基于多阶滤波的肌电信号采集装置及系统制造方法及图纸

技术编号:21099778 阅读:116 留言:0更新日期:2019-05-15 23:45
本实用新型专利技术提供了一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置及系统,涉及信号采集领域。该肌电信号采集装置包括采集模块、前置信号放大模块、带通滤波模块、工频陷波模块、信号二级放大模块和显示终端。该肌电信号采集装置对信号的放大采用了分级放大的方案,降低了对芯片、元件的性能要求,可以节约器件成本,可以避免出现在信号被滤波前内含的直流分量被过分放大造成微弱的肌电信号被淹没的情况,从而便于放大增益的灵活调节。通过设置带通滤波模块和工频陷波模块可以提高装置的抗干扰能力,提高装置对噪声及生理电信号干扰的衰减能力。

EMG Signal Acquisition Device and System Based on Multilevel Filtering

The utility model provides an electromyogram signal acquisition device and system based on multi-order filtering, which relates to the field of signal acquisition. The EMG signal acquisition device includes acquisition module, preamplifier module, bandpass filter module, power frequency notch module, signal secondary amplifier module and display terminal. The EMG signal acquisition device adopts a step-by-step amplification scheme for signal amplification, which reduces the performance requirements of chips and components, saves device costs, avoids the situation that the DC component embedded in the signal before filtering is oversized and causes the weak EMG signal to be submerged, thus facilitating the flexible adjustment of amplification gain. The anti-interference ability of the device can be improved by setting up the band-pass filter module and the power frequency notch module, and the attenuation ability of the device to noise and physiological electrical signal interference can be improved.

【技术实现步骤摘要】
基于多阶滤波的肌电信号采集装置及系统
本技术涉及信号采集
,具体而言,涉及一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置及系统。
技术介绍
自十七世纪以来,不少科学家投入大量的精力去认知、研究肌肉收缩的电现象,并将研究成果应用到人类的医学工作中。研究发现,人体表面肌电信号(sEMG)是一种复杂的表皮下肌肉电活动在皮肤表面处的时间和空间上的综合结果,能够反映神经系统控制和肌肉运动之间的关系,可以通过表面电极收集到,具有检测无创性的优点。在临床诊断、假肢控制、体育运动分析、康复医学以及人机交互领域都具有广泛的应用前景。
技术实现思路
有鉴于此,本技术提供了一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置及系统,可以实现对表面肌电信号的采集。本技术提供的技术方案如下:一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置,包括:至少一个用于采集皮肤上肌电信号的采集模块;与所述采集模块相连接,用于将所述肌电信号进行放大的前置信号放大模块;与所述前置信号放大模块相连接,用于将放大后的肌电信号中的环境噪声、运动伪迹、其他生理电信号滤除的带通滤波模块;与所述带通滤波模块相连接,用于将滤波后的肌电信号中的工频电磁干扰滤除的工频陷波模块;与所述工频陷波模块相连接,用于将滤除工频干扰后的肌电信号进一步放大的信号二级放大模块;与所述信号二级放大模块相连接,用于将所述肌电信号显示出来的显示终端。进一步的,所述采集模块包括第一采集电极、第二采集电极和参考电极,所述第一采集电极和第二采集电极构成差分电极,用于接收肌电信号,所述参考电极用于提供参考信号。进一步的,所述第一采集电极包括电极片及可拆卸的设置在所述电极片上的激光测距仪;所述参考电极包括参考电极片及可拆卸设置在所述参考电极上的竖板,所述竖板用于反射所述激光测距仪发出的光线。进一步的,所述采集模块通过音频双通道信号线与所述前置信号放大模块连接。进一步的,所述前置信号放大模块采用高输入阻抗、高共模抑制比的仪用放大芯片。进一步的,所述带通滤波模块通带频谱范围为20Hz~500Hz。进一步的,所述工频陷波模块包括用于调节陷波器的带宽及衰减比电位器旋钮。进一步的,所述信号二级放大模块与所述前置信号放大模块实现增益的1~1000倍的调节。进一步的,还包括用于将经所述信号二级放大模块放大后的肌电信号输出至外部设备的输出接口。本技术还提供了一种表面肌电信号采集系统,包括上述的肌电信号采集装置,及用于接收所述肌电信号采集装置检测得到的肌电信号,并对所述肌电信号进行实时显示的显示装置。本技术采用低阻抗差分电极形式,从源头上降低了信号的损耗。对信号的放大采用分级放大方案,一方面降低了对芯片、元件的性能要求,节约成本,另一方面也有助于防止在信号被滤波前内含的直流分量被过分放大造成微弱的肌电信号被淹没,同时也便于放大增益的灵活调节。整个采集装置,在尽量提高系统抗干扰能力,优化采集效果的前提下,综合考虑系统的成本以及功耗,产品性能较佳。为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的一种肌电信号采集装置的示意图。图2为本技术实施例提供的肌电信号采集装置中一种采集模块的示意图。图3为本技术实施例提供的肌电信号采集装置中前置放大模块的电路示意图。图4为本技术实施例提供的肌电信号采集装置中带通滤波模块的电路示意图。图5为本技术实施例提供的肌电信号采集装置中工频陷波模块的电路示意图。图标:100-肌电信号采集装置;101-采集模块;1011-第一采集电极;10111-激光测距仪;1012-第二采集电极;1013-参考电极;10131-竖板;102-前置信号放大模块;103-带通滤波模块;104-工频陷波模块;105-信号二级放大模块;106-显示终端。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围,而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本技术的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。肌电信号(EMG)是众多肌纤维中运动单元动作电位(MUAP)在时间和空间上的叠加。表面肌电信号(sEMG)是浅层肌肉EMG和外周神经上电活动在皮肤表面的综合效应,能在一定程度上反映神经肌肉的活动。本申请实施例提供了一种肌电信号采集装置100,如图1所示,包括采集模块101、前置信号放大模块102、带通滤波模块103、工频陷波模块104、信号二级放大模块105和显示终端106。人体生物电的检出,必须依靠感受器的引导。由于肌电信号比较微弱,因此选择何种感受器来引导关系很大。采集模块101用于采集皮肤上的肌电信号,可以将采集模块101与受试者的皮肤相贴合,接收皮肤表面的较微弱的肌电信号。具体的,采集模块101可以包括第一采集电极1011、第二采集电极1012和参考电极1013三部分,第一采集电极1011和第二采集电极1012可以构成差分电极,参考电极1013作为参考端。在实际使用中,可以将采集模块101中的三个电极贴合在受试者的目标位置,实现对肌电信号的采集。两个差分电极可以置于所测肌肉表面处,以及参考电极1013可以置于远离所测肌肉表面处的人体表面的另一位置。由于表面肌电信号较为微弱,约为微伏级别,在采集时极易受到各类外界电磁干扰的影响,如静电、电磁辐射、工频干扰,所以需要在采集时另外设置一个参考电极1013,可以保持信号采集的准确和稳定。根据现有肌电采集模块101的组合方式,肌电信号采集系统分为单极采集系统,双极采集系统以及多极采集系统等,每种采集方式都有其内在的合理性和所侧重的因素。在本系统中,出于抗干扰能力方面考虑,采用双极采集系统,由于运动伪迹和环境噪声相对于肌电信号来说,属于共模信号,采用这种差分组合方式,当选用具有高共模抑制比的放大芯片时,可以对共模信号起到很强的抑制作用,从而最大程度上减少信号中混入的环境噪声,提升信噪比。详细的,如图2所示,所述第一采集电极1011包括电极片及可拆卸的设置在所述电极片上的激光测距仪10111。所述参考电极1013包括参考电极1013片及可拆卸设置在所述参考电极1013上的竖板10131,所述竖板10131用于反射所述激光测距仪10111本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置,其特征在于,包括:至少一个用于采集皮肤上肌电信号的采集模块;与所述采集模块相连接,用于将所述肌电信号进行放大的前置信号放大模块;与所述前置信号放大模块相连接,用于将放大后的肌电信号中的环境噪声、运动伪迹、其他生理电信号滤除的带通滤波模块;与所述带通滤波模块相连接,用于将滤波后的肌电信号中的工频电磁干扰滤除的工频陷波模块;与所述工频陷波模块相连接,用于将滤除工频干扰后的肌电信号进一步放大的信号二级放大模块;与所述信号二级放大模块相连接,用于将所述肌电信号显示出来的显示终端。

【技术特征摘要】
1.一种基于多阶滤波的肌电信号采集装置,其特征在于,包括:至少一个用于采集皮肤上肌电信号的采集模块;与所述采集模块相连接,用于将所述肌电信号进行放大的前置信号放大模块;与所述前置信号放大模块相连接,用于将放大后的肌电信号中的环境噪声、运动伪迹、其他生理电信号滤除的带通滤波模块;与所述带通滤波模块相连接,用于将滤波后的肌电信号中的工频电磁干扰滤除的工频陷波模块;与所述工频陷波模块相连接,用于将滤除工频干扰后的肌电信号进一步放大的信号二级放大模块;与所述信号二级放大模块相连接,用于将所述肌电信号显示出来的显示终端。2.根据权利要求1所述的基于多阶滤波的肌电信号采集装置,其特征在于,所述采集模块包括第一采集电极、第二采集电极和参考电极,所述第一采集电极和第二采集电极构成差分电极,用于接收肌电信号,所述参考电极用于提供参考信号。3.根据权利要求2所述的基于多阶滤波的肌电信号采集装置,其特征在于,所述第一采集电极包括电极片及可拆卸的设置在所述电极片上的激光测距仪;所述参考电极包括参考电极片及可拆卸设置在所述参考电极...

【专利技术属性】
技术研发人员:逯迈董绪伟周明娟
申请(专利权)人:兰州交通大学
类型:新型
国别省市:甘肃,62

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