2014课程设计_表面肌电信号采集

《电子技术》课程设计报告课题名称：前臂表面肌电信号调理采集电路班级电气1122 学号1121205234学生姓名邵慧洁专业电气工程及其自动化系别电子信息工程系指导老师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院2014年5月目录摘要 (1)第 1 章设计目的和要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)第 2 章多感知肌电假手系统 (3)2.1 单元电路设计 (3)2.1.1 电路的组成分析 (3)2.1.2 单元电路设计与调试 (3)2.2总体设计 (4)2.3单元电路元器件介绍 (6)2.3.1元器件列表 (7)2.3.2单元电路元器件功能说明及使用方法 (6)第 3 章电路研制结果 (10)3.1调试 (10)3.2电路测试及测试结果 (10)3.2.1测试方法 (10)3.2.2测试结果 (10)3.2.3性能分析 (10)第 4 章总结与展望 (12)4.1 本文工作总结 (12)4.2心得体会 (13)4.3 研究展望 (13)参考文献 (14)摘要具有多种感觉的智能仿生假手研究,目的是为了提高肢残人士的生活自理度,缩小其与健康人肢体之间功能上的差异,保障肢体残疾患者心理健康,促进社会文明及医疗福利事业的发展。

同时,智能仿生假手研究集多传感器技术、信息融合技术、生物医学工程、电子信息等多学科领域的交叉,促进了当今的各项尖端技术相互渗透。

人类的上肢系统功能复杂,感觉反馈极其丰富,而目前商用的电动假手基本上采用肌电信号控制,并不具备对所抓物体的信息感知反馈。

为了使假手尽可能地模仿人手的功能,提高假手的仿生性和智能性,有必要在肌电电动假手系统上增添多传感器感知系统。

佩戴肌电假手的残疾人以残肢表面肌电信号作为假手控制信号,实现近似自然的手部动作操控。

涉及表面肌电信号的采集处理、手部动作识别、假手运动控制等技术。

多传感器感知与肌电电动假手的有机结合将使假手具有良好的仿生性,并使假手操作的智能化程度得到有效的提升。

面向个性化康复的表面肌电信号检测电路设计方案表面肌电信号检测电路是个性化康复领域中一项重要的技术，它能够实时记录肌肉活动的电信号，并为康复治疗提供参考依据。

本文将针对面向个性化康复的表面肌电信号检测电路进行设计方案的分析与探讨。

一、引言在个性化康复中，表面肌电信号检测电路是一项关键技术，它能够实时监测肌肉活动，进而提供针对性的康复治疗方案。

本文将围绕个性化康复的需求，设计一种高精度、高稳定性的表面肌电信号检测电路。

二、电路设计要求1. 高精度：检测电路应能高精度地采集表面肌电信号，确保数据准确性。

2. 高稳定性：检测电路应具备良好的稳定性，以确保长时间连续监测的可行性。

3. 低功耗：考虑到移动康复设备的需求，设计的检测电路应具备低功耗特性，延长电池使用寿命。

4. 便携性：检测电路的尺寸要小巧，并优化布局，以方便患者佩戴。

三、电路设计方案基于以上需求，本文提出以下电路设计方案：1. 信号放大器设计：采用多级放大器结构，以提高信号采集的灵敏度和增益。

同时，引入滤波器对干扰信号进行抑制，以确保信号质量。

2. 低噪声设计：通过优化电路布局和选用低噪声元件，降低电路自身的噪声水平，提高信噪比，保证数据准确性。

3. 低功耗设计：采用低功耗运算放大器、低功耗滤波器和低功耗数字转换器等元件，以降低整个电路的功耗，延长电池寿命。

4. 便携性设计：精简电路板布局，优化尺寸和重量，考虑佩戴舒适度，提高患者的使用体验。

四、电路实现与测试本文拟采用模拟电路和数字电路相结合的方式实现面向个性化康复的表面肌电信号检测电路。

在设计完成后，需要进行测试以验证电路的性能。

1. 电路性能测试：通过输入模拟信号或真实肌肉信号，对电路的增益、频率响应、信噪比等性能指标进行测试。

2. 功耗测试：通过连接电源，测量整个电路的功耗，评估是否符合低功耗设计要求。

3. 可靠性测试：对电路进行长时间运行测试，并模拟不同环境条件下的应用场景，以验证电路的稳定性和可靠性。

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]。

如何设计一款高精度的表面肌电信号检测电路表面肌电信号（surface electromyography，sEMG）是一种测量肌肉活动的生物电信号，被广泛应用于医学、康复、人机交互等领域。

设计一款高精度的sEMG信号检测电路至关重要，本文将就此进行探讨。

1. 概述高精度的sEMG信号检测电路应具备以下特点：高信噪比、宽带宽、低偏移电流、抗干扰能力强、精密放大和过滤、适应不同应用场景等。

2. 信号采集电路设计2.1 电极设计选择合适的电极对sEMG信号的采集至关重要。

常见的电极有干接触电极和湿接触电极。

对于高精度的sEMG信号采集，湿接触电极是更优的选择，因其接触电阻较低、信号采集稳定可靠。

2.2 高阻抗输入电路设计为了最大程度地减小电极接触电阻对信号采集的影响，应设计高阻抗输入电路。

该电路通常由运放和浮动放大器组成，能够提供高输入阻抗、低偏移电流和高通带宽。

3. 信号处理电路设计3.1 带通滤波器设计sEMG信号通常包含从0.05Hz到500Hz的频率成分，因此，设计带通滤波器以滤除高低频噪声是必要的。

常见的滤波器包括巴特沃斯滤波器和椭圆滤波器等，选择适当的滤波器类型和参数以保证信号的准确性和稳定性。

3.2 放大器设计为了增强sEMG信号的幅度，选择适当的放大器进行信号放大是必要的。

运放是常用的放大电路元件，其增益和带宽决定了整个电路的放大性能。

应选择高增益、低噪声、低失真的运放，同时考虑功耗和供电电压等因素。

4. 电路优化与稳定性考虑4.1 噪声抑制为了提高信号质量，应对电路进行优化以减小噪声。

这可以通过增加滤波器级数、优化放大器电路和增加阻尼电路等方式实现。

4.2 干扰抑制在实际应用中，sEMG信号往往受到来自其他电源和环境的干扰。

为了抑制这些干扰，可以采用差分输入电路、屏蔽、滤波器等方法，提高电路的抗干扰能力。

4.3 温度稳定性sEMG信号检测电路的温度稳定性对于提高测量精度至关重要。

应选择具有较低温漂的电路元件，并合理设计供电电路和散热装置，以保证电路的稳定性。

表面肌电信号检测电路的高速采样与数据传输设计表面肌电信号（Surface Electromyographic Signal，sEMG）是一种测量肌肉活动的非侵入性方法，被广泛应用于生物医学工程、康复医学和人机交互等领域。

为了有效地采集和传输sEMG信号，设计一个高速采样与数据传输的电路至关重要。

一、介绍sEMG信号是由肌肉神经活动引起的电位变化所产生的，其频率范围通常在10Hz至1000Hz之间。

为了准确地采集sEMG信号，采样频率必须足够高。

本文将介绍一个高速采样与数据传输的电路设计，以满足sEMG信号的要求。

二、高速采样电路设计1. 运放选择为了增强sEMG信号的弱电压变化，需要使用低噪声、高放大倍数的运放。

常用的运放芯片有AD620、INA114等。

根据实际需求选择适合的运放，并根据其数据手册进行电路连接和部署。

2. 滤波电路sEMG信号中包含很多主频和高频干扰，因此需要设计一个滤波电路来去除杂散干扰。

常用的滤波电路包括带通滤波器和陷波器。

带通滤波器可用于滤除主频干扰，陷波器可用于去除高频干扰。

3. 采样电路为了实现高速采样，可以使用模数转换器（ADC）将采样的模拟信号转换为数字信号。

选择适合的ADC芯片，并根据其数据手册进行电路设计。

为了避免采样过程中的失真，还可以添加采样保持电路。

三、数据传输设计1. 数据处理芯片选择为了将采样到的sEMG信号传输到外部设备进行处理，需要选择适合的数据处理芯片。

常用的数据处理芯片有USB转串口芯片、蓝牙芯片等。

选择合适的芯片，并根据其数据手册进行电路连接和部署。

2. 通信协议根据实际需求和外部设备的接口要求，选择合适的通信协议。

常用的通信协议有UART、SPI、I2C等。

根据所选择的通信协议，设计相应的电路连接和数据传输流程。

3. 数据传输电路为了保证数据传输的稳定和可靠，可以添加数据缓冲电路和防干扰电路。

数据缓冲电路可用于缓存采样数据，防止数据丢失或重叠。

表面肌电信号检测电路的原理与设计方法表面肌电信号（Surface Electromyographic Signals, sEMG）是一种用于检测人体肌肉活动的生物电信号。

sEMG信号检测电路的设计是为了提取和测量这些信号，用于各种应用，如康复医学、运动控制、人机交互等。

本文将介绍sEMG信号检测电路的原理、设计方法和相关考虑因素。

一、表面肌电信号简介表面肌电信号是通过肌肉纤维活动而产生的电信号，由肌肉活动引起的离子流动引起了肌肉组织的生物电势变化。

sEMG信号具有较低的幅度和较高的噪声水平，需要通过合适的电路设计和信号处理技术来提取有用的信息。

二、表面肌电信号检测电路的原理表面肌电信号检测电路主要由前置放大器、滤波器和增益控制器组成。

其工作原理如下：1. 前置放大器：前置放大器用于增强sEMG信号的幅度，以便后续的信号处理。

由于sEMG信号的幅度较小，前置放大器应具有高放大倍数、低噪声和宽频带特性。

常用的前置放大器电路包括差分放大器和双电源放大器。

2. 滤波器：滤波器用于去除sEMG信号中的噪声和无关频率成分，以提取感兴趣的信号。

常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器主要用于去除高频噪声，带通滤波器可选择性地通过感兴趣的频率范围。

3. 增益控制器：增益控制器可根据需求调整sEMG信号的放大倍数，以适应不同的应用场景。

它可以通过选择不同的反馈电阻或电压增益控制电路来实现。

三、表面肌电信号检测电路的设计方法在设计表面肌电信号检测电路时，需要考虑以下因素：1. 电源选择：应选择适宜的电源电压和电流，以满足电路的工作要求，并保证信号的质量和稳定性。

2. 前置放大器设计：根据sEMG信号的幅度和噪声水平，选择合适的放大倍数和前置放大器电路。

同时，注意选择低噪声、宽频带的运算放大器和适当的反馈电路。

3. 滤波器设计：根据应用需求，选择合适的滤波器类型和截止频率。

滤波器的设计应考虑滤波器特性、阶数和滤波器电路的实现方式。

表面肌电采集
表面肌电采集（Surface electromyography，sEMG）是一种通
过外部电极放置在皮肤表面来测量和记录肌肉活动的技术。

它通过测量肌肉组织中的电位差来反映肌肉的电活动。

表面肌电采集的操作比较简单，只需要将电极贴在身体的肌肉表面即可。

常见的电极有单极和双极两种，单极电极只记录肌肉的总体电位，而双极电极则可以记录肌肉间的电位差。

使用表面肌电采集技术可以获取到肌肉的电活动信号，进而了解肌肉的收缩程度和模式。

这对于运动研究、康复训练、人机交互等领域都具有重要意义。

例如，在康复训练中，可以利用表面肌电采集技术帮助康复者正确执行运动，并监测康复者的肌肉恢复情况。

虽然表面肌电采集技术操作简单，但是由于信号受到肌肉发电、电极脱落、噪声干扰等因素的影响，数据质量可能存在一定的限制。

因此，在采集和分析数据时需要注意噪声的去除和信号处理的方法，以获得准确可靠的结果。

表面肌电信号采集（硬件部分）报告一．研究背景肌肉收缩时伴随的电信号，表面肌电信号是各个运动单元动作电位在表面电极处之和，是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。

本课程设计通过表面肌电信号幅值的检测，实现对手指运动或抓握力量的识别。

图一表面肌电信号图2 手指运动的肌电信号肌电信号特性设计肌电信号采集系统，首先要了解并分析肌电信号的特性，明确肌电信号的特性能够更好的滤除噪声，更好的设计肌电采集系统。

肌电信号发源于作为中枢神经一部分的脊髓中的运动神经元。

运动神经元的细胞体处在其中，其轴突伸展到肌纤维处，经终板区（哺乳类神经肌肉接头为板状接头，故称终板或称运动终板motor endplate）与肌纤维耦合（是生化过程性质的耦合）。

与每个神经元联系着的肌纤维不只一条。

这些部分合在一起，构成所谓运动单位，如图（2.1）。

运动单位是肌肉的最小功能单位并能被随意地激活，它由受同一运动神经支配的一群肌肉纤维组成，肌电信号(EMG)是由不同运动单位的运动单位动作电位motor unit action potential，MUAP)组成。

肌电信息与肌肉收缩的关系可以概述如下：由中枢神经系统发出传向运动神经末梢分支的运动电位，传递着驱使肌肉收缩的信息。

由于神经末梢分支的电流太小，常不足以直接兴奋大得多的肌纤维，但是通过神经肌肉接头处的特殊终板的类似放大作用，这样就爆发一个动作电位沿着肌纤维而传播，在动作电位的激发下随之产生一次肌肉收缩。

这种兴奋和收缩之间的联结是通过肌纤维内部特殊的传导系统实现的，因此，可以明确以下概念：1）动作电位不是肌肉收缩的表现，而是发动肌肉收缩机制的重要部分。

2）由于肌肉信号只与给予肌肉的指令成比例，因此肌肉实际上不需要产生力，但工作了的肌肉仍然是发放肌电的适当源泉。

各肌纤维在检测点上表现出的电位波形，其极性与终板和检测点的相对位置有关（例如图2.2上纤维1和n引起的电位波形与纤维2，3引起的电位波形反向）。

浅谈表面肌电信号与采集摘要：表面肌电信号（Surface Electromyography，SEMG）是人神经对运动系统在控制时产生的微弱生物电信号，在皮肤表面通过表面电极进行提取、放大、降噪，在信号显示机上显示和记录的时间——能量幅值信号。

它是神经系统在控制运动系统的肌肉运动时的一种信号表达，该信号检测方式对人的身体没有伤害。

但是，最初的表面肌电信号相对微弱，会受到各种各样外界信号的干扰，而且，对于简单采集出来的肌电信号，其形式无法完全理解，无法对其中的有效特征进行迅速的分辨。

因而，我们不仅需要对其信号进行处理和特征提取，并且在该基础上采用不同的方法，对手臂的不同动作的模式识别也是一个重点的研究方向。

关键词：表面肌电信号，特征提取，模式识别1 引言随着现代科学医疗技术的发展，现代医疗科学与机器人技术相结合形成了一门新型学科，就是医疗康复学，现已成为机器人技术的一个热门课题。

医疗康复学综合了生物、机械、电子等诸多学科，该学科采用电子信息技术以及计算机科学技术，操作机械设备，帮助残疾人进行康复医疗，极大的提高了康复效果。

当前，治疗型康复机器人设备，已经由封闭式的实验室研究阶段快速走向实际应用。

随着时间的推移，表面肌电信号的假肢手的逐步增加，假肢手的使用在一定程度上提高了残疾人的运动能力并提高了他们生活的质量，带来了相当明显的社会效益。

但调查发现，在使用了假肢手的肢体残缺患者中，约有30%～50%的人使用非常少或者不能使用，特别是身体两侧均截肢的患者拒绝使用肌电假肢的倾向尤为明，其主要问题是假肢手反应较慢，动作识别准确率不高，控制效果不稳定，与真正的肢体动作还存在较大的差距，这些问题导致了肢体残缺者不愿意使用假肢。

这说明由肌电信号控制的假肢手技术还有很大的提升空间，需要对其进行进一步深入的研究，提高SEMG信号处理系统的模式判别能力，让SEMG信号控制的假肢，能够被患者控制自如给肢体残缺残疾人带来更大的生活便利。

表面肌电信号采集系统设计李成凯;席旭刚;王俊伟;武昊【摘要】The surface EMG acquisition system is costly and bulky nowadays , which does not meet the academic and clinical needs .According to the academic and clinical demand , a small portable acquisition system with simple structure and low cost is designed to achieve the surface EMG acquisition .The system includes surface EMG electrodes , instrumentation amplifier ( INA128 ) , filter, voltage lifting circuit and A/D converter .The test results show that the acquisition system can acquire the surface EMG , which is available for research and analysis of human movement patterns .%目前国内外的表面肌电采集系统价格高昂，体积较大，不便携带，根据临床上方便携带的要求设计了一种结构简单低成本的小型便携表面肌电信号采集系统。

系统包括获取表面肌电信号的表面电极，仪表放大器（INA128），滤波与二级放大，电压抬升，A／D转换等部分。

测试结果表明，采集电路可以采集到良好的表面肌电信号，并且可供研究分析人体的动作模式。

【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】表面肌电信号;信号采集;检测电路【作者】李成凯;席旭刚;王俊伟;武昊【作者单位】杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018;杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018;杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018;杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN911.70 引言肌电信号(Electromyography，EMG)是产生肌肉动力的电信号根源，是肌肉中很多运动单元的动作电位在时间和空间上的叠加，反映了神经、肌肉的运动状态［1］。

肌电信号采集流程和注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!一、肌电信号采集流程1. 准备工作选择合适的肌电采集设备，如肌电图仪、表面电极等。

表面肌电信号检测电路的高速数据采集与处理随着生物医学领域的发展，表面肌电信号检测技术在康复和运动控制中发挥着重要作用。

为了能够准确、高效地采集和处理表面肌电信号，需要设计一套高速数据采集与处理电路。

本文将介绍这一电路的设计原理、关键组成部分以及实现过程。

1. 背景介绍表面肌电信号是人体肌肉运动产生的电活动信号，可以用来评估肌肉的活动状态和疾病情况。

传统的表面肌电信号采集电路存在信号干扰和低采样率等问题，为了解决这些问题，需要设计一套高速数据采集与处理电路，以提高信号采样的质量和效率。

2. 设计原理高速数据采集与处理电路的设计原理主要包括信号采集、信号放大和信号处理三个环节。

信号采集：采用表面电极，将电极与肌肉表面紧密贴合，实时采集肌肉活动产生的微弱电信号。

信号放大：使用高增益的信号放大器将采集到的微弱电信号放大成适合模数转换器（ADC）输入的电压范围。

信号处理：采用数字信号处理器（DSP）对放大后的信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理，以得到有用的信息。

3. 关键组成部分（1）表面电极：通过选用导电材料和适当设计形状，保证电极与肌肉表面接触良好，能够准确采集肌肉信号。

（2）信号放大器：采用低噪声、高增益的运算放大器，通过对信号进行放大来提高信号质量，并将信号调整至ADC的输入范围。

（3）模数转换器（ADC）：将模拟电信号转换为数字信号，并根据设定的采样率进行采样，以便后续数字信号处理。

（4）数字信号处理器（DSP）：对采集到的数字信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理，以获得有关肌肉活动的信息。

4. 实现过程（1）电路设计：根据上述原理和组成部分，设计相应的电路图，确定各个元器件的连接和参数。

（2）电路制作：按照电路图进行元器件的选取和布局，将各个部分连接起来，形成完整的电路板。

（3）电路调试：将制作好的电路连接到电源和计算机等设备上，测试电路的工作状态，并进行调试和优化，以确保电路的正常运行。

表面肌电信号课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解表面肌电信号的基本概念，掌握其产生原理和应用领域。

2. 学生能描述表面肌电信号的特点，了解信号处理方法及其在运动科学、康复工程等领域的应用。

3. 学生能掌握肌电信号的采集、分析和处理技术，了解相关设备和软件的使用。

技能目标：1. 学生具备使用表面肌电信号采集设备进行数据采集的能力，能正确操作设备并完成信号采集。

2. 学生能运用信号处理软件对表面肌电信号进行分析，提取关键信息，并对其进行分析解读。

3. 学生能运用所学知识解决实际问题，如设计简单的表面肌电信号应用案例。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物电信号的探究兴趣，提高对科学研究的热情和积极性。

2. 学生树立团队协作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题。

3. 学生关注表面肌电信号在现实生活中的应用，认识到其在健康、医疗等领域的价值。

课程性质：本课程为跨学科课程，涉及生物、电子、计算机等多个领域，旨在培养学生的实践操作能力和综合运用知识解决问题的能力。

学生特点：高年级学生，具有一定的生物学、电子学和计算机科学基础，具备较强的自主学习能力和动手实践能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作和实际应用，培养学生的创新思维和跨学科整合能力。

通过分解课程目标，为教学设计和评估提供具体依据。

二、教学内容1. 表面肌电信号基本概念：介绍肌电信号的来源、产生机制及其在生理学中的意义。

- 教材章节：第1章 肌电信号基础2. 表面肌电信号采集技术：讲解表面肌电电极的使用、信号采集系统的组成及操作方法。

- 教材章节：第2章 肌电信号采集技术3. 表面肌电信号处理方法：介绍信号预处理、特征提取、模式识别等分析方法。

- 教材章节：第3章 肌电信号处理方法4. 表面肌电信号应用案例：分析表面肌电信号在运动科学、康复工程等领域的实际应用。

- 教材章节：第4章 肌电信号应用案例5. 实践操作：组织学生进行表面肌电信号采集、处理和分析的实践活动。

表面肌电信号检测电路的设计原理解析本文将对表面肌电信号检测电路的设计原理进行详细解析。

肌电信号是指由人体肌肉运动产生的微弱电信号，通过对这些信号的检测和分析可以获得关于肌肉运动状态和肌肉疲劳程度等信息。

而表面肌电信号检测电路的设计是实现对这些信号的采集和处理的关键。

一、肌电信号检测原理肌肉的运动是由神经系统发出指令，刺激肌肉产生收缩并产生电信号。

这些电信号可以通过电极传感器采集到并转换成模拟电压信号。

肌电信号通常是微弱的，所以需要采用放大电路将信号放大到适合测量的范围。

另外，由于肌电信号中可能存在伪迹干扰，还需要进行滤波和去噪处理。

二、表面肌电信号检测电路设计要点1. 电极选择：电极的选择是影响肌电信号检测准确性的关键因素。

常用的电极有干接触电极和湿接触电极。

干接触电极适合短时的检测，但容易引起伪迹干扰；湿接触电极适合长时间的检测，但需要液体介质。

根据实际需求选择适当的电极。

2. 放大电路设计：放大电路需要对肌电信号进行放大，同时还需要抑制伪迹干扰。

通常采用差分放大器结构，通过调节放大倍数和增益控制，合理放大信号同时降低噪音。

3. 滤波和去噪：肌电信号中可能存在各种频率的噪音和伪迹。

通过滤波电路，能够滤除不需要的高频噪音和低频漂移，保留有用的信号。

去噪处理可以通过数字滤波算法来实现，如均值滤波、中值滤波等。

4. AD转换器：肌电信号处理完毕后，需要通过模数转换（ADC）将模拟信号转换为数字信号，以便于计算机或其他设备进行进一步处理和分析。

AD转换器的选择要考虑分辨率和采样率等参数，以保证信号的准确性和完整性。

5. 电源和接地设计：为了稳定的供电和减少电磁干扰，电源和接地设计也是电路设计中需要注意的因素。

可以采用稳压电源和良好的接地布线来提高电路的性能。

6. 软件设计：在电路设计完成后，还需要进行相应的软件设计，以实现对肌电信号的保存、分析和可视化显示等功能。

这涉及到嵌入式系统的编程和界面设计等内容。

基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路设计与实现嵌入式系统已经在许多领域得到广泛应用，其中之一就是表面肌电信号（Surface Electromyographic，简称sEMG）的检测。

sEMG信号能够反映人体的肌肉活动情况，因此在医学、运动康复等领域具有重要价值。

本文将介绍基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路的设计与实现，以提供一种有效的方法来获取和分析sEMG信号。

一、概述表面肌电信号是通过将电极放置在皮肤表面来检测肌肉电活动而得到的信号。

因此，表面肌电信号检测电路的设计需要考虑信号的放大、滤波和处理等方面。

二、电路设计1. 信号放大sEMG信号的幅度通常很小，所以需要将其放大到适当的范围。

放大电路通常采用差动放大器结构，其中两个电极输入分别接到差动放大器的正、负输入端，通过放大器的增益来放大信号。

2. 滤波sEMG信号通常包含很多来自身体其他活动的干扰，如心电信号和运动伪影。

因此，在放大之后需要对信号进行滤波处理。

滤波器可分为两个部分，即低通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器用于去除高频噪声，通常截止频率设置在200 Hz左右。

带通滤波器则用于选择感兴趣的频率范围，通常设置在20 Hz到500Hz之间。

3. 信号处理经过滤波之后，sEMG信号可以传送到嵌入式系统进行进一步的处理。

嵌入式系统可以通过采样和数字信号处理来提取有用的信息。

采样模块用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

采样频率的选择需要考虑到信号的频率特性，一般设置在1000 Hz左右。

数字信号处理模块可以对采集到的sEMG信号进行特征提取和模式识别等处理。

这些处理方法可以用于分析肌肉病变、运动控制等方面。

三、电路实现基于嵌入式系统的表面肌电信号检测电路可以使用现成的开发板或自行设计。

开发板通常具有处理器、模数转换器和相关接口等功能，可以方便地进行信号采集和处理。

实现电路时，需注意电极的选择和放置。

合适的电极能够提高信号质量和减少干扰。

《电子技术》课程设计报告课题名称：前臂表面肌电信号调理采集电路班级电气1122 学号1121205234学生姓名邵慧洁专业电气工程及其自动化系别电子信息工程系指导老师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院2014年5月目录摘要 (1)第 1 章设计目的和要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)第 2 章多感知肌电假手系统 (3)2.1 单元电路设计 (3)2.1.1 电路的组成分析 (3)2.1.2 单元电路设计与调试 (3)2.2总体设计 (4)2.3单元电路元器件介绍 (6)2.3.1元器件列表 (7)2.3.2单元电路元器件功能说明及使用方法 (6)第 3 章电路研制结果 (10)3.1调试 (10)3.2电路测试及测试结果 (10)3.2.1测试方法 (10)3.2.2测试结果 (10)3.2.3性能分析 (10)第 4 章总结与展望 (12)4.1 本文工作总结 (12)4.2心得体会 (13)4.3 研究展望 (13)参考文献 (14)摘要具有多种感觉的智能仿生假手研究,目的是为了提高肢残人士的生活自理度,缩小其与健康人肢体之间功能上的差异,保障肢体残疾患者心理健康,促进社会文明及医疗福利事业的发展。

同时,智能仿生假手研究集多传感器技术、信息融合技术、生物医学工程、电子信息等多学科领域的交叉,促进了当今的各项尖端技术相互渗透。

人类的上肢系统功能复杂,感觉反馈极其丰富,而目前商用的电动假手基本上采用肌电信号控制,并不具备对所抓物体的信息感知反馈。

为了使假手尽可能地模仿人手的功能,提高假手的仿生性和智能性,有必要在肌电电动假手系统上增添多传感器感知系统。

佩戴肌电假手的残疾人以残肢表面肌电信号作为假手控制信号,实现近似自然的手部动作操控。

涉及表面肌电信号的采集处理、手部动作识别、假手运动控制等技术。

多传感器感知与肌电电动假手的有机结合将使假手具有良好的仿生性,并使假手操作的智能化程度得到有效的提升。

表面肌电信号采集综合实验项目设计赵汗青;李海燕;王立新【摘要】提出以整体专业知识为背景的跨课程综合实验设计思想.以表面肌电信号采集综合实验项目设计为例,将机械电子工程专业传感器检测原理、机械工程测试技术、模拟电路、数字电路、计算机接口技术及控制工程等课程内容进行融合,学生通过跨课程实验项目的训练形成了较为完整的机电专业知识体系.这种跨课程的实验教学模式,提高了学生综合运用理论知识解决实际问题的能力,调动了学生学习的主动性,在教学实践中收到了很好的教学效果.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】5页(P52-56)【关键词】综合实验设计;表面肌电信号;肌电信号检测;肌电信号提取【作者】赵汗青;李海燕;王立新【作者单位】黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】TP273根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》要求，我国高等工程教育实施了“卓越工程师人才培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才[1-2]。

工科高等院校是各行各业工程人才培养的重要基地，教学环节是培养人才的重要手段，而实验教学环节是培养学生工程意识、职业技能和创新能力的重要载体[3]。

随着高等教育改革的不断深化，实验教学内容和方式的改革与创新是提高人才培养质量与素质的关键。

目前高等学校的实验设计多为基于一门课程而设计的原理验证性实验[4]，这种实验教学方式对学生综合技能培养有一定的局限性，达不到对学生职业技能的培养[5-6]。

综合性跨课程、跨学期的实验项目是以工程实际问题的为主线，学生通过对实际问题的分析进行实验设计，将本专业相关的多门课程的知识点进行融合，探索性地设计实验方案[7-8]。