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1、第23卷第11期电子测量与仪器学报Vol.23No.11·30·JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT2009年11月*无线多通道表面肌电信号采集系统设计胡巍赵章琰路知远陈香(中国科学技术大学信息科学技术学院电子科学与技术系,合肥230027)摘要:本文设计了一种无线多通道表面肌电信号(surfaceelectromyography,SEMG)采集系统,该系统包括多通道的无线传感器和信号接收部分。传感器可独立的穿戴于人体表面,以线形差分电极获取表面肌电信号,对其进行放大、滤波、A/D变换,并用无线的方式按本文设计的通信协议发
2、送给接收部分。接收部分对各传感器的数据进行整合,并通过USB接口传输给电脑进行存储、显示和处理。每个传感器体积为35mm×20mm×11mm,重量仅13g(含电池),一次充电可工作9个小时,无线通信距离达7.5m,采集到的信号噪声低于−70dB(肌电信号1mV代表0dB)。该设计大大提高了电极安放的便利性,采集设备的便携性与人体的安全性,且避免了工频干扰,能够满足基于表面肌电信号的手势或姿势识别等研究的要求。关键词:表面肌电信号；肌电信号采集；2.4GHz无线通信中图分类号:R318.6文献标识码:A国家标准学科分类代码:310.6110DesignofWirelessm
3、ulti-channelsurfaceEMGacquisitionsystemHuWeiZhaoZhangYanLuZhiYuanChenXiang(UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China)Abstract:Awirelessmulti-channelsurfaceelectromyography(sEMG)acquisitionsystemconsistingofanumberofwirelesssensorsandreceiversisintroducedinthispaper.Eachwir
4、elesssensorcontainslineardifferentialsurfaceEMGelectrodes,amplifier,filter,A/Dconverterand2.4GHztransceiver,withthesizeof35mm×20mm×11mmandtheweightofjust13grams(includingbattery).ThesensorsarewornonthesurfaceofthebodyindependentlytocollectsEMGsignalscausedbyhumanmovement,andabatterycharge
5、cansupport9hoursofcollection.ThereceiverreceivsthesEMGdatafrommultiplesensorssynchronouslyandwhichistransmitfedtocomputerthroughUSBforstoring,displayingandprocessing.Thewirelesscommunicationsrangereachesupto7.5meters,andthenoisesignalcollectedislessthan–70dB.Thedesignofourwirelesssystemca
6、nimprovegreatlytheconvenienceandsecurityofsensorplacement,reducethepower-frequencyinterferenceinsEMGsignals,andsafisfythebasicrequirementofthedataacquisitionintheresearchofsEMG-basedhumanmovementrecognition.Keywords:surfaceEMG;sEMGacquisition;2.4GHzwirelesscommunication被广泛应用于疾病诊断、康复医学、运动体
7、育等领1引言域,而且作为一种新颖的人机交互输入方式备受关[2]表面肌电(surfaceelectromyography,SEMG)信号注。文献[3]实现了用手臂表面肌电信号控制机械[1]是肌肉电活动在皮肤表面处时间和空间上的综合。手。文献[4]实现了利用人体三个部位的表面肌电信不同的动作中肌群收缩产生的表面肌电信号会表现号驾驶电动车。出不同特征,从而可以识别出人的姿势和动作,进现有的表面肌电采集系统大多使用有线的方式,而实现人与计算机交互等目的。近年来,SEMG不仅电极与采集设备和电脑等控制设备相连,由交流电本文于2009年6
