基于无线网络的肌电测量系统的研究

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当人做各种类型的运动时,用表面电极采集参与运动的骨骼肌得到的电生理信号即为表面肌电(Surface Electromyograhy,简称SEMG)信号。它是一种肌肉活动在肌肉表面传递的生物电,因此在近些年来,有越来越多的研究人员开始研究它,它的检测分析对临床诊断及康复医学、运动医学具有重要的意义。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN),由多个节点形成网络,集传感器、计算机、网络通信、无线传输以及嵌入式技术于一体,能够实时采集网络内的重要信息,并可以无线监控这些节点的状态,这就解决了传统肌电测量系统移动性差,易受到数据线的限制,使用维护不便等缺点。因此医疗设备的小型化、便携化是一个趋势。基于无线网络的肌电测量系统在灵活性、实时性、远距离可操作性上使整个测量系统的性能大大提升。本文设计了一种肌电信号采集系统。肌电信号采集系统包括预处理电路系统、无线传输系统以及计算机等。其中,预处理电路又包括前置放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、工频陷波电路、二级放大电路、电平抬升电路。原始的肌电信号经过前处理电路整理之后,信噪比被大大提升,为后面的采样、传输、显示打好了基础。并且,前置放大电路可以滤除低频噪声,有效抑制基线漂移,也避免了过大的直流或者超低频信号进入医用放大器烧毁器件的可能。无线传输系统用MSP430单片机作为主控制器,并使用自带的AD对电平抬升的信号完成AD采样,并通过无线射频模块nRF905传输和接收肌电数字信号,之后通过串行口与计算机通信,上位机将数字信号显示,便于下一步的分析和研究。本文主要采集了尺侧腕屈肌、桡侧腕屈肌等肌肉的表面肌电信号,并使用MATLAB对其进行小波去噪分析,使用软阈值去噪的方法处理肌电信号,然后进行时域和频域的特征提取。
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