表面肌电信号采集电路的设计与实现

本文主要介绍了肌电信号采集电路的设计,并根据此电路采集到了拇短展肌和肱二头肌上的肌电信号。肌电信号由表面电极采集,随后被引入到由放大电路、工频滤波电路、低通滤波电路和高通滤波电路组成的肌电预处理电路进行处理。设计的肌电信号采集电路可以对50 Hz的工频干扰起到很好的抑制作用,利用高通滤波解决了零点漂移的问题,并能有效地提取到(20~500)Hz的肌电信号。     

表面肌电信号分析在低背部肌肉功能评价中的应用

介绍对低背部肌肉功能进行评价有效方法－表面肌电信号（ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｉｇｎａｌ,ＳＥＭＧ信号）分析,并回顾了以往这方面的应用研究。总结出以下结果：（１）静态作业下,ＳＥＭＧ信号的频域分析是对低背部肌肉功能进行评价较有效的方法,其下降斜率还可以反映低背部肌肉的功能水平;（２）动态作业下,有关的研究较少,目前没有一致结论。基于以往研究,本提出了三个尚待进一步完善     

基于EMD分解的表面肌电信号动作模式识别

从非平稳非线性的角度出发,将经验模式分解方法与最大李雅普诺夫指数相结合,对前臂运动时的表面肌电信号进行分析研究,并取得了很好的动作识别效果,研究结果表明该方法可为提高动作表面肌电信号的识别率提供一种新的研究手段.     

基于表面肌电信号对比分析的膝下假肢爬梯补偿机制研究

表面肌电信号是测试肌力大小的重要指标之一。本文通过对6名健体者（健康人组）和6名膝下假肢者（残疾人组）爬梯活动中左右竖脊肌和左右股直肌的表面肌电的时域和频域分析,对比两组被试在爬梯过程中的这四块主要活动肌群肌力的差异。结果,无论是中值频率（Mr）还是积分肌电值（iEMG）,残疾人被试在假肢一侧的股直肌指标值都要显著小于其健体一侧（P〈0．05,n=87）,也小于健康被试的股直肌。残疾被试的竖脊肌显著大于健康被试（P〈O．001,n=87）。研究表明,爬梯过程中,残疾人假肢一侧的股直肌持久力和爆发力均弱于其他身体部位,腰部及健体一侧提供能力补偿。     

基于表面肌电信号的超声探头人因设计评价研究

本研究利用表面肌电采集、分析技术和Borg量表来对超声探头的人因工程学设计进行评价,为超声探头的人因工程学设计评价提供方法参考。在本研究中,邀请10个志愿者使用两个在设计样式和重量存在差异的超声探头进行模拟超声检测操作任务。使用MPl50生理信号记录仪记录前臂上的两块肌肉一指浅屈肌和桡侧腕长伸肌的肌肉活动。同时应用Borg量表对志愿者的主观反馈进行评定。结果显示使用质量较重和手柄宽度较小的超声探头时手部要承担更大的劳动负荷,更容易使局部肌肉产生疲劳,同时志愿者主观反馈结果与表面肌电测定结果存在一致相关性。这个研究方法可以作为对医疗器械手柄人因设计的评价的方法,研究结果可以作为医院在选择超声探头的指导。     

基于Bayes决策理论的表面肌电信号模式分类的研究

通过对采集的四通道表面肌电信号进行分析,对其建立AR（Autoregressive）参数模型,提取AR模型参数构建特征矢量。根据实际表面肌电（SEMG）信号的随机性特征,提出了一种采用Bayes决策理论对肌电信号的AR模型参数特征进行分类的新方法,并运用最小错误率Bayes分类器,很好地实现了对前臂八种动作表面肌电信号的模式分类。平均识别率为99．125％。此外,还提出采用动态聚类中心的方法对其进行了改进,使其平均识别率提高到99．5％。研究表明,采用Bayes分类器对肌电信号的AR模型参数特征进行分类,是一种有效的处理手段,并可直接应用到其它具有随机性特征的生理电信号的模式分类中。     

基于表面肌电信号的人因与工效学评估研究综述

目的 对使用表面肌电信号技术评估人因与工效学问题相关研究进行分析与梳理,促进表面肌电信号技术在人因与工效学领域的创新与发展。方法 首先,概述人因与工效学的定义、发展历程与研究方法。然后,从数据采集方式、数据预处理、特征选择与提取、训练及分类器选择这4个实验流程归纳表面肌电信号技术的研究方法与研究进展,并对目前该领域的研究热点与研究趋势进行详细总结。结论 表面肌电信号技术仍是人因与工效学领域的重要评估方法,随着创新技术与深度学习算法的不断发展,从多模态、多方法交叉融合的角度构建大规模可公开数据集与创新智能化评估系统在未来将成为表面肌电信号在人因与工效学领域的重点研究方向。     

二代小波变换在肌电信号消噪中的应用

为了更好地消除混杂在表面肌电信号中的噪声,提出了一种基于二代小波变换的表面肌电信号消噪方法.利用提升算法进行表面肌电信号二代小波分解,得到多层的信号高频细节系数,分别运用软、硬阈值进行处理,对滤波后的信号进行小波重构,恢复消噪后的原始信号.通过对加噪正弦信号和真实表面肌电信号的消噪实验,结果表明:二代小波是一种明显优于一代小波的消噪方法,且硬阈值法优于软阈值法.     

基于AR参数模型与聚类分析的肌电信号模式识别方法

肌电信号是与神经肌肉活动有关的生物电的体现,肌电信号的模式识别是肌电应用的基础。利用现代功率谱估计中的参数模型法,对从掌长肌、肱桡肌、尺侧腕屈肌和肱二头肌采集的4路表面肌电信号建立AR参数模型,并提取其AR模型参数作为信号的特征,构造特征矢量,提供给基于距离测度的Mahalanobis距离分类器进行模式分类,能够成功地识别出握拳、展拳、腕内旋、腕外旋、屈腕、伸腕、前臂内旋、前臂外旋8种动作模式。实验表明,该方法识别率高、鲁棒性好,为肌电等非平稳生物电信号的模式识别提供了一种新方法。     

基于经验模态分解样本熵的肌电信号识别

针对表面肌电信号非线性、噪声强等特点,设计一种快速有效的表面肌电信号手部多运动模式识别方法,用于肌电假手的实时控制。提出了一种基于经验模态分解样本熵和聚类分析的表面肌电信号多运动模式识别方法。该方法对动作持续阶段的信号首先进行经验模态分解,将其分解为多个平稳的固有模态函数（ IMF）,再依据频率有效度选取若干个包含肌电信号有效信息的IMF分量求和后,计算其样本熵。以尺侧腕伸肌和尺侧腕屈肌两路肌电信号对应的EMD样本熵作为特征向量,设计了主轴核聚类算法的聚类分类器进行模式识别。成功识别了展拳、握拳、腕上翻和腕下翻4种动作,平均识别率达到93%。该方法取得了较高的识别率,抗干扰能力强,计算量少,可用于肌电假手的控制。     

融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法

目的 为客观评价轮椅的使用效益,使用表面肌电设备测试轮椅使用过程中的肌电信号,并融合姿势信号IMU来构建人机评价模型。方法 分别对轮椅的折叠、刹车方式及行驶坡度进行试验来评估轮椅的使用绩效,通过对比用力肌群间的疲劳状况来判定较为舒适的轮椅折叠及刹车方式。实验要求被试者在执行轮椅任务时,分别使用两种折叠方式和三种刹车方式不同的轮椅进行实验,并在操作动作任务过程中采集sEMG和IMU信号,在实验任务结束后填写NASA-TLX量表。结果 根据模型的评价指标对实验数据进行了比较与分析,横向收折式折叠和凹口式刹车(手刹位于前方)的轮椅疲劳度低,在3~4°坡度范围下轮椅使用者的受力最小,较为舒适,从而验证了模型在轮椅人机评价上的可行性,为优化轮椅设计提供参考。结论 人机评价模型适用于评估产品绩效,同时提出的融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法具有较高的精度和准确性,能够有效地评估轮椅使用者的绩效水平。     

基于足底压力和表面肌电测量技术的制造企业工作鞋鞋垫评价研究

目的探索制造企业工作鞋鞋垫舒适性的评价方法,挑选出符合人体足部生物力学和舒适性要求的鞋垫。方法以某制造企业拟采用的三种典型的工作鞋垫为研究对象,选择10名被试进行站姿装配作业,通过足底压力测试系统、表面肌电测试技术、主观调查等三种方法,测试作业人员使用不同鞋垫时的足底压力和表面肌电等指标水平。其中,足底压力测试系统主要测量了作业者足部与工作鞋鞋垫的接触面积、峰值压强、压强-时间积分三个指标,用来评估足底压力;表面肌电技术测量了人体肌电信号,采用中值频率(MF)、平均功率频率(MPF)指标来评估作业者的肌肉疲劳状况,同时结合主观评价量表,综合评价鞋垫的舒适性。结果有无鞋垫对作业者疲劳状况的影响很大;工作鞋鞋垫能够很好地平衡足底压力,尤其是足弓部的优良设计,能够增加中足的接触面积,分散前掌和脚跟的足底压力。鞋垫的舒适性受到鞋垫材料、硬度、厚度和构造的影响。数据分析结果显示,1号鞋垫在各个指标都具有明显的优势,使其相较于其他鞋垫能够更好地满足人体的舒适性体验,更不易感到疲劳;结论选用的各测量指标的评价基本一致,能够有效的区分三种不同鞋垫的舒适性。经过多方面评价,鞋垫舒适性排名为:1号鞋垫2号鞋垫3号鞋垫。     

无人机发动机点火停车电路故障在线检测研究

为了解决某型无人机发动机的飞行故障隐患,通过对发动机点火停车电路所存在故障的模型研究,运用Pspice仿真软件对电路故障进行仿真,采用基于故障字典的故障诊断技术,建立了诊断故障字典．利用单片机设计了一套在线故障检测系统,提出了“状态传递”的测试策略进行测点优化,简化了系统设计,提高了故障诊断效率,实现了无人机发动机点火和停车电路故障的在线检测,确保了无人机的飞行安全和飞行任务的完成．     

多层方环形频率选择表面吸波材料的等效电路模型

根据实际的多层频率选择表面吸波结构建立传输线模型,并分别给出了单方环、双方环和栅格方环结构的等效电路模型以及等效阻抗,通过等效电路法研究了3种不同结构的电磁波传输特性,并将计算结果与HFSS仿真结果作对比,验证了该方法的有效性。此外,在单方环结构的基础上,又讨论了不同参数对其传输特性的影响,结果表明,吸收峰个数随着介质层数不同而不同,介质厚度、介质相对介电常数以及方环尺寸的增加使吸收峰向低频方向移动。     

一种通用型测控电路的设计

本文介绍以可逆计数器为核心的通用型测控系统的硬件组成,对其中主要电路工作原理进行了分析。既能解决稳定控制的问题,也能实现随动控制功能。文章的最后对该系统的实际应用作了论述。     

多光谱表面温度计信号调理电路设计及环境适应性研究

多光谱测温是发动机和重型燃机热端表面温度测量的一种重要方法,但是由于背景环境温差大、湿度不确定和电磁干扰等不利因素,给多光谱表面温度计微弱信号处理带来非常大的困难。本文主要研究适用于复杂环境下的多光谱表面温度计微弱信号调理电路设计,研究选型适用于多光谱表面温度计的近红外探测器方法;创新性地采用了输入保护环、开尔文开关等技术,提升了信号放大的准确性;介绍了电路板板材选用方法,电路三防工艺和防电磁干扰的具体实施方式。通过实验表明,多光谱表面温度计满足测量需求,具有一定的环境适应能力。     

Surface Oxidation as a Cause of High Open‐Circuit Voltage in CdSe ETA Solar Cells

TiO₂/CdSe/CuSCN extremely thin absorber (ETA) solar cells are found to give relatively high values of open‐circuit voltage (>0.8 V) but low currents upon annealing the cadmium selenide (CdSe) in air (500 ºC). Annealing in N₂ produces much lower photovoltages and slightly lower photocurrents. Band structure measurements show differences between the two annealing regimes that, however, appear to favor the N₂‐annealed CdSe. On the other hand, chemically resolved electrical measurements (CREM) of the cells reveal marked differences in photo‐induced charge trapping, in particular at absorber grain boundaries of the air versus N₂‐annealed systems, correlated with the formation of Cd–O species at the CdSe surface. Using transient absorption and photovoltage decay, pronounced lifetime differences are also observed, in agreement with the strong suppression of charge recombination. The results point to a multiple role of grain surface‐oxidation, which both impedes electron injection from the CdSe to the TiO_2, but, much more significantly, enhances hole injection to the CuSCN via passivation of hole traps that act as efficient recombination centers.     

一种电感式位移传感器的电路系统设计

介绍了一种电感式位移传感器的电路系统.该系统以一片AD698芯片为信号调整电路的核心,将位移量输出信号转换为相应的直流电压值,并结合其它一系列电路模块实现了测头位移量测量.通过对测头的标定试验证明该系统精度高、线性测量范围大.