,有利于提高表面肌电信号采集仪在运动员训练中的使用率.【总页数】4页(P58-61)【作者】周兵;纪晓亮;张荣;张海峰;何爱军【作者单位】南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所,南京,210093;南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所,南京,210093;南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所,南京,210093;南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所,南京,210093;南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】R318.6【相关文献】1.表面肌电信号采集综合实验项目设计 [J], 赵汗青;李海燕;王立新2.基于嵌入式技术的表面肌电信号采集仪设计 [J], 周兵;纪晓亮;张荣;张海峰;何爱军3.双通道表面肌电信号采集装置的设计与分析 [J], 戴季高;徐秀林;吴曦4.针对微弱表面肌电信号的采集电路设计 [J], 周明娟;王语园;王田戈;冉蠡5.阵列式表面肌电信号采集仪 [J], 赵章琰;陈香;雷培源;杨基海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
人体表面肌电信号采集系统研究
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。 关键词：表面肌电信号，滤波电路，50Hz 工频陷波，数据采集。
§1-3 研究内容
国外公司肌电采集系统能很好的完成肌电信号的提取采集，但是由于高昂的价格和较差的兼容性， 以及较差的便携性，对于我们的康复工程和假肢控制带来不便。
在国内生理信号采集技术已有几十年的技术积累。70 年代末，国内医学信息技术进入了新的发展 阶段。许多专家开始了以赶超国际医学研究水平为目标的课题实施。而真正以微型计算机为基础的革 命性生物医学工程研究则从 80 年代初开始。83 年后，由 Z--80 至 8086/8088 CPU 及 PC 总线机种与 DOS 系统的普及，尤其是国产化优质价廉的采集控制接口产品的推广，给国内生理医学工程技术的发 展，注入了强有力的增长剂。国内近几年肌电采集放大系统发展迅速。南京大学微弱信号研究中心研 制的 HB-851 系统能采集到原始的肌电信号，能够比较好的消除噪声的影响。Pclab 生物信号采集处理 系统是国内对生理信号采集研究的最新科研成果，它主要由硬件与软件两大部分组成。硬件主要完成 对各种生物电信号（如：心电、肌电、脑电）与非电生物信号（如：血压、张力、呼吸）的采集，并 对采集到的信号进行调理、放大，进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机。特别是近 2
盆底功能检查仪参数
盆底表面肌电分析及生物反馈训练系统（盆底功能检查仪）技术参数
1.2通道表面肌电采集
2.自动识别信号质量，5格显示肌电信号质量
3.19寸液晶屏显示
4.惠普激光打印机
5.分辨率：小于0.2uV (r.m.s)
6.通频带：20Hz～500Hz(-3dB)
7.共模抑制比：大于100dB
8.★采样位数：16位
9.一体化豪华推车
10.★具有一次性使用阴道电极
11.★内置云模块，与治疗设备无线自动互联，同步数据
12.主机可接地线，去除电磁干扰
13.一键式开机，直接进入采集软件界面
14.一键式1秒关机，无需等待
15.★内置盆底表肌电1分钟快速筛查、2分30秒标准筛查及6分种国际标准
评估模式
16.★一分钟快速筛查，自动给出评分和智能化判断给出是否需要治疗建议
一分钟筛查主要参数：静息平均肌电，静息肌电变异性，快速收缩上升时间，快速收缩下降时间，持续收缩平均值，持续收缩变异性，后静息平均值，后静息变异性
17.★治疗设备可根据筛查、评估数据自动生成个性化的治疗方案。
18.系统治疗方案可无线传输至智能设备（手机、pad等）。
19.系统治疗电刺激参数频率、脉宽、波升、波降、刺激时间、休息时间可无
线传输至智能设备（手机、pad等）。
20.★系统治疗触发模式：阈值上刺激、阈值下刺激，可无线传输至智能设备
（手机、pad等）。
21.系统智能设备设有专用app，系统可无线接收智能设备app发送的数据。
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*系统有三平行电极和无线电极可供选配，可与原有系统共用软件与部分硬件，为科研设备升级提供空间
*被设计用来适合所有的研究实验室的需要
*实时的噪音和放大器饱和度监测
*细且柔软的连接线保证了使用者最大的灵活性
16导有线型表面肌电采集分析系统
参考品牌、型号及详细技术规格见下表：
品名
DELSYS16导有线型表面肌电采集分析系统
型号
DEL－Bagn－16
பைடு நூலகம்产地
美国
产品特性
硬件特点
*16信道的信号采集与最佳的带宽
*双平行电极，采用理想的双平行条固定模式，可以实现最大皮肤接触面积，内置前置放大器，可以充分保证采集信号的准确与稳定
共态抑制比(0-500HZ) -92dB(典型)
耗电量20mW(典型)
输入阻抗>1015Ω//0.2pF
设备配置清单
硬件系统
16导放大器1
EMG表面电极16
1-16导输入/输出转换器1
转换器内部连接线1
转换器内部连接线25英尺1
电源线1
电极贴片（每包60个）1包
参考电极1
参考电极连线1
参考电极片（每包4个）1
笔记本电脑A/D转换卡1
软件系统
EMGworks采集软件1套
数量
1套
投标相关说明：
投标方报价应为设备免税价格，CIF到我方指定办公地点，我方不在另行支付其他费用。
投标方应为所投产品在中国境内的合法代理商，应有完善的产品售后服务机制，所投产品享有同厂家的售后服务。
*可按客户要求定制传感器
*可与三维运动分析系统兼容
软件特点
可以适用所有的EMG系统
信号采集模式允许实时的信号监测
全面的信号分析能力，可分析包括：
均方根，绝对均值，移动平均数，积分，功率谱分析，中值频率，平均频率，数字滤波器设计，曲线图表，平均值，规格化，数学处理，柱状图，子集，阀值，激活间隔
技术参数
机械部分
每导电极数2
电极尺寸10X1mm
电极间隔10mm
电极材料99.9%银
测量区域100mm2
电极片尺寸41X20X5mm
电极片材料聚碳酸酯
连接线长度1.67m
连接器Hypertronics D04
温度范围0-40℃
电子部分
导数16
前置放大器增量1000V/V±1%
带宽开放式
干扰1.2μV(RMS,R.T.I)