脑电信号采集与分析系统的设计与研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文脑电信号采集与分析系统的设计与研究姓名：杨杨申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：方敏20090401脑电信号采集与分析系统的设计与研究摘要脑电信号是一种典型的生物电信号，是脑神经细胞传导信息时在大脑皮层或头皮表面电活动的总体反映。其中包含了大量的生理和病理信息，通过对脑电信号的研究，可以了解神经细胞电活动与人的生理和心理状态之间的关系，在临床医学和认知科学领域具有重要的科学意义。脑电信号十分微弱，背景噪声强，是一种非平稳性比较突出的随机电生理信号，只有从大量的数据中得出的统计结果才具有诊断价值。传统的脑电检测仪器价格昂贵、仪器可扩展性差，不适用于

2、实验教学。本文从实验室教学要求出发，在深入研究脑电信号基本知识的基础上，设计了一种功能可扩展的脑电信号采集和分析系统。以此系统为平台，可进行脑电信号分析的实验室教学与应用。本文的主要内容为：1．详细研究了脑电信号的产生、分类、导联、电极安放。2．进行脑电采集系统中放大电路的设计。根据脑电的特性设计了一个增益可调，滤波频率可选的放大电路。电路中包括的滤波器有：EEG低通滤波器、EEG高通滤波器、带阻滤波器。3．基于虚拟仪器开发平台LabVIEW和“NI．DAQmx．DataAcquisition"工具包设计了脑电信号的采集控制程序，对采集的脑电信号进行脑电图的回放。4．介绍了小波变换的基本

3、理论，讨论了小波分析在脑电信号处理中的优势。在LabVlBW平台上设计了脑电信号分析软件：用小波分析实现了对脑电信号的滤波处理和脑电节律的提取；实现了脑电功率谱分析；基于数据平面插值技术实现了绘制脑电地形图的功能。关键词：脑电信号LabVIEW数据采集小波变换脑电地形图DesignandResearchofEEGSignalsAcquisitionandProcessingSystemAbstractElectroencephalogram(EEG)signalisatypicalsignalofbioelectricity．Whennervecellsofabraintransmiti

4、nformation，itisageneralreflectionofelectricalactivitiesinthecorticallayerandonthescalp，whichcontainsmuchphysiologicalandpathologicalinformation．Wecanlearntherelationshipbetweentheelectricalactivitiesofnervecellsandthephysiologicalandpathologicalstatesofpeople，andthisrelationshiphasgreatsignifican

5、ceintheprovinceoftheclinicalmedicineandthecognitivescience．EEGisSOweak．ThebackgroundnoiseofEEGisverystrongandthecharacteristicofnon—stationaryrandombioelectricityofEEGisoutstanding．ThevaluabledataofEEGonlycanbegotfromstatisticalresultfromlargenumbersofexperimentaldata．ThetraditionalEEGanalyzersar

6、eexpensive，andusuallyworkedinaccurate，whichisnotconvenienttouse．OnthefoundationofbasicEEGknowledge，thisdissertationoriginallyresearchedacquisitionandanalysisofEEG．Themainjobincluding：1．Studythegeneration，assortment，lead，placementofelectrodedetailedly．2．Anadj}ustableamplifierofgainandfrequencyinEE

7、GacquisitionsystemwasdesignedaccordingtothefeaturesofEEG．FilterscompriseEEGlowpassfilter，EEGHighpassfilter，EEGbandeliminationfilter．3．AnEEGacquisitionandcontrolprocedureswasdesignedbasedonLabVIEWvirtualinstrumentdevelo