对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备，其中装置包括：自检信号发射模块在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号和幅度为El的第二信号；切换开关在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电采集设备的放大模块输入端；信号获取模块获取模数转换模块输出的数字量Dh和Dl；处理模块控制自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一信号和所述第二信号；利用上述Eh、El、Dh、Dl、模数转换模块的满量程电压值Vm以及模数转换模块的量化阶数cnt，确定肌电采集设备的增益G和偏移量A。本发明能够检测出肌电采集设备的增益和偏移量，从而用于恢复出原始肌电信号。
【专利说明】对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及计算机应用【技术领域】，特别涉及一种对肌电采集设备进行自检的装 置、方法及肌电采集设备。 【【背景技术】】
[0002] 肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，是多个运动单元动作电位在时间和空间上 的叠加，是从人体皮肤表面采集到的一种非常微弱的生物交流电压信号，幅度最高只有几 微伏，且与肌肉力量成比例。通常从动作的肌肉表面皮肤处所采集的肌电信号可提供一种 安全、非侵入的肌电信号提取方式，可用于人类运动和生物机械等领域的研究。人体皮肤表 面肌电信号的频谱范围为〇?IOOOHz之间，功率谱的最大频率随肌肉而定，通常在10? 200Hz之间，肌电信号低频特性明显，频段固定。
[0003] 随着计算机和大规模芯片的发展，对肌电信号的采集、记录和分析技术已经使人 们可以对肌电信号进行更加深入和细致的研究和利用，特别是对肌电信号的采集技术已经 越来越成熟。目前已有的肌电采集设备主要如图1中所示，包括检测电极、放大模块、滤波 模块、ADC(模数转换模块）、主控模块和通讯模块。其中检测电极负责获取人体皮肤表面的 肌电信号然后输出给放大电极，放大电极对肌电信号进行放大处理后输出给滤波模块，滤 波模块对肌电信号进行滤波处理后输出给ADC，由ADC进行模数转换后输出给主控模块。
[0004] 实际上，电子元器件的特征值并不是恒定的。温度漂移与电阻材料、老化时间等有 关系。一般民用级电阻材料要求不高，温度漂移较大，在250PPM左右，比如放在室内测量与 室外测量就不一样。因此，肌电采集设备的放大增益和滤波都是在变化着的。
[0005] 肌电信号具有易受干扰的特点，由于肌电信号是通过置于皮肤表面的检测电极采 集得到的，采集过程中容易受到周围环境的影响，其噪声来源主要包括：电子元器件的固有 噪声、检测电极与皮肤接触面的移动伪迹、电磁辐射引起的环境噪声等等。除了一些随机的 环境噪声之外，其他固有噪声会在肌电信号的输出中增加一些偏移量，尽管滤波后会剔除 大部分的噪声干扰，但是仍然会有微小的偏移。
[0006] 综合上述因素，如果要想得到真实的肌电信号，需要知道增益和偏移量。增益稳定 度与偏移量直接决定了后期数据的准确度和设备的灵敏度，较优的情况是在每次肌电采集 设备使用前都进行自检来确定增益和偏移量。 【
【发明内容】
】
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集 设备，以便于能够检测出肌电采集设备的增益和偏移量。
[0008] 具体技术方案如下：
[0009] 本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置，该装置包括：自检信号发射 模块、切换开关、信号获取模块和处理模块；
[0010] 所述自检信号发射模块，用于在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号 和幅度为El的第二信号；
[0011] 所述切换开关，用于在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电 采集设备的放大模块输入端；
[0012] 所述信号获取模块，用于获取模数转换模块输出的数字量，当所述自检信号发射 模块发射所述第一信号时，所述数字量为Dh，当所述自检信号发射模块发射所述第二信号 时，所述数字量为Dl ;
[0013] 所述处理模块，用于控制所述自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一 信号和所述第二信号；利用所述Eh、El、Dh、D1、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及 所述模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。
[0014] 根据本发明一优选实施方式，所述El小于Emax,且所述Eh大于所述Emax,所述 Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。
[0015] 根据本发明一优选实施方式，所述第一信号和所述第二信号为频率在所述肌电采 集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。
【权利要求】
1. 一种对肌电采集设备进行自检的装置，其特征在于，该装置包括：自检信号发射模 块、切换开关、信号获取模块和处理模块； 所述自检信号发射模块，用于在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号和幅 度为El的第二信号； 所述切换开关，用于在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电采集 设备的放大模块输入端； 所述信号获取模块，用于获取模数转换模块输出的数字量，当所述自检信号发射模块 发射所述第一信号时，所述数字量为Dh，当所述自检信号发射模块发射所述第二信号时，所 述数字量为Dl ; 所述处理模块，用于控制所述自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一信号 和所述第二信号；利用所述Eh、El、Dh、D1、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述 模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述 Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号为频率在 所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。
4. 根据权利要求1至3任一权项所述的装置，其特征在于，所述处理模块， 具体用于利用
，确定所述肌电采集设备的增益G，以及，利用
,确定所述肌电采集设备的偏移量A。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述自检信号发射模块，还用于在进行频率自检时，向所述放大模块输入点频信号，所 述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块通带之外的频率； 所述信号获取模块在所述自检信号发射模块发射所述点频信号时，获取所述模数转换 模块输出的数字量Df ; 所述处理模块，还用于控制所述自检信号发射模块在进行频率自检时发射所述点频信 号；利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述点频信号的幅度为Eh。
7. 根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述自检信号发射模块的输出端还连 接所述肌电采集设备的检测电极的输入端； 所述切换开关，还可以用于断开所述自检信号发射模块的输出端和所述放大模块输入 端，联通所述检测电极的输出端和所述放大模块的输入端。
8. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块确定所述Dt为：
其中所述Ef为所述点频信号的幅度。
9. 根据权利要求5、6或8所述的装置，其特征在于，所述点频信号的频率高于所述滤 波模块的高频截止频率，所述处理模块得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制 比； 所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，所述处理模块得到的所述频 带抑制比为低于截止频率的频带抑制比。
10. -种具有自检功能的肌电采集设备，其特征在于，该设备包括如权利要求1或5所 述的装置。
11. 一种对肌电采集设备进行自检的方法，其特征在于，该方法包括： 向肌电采集设备的放大模块输入幅度为Eh的第一信号，获取模数转换模块输出的数 字量Dh ;以及，向所述放大模块输入幅度为El的第二信号，获取所述模数转换模块输出的 数字量Dl ;其中所述Eh>El ; 利用所述Eh、El、Dh、Dl、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述模数转换模块 的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述 Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。
13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号为频率 在所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。
14. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，直接向所述放大模块输入所述第一信 号和所述第二信号；或者， 经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述第一信号和所述第二信 号。
15. 根据权利要求11至14任一权项所述的方法，其特征在于，确定所述肌电采集设备 的增益G和偏移量A包括： 利用
，确定所述肌电采集设备的增益G ;以及， 利用
，确定所述肌电采集设备的偏移量A。
16. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 向所述放大模块输入点频信号，所述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块 通带之外的频率； 获取所述模数转换模块输出的数字量Df ; 利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述点频信号的幅度为Eh。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，直接向所述放大模块输入所述点频信 号；或者，经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述点频信号。
19. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述Dt为
其中所 述Ef为所述点频信号的幅度。
20. 根据权利要求16至19任一权项所述的方法，其特征在于，所述点频信号的频率高 于所述滤波模块的高频截止频率，得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制比； 所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，得到的所述频带抑制比为低 于截止频率的频带抑制比。
【文档编号】A61B5/0488GK104382596SQ201410749153
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】唐宇欣, 闫文闻 申请人:北京银河润泰科技有限公司