表面肌电信号测试中工频干扰的抑制
表面肌电信号检测电路的噪声抑制与滤波策略研究
表面肌电信号检测电路的噪声抑制与滤波策略研究现代医学研究中，肌肉电信号的检测和分析对于评估肌肉功能以及研究相关疾病起着重要作用。
然而，由于环境噪声和电路电子器件本身的噪声，表面肌电信号的检测往往被干扰，导致信号质量下降。
因此，对肌电信号的噪声抑制与滤波策略进行研究，成为提高肌电信号检测质量的关键技术。
一、噪声来源分析在开始研究噪声抑制和滤波策略之前，首先需要了解噪声的来源。
在表面肌电信号检测中，主要来源包括环境噪声和电子器件噪声。
1. 环境噪声在肌肉电信号的检测环境中，存在各种环境噪声，如电磁干扰、机械振动、交流电源干扰等。
这些噪声来源经常与肌电信号同时存在，且强度相对较高，对信号的干扰效果显著。
2. 电子器件噪声电子器件本身也会产生噪声，包括热噪声、1/f噪声和量化噪声等。
这些噪声源于电路中器件的非理想特性，如晶体管引入的噪声等。
这些噪声相对较小，但会对肌电信号的检测精度造成一定的影响。
二、噪声抑制策略为了消除或减小噪声对肌电信号的影响，常用的噪声抑制策略有以下几种：1. 肌肉信号的差分放大与滤波差分放大器可以通过将信号和与之相关的环境噪声同时放大，再将二者按相反的极性相加，从而达到抵消噪声的目的。
同时，利用低通滤波器进行进一步滤波，可以去除高频噪声，保留肌电信号的主要成分。
2. 运算放大器的使用运算放大器是一种重要的电子器件，常常应用于肌电信号检测电路中。
通过适当设计和调整运算放大器的放大倍数，可以将肌电信号的有效成分放大到合适的范围，而将噪声信号降低至可以接受的水平。
3. 模拟滤波器和数字滤波器的组合应用模拟滤波器和数字滤波器常常结合使用来进行肌电信号的滤波。
模拟滤波器通常采用带通或带阻滤波器，用于去除某种特定频率范围内的噪声。
数字滤波器则可以在信号采集过程中使用，根据特定的滤波算法对信号进行处理，去除干扰信号。
三、滤波策略的选择在选择滤波策略时，需要根据具体情况进行灵活使用。
以下是一些常见的滤波策略：1. 低通滤波器低通滤波器可以去除高频噪声，使得信号更接近原始肌电信号。
表面肌电信号检测电路的噪声抑制与干扰消除方法
表面肌电信号检测电路的噪声抑制与干扰消除方法近年来，随着生物医学工程领域的发展，越来越多的研究利用表面肌电信号（sEMG）进行肌肉活动的监测与分析。
然而，在进行sEMG信号检测的过程中，常常会遇到噪声和干扰的问题，这给信号的准确性和可靠性带来了挑战。
本文将介绍一些常用的方法来解决这一问题，包括滤波技术、信号放大技术以及传感器位置优化等。
一、滤波技术在sEMG信号检测中，噪声是最主要的问题之一。
噪声来源包括肌电信号本身的噪声、运动伪差、环境电磁干扰等。
为了抑制这些噪声的影响，滤波技术是一种常用的方法。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
低通滤波器用于抑制高频噪声，将sEMG信号中的高频成分滤除，保留低频成分。
高通滤波器则用于去除低频噪声和直流偏移，保留高频成分。
带通滤波器则结合了低通和高通滤波器的功能，仅保留特定频率范围内的信号，减少干扰的影响。
二、信号放大技术在sEMG信号检测中，信号的幅度通常较小，一般在微伏级别。
因此，为了提高信号的强度，通常需要采用信号放大技术。
常见的放大器有运算放大器、差分放大器和仪表放大器。
运算放大器可以通过调整反馈电阻和输入电阻的比值来调节放大倍数。
差分放大器可以抑制共模干扰信号，提高信号的纯净度。
仪表放大器则具有更高的放大倍数和更低的噪声，适用于对信号质量要求较高的应用场景。
三、传感器位置优化传感器的位置对sEMG信号的质量有着重要影响。
合理选择传感器的放置位置，可以减少干扰的影响，提高信号的稳定性和准确性。
在实际应用中，传感器应放置在目标肌肉的中部，避免过远或过近的放置。
同时，应尽量避免与其他肌肉的干扰，尽量采用双极电极、三极电极等专用的表面电极。
此外，注意保持传感器与皮肤的密切接触，以提高信号的传输效率。
选用合适的导电凝胶或导电贴片，确保稳定的信号采集。
综上所述，针对sEMG信号检测电路的噪声抑制与干扰消除问题，可以采用滤波技术、信号放大技术和传感器位置优化等方法来改善信号的质量。
如何应对表面肌电信号检测电路中的共模干扰问题
如何应对表面肌电信号检测电路中的共模干扰问题在表面肌电信号检测电路中，共模干扰是一个常见的问题。
共模干扰是指外部电源或其他设备引入的干扰信号，影响了肌电信号的准确检测。
为了解决这个问题，我们可以采取一系列措施来降低共模干扰的影响。
本文将介绍几种常见的方法和技术，在设计和搭建表面肌电信号检测电路时，可供参考和应用。
一、电路布局第一个解决共模干扰的方法是合理的电路布局。
良好的电路布局可以降低信号传输路径中的干扰源和敏感节点之间的距离。
首先，应将信号接线和电源线分开走线，以避免信号和电源线的相互干扰。
其次，敏感节点应尽量远离可能引入干扰的部件或设备。
此外，应采用屏蔽罩或屏蔽层来隔离电路，减少干扰信号的进入。
通过合理的电路布局，可以有效地降低共模干扰的影响。
二、滤波器的应用滤波器是消除干扰的有力工具。
在表面肌电信号检测电路中，可采用低通滤波器来抑制高频干扰信号。
低通滤波器允许通过低频信号，而将高频信号阻断，从而减少共模干扰的干扰效应。
在选择滤波器时，需要根据实际应用的频率范围来合理选择截止频率和滤波器的类型。
此外，还可以考虑使用差分放大器，它可以降低共模干扰信号的影响。
三、选择合适的放大器放大器是表面肌电信号检测电路中的关键部件，其性能直接影响到共模干扰的抑制效果。
在选择放大器时，应优先选择具有较高的共模抑制比（common mode rejection ratio，CMRR）的放大器。
CMRR是衡量放大器对共模干扰的抵抗能力的指标，其数值越大，表示抑制共模干扰的能力越强。
此外，还需考虑放大器的功耗、噪声和带宽等参数，以满足应用需求。
四、地线设计合理的地线设计是减少共模干扰的重要环节。
地线应尽量宽且规整，并与信号与电源线分开布置，以减少地线回路中的环形电流，避免共模干扰的输入。
此外，不同部件的地线应汇聚到单点接地处，以降低地势差和共模干扰的传播。
因此，在设计电路板时，需要仔细规划地线的布局，并确保地线连接牢固可靠。
表面肌电信号中工频干扰的滤波方法研究
表面肌电信号中工频干扰的滤波方法研究
黄爱群;韦峻峰
【期刊名称】《电声技术》
【年(卷),期】2024(48)3
【摘要】基于表面肌电信号的语音识别研究中,工频干扰会严重影响信号质量,使得识别准确率下降。
如何在消除工频干扰的同时,尽可能保留肌电信号中的发音动作特征是一个值得研究的问题。
在传统肌电信号的工频干扰滤除任务中,巴特沃斯带阻滤波器虽然消除了工频干扰,但也衰减了电信号中与工频干扰相同的频率成分。
基于此,提出一种邻域均峰比滤波方法,动态计算频域滤波方法中的修正系数,针对工频干扰及其谐波进行修正,尽可能使被滤波的频带的幅度与相邻频带的幅度保持一致。
对比结果表明,邻域均峰比滤波能够使滤波后的波形更接近原始波形。
【总页数】5页(P13-17)
【作者】黄爱群;韦峻峰
【作者单位】广西民族大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.一种消除表面肌电信号中工频干扰的方法
2.心电信号工频干扰数字滤波方法比较研究
3.一种滤除表面肌电信号中工频干扰的新型方法
4.抑制心电信号中工频干扰的滤波采样系统设计
5.表面肌电信号测试中工频干扰的抑制
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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。
基于matlab的肌电信号工频干扰的消除MATLAB_课程设计报告
MATLAB 的信号处理工具箱提供了设计椭圆滤波器的函数：ellipord 函数、 ellip 函数、filter 函数、freqz 函数、fft 函数和 abs 函数。 1. ellipord 函数的功能是求滤波器的最小阶数，其调用方式为： [n,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs) n-椭圆数字滤波器最小阶数； wp-椭圆滤波器通带截止角频率； ws-椭圆滤波器阻带起始角频率； rp-通带最大衰减量也即通带波纹（dB）； rs-阻带最小衰减量(dB)； 这里 wp、ws 都是归一化频率，即 0 wp（或 ws） 1,1 对应 弧度。 2. ellip 函数的功能是用来设计椭圆滤波器，其调用方式为： （1）[b,a]=ellip(n,rp,rs,wp) rp 用来指定通带内波纹的最大衰减； rs 用来指定阻带内波纹的最小衰减； 在这里，wp 的取值范围是（0.0,1.0），其中 1 对应于 0.5Fs，Fs 为采样频率。 （2）[b,a]=ellip(n,rp,rs,wp，'high')：设计高通椭圆滤波器。上述返回的向 量 b 和 a 的维数都是 n+1，而不是 n。
较差
指导教师： 谢平 吴晓光
2012 年 6 月 29 日
答辩小组评语：Байду номын сангаас
认真 工作态度 较认真
不认真
成绩：
正确完善
较为合理 理论分析 一般
较差
完善 合理 方法设计 一般
较差
组长：
2012 年 6 月 29 日
课程设计总成绩：
答辩小组成员签字：
2012 年 6 月 29 日
摘要
肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中很多运动单元动作电位 在时间和空间上的叠加，反映了神经，肌肉的功能状态，在基础医学研究、临 床诊断和康复工程中有广泛的应用。
如何应对表面肌电信号检测电路中的电源干扰问题
如何应对表面肌电信号检测电路中的电源干扰问题电源干扰对表面肌电信号检测电路的准确性和稳定性具有重要影响。
本文将介绍如何应对表面肌电信号检测电路中的电源干扰问题，并提供相应的解决方案。
一、引言表面肌电信号检测是一种常用的生物信号检测技术，广泛应用于肌肉活动监测、康复医学、人机交互等领域。
然而，电源干扰可能导致检测结果的偏移和噪声增加，影响信号的精确测量和解读。
二、电源干扰的原因及检测电源干扰主要由交流电源、开关电源、直流电源等引起。
为了检测电源干扰是否存在，可以采用以下方法：1. 使用示波器检测电源线上的电压波形；2. 使用频谱分析仪检测电源线上的频谱分布情况；3. 使用差模放大器检测肌电信号的共模抑制比。
三、常见电源干扰对信号的影响1. 直流偏移：电源干扰可能引起信号的直流偏移，导致测量结果的误差。
2. 噪声增加：电源干扰可能使信号与电源噪声混合，增加了信号的噪声水平。
3. 频谱扩展：电源干扰可能引起信号频谱的扩展，导致频域分析时的干扰。
四、降低电源干扰的处理方法为了降低电源干扰对表面肌电信号检测的影响，可以采取以下措施：1. 电源隔离：使用电源隔离器将检测电路与电源分离，避免共地问题。
2. 滤波器设计：增加低通滤波器以滤除高频电源干扰，同时保留有效的生物信号。
3. 接地技巧：采用正确的接地方式，减少接地电阻，提高接地质量。
4. 信号放大和滤波器设计：使用高品质的差模放大器和滤波器，降低电源干扰对信号的影响。
5. 屏蔽设计：对电源线和信号线进行屏蔽，减少电源干扰的传播。
五、实验验证与结果分析通过在实验室中建立表面肌电信号检测电路，我们进行了电源干扰的实验验证。
结果表明，通过采取上述处理方法，成功地降低了电源干扰对信号的影响，提高了信号的准确性和稳定性。
六、结论通过本文的介绍，我们了解了电源干扰对表面肌电信号检测的影响以及相应的应对措施。
在实际应用中，我们应该根据具体情况灵活选择并结合多种处理方法，以达到有效降低电源干扰并提高信号质量的目的。
表面肌电信号检测电路的高抗干扰设计方法与算法研究
表面肌电信号检测电路的高抗干扰设计方法与算法研究随着人们对健康的关注逐渐增加，表面肌电信号检测技术成为研究和应用的热点之一。
然而，在表面肌电信号检测中，干扰问题一直是制约其应用的重要因素之一。
本文将探讨一种高抗干扰的设计方法与算法，以提高表面肌电信号检测电路的性能和可靠性。
一、介绍表面肌电信号是一种记录肌肉运动的电信号，被广泛应用于运动控制、生物医学工程等领域。
然而，表面肌电信号的检测受到环境电磁干扰和生物噪声的影响，从而导致信号质量下降和测量误差增加。
因此，如何提高表面肌电信号检测电路的抗干扰能力成为研究的重要内容。
二、高抗干扰设计方法1. 差分信号放大器设计差分信号放大器是表面肌电信号检测电路中最关键的部分之一。
通过差分信号放大器的设计，可以在一定程度上抑制共模干扰，提高信号的抗干扰能力。
在设计过程中，可以采用低噪声、低漂移的运算放大器，并采用差分输入电路、滤波电路等方法来实现对差分信号的放大和滤波。
2. 滤波器设计为了消除高频噪声和谐振噪声对表面肌电信号的影响，需要设计合适的滤波器来进行滤波处理。
一种常用的滤波器设计方法是采用带通滤波器，将表面肌电信号的频率范围内的信号传递，而抑制其他频率范围的干扰信号。
此外，还可以采用数字滤波器进行后续的数字滤波处理，进一步提高信号的抗干扰能力。
3. 接地与屏蔽设计良好的接地和屏蔽设计可以有效地防止外界干扰对表面肌电信号检测电路的影响。
在接地设计中，可以采用单点接地或者星型接地的方式，减少接地回路的干扰。
在屏蔽设计中，可以采用金属屏蔽罩或者电磁屏蔽材料来提供良好的屏蔽效果，避免外界电磁干扰的影响。
三、高抗干扰算法研究除了设计高抗干扰的电路之外，还可以通过算法来提高表面肌电信号的抗干扰能力。
一种常用的算法是基于小波变换的去噪方法。
通过对表面肌电信号进行小波变换，在小波域内对干扰信号进行滤波处理，从而得到干净的表面肌电信号。
此外，还可以采用卡尔曼滤波等算法来对信号进行重构和滤波，提高信号的质量和准确性。
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表面肌电信号测试中工频干扰的抑制X罗志增任晓亮(杭州电子工业学院杭州310037)摘要介绍了一种表面肌电信号( EMG) 测试调理电路和信号处理的方法。
表面EMG测量中最难处理的问题之一是工频(50Hz) 干扰,它处在有效的肌电信号频带之中。
针对表面EMG的测量特点设计了一种信号调理电路,使肌电信号和工频信号并行单独处理,避免了不加区分地采用工频陷波器,这一设计思想在实际的肌电信号检测时取得了较好的实验结果。
关键词表面肌电信号工频干扰信号处理Power Frequency Noise Restraint in Surface Electromyography MeasurementLuo Zhizeng Ren Xiaoliang( Hangz hou Institute of Elect ronic Engineering , Hangz hou 310037 , China)Abstract A surface electromyography ( EMG) detection and processing circuit is discussed. The surface EMGis usuallydisturbed by power frequency noise. In that cases , it is a problem , because the surface EMGis confused with power fre2quency noise. A processing circuit for the measurement of surface EMGis designed by using a parallel structure respec2tively for EMG signal processing and power frequency noise processing. It can be avoided that a 50Hz trap filter abused.The experimentation proved the developed circuit was effective.Key words Surface EMG Power frequency noise Signal processing1 引言肌电信号( EMG) 是一种伴随肌肉运动而产生的生物电信号,表面EMG 则是通过检测手段获取的肌肉外表皮肤上的电信号。
在人的肢体运动时,大脑皮层中控制运动区域的神经元兴奋并产生一定频率的电脉冲,这个电脉冲通过神经系统精确地传导至特定的肌肉纤维。
当这些电脉冲到达神经—肌肉突触时,在肌纤维中产生终板电位,它的去极化将在肌纤维中产生一串动作电位,引起肌肉收缩,使肢体完成大脑所设定的动作,与此同时,在皮肤表面也产生复杂的生物电现象。
表面EMG是肢体运动中各部分肌肉活动所生成的综合生理电现象,对表面EMG 的分析研究可发现它与肌肉生理状态和肢体运动模式之间的对应关系,进而可广泛应用于临床医学、运动医学、医疗康复(包括仿生假肢) 等诸多领域[1 ] 。
表面EMG是一种很微弱的生理电现象。
早先,为了获得稳定的肌电信号,一般采用针电极(扎入对应的肌肉部位) 。
近年来,随着检测技术和信号处理手段的进步,研究如何用表面EMG信号代替针电极EMG进行全面临床无损诊断,已经成为医学和生物医学界研究的热点问题之一[3 ] ,表面电极测量一般会带来较明显的工频干扰,通常的方法是采用工频陷波器。
工频陷波器存在的缺陷是显而易见的,因为陷波滤波器尽管滤除了工频干扰,同时对有用的信号也造成较大的损害。
随着测试技术的发展,肌电测试系统越来越倾向于不加工频陷波器,因而测试系统是否采用陷波滤波器已成为衡量测试数据是否可靠、精确的重要标志之一[2 ] 。
下面根据肌电信号及干扰产生的原理,介绍作者所研制的表面EMG 的测试方法、设计思想和信号处理的手段,并用实验测试的方法验证了这一设计思想。
第26 卷第 2 期仪器仪表学报2005 年2 月X 本文于2003 年 3 月收到,系国家自然科学基金(60474054) 、浙江省自然科学基金(RC02070) 资助项目。
2 系统组成小臂表面肌电信号测试系统框图如图1 所示,它由拾电电极、高通滤波、仪器放大器、低通滤波、匹配滤波器、A/ D 转换和数据处理、显示等部分组成。
图中虚框部分分别是肌电信号、工频信号预处理电路。
肌电信号预处理电路中,首先进行高通滤波,抑制微弱输入信号中存在的漂移现象。
由于输入信号是皮肤表面的生物电信号,信号源的内阻非常高,而且电极与皮肤的接触良好程度、汗液的分泌等诸多不确定因素均可对输入信号产生影响,比较严重的情况是输入信号缓慢漂移,如果直接接入高倍数的放大器,可能引起输出饱和。
从文献[ 3 ]得知,有效的肌电信号大致在5～500Hz范围,所以,直流至5Hz 的低频信号经过高通滤波先给予滤除。
高通滤波后的信号接入仪器放大器,该放大器采用专用芯片INA114 ,该运放的共模抑制比高达115dB ,失调电压< 50μV ,并且只需外挂一个电阻就可以在1～10000 倍之间设定放大倍数,一般,仪器放大器的放大倍数要达到1000 以上。
低通滤波(截止频率约500Hz) 用来滤去高频噪声。
图1 肌电信号测试系统的组成目前,常规的信号调理电路在低通滤波后再接一个50Hz 的陷波器就完成了[4 ] ,这样的处理方法不仅盲目,而且对50Hz 及附近频率的有效肌电信号也要产生很大的衰减作用,这是任何一种好的处理方法都应该避免的。
首先,输出信号中有无工频干扰,需要科学地界定;其次,模拟带阻滤波器的阻带频段有一定范围,在该范围内的肌电信号将都受到带阻滤波器的影响;再者,工频本身也可能有漂移,所以用一个固定频率的带阻滤波器进行滤波也是有缺陷的。
作者在这里的设计思想是,增加一路匹配滤波器,匹配信号直接来自引发工频干扰的交流电源,匹配滤波器将对肌电信号中可能存在的工频信号进行显著的放大,对其它信号或噪声则给予有效的抑制,继而确定所输出的肌电信号中有无工频干扰,被干扰的程度又怎样。
匹配滤波器的输出经A/ D 转换进入计算机后,用常规的频谱分析法[5 ] ,由计算机对肌电信号中存在的工频信号实施“显著性”判断,如果存在工频干扰,则测出干扰频率,并对另一路输入的肌电信号进行数字滤波(陷波) , 否则,不作陷波滤波处理。
3 匹配滤波器的设计匹配滤波器的模型如图2 所示,非活动状态下的肌电信号当作白噪声处理。
则,该滤波器的输入端加有已知信号si (t) (交流电源) 和白噪声ni (t) ,总输入为:x(t) = si (t) + ni (t) (1)ni (t) 的功率谱是N2 。
信号的频谱是si (t) 的傅氏变换:Fsi(ω) = ∫( + ∞)- ∞si (t) e - jωtdt (2)图2 匹配滤波器模型此时,滤波器的输出y(t) 也必然包含信号与噪声两部分:y(t) = so (t) + no (t) (3)其中:so (t) =12π∫+ ∞- ∞[ H(ω) Fsi(ω) ]e + jωtdω输出噪声的平均功率是:E[ n2o (t) ] = Rno(0) =12π·N2∫+ ∞- ∞| H(ω) | 2dω(4)令T0 为某一指定时刻,在此时刻输出的信噪比定义为: ro =| so ( To) | 2E(n2o )=12π∫+ ∞- ∞H(ω) ·Fsi(ω) ·ejωtdω2N4π·∫+ ∞- ∞H(ω) 2dω(5)194 仪器仪表学报第2 6 卷设计匹配滤波器的目的,就是确定滤波器的频率特性H(ω) ,使ro 取得最大值。
设:F(x) 、Q(x) 是实变量x 的两个复函数,由Schwartz不等式:∫F(x) ·F3 (x) dx ∫Q(x) ·Q3 (x) dx ≥∫F3 (x) Q(x) dx 2 (6)当且仅当F(x) = k·Q(x) 时,不等式取等号。
式中:k 是任意实常数。
令:F3 (x) = Fsi(ω) ejωT0 ,Q(x) = H(ω) ,并将Schwartz 不等式应用于(5) 式。
注意到:F3 (x) F(x) = | F(x) | 2 = Fsi(ω) 2 < ejωT0是相位因子,对幅值无影响;而Q3 (x) Q(x) = Q(x) 2 = H(ω) 2 ,于是得:12π∫+ ∞- ∞H(ω) ·Fsi(ω) ·ejωT0dω2≤14π2 ∫+ ∞- ∞H(ω) 2dω·∫+ ∞- ∞Fsi(ω) 2dω (7)所以:r0 ≤14π2 ∫+ ∞- ∞H(ω) 2dω∫+ ∞- ∞Fsi(ω) 2dωN4π∫+ ∞- ∞H(ω) 2dω=12π∫+ ∞- ∞Fsi(ω) 2dωN/ 2=εiN/ 2(8)根据巴塞瓦定理,12π∫+ ∞- ∞Fsi(ω) 2dω是输入信号的能量εi 。
由此可见,最大输出信噪比为:ro max =2εiN(9)Schwartz 不等式取等式的条件是F( x) = k·Q( x) ,取k = 1 ,于是:H(ω) = F3si(ω) e - jωT0 (10)(10) 式的含义是,从频域上看,匹配滤波器应具有以下特点:(1) 幅频特性与信号si 的幅频特性相同。
(2) 相频特性与信号的相频特性相反。
(3) 由(1) 、(2) 式所得的特性应再乘以线性相位因子e - jωT0 。
4 实验测试结果将表面电极分别固定在人的手臂外侧(尺侧腕伸肌) 和内侧(尺侧腕曲肌) 上,用屏蔽电缆将表面EMG引入信号处理电路,由低通滤波和匹配滤波输出的两路信号经A/ D 转换输入计算机存储,对匹配滤波器输出的数据进行FFT 运算,找出功率谱中峰值点的频率,如果峰值频率在50Hz ±Δω(Δω是预先设定的频率偏移,实验确定) 之外,则低通滤波器输出即为最后的肌电信号输出,送虚拟仪器显示;如果峰值频率在50Hz ±Δω之内,且该峰值与5～500Hz 范围内的其它峰值之比大于常数c(由经验确定) ,则低通滤波器输出的数据尚需数字滤波。
该数字滤波器是一个带阻滤波器,滤波器的中心频率是匹配滤波器输出数据进行FFT 运算所得功率谱中峰值点的频率,经数字滤波后的数据为最后的肌电信号输出,送虚拟仪器显示。
表1 是用信号发生器模拟50Hz 交流电源工频干扰时,测试系统输出的幅频特性数据,当交流电源的中心频率改变时,其幅频特性也作相应改变,但以中心频率为最大陷波的特性不变。