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2020英雄联盟全球总决赛世界赛下注_无线多通道表面肌电信号采集系统设计
来源:2020英雄联盟全球总决赛世界赛下注    发布时间:2021-05-29 02:45:01

首页|摘要:本文设计了一种无线多通道表面肌电信号(SEMG)采集系统,该系统还包括多2020英雄联盟全球总决赛世界赛下注通道无线传感器和信号接收部分。该传感器可以独立佩戴在人体表面,表面肌电信号由线性差分电极提供,经缩放、滤波和A/D转换后,按照本文设计的通信协议以无线方式发送到连接部分。接管部分整合各传感器的数据,并通过USB模块传输到计算机进行存储、显示和处理。

每个传感器体积35mm20mm11mm,重量只有13g(不包括电池)。原电池可工作9小时,无线通讯距离约7.5m,采集的信号噪声高于-70dB (EMG信号1mV代表0dB)。

这种设计大大提高了电极放置的方便性、采集设备的便携性和人体的安全性,并防止了工频干扰,满足了对基于表面肌电信号的手势或姿势识别研究的排斥。第一章表面肌电信号(SEMG)是皮肤表面肌肉电活动在时间和空间上的综合[1]。

肌群扩张在不同动作中产生的表面肌电信号不会表现出不同的特征,从而可以识别人的姿势和动作,进而构建人机交互的目的。近年来,SEMG不仅被广泛应用于疾病诊断、康复医学、体育等领域,而且作为一种精致的嵌入式输出模式也备受关注[2]。文献[3]构建了一个由手臂表面肌电信号控制的机械手。

文献[4]使用来自人体三个部分的表面肌电信号来构造电动车辆驾驶员。现有的表面肌电信号采集系统多采用有线方式,电极与采集设备、计算机等控制设备相连,由交流电源供电。例如,文献[5-6]使用有线SEMG电极。

这种方案不容易引入电力线的工频阻碍[7],此外,有线电极导致对人体的束缚,不便于在运动中使用。为了使SEMG采集系统更加便携、易懂、具有良好的电极可穿戴性,需要将其移动到全身,满足人体姿态识别等应用的市场需求。

本文将传感器设计成一个独立的国家模块,尽可能的小,尽可能的重,用于电池供电和无线数据传输。无线方案可以防止工频干扰,将人与交流市电隔离,电气安全性好。

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同时,本文设计了无线接收电路,并定制了一套无线通信协议,以满足多通道SEMG信号采集的需要。此外,在PC机上开发了相关程序,构建了多通道信号存储、波形显示和处理。

实验表明,该采集系统具有多通道SEMG的动态采集、无线传输和存储能力,具有微型化、便携化和高信噪比的特点。2构建方法2.1系统硬件设计采集系统还包括很多独立国家的无线传感器和连接部件,可以佩戴在人体表面。多通道无线传感器可以根据第2.2节图4中描述的结构一起工作。

为了展示肌电信号采集的原始过程,图1显示了地下通道的无线传感器和仅包括一个接收端的连接部分的原理框图。无线传感器利用差分电极采集表面肌电信号,然后进行缩放、滤波、A/D切换。在单片机的控制下,信号由射频芯片提升,动力由电池获得。

接收端利用一定程度的射频芯片接收信号,然后按照一定的通信协议控制整个通信过程有序展开。同时,利用单片机的USB控制器将数据传输到PC,PC完成了信号存储、波形显示和算法处理。图1硬件原理框图图Fig.1Blockdiagramofhardware无线传感器模块硬件采用三层结构,如图2右图所示。

下层是信号采集和预处理b 图2传感器的三层结构图2传感器的三层结构用于SEMG的许多应用领域。需要人体识别的电极大多采用差分结构,用于Ag/AgCl、Ag、Au等材料,电极之间的距离大多为10mm到30mm[8]。特征无线传感器模块的电极部分由两个条形镀金焊盘组成,两个焊盘长10毫米,长2.5毫米,间距10毫米,位于传感器底部。

在差分电极旁边,用一个面积较小的焊盘引出电路地线,作为参考电极与皮肤进行了解,使采集到的肌电信号的电压范围在运算放大器的允许输出范围内。在信号预处理方面,考虑了表面肌电信号的特点:幅度小(几十微伏到几千微伏),频率范围在20~1000Hz,主要能量集中在50 ~ 1000hz范围内;很难产生运动伪影,其能量主要集中在0~20Hz[7]。

设计了如图3右图所示的滤波器缩放电路。信号以差分方式输出,自由选择两个低输入阻抗、低CMRR和低电流噪声的放大器芯片。两个运算放大器和外围元件共同完成两级1000倍缩放和20~1000Hz带通滤波。

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其中前一级采用仪表运算放大器AD8220,只有电流噪声,空闲电路板面积小,通过1.5k电阻,10muf将该阶段的比例因子设置为34倍。后期采用运放OPA364,有SOT23-5PCB,在PCB上只有3mm3mm空闲,适合传感器小型化设计。OPA364,两个电容两个电阻包含Tobyshev型一阶带通滤波器,频带20~1000Hz,比例因子30倍左右。

图3缩放滤波器电路示意图。【首页】。

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