基于虚拟仪器技术的肌肉电信号测量系统

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1、第27卷第6期增刊2006年6月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentV01．27NO．6June．2006基于虚拟仪器技术的肌肉电信号测量系统赵长宽1姬彦巧2李琪2王宏21(东北大学计算中心沈阳110004)2(东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004)摘要人类的肌肉电信号是一种相当复杂的微弱信号，根据肌肉电信号的特点，采用虚拟仪器设计开发了一套肌肉电信号的采集和处理系统，该系统采用自适应滤波器，基于LABVIEW和MATLAB编程完成。通过这一系统可以对肌肉电信号进行时域分析、频域分析和采集数据的管理。实验证明，该系统具有自动化程度高，测

2、试灵活，信号采集准确可靠，数据处理能力强等特点。关键词肌肉电信号(EMG)自适应滤波LABVIEW虚拟仪器DevelopmentofmeasurementsystemforEMGsignalbasedonvirtualinstrumentZhaoChangkuanlJiYanqia02LiQi2WangHon921(ComputingCenter，NortheasternUniversity，Shenyang10004，China)2(SchoolofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，Shenyang10004，C

3、hina)AbstractEMGisaverycomplexanddelicacysignal．BasedonthecharacterofEMG，apracticalsignalcollectingandprocessingsystemwasdevelopedbyusingvirtualinstrumentsoftware．Anadaptivefilterwasdesignedtofilternoisefromthesignalsampled．ThefilterwasdevelopmentbytheLABVIEWandMATLAB．Theanalysisoftimedomain，freque

4、ncydomainandthemanagementofsamplingdatacanbecompletedinthisSystem．Theresultsshowthatthissystemhasthefeatures0fhighlevelOfautomaticflexiblity0ftest，accuratesamplingandstrongabilityofdataprocessing．KeyWOrdsEMGadaptivefilterLABVIEWvirtualinstrument1引言人类的肌肉电信号作为人体自身的生理信息，可以在人体皮肤表面间接的体现人类神经的活动。然而，肌肉电信号是

5、一种相当复杂的信号，它的主要特点是由多个单独运动电位重叠而形成的，电极作为测量电位场的介质。基于电位场重叠的特性，电极测量到是网络式电位，即来自兴奋肌纤维在时间上、空间上的电势的重叠。它的幅度大概在几个PV到几十个毫伏之间口]，很容易被噪声淹没。有用的信号不便于分离。肌肉电信号作为一种生物反馈(biofeedback)的生物学信息，可以对肌肉电信号的活动信息加以处理，以视觉或听觉的方式显示给人(即信息的反馈)，以有意识的控制自身的心理和生理活动，达到调节和改善机体功能的作用心]。本文以labview作为开发平台，采用自适应滤波技术，对人体前臂的肌肉肌电信号的提取和噪声抑制进行了初步研究。并对

6、手部握拳、腕部屈曲等运动时的时域、频域和动作阈值提取等进行了研究，这些研究对进一步深入全面的利用肌肉电信号提供了可能。2总体设计思想随着计算机技术的不断发展，以虚拟仪器为标志的通用化、智能化、网络化的测试仪器和测试系统得到了全面的发展。由于肌肉电信号测试过程中数据量比较大，要求测试的软件既要信号处理能力强，涉及简单，还要与数据卡兼容。因此选择了可以在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计仪器的436仪器仪表学报第27卷测试功能的采集卡和labview程序语言，它综合应用了计算机技术，数字信号处理技术，标准线技术和软件工程的方法。完全可以满足我们的对肌电信号的测试要求。本文设计的肌肉

7、电信号采集系统主要包括前端的信号调理模块、信号采集模块、信号分析和处理模块、信号管理模块和控制模块。其中信号调理模块主要在于滤除夹杂在信号中的部分干扰，还可以把模拟信号调理到采集卡的量程范围内；采集电路则完成对输入信号的采集和缓存，采集到的数据读入计算机的内存，在有相应的软件完成以后的工作。图1为设计系统的工作流程图。匪磊雨司数据采l一信号采k一信号分析和l·一信号管理k一信号控集硬件II集模块lI处理模块I