通用串行总线脑电信号采集电路设计

发布时间:2021-09-25 01:46 阅读次数:
本文摘要:0章节 大脑是人类思维活动的中枢,是拒绝接受外界信号,产生感觉,构成意识,展开逻辑思维,收到指令,产生不道德的指挥部。通过研究脑电信号(EEG)可以理解脑活动的机制及人的理解过程,也是临床脑疾患的最重要手段。 现有的脑电信号收集系统绝大多数用于专用机器,用于、暂存、修理都很不方便。

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0章节  大脑是人类思维活动的中枢,是拒绝接受外界信号,产生感觉,构成意识,展开逻辑思维,收到指令,产生不道德的指挥部。通过研究脑电信号(EEG)可以理解脑活动的机制及人的理解过程,也是临床脑疾患的最重要手段。

  现有的脑电信号收集系统绝大多数用于专用机器,用于、暂存、修理都很不方便。另外,抗干扰能力劣,必需在特定环境(屏蔽室)下展开监测,而且检测数据记录量小,无法构建长时间、大容量的记录、分析,此外耗资便宜,收集到的脑电信号也过于精确,往往必须融合医生的经验作出临床,故具备一定的主观性。本文设计了一种新的基于USB2.0的脑电信号收集电路。

1脑电信号收集原理  分析脑电信号,掌控脑电信号的特征,对于设计出有精确、有效地的脑电信号收集电路至关重要。首先,可以借此自由选择出有装载最多信息量的信号;其次,可以针对特定的信号研究出有适当的信号处理算法。1.1脑电波的特征及基本构成  脑电信号的特点主要有三个:频率主要集中于在低频段100Hz范围内;信号黯淡,一般在50V或更加小;信号的源电阻低,更容易不受外界信号阻碍。成年人的脑电信号幅度范围一般在10~50V之间,频率范围在0.5~30Hz之间。

1.2脑电信号收集原理及方法  目前,对于脑电信号的测量,在时间的维度上,可以取得很高的解析亲率。然而,在空间的维度上,获得的分辨率却很低,这依赖在头皮上移往电极的数量。本系统用于16路电极萃取脑电信号,取样频率为1000Hz。

由于脑电信号的固有特性及环境因素使得脑电信号背景噪声比较复杂,有50Hz工频阻碍、心电伪迹、肌电阻碍、基线漂移、电极与皮肤的认识噪声以及周围其他仪器的电磁干扰等。因此,拒绝收集系统具备低输入阻抗、高共模诱导比、低噪声缩放,能够从强劲噪声中萃取很弱信号的高质量滤波措施等。  脑电信号一般来说是通过在头皮表面摆放一些电极来收集的。

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常用的电极种类有银管电极、针电极和黏附电极等,本系统用于银管电极,以构建头皮与脑电测量设备之间的相连。为了强化连通性和导电性,在电极与皮肤之间涂抹一些生理盐水。

电极的摆放使用国际10-20系统电极摆放法。2脑电信号收集电路设计  脑电信号收集电路还包括:脑电信号缩放、滤波、A/D切换及USB模块电路四部分,总体包含如图1右图。

2.1脑电信号的前置缩放电路设计  信号缩放检测电路是本系统一个十分最重要的环节。它为先前数据采集和处置分析做到了硬件上的打算。本系统使用高精度仪用放大器AD8221作为前置缩放电路,具备低输入阻抗、高共模诱导比、低噪声和抗干扰能力强劲等特点。当电极和皮肤认识时,可以产生几十毫伏的极化电位,所以前置放大器的缩放倍数无法过于大,以免导致电路的饱和状态。

2.2低低通滤波器及二次缩放电路设计  强弱通滤波主要有两个起到:  (1)除去脑电信号频率范围以外的多余信号,超过抗干扰的起到;  (2)起着防混叠滤波的起到。


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