【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,多生理信號檢測技術(shù)在各個科學(xué)領(lǐng)域以及生活中的應(yīng)用研究逐漸普及,而新型慣性傳感技術(shù)的加入為生理電信號采集過程中運動模式識別及運動功能評價提供了參考,使采集信息更加全面。為此,本文基于腦電-肌電-慣性信息同步采集思路,通過高性能采集電路、嵌入式硬件集成、Wi-Fi節(jié)點化同步組網(wǎng)、數(shù)據(jù)應(yīng)用終端等設(shè)計,對腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)進行開發(fā)。并且針對系統(tǒng)設(shè)計實驗,通過腦電-肌電-慣性信息分析方法進行參數(shù)測試比對,驗證系統(tǒng)的有效性及先進性。本文具體工作如下:(1)研究了生理電研究的發(fā)展歷程,針對當前市面上的采集設(shè)備的特點與不足,提出腦電-肌電-慣性信息同步采集的設(shè)計方案,分析了腦電、肌電信號及慣性信息采集原理、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)以及系統(tǒng)開發(fā)流程,詳細分析了采集系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求。(2)設(shè)計了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的硬件部分,以高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移等性能指標為出發(fā)點,從多參量生理信號調(diào)理電路、慣性信息捕獲電路、電源系統(tǒng)、嵌入式硬件集成方面進行硬件系統(tǒng)的開發(fā)。通過仿真分析和示波器硬件電路測試,驗證了硬件電路的參數(shù)性能。(3)設(shè)計了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的軟件部分。開發(fā)了采集節(jié)點嵌入式程序,數(shù)據(jù)同步傳輸網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺。并利用信號預(yù)處理算法對多參量信號進行信號優(yōu)化。(4)基于腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng),設(shè)計多參量生理信號同步采集實驗,通過多參量設(shè)備節(jié)點獲取前額表面腦電、手臂、肌電及慣性信息,以此對系統(tǒng)進行功能性測試并與同類設(shè)備對比分析,進一步驗證了腦電-肌電-慣性信息同步采集系統(tǒng)的有效性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318;TP274.2
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 課題的研究背景和意義生理活動過程中觸發(fā)的內(nèi)部微弱電變化，可以視為人體對周圍事物感知方式的體現(xiàn)，我們稱其為生理信號，簡單來說就是生物電。生物電指生物的器官、組織和細胞在生命活動過程中發(fā)生的電位和極性變化。它是生命活動過程中的一類物理-化學(xué)變化，是正常生理活動的表現(xiàn)，也是生物活組織的一個基本特征[1]�？茖W(xué)研究中，一般使用各類電極將生物電提取出來。生物電主要按人體各部分器官組織分類，它們種類繁多，宏觀上有腦電、肌電、心電、腸胃電、眼電等，微觀上有動作電位和細胞膜電位等。上述生理電信號中，腦電與肌電信號在科學(xué)研究中使用最廣泛，且最具有研究意義。

反映到交互設(shè)備上，可幫助體育、醫(yī)療、游戲等各相關(guān)領(lǐng)域人士進行人機交互訓(xùn)練。圖1-2 為肌電信號的實際應(yīng)用。a) 肌力檢測 b) 人機交互圖 1-2 肌電信號的實際應(yīng)用綜上，以腦電、肌電為代表的多參量生理電信號同步采集及分析的成果能夠為便攜式實時采集、運動中動態(tài)信號獲取、多信息綜合采集技術(shù)以及人-機交互技術(shù)提供新的研究方向，對于醫(yī)療、教育、游戲、體育等各領(lǐng)域的發(fā)展有著極大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

此外系統(tǒng)還可配置探測心電信號、關(guān)節(jié)活動的慣性數(shù)據(jù)、力矩、力的傳感器，進行動多種生理數(shù)據(jù)采集，廣泛應(yīng)用于體育科研、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域品采用近場無線節(jié)點化網(wǎng)絡(luò)布局，16 通道的肌電可同步采集。由于融入了慣分析芯片，有 64 個實時動作捕捉通道。此外，利用平行桿專利技術(shù)，Delsys 電采集設(shè)備能夠確保信號的高信噪比。無論是信號質(zhì)量、使用簡易程度還是套上，Delsys Trigno 均有著高水準的表現(xiàn)，這使得它在肌電信號的相關(guān)領(lǐng)域使用。Neuracle 無線腦電采集系統(tǒng)[21]是國內(nèi)的博銳康公司推出的一款面向腦機接電采集設(shè)備，如圖 1-4(b)所示。它的濕電極布局參照國際 10-20 系統(tǒng)，如圖 1-，擁有 8 到 64 個信號配置通道，密集的數(shù)組空間分辨率確保表面腦電信號的量。利用非侵入性的腦電波干電極采集技術(shù)，Neuracle 可以檢測使用者大腦神訊號，解讀使用者大腦對特定動作產(chǎn)生的意義，以先進軟體進行分析，其后數(shù)據(jù)訊息傳輸至終端設(shè)備。不但能實時顯示表面腦電信息，在一定程度上分與情緒，還能對終端設(shè)備上的游戲界面或載體進行意念控制。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2758646