指導(dǎo)教師：時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)

采集器的設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)生：學(xué)號(hào)：論文的主要結(jié)構(gòu)PPT的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容背景

表面肌電信號(hào)(sEMG)是一種復(fù)雜的表皮下肌肉電活動(dòng)在皮膚表面處的時(shí)間和空間上的綜合的結(jié)果。由于肌電信號(hào)是來源于人自身的電信號(hào)，因此肌電信號(hào)具有直接、自然的特點(diǎn)，如今利用肌電信號(hào)這一重要的信息量，可以用來進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng)、肌肉損傷診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及運(yùn)動(dòng)體育等方面的研究。通常，從動(dòng)作的肌肉表面皮膚處所測取的多通道EMG信號(hào)，即可為提供一個(gè)安全、非侵入的肌電信號(hào)提取方式，由此可用于人類運(yùn)動(dòng)和生物機(jī)械的研究。可行性

基于對(duì)體表肌電解碼實(shí)現(xiàn)多功能假肢控制。南京大學(xué)微弱信號(hào)研究中心研制的HB-851系統(tǒng)能采集到原始的肌電信號(hào)，能夠比較好的消除噪聲的影響。硬件主要完成對(duì)各種生物電信號(hào)（如：心電、肌電、腦電）的采集，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、放大，進(jìn)而對(duì)信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，使之進(jìn)入計(jì)算機(jī)。

論文的背景、可行性及意義意義

肌電信號(hào)實(shí)時(shí)控制虛擬假肢可以用于截止患者假肢的康復(fù)訓(xùn)練，能減輕殘疾人患者康復(fù)訓(xùn)練過程中生理及心理上的壓力及康復(fù)費(fèi)用，對(duì)截肢患者有較大意義。表面肌電信號(hào)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中也發(fā)揮重要作用，通過檢測運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的表面肌電信號(hào)，能及時(shí)反映出肌肉的疲勞和興奮狀態(tài)，有助于建立正確的訓(xùn)練方法。

論文的背景、可行性及意義

論文的背景、可行性及意義目前肌電信號(hào)檢測設(shè)備十分昂貴，大多在十萬元左右，且不易攜帶。如果設(shè)計(jì)出一種小型的可穿戴設(shè)備將大大減小檢測成本。截圖來自阿里巴巴網(wǎng)站一、肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用肌電信號(hào)的產(chǎn)生原理肌電信號(hào)發(fā)源于作為中樞神經(jīng)一部分的脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的細(xì)胞體處在其中，其軸突伸展到肌纖維處，經(jīng)終板區(qū)（哺乳類神經(jīng)肌肉接頭為板狀接頭，故稱終板或稱運(yùn)動(dòng)終板motorendplate）與肌纖維耦合（是生化過程性質(zhì)的耦合）。與每個(gè)神經(jīng)元聯(lián)系著的肌纖維不只一條。這些部分合在一起，構(gòu)成所謂運(yùn)動(dòng)單位，如圖所示。

肌電信號(hào)原理

各肌纖維在檢測點(diǎn)間引起電位的總和構(gòu)成運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位（MUAP）。由于軸突上的電發(fā)放是脈沖序列，因此檢測點(diǎn)間引起的也是動(dòng)作電位的序列（MUAPT）。

肌電信號(hào)特點(diǎn)

資料表明，表面肌電信號(hào)是一種非常微弱的生物電信號(hào)，其正常人的幅值往往在100～5000μV，其峰―峰值一般在0～6mV，均方根在0～1.5mV，一般有用的信號(hào)頻率成分位于0～500Hz范圍內(nèi)，其中主要能量集中在50～150Hz范圍內(nèi)，如波士頓大學(xué)神經(jīng)肌肉研究中心發(fā)現(xiàn)利用雙極型模型得到的肌電頻譜分布在20～500Hz，絕大部分頻譜集中在50～150Hz之間。典型特征：（1） 微弱性：肌電信號(hào)是一種微弱的電信號(hào)，峰峰值一般在0~5mV左右，肌肉收縮時(shí)為60~300μV；放松時(shí)約為20~30μV，而且一般不會(huì)超過噪音水平；（2） 交變性：肌電信號(hào)是交流電壓信號(hào)，它在幅值上與肌力大致成比例；（3） 低頻性：采用表面電極時(shí)，肌電信號(hào)能量主要集中在1KHz以下。一般有用的信號(hào)頻率位于0~500Hz內(nèi)，其中絕大部分頻譜集中在50~150Hz之間；（4） 頻域參數(shù)比時(shí)域參數(shù)更能反映肌電特征。因?yàn)楫?dāng)肌力大小稍有變化時(shí)，其時(shí)域波形變化較大，而頻域特征變化不是很大；（5） 同一塊肌肉在不同動(dòng)作時(shí)，幅頻特性曲線形狀在一定程度上很相似。

肌電信號(hào)的應(yīng)用

1.運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練2.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)3.康復(fù)工程4.神經(jīng)病人的治療5.基礎(chǔ)理論研究二采集電路的設(shè)計(jì)思路

1、采集電路板思路2、控制電路板思路3、濾波電路的設(shè)計(jì)4、陷波器選用原因二采集電路的設(shè)計(jì)思路

肌電電極位置采集握拳all、中指彎曲middle、食指彎曲ring、手腕內(nèi)側(cè)wrist,完全放松relax，電極黏貼位置如圖。實(shí)驗(yàn)：圖中通道1為尺側(cè)腕屈肌、通道2為肱橈肌、通道3為橈側(cè)腕伸肌、通道4為指伸肌。人體前臂肌肉圖相對(duì)于其他地方的肌肉上臂的信號(hào)容易采集、幅度大小比較適合前置放大電路為什么要差分放大器？50Hz工頻陷波放大電路為什么要陷波器？低通濾波電路為什么要低通濾波？控制電路部分主要元器件穩(wěn)壓元器件：7805、7905（±5V穩(wěn)壓）單片機(jī)：STC12C5A60S2(51系列單片機(jī)）TLC5615:提供階梯信號(hào)CD4051：模擬開關(guān)（實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用）音頻接口：3F07雙聲道音頻接口排針:提供杜邦線接口采集電路部分主要元器件INA128：差分放大器F42N50：50Hz工頻陷波器LM358：運(yùn)算放大器3296系列：滑動(dòng)變阻器W104W202階梯電壓效果圖測試電路連通性階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測試階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測試階梯電壓效果圖采用CD4051產(chǎn)生的階梯如下圖所示放大倍數(shù)效果圖采用INA128和F42N50的二級(jí)放大效果圖階梯電壓效果圖采集到的肌電信號(hào)如下圖所示

由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的限制，在設(shè)計(jì)的過程中還存在很多不足的地方，有待于在今后的工作中進(jìn)行進(jìn)一步的完善和解決。下面列出一些需要改進(jìn)的地方：1.肌電信號(hào)微弱，如何更有效的抑制干擾信號(hào)，提高表面肌電信號(hào)的質(zhì)量，始終是肌電信號(hào)檢測電路的重要研究內(nèi)容。本文的抑噪電路還有待于進(jìn)一步完善。2.在數(shù)據(jù)處理和人體運(yùn)動(dòng)的模式識(shí)別方面