在醫(yī)療診斷、體育科研、航空航天和集成工控等領(lǐng)域,都越來越注重高精度的智能技術(shù),尤其面對如今越來越集成化的電子設(shè)備以及復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境,對微小信號的采集及處理更顯得尤為重要。本文的主要研究內(nèi)容是以肌電信號這種小信號的濾波、去噪展開的。為了提取清晰、完整的肌電信號,肌電信號的去噪處理勢在必行,人體很多電信號的提取、分析同樣可以借鑒肌電信號的處理方法,因此該研究具有十分重要的意義和價值。針對微小信號檢測系統(tǒng)和高靈敏度自動化儀表中傳感器輸出電信號很小且極易受到外界噪聲信號干擾的問題,本文以表面肌電信號為例進行分析、研究,根據(jù)其信號微弱、頻率低、極易受到干擾的特點,提出了本系統(tǒng)的設(shè)計要求,并根據(jù)主要干擾的來源及特點確定整體設(shè)計方案。為了做出更加科學且有效的設(shè)計,需要遵循以下兩點:一是有針對性地分析目標信號的特征及環(huán)境干擾因素,從而提出相應(yīng)的具體處理措施;二是既要從信號采集的源頭加入降噪、濾波處理,同時對采集到的電信號要進一步實現(xiàn)數(shù)字濾波,以提高采集精度。因此,在肌電信號濾波研究中,首先設(shè)計該小信號的采集模塊,以盡可能地從信號源頭減少外界帶來的噪聲干擾,由于直接采用大規(guī)模濾波算法實現(xiàn)信號降噪不僅會增加復(fù)雜度,更降低了適用靈活性,因此首先設(shè)計了具有高共模抑制比、放大增益靈活可調(diào)、具有良好抗噪聲性能的小信號采集與處理前端模塊,包括前置放大、帶通濾波以及陷波等電路單元;并在Multisim軟件中仿真驗證各模塊的正確性、可行性,從信號的前端采集階段實現(xiàn)硬件濾波;最后基于STM32進行信號數(shù)據(jù)的采集及后續(xù)處理,針對主要干擾:基線漂移、工頻干擾和運動干擾,分別介紹和研究了自適應(yīng)濾波和小波變換等算法的降噪處理,并作對比、分析。通過仿真驗證,該設(shè)計基本滿足要求,能夠?qū)崿F(xiàn)微小信號的濾波處理。
【學位單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM935
【部分圖文】：

骨骼肌示意圖

信號分析信號的典型特征地、有針對性的對目標信號實現(xiàn)低噪聲采集、處理，達到更好濾面肌電信號的產(chǎn)生機理以及它的典型信號表現(xiàn)特征進行了解，更噪聲來源分析，并有針對性地提出解決方案。基于此，再針對了體的濾波設(shè)計，從而更有效地實現(xiàn)微小信號的濾波處理。采集模塊設(shè)計的關(guān)鍵，首先就是要了解肌電信號的具體特點，包、干擾來源等，根據(jù)具體的科學數(shù)據(jù)進行嚴格的電路設(shè)計，這樣不必要的噪聲，過濾掉客觀條件所引入的干擾，采集到干凈的、然肌電信號的波動強度會存在個體差異，但是不同的肌電采集環(huán)集位置以及采集模塊的設(shè)計都會對信號采集有所影響，因此必須科高效率。

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文面肌電信號采集原理圖 2.3 所示，這是肌肉動作時的電流發(fā)生過程，通過采集模塊，將單極性的動換為了雙極型，即信號采集的具體原理分析。其次，人體無論出于動作中還是會或多或少地產(chǎn)生一定量的電波動，也就是人體表始終可以檢測到電信號，只同而已。如下圖所示，首先需要在體表放置兩個貼片電極，電極接觸到皮膚表表電信號傳輸?shù)角岸瞬杉K進行放大，如果肌肉處于靜息態(tài)，那么幾乎采集應(yīng)信號；電信號的產(chǎn)生過程大致為：當肌肉受到一定刺激后，肌纖維上會在 t1一個動作電位，就近原則，在 t2 時刻它首先會傳導(dǎo)至電極M 處，又由于電位的因此該動作電位相對于位置較遠的電極 N 來說是正的，所以電極導(dǎo)出正向電推移，電位依次傳播，電極也經(jīng)過極化、去極化依次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，t3 時電位變?yōu)?0[13
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本文編號：2859859