脑电信号采集系统的制作方法

1.本技术涉及信号采集技术领域，特别是涉及一种脑电信号采集系统。


背景技术：

2.随着医学的发展，脑电信号的研究在许多领域发挥着关键的作用，脑电信号是人类大脑的生理电信号，随机性很强，内含多种节律，也包含着人体大量的信息。由于脑电信号在各领域都起到重要的作用，因此，需要对脑电信号进行采集。
3.传统技术中，通过设置脑机接口设备来采集人体的脑电信号，但是相关技术中的脑机接口设备无法实现对脑电信号的多样化采集。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提供多种脑电信号的采集方式，从而实现对脑电信号进行多样化采集的脑电信号采集系统。
5.一种脑电信号采集系统，包括：采集模组，用于采集脑电波信号；模拟前端模组，与所述采集模组连接，所述模拟前端模组包括多条模拟前端处理电路，所述模拟前端处理电路用于对所述脑电波信号进行模拟前端处理，其中，各所述模拟前端处理电路输出的所述脑电波信号的信号参数不同；模数转换模组，分别与所述各所述模拟前端处理电路连接，用于对接收的所述脑电波信号进行模数转换；控制模组，与所述模拟前端模组连接，用于接收用户指令，并根据所述用户指令导通目标模拟前端处理电路与所述采集模组之间的通路，其中，所述目标模拟前端处理电路为多个所述模拟前端处理电路中的至少一个。
6.在其中一个实施例中，所述脑电信号采集系统还包括：第一开关模块，分别与所述控制模组、所述采集模组和多条所述模拟前端处理电路连接，用于在所述用户指令的作用下，导通所述目标模拟前端处理电路与所述采集模组之间的通路。
7.在其中一个实施例中，所述模数转换模组包括：第二开关模块、第一模数转换器和第二模数转换器，其中，所述第一模数转换器为同步采样模数转换器，所述第二模数转换器为异步采样模数转换器；所述第二开关模块，分别与所述控制模组、所述模拟前端模组、所述第一模数转换器和所述第二模数转换器连接，用于在所述用户指令的作用下，导通目标模数转换器与所述目标模拟前端处理电路之间的通路，其中，所述目标模数转换器为所述第一模数转换器和所述第二模数转换器中的至少一个。
8.在其中一个实施例中，各所述模拟前端处理电路包括：缓冲放大器选择模块，分别与所述控制模组、所述第一开关模块连接，包括第一缓冲电路和第一直通电路，其中，所述第一缓冲电路上设置有第一缓冲放大器，用于驱动所述脑电波信号传输；仪表放大器，分别与所述第一缓冲电路和所述第一直通电路的输出端连接，用于对接收的所述脑电波信号进行放大，其中，不同的所述模拟前端处理电路中的仪表放大器的噪声系数和共模抑制比不同；滤波选择模块，分别与所述控制模组、所述仪表放大器的输出端连接，包括第一滤波电路和第二直通电路，其中，所述第一滤波电路上设置有第一滤波器，用于对所述脑电波信号
进行滤波；所述控制模组还用于控制导通第一目标电路与所述第一开关矩阵之间的通路，以及导通第二目标电路与所述仪表放大器之间的通路，其中，所述第一目标电路为所述第一缓冲电路和所述第一直通电路中的至少一个，所述第二目标电路为所述第一滤波电路和所述第二直通电路中的至少一个。
9.在其中一个实施例中，所述缓冲放大器选择模块包括第一开关单元，分别与所述控制模组、所述第一开关模块、所述第一缓冲电路和所述第一直通电路连接，用于在所述用户指令的作用下，导通第一目标电路与所述仪表放大器之间的通路，其中，所述第一目标电路为所述第一缓冲电路和所述第一直通电路中的至少一个。
10.在其中一个实施例中，所述滤波选择模块包括第二开关单元，分别与所述控制模组、所述仪表放大器、所述第一滤波电路和所述第二直通电路连接，用于在所述用户指令的作用下，导通仪表放大器与所述第二目标电路之间的通路，其中，所述第二目标电路为所述第一滤波电路和所述第二直通电路中的至少一个。
11.在其中一个实施例中，各所述模拟前端处理电路还包括：滤波电容，设置在所述仪表放大器与所述滤波选择模块之间，分别与所述仪表放大器和所述滤波选择模块连接，用于滤除所述脑电波信号中的直流信号。
12.在其中一个实施例中，所述模拟前端处理电路还包括：至少一个反馈电极；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述仪表放大器的输出端连接，所述驱动电路的输出端与所述反馈电极连接，用于采集所述脑电波信号经所述反馈电极传输至待测试者，以抑制所述脑电波信号中的工频干扰信号。
13.在其中一个实施例中，所述系统还包括：第二缓冲放大器，设置在所述模拟前端模组与所述模数转换模组之间，分别与所述模拟前端模组和所述模数转换模组连接，用于放大所述脑电波信号；第二滤波电路，设置在所述第二缓冲放大器与所述模数转换模组之间，分别与所述缓冲放大器和所述模数转换模组连接，用于滤除所述脑电波信号中的干扰信号。
14.在其中一个实施例中，所述脑电信号采集系统还包括：集成有模拟前端处理单元和模数转换单元的处理器，所述处理器与所述第一开关模块连接，用于对所述脑电波信号进行模拟前端处理，并对经过所述模拟前端处理后的所述脑电波信号进行模数转换；所述第一开关模块还用于导通所述处理器与所述采集模组之间的通路。
15.在其中一个实施例中，所述脑电信号采集系统还包括：第三滤波电路，设置在所述第一开关模块与所述处理器之间，分别与所述第一开关模块和所述处理器连接，用于滤除所述脑电波信号中的干扰信号。
16.在其中一个实施例中，所述脑电信号采集系统还包括：有源滤波模块，设置于所述模拟前端模组与所述模数转换模组之间，用于滤除所述脑电波信号中的干扰信号。
17.在其中一个实施例中，所述有源滤波模块包括依次连接的低通滤波电路、高通滤波电路、工频陷波电路中的至少一种。
18.在其中一个实施例中，所述采集模组包括：至少一个有源电极，所述有源电极包括第一电极以及与所述第一电极连接的放大器单元，所述放大器单元通过屏蔽线缆与所述模拟前端模组连接；和/或，至少一个第二电极，所述第二电极通过屏蔽线缆与所述模拟前端模组连接。
19.在其中一个实施例中，所述系统还包括：阻抗测量模块，分别与各采集电极连接，用于测量各所述采集电极的电阻；所述控制模组与所述阻抗测量模块连接，用于根据各所述采集电极的电阻，确定各所述采集电极是否脱落，其中，所述采集电极包括所述第一电极和/或所述第二电极。
20.在其中一个实施例中，所述系统还包括：静电保护模块，设置在所述采集模组与所述模拟前端模组之间，所述静电保护模块的输入端与所述采集模组连接，所述静电保护模块的输出端与所述模拟前端模组的输入端连接，用于降低外界电磁干扰。
21.上述脑电信号采集系统，通过设置采集模组，能够采集人体的脑电波信号。通过设置模拟前端模组，能够对脑电波信号进行模拟前端处理，从而对脑电波信号进行过滤，放大，去除脑电波信号中的杂讯，筛选出真实的脑电波信号，模拟前端模组包括多条模拟前端处理电路，各模拟前端处理电路输出的脑电波信号的信号参数不同，从而能够根据实际的采集场景以及用户需要，选择合适的模拟前端处理电路对脑电波信号进行处理。通过设置模数转换模组，能够将脑电波信号转换为数字信号，便于后续处理。通过设置控制模组，能够根据用户的指令，来导通目标模拟前端处理电路与采集模组之间的通路，其中，目标模拟前端处理电路为多个模拟前端处理电路中的一个，从而实现了模拟前端处理电路根据用户需求来进行切换。本技术的方案，通过设计一个包括多条不同的模拟前端处理电路的模拟前端模组，实现多种信号处理方案的组合，从而能够根据用户指令，搭配出适合不同的采集场景的脑电信号采集系统，提供了多种脑电信号的采集方式，从而实现对脑电信号的多样化采集。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为一个实施例中脑电信号采集系统的结构示意图；
24.图2为一个实施例中采集模组的应用场景图；
25.图3为另一个实施例中脑电信号采集系统的结构示意图；
26.图4为又一个实施例中脑电信号采集系统的结构示意图；
27.图5为一个实施例中模拟前端处理电路的结构示意图；
28.图6为一个实施例中模拟前端处理电路的具体结构示意图；
29.图7为一个实施例中脑电信号采集系统包含有集成方案的结构示意图；
30.图8为一个实施例中脑电信号采集系统示例图；
31.图9为一个实施例中脑电信号采集系统集成方案的具体结构示意图；
32.图10为一个实施例中采集模组的结构示意图；
33.图11为另一个实施例中采集模组的结构示意图；
34.图12为一个实施例中有源电极的结构示意图；
35.图13为一个实施例中包含滤波模块的脑电信号采集系统的结构示意图；
36.图14为一个实施例中低通滤波电路的电路图；
37.图15为一个实施例中低通滤波电路的仿真波形图；
38.图16为一个实施例中高通滤波电路的电路图；
39.图17为一个实施例中高通滤波电路的仿真波形图；
40.图18为一个实施例中工频陷波电路的电路图；
41.图19为一个实施例中未经过工频陷波电路的脑电波信号仿真波形图；
42.图20为一个实施例中经过工频陷波电路的脑电波信号仿真波形图。
43.附图标记说明：10-采集模组，11-采集电极，12-屏蔽线缆，13-放大器单元，14-待测试者，15-第二电极，16-第一电极，20-模拟前端模组，21-模拟前端处理电路，22-缓冲放大器选择模块，220-第一缓冲电路，221-第一直通电路，222-第一开关单元，2201-第一缓冲放大器，2202-第二缓冲放大器，23-仪表放大器，24-滤波选择模块，240-第一滤波电路，250-第二滤波电路，260-第三滤波电路，2401-第一滤波器，2402-第二滤波器，2403-第三滤波器，241-第二直通电路，242-第二开关单元，25-滤波电容，26-电阻，30-模数转换模组，31-第一模数转换器，32-第二模数转换器，40-控制模组，50-第一开关模块，33-第二开关模块，70-静电保护模块，80-驱动电路，81-反馈电极，90-处理器，300-电源模块，400-led灯，21-1-第一模拟前端处理电路，21-2-第二模拟前端处理电路，31-1-第一模数转换电路，32-1-第二模数转换电路，900-处理链路，910-信号处理设备，920-上位机，930-阻抗测量模块，940-内部控制单元，110-有源滤波模块。
具体实施方式
44.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
46.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
47.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
48.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
49.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特
征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
50.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种脑电信号采集系统，包括：采集模组10、模拟前端模组20、模数转换模组30、控制模组40。其中：
51.采集模组10，用于采集脑电波信号。如图2所示，采集模组10包括采集电极11，采集电极11与待测试者14的脑部皮肤接触，从而采集到脑电波信号，采集电极11的数量可以为多个，设置在待测试者脑部皮肤的不同位置。采集模组10可以为有源电极或无源电极，有源电极或无源电极可以为干电极、湿电极，半干半湿电极，或者为市面上的任意非侵入式电极。
52.模拟前端模组20，与采集模组10连接，模拟前端模组20包括多条模拟前端处理电路，模拟前端处理电路用于对脑电波信号进行模拟前端处理。脑电波信号中包含了大量的生理与疾病信息，但是由于脑电波(electroencephalogram，eeg)信号幅值低、随机性和非线性强，在采集过程中极易受到其他信号的影响。这是由于脑电波信号是大脑皮层神经元群同步放电经由皮层、脑脊液、硬膜、颅骨与头皮等多层组织传递到放置于头皮的采集电极11采集得到，极易被污染，很可能使得脑电波信号中隐含的大脑功能信息被噪声掩盖。因此，在采集到脑电波信号后，需要采用模拟前端模组20对其进行处理，从而筛选出所需的信号。
53.各模拟前端处理电路输出的脑电波信号的信号参数不同。信号参数包括输入噪声系数和共模抑制比(common mode rejection ratio，cmrr)参数。不同的模拟前端处理电路采用不同的仪表放大器(instrumentation amplifier，ina)，其中一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的噪声系数相对于其他模拟前端处理电路更小，另一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的cmrr参数相对于其他模拟前端处理电路更小。从而能够根据实际的用户需要，选择噪声系数更小的模拟前端处理电路，或者选择cmrr参数更大的模拟前端处理电路。
54.模数转换模组30，分别与各模拟前端处理电路连接，用于对接收的脑电波信号进行模数转换。模数转换模组30能将脑电波信号从模拟信号转换为数字信号。
55.控制模组40，与模拟前端模组20连接，用于接收用户指令，并根据用户指令导通目标模拟前端处理电路与采集模组10之间的通路，其中，目标模拟前端处理电路为多个模拟前端处理电路中的至少一个。
56.具体地，控制模组40可以为数字处理电路，可以采用高性能精简指令集计算机(advanced risc machines，arm)，arm处理器的适配性好，并且成本低，与系统集成起来很方便，但arm处理器只能采集数据，没有额外的资源对数据进行进一步的处理。控制模组40也可以采用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)，fpga具有多路并行处理的特点，非常适合多路的脑电波信号的采集和处理，例如可以包括脑电波信号的滤波，降噪等功能，但是fpga的是适配性不好，开发周期长，对外设支持较差，如果需要使用fpga则需要独立开发新的驱动程序。或者控制模组40也可以采用arm+fpga来实现，从而既可以方便系统适配，又可以进行多路脑电波信号的并行滤波，降噪，但成本较高。
57.本实施例中，通过设置采集模组，能够采集人体的脑电波信号。通过设置模拟前端模组，能够对脑电波信号进行模拟前端处理，从而对脑电波信号进行过滤，放大，去除脑电
波信号中的杂讯，筛选出真实的脑电波信号，模拟前端模组包括多条模拟前端处理电路，各模拟前端处理电路输出的脑电波信号的信号参数不同，从而能够根据实际的采集场景以及用户需要，选择合适的模拟前端处理电路对脑电波信号进行处理。通过设置模数转换模组，能够将脑电波信号转换为数字信号，便于后续处理。通过设置控制模组，能够根据用户的指令，来导通目标模拟前端处理电路与采集模组之间的通路，其中，目标模拟前端处理电路为多个模拟前端处理电路中的至少一个，从而实现了模拟前端处理电路根据用户需求来进行切换，或者多种不同的模拟前端处理电路同时使用。本技术的方案，通过设计包括多条不同的模拟前端处理电路的模拟前端模组，实现多种信号处理方案的组合，从而能够根据用户指令，搭配出适合不同的采集场景的脑电信号采集系统，提供了多种脑电信号的采集方式，从而实现对脑电信号的多样化采集。
58.在一个实施例中，如图3所示，脑电信号采集系统还包括：第一开关模块50。第一开关模块50，分别与控制模组40、采集模组10和多条模拟前端处理电路21连接，用于在用户指令的作用下，导通目标模拟前端处理电路与采集模组之间的通路。
59.具体地，第一开关模块50为开关矩阵，能够导通采集模组10与任意的模拟前端处理电路。
60.具体地，不同的模拟前端处理电路采用不同的仪表放大器，其中一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的噪声系数相对于其他模拟前端处理电路更小，另一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的cmrr参数相对于其他模拟前端处理电路更小。从而能够根据实际的用户需要，选择噪声系数更小的模拟前端处理电路，或者选择cmrr参数更大的模拟前端处理电路。
61.在本实施例中，通过设置第一开关矩阵，使得采集模组采集到的脑电波信号能够根据用户需要，选择采用哪一条模拟前端处理电路进行处理，为用户提供了多种可适配的方案，能够满足用户不同的使用需求。
62.在一个实施例中，如图4所示，所述模数转换模组30包括：第二开关模块33、第一模数转换器31、第二模数转换器32。
63.第一模数转换器31和第二模数转换器32，均用于将脑电波信号转换为对应的脑电波数字信号输出。
64.具体地，第一模数转换器31和第二模数转换器32，均用于将脑电波信号转换为对应的脑电波数字信号输出，其中，第一模数转换器31为同步采样模数转换器，第二模数转换器32为异步采样模数转换器。能够将脑电波信号从模拟信号转换为数字信号，便于后续的处理。同步采样需要每个数据传输的通道都设置一个独立的模数转换芯片，从而可以做到所有通道可以同一时刻同步的采集数据，从而采集到的数据更加精准。异步采样是多个通道共用一个模数转换芯片，从而成本更低。提供了两种脑电波信号的模数转换的选择，能够选择采用同步采样模数转换器或异步采样模数转换器。实现了脑电波信号的模数转换的多样化。
65.示例性地，第一模数转换器31可以为8通道同步采样24bit集成可编程增益放大器(programmable gain amplifier，pga)+模数转换器(analog to digital converter，adc)芯片ads1299，或8通道同步采样24bit集成pga+adc芯片ad7779。第二模数转换器32可以为2通道异步采样24bit集成pga+adc+数字滤波芯片max11284，或1通道异步采样24bit集成pga
+adc芯片lh1291。
66.第二开关模块33，分别与控制模组40、模拟前端模组20、第一模数转换器31和第二模数转换器32连接，用于在用户指令的作用下，导通目标模数转换器与目标模拟前端处理电路之间的通路，其中，目标模数转换器为第一模数转换器31和第二模数转换器32中的至少一个。
67.具体地，第二开关模块33为开关矩阵，能够导通任意的模拟前端处理电路和任意的模数转换器之间的通路。
68.在本实施例中，通过设置第二开关矩阵，使得模数转换模组能够根据用户需要，选择采用哪一种模数转换器对脑电波信号进行处理，为用户提供了多种可适配的方案，能够满足用户不同的使用需求。
69.在一个实施例中，如图5所示，各模拟前端处理电路21包括：缓冲放大器选择模块22、仪表放大器23、滤波选择模块24。
70.缓冲放大器选择模块22，分别与控制模组40、第一开关模块50连接。缓冲放大器选择模块22包括第一缓冲电路220和第一直通电路221，其中，第一缓冲电路220上设置有第一缓冲放大器，用于驱动脑电波信号传输。
71.具体地，缓冲放大器选择模块22能够控制脑电波信号是否经过第一缓冲放大器2201，从而提供了多样化的选择。
72.仪表放大器23，分别与第一缓冲电路220和第一直通电路221的输出端连接，用于对接收的脑电波信号进行放大。
73.具体地，不同的模拟前端处理电路中的仪表放大器23的噪声系数和共模抑制比不同。其中一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的噪声系数相对于其他模拟前端处理电路更小，另一条模拟前端处理电路上使用的仪表放大器的cmrr参数相对于其他模拟前端处理电路更小。从而能够根据实际的用户需要，选择噪声系数更小的模拟前端处理电路，或者选择cmrr参数更大的模拟前端处理电路。
74.具体地，仪表放大器23是基于差分放大器的一种改良放大器，具有输入缓冲器，能够将脑电波信号放大。
75.滤波选择模块24，分别与控制模组、仪表放大器23的输出端连接，包括第一滤波电路240和第二直通电路241，其中，第一滤波电路240上设置有第一滤波器，用于对脑电波信号进行滤波。
76.具体地，通过滤波选择模块24，能够控制脑电波信号是否经过第一滤波器，从而提供了多样化的选择，用户可以根据实际需要，选择是否对脑电波信号进行滤波。
77.示例性地，第一滤波器可以为高通滤波器、低通滤波器中的一种。
78.控制模组40还用于控制导通第一目标电路与第一开关矩阵之间的通路，以及导通第二目标电路与仪表放大器23之间的通路。第一目标电路为第一缓冲电路220和第一直通电路221中的至少一个，第二目标电路为第一滤波电路240和第二直通电路241中的至少一个。控制模组40能够根据用户需要，选择脑电波信号是否经过缓冲放大器100进行驱动，或者是否经过滤波器200进行滤波。
79.在本实施例中，模拟前端处理电路通过设置缓冲放大器选择模块，能够选择脑电波信号是否经过缓冲放大器，通过设置仪表放大器，对脑电波信号进行放大，通过设置滤波
选择模块，能够选择脑电波信号是否经过滤波器。并且不同的模拟前端处理电路，所采用的仪表放大器不同，从而为用户提供了多种模拟前端处理的选择，能够满足用户的不同需求。
80.在一个实施例中，如图6所示，缓冲放大器选择模块22包括第一开关单元222。其中：
81.第一开关单元222分别与控制模组40、第一开关模块50、第一缓冲电路220和第一直通电路221连接，用于在用户指令的作用下，导通第一目标电路与仪表放大器23之间的通路。
82.具体地，第一缓冲电路220上设置有第一缓冲放大器2201。
83.具体地，第一目标电路为第一缓冲电路220和第一直通电路221中的至少一个。
84.滤波选择模块24包括第二开关单元242。其中：
85.第二开关单元242分别与控制模组40、仪表放大器23、第一滤波电路240和第二直通电路241连接，用于在用户指令的作用下，导通仪表放大器23与第二目标电路之间的通路。
86.具体地，第一滤波电路240上设置有第一滤波器2401。
87.具体地，第二目标电路为第一滤波电路240和第二直通电路241中的至少一个。
88.各模拟前端处理电路21还包括：滤波电容25。其中：
89.滤波电容25，设置在仪表放大器23与滤波选择模块24之间，分别与仪表放大器23和滤波选择模块24连接，用于滤除脑电波信号中的直流信号。
90.在本实施例中，通过设置缓冲放大器选择模块，能够选择脑电波信号是否经过缓冲放大器，通过设置滤波选择模块，能够选择脑电波信号是否经过滤波器。并且不同的模拟前端处理电路，所采用的仪表放大器不同，从而为用户提供了多种模拟前端处理的选择，能够满足用户的不同需求。
91.在一个实施例中，如图6所示，脑电信号采集系统还包括：第二缓冲放大器2202、第二滤波电路250。
92.第二缓冲放大器2202，设置在模拟前端模组20与模数转换模组30之间，分别与模拟前端模组20和模数转换模组30连接，用于放大脑电波信号。
93.在图6中，第二缓冲放大器2202设置在第二开关模块33和第二滤波电路250之间。第二滤波电路250，设置在第二缓冲放大器2202与模数转换模组30之间，分别与第二缓冲放大器2202和模数转换模组30连接，用于滤除脑电波信号中的干扰信号。
94.具体地，第二滤波电路250上设置有第二滤波器2402。
95.具体地，第二缓冲放大器2202和第二滤波电路250主要作用为进行adc抗混叠滤波。
96.在本实施例中，通过在模拟前端模组与模数转换模组之间再设置一个缓冲放大器和滤波器，能够对脑电波信号进行放大和滤波。
97.在一个实施例中，请继续参考图6，模拟前端处理电路21还包括：至少一个反馈电极81、驱动电路80。其中：
98.驱动电路80，驱动电路80的输入端与仪表放大器23的输出端连接，驱动电路80的输出端与反馈电极81连接，用于采集脑电波信号经反馈电极81传输至待测试者，以抑制脑电波信号中的工频干扰信号。
99.具体地，驱动电路80包括串联的缓冲放大器100和仪表放大器23。
100.示例性地，驱动电路80为右腿驱动电路，反馈电极与待测试者的右腿连接，能够将eeg信号中的交流共模干扰降低100倍，从而提高差分放大电路的cmrr。驱动电路将共模信号通过反馈电极反馈到人体，形成共模电压负反馈。整个人体驱动电路构成了人体地共模信号反馈通路，从而大大减小了共模电压的输入，则包括工频干扰(50hz)在内的干扰大大降低。现代采集技术研究表明，所有生物电采集都应该加入共模反馈驱动电路，早期驱动电路总是接于人体右腿部，因此也称为右腿驱动电路，加入驱动电路后eeg信号中的交流共模干扰可降低100倍，从而提高差分放大电路cmrr特性。
101.在本实施例中，通过设置驱动电路，能够大大降低脑电波信号中的工频干扰信号，提高脑电波信号质量。
102.在一个实施例中，请继续参考图6，脑电信号系统还包括：静电保护模块70。其中：
103.静电保护模块70，设置在采集模组10与模拟前端模组20之间，静电保护模块70的输入端与采集模组10连接，静电保护模块70的输出端与模拟前端模组20的输入端连接，用于降低外界电磁干扰。
104.具体地，静电保护模块70为静电释放保护电路(electro-static discharge，esd)，能够释放静电，降低外界电磁干扰。
105.在本实施例中，通过设置静电保护模块，降低了外界电磁干扰，避免外界电磁干扰对电路器件造成损坏。
106.在一个实施例中，如图7所示，脑电信号采集系统还包括：处理器90。其中：处理器90与第一开关模块50连接，用于对脑电波信号进行模拟前端处理，并对经过模拟前端处理后的脑电波信号进行模数转换。
107.具体地，处理器90集成有模拟前端处理单元和模数转换单元。因为处理器90集成了模拟前端处理单元和模数转换单元，因此，处理器90的电路面积小于上述模拟前端处理电路加上模数转换器的方案的电路面积。因此，若用户需要产品的体积较小，适用于便携式或可穿戴的脑电波采集产品时，则采用处理器90进行脑电波信号的模拟前端处理和模数转换处理。
108.示例性地，处理器90可以为16通道集成模拟前端(analog front end，afe)和adc芯片的处理器，或1通道集成afe和adc芯片脑电波传感器(thinkgear am，tgam)模块。
109.第一开关模块50还用于导通处理器90与采集模组10之间的通路。
110.在本实施例中，通过设置集成有模拟前端处理单元和模数转换单元的处理器，从而为用户提供一种电路面积较小的脑电波信号采集系统，适用于用户在需要便携式或可穿戴式的使用场景下的使用。
111.示例性地，如图8所示，脑电信号采集系统还包括：电源模块300、多个led(light-emitting diode，发光二极管)灯400、第一模拟前端处理电路21-1和第二模拟前端处理电路21-2、设置有第一模数转换器的第一模数转换电路31-1、设置有第二模数转换器的第二模数转换电路32-1、设置有处理器90的处理链路900。
112.信号处理设备910，包括：第一模拟前端处理电路21-1和第二模拟前端处理电路21-2、设置有第一模数转换器的第一模数转换电路31-1、设置有第二模数转换器的第二模数转换电路32-1、设置有处理器90的链路900、第一开关模块50、第二开关模块33、多个led
灯400。
113.电源模块300用于分别为信号处理设备910、控制模组40供电。
114.具体地，电源模块300能够提供高质量、低噪声、高电源抑制比(power supply rejection ratio，psrr)的电源。同时能够负载整个系统，还有一定的兼容扩展性。
115.多个led灯400用于在对应的链路导通时亮起，从而提示用户此时信号流经的链路。
116.控制模组40，还用于采集经过模数转换器后的脑电波数字信号，并将其封装重组后上传。
117.具体地，信号处理设备910还包括内部控制单元940，内部控制单元940可以为实体拨码盘，能够人工控制各led灯亮暗和各开关模块的导通，内部控制单元940也可以为arm，能够人工控制各led灯亮暗和各开关模块的导通。
118.具体地，控制模组40能够将脑电波数字信号封装为私有协议的数据包并通过结构上传，可以通过type-c usb传输至上位机920，也可以通过wifi(无线网络通信技术)或蓝牙上传。
119.示例性地，wifi采用esp32的wifi模组进行开发，需要在sdk(software development kit，软件开发工具包)基础上二次开发。蓝牙采用nordic的蓝牙ble模组进行开发，需要在sdk基础上二次开发。蓝牙要支持500hz采样率16通道的数据传输。
120.在一个实施例中，请继续参考图8，脑电信号采集系统还包括：阻抗测量模块930。其中：
121.阻抗测量模块930，分别与各采集电极11连接，用于测量各采集电极11的电阻。
122.具体地，阻抗测量模块可以为电阻表。
123.具体地，采集电极11可以为有源电极和/或无源电极。
124.示例性地，采集电极11包括第一电极和/或第二电极。
125.控制模组40与阻抗测量模块930连接，用于根据各采集电极11的电阻，确定各采集电极11是否脱落。
126.在本实施例中，通过设置阻抗测量模块，能够对各采集电极的阻抗进行测量，进而判断采集电极是否脱落。
127.在一个实施例中，如图9所示，脑电信号采集系统还包括：第三滤波电路260。其中：
128.第三滤波电路260，设置在第一开关模块50与处理器90之间，分别与第一开关模块50和处理器90连接，用于滤除脑电波信号中的干扰信号。
129.具体地，第三滤波电路260上设置有第三滤波器2403。
130.在本实施例中，在处理器之前，还设置有第三滤波电路，从而能够滤除脑电波信号中的干扰信号。
131.在一个实施例中，如图10所示，采集模组10包括：至少一个第二电极15。
132.其中：
133.第二电极15用于采集待测试者的脑电波信号。
134.具体地，第二电极15为无源电极，内部无自带电源。电极接触皮肤采集到微弱的脑电波信号，然后通过屏蔽线缆12传输到缓冲放大器或仪表放大器。
135.脑电信号采集系统还包括：多个屏蔽线缆12、放大器单元13，其中：
3db带宽150hz，带外衰减-40db。图15为图14的低通滤波电路的通带为-3db、150hz，阻带为-40db、800hz的仿真波形图。
156.示例性地，高通滤波电路允许高于某一截频的频率的信号通过，而大大衰减较低频率的信号，可以为高通滤波器。
157.示例性地，高通滤波电路的电路图如图16所示，高通滤波电路采用四阶有源巴特沃兹型滤波器，-3db带宽0.5hz，带外衰减-30db。图17为图16的高通滤波电路仿真波形图。
158.示例性地，工频陷波电路为50hz工频陷波器，电路图如图18所示，采用ti uaf42芯片实现-20db的工频抑制。uaf42的辅助运放将高通和低通滤波器的输出相加，即得到陷波器。如图19所示，为经过仪表放大器后的600uv 5hz脑电波信号，可以看到有明显50hz工频叠加，导致信号叠加50hz噪声，信号幅值达到750uv。而如图20所示，该600uv 5hz脑电波信号再经过50hz工频滤波器之后，可以看到工频信号的幅值被明显抑制，得到信号幅值接近600uv的真实的脑电信号。
159.示例性地，仪表放大器实现eeg信号的高增益放大，增益值通常在40db以上。由于eeg信号有效频率处于0.5-30hz，为了减小噪声，30hz低通滤波电路电路在主放大之后进一步滤除带外噪声。为了尽可能地保留eeg信号特征，系统通带应保持平滑使得eeg信号各部分得到相同增益。虽然前置放大电路消除了大部分来自人体的共模干扰，但是处于非屏蔽环境下的采集装置依然暴露在市电干扰下，因此，在30hz低通滤波电路之后加入50hz工频陷波器，既能提高信噪比，又能保留eeg信号。第二级放大电路对eeg信号进行调节性的放大，使其能达到不同需求的eeg幅值，使得总增益达到70db以上。电平抬升电路将eeg直流水平调节至adc采样电路预备状态。
160.在本实施例中，采用有源滤波模块，能够根据实际情况选择使用合适的滤波电路对脑电波信号进行处理，总而降低了信号干扰，使得信号更加准确。
161.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
162.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
163.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。