基于LabVIEW的多通道sEMG信号检测系统设计

摘  要： 针对多通道信号检测系统在表面肌电信号sEMG(surface electromyography)信号检测分析中的应用，设计了一种基于LabVIEW的多通道sEMG信号检测系统。该系统由前置调理电路、数据接口卡以及LabVIEW软件编程部分组成。利用该系统采集并分析健康受试者完成指力跟踪动作时前臂指总伸肌上4通道sEMG信号时频域的特征值。实验结果表明，该系统能实现4通道sEMG信号的实时采集,并得到与手指力量相关的sEMG信号时域特征和频域特征，验证了所设计检测系统是可行的。
关键词： sEMG信号; 信号调理; LabVIEW; 均方根值; 功率谱峰值
       表面肌电sEMG(surface Electromyography)信号是在皮肤表面记录的神经肌肉系统的生物电活动，反映肌肉的活动状态，由于其无创性和简单性在临床康复及人机交互方面[1]有广泛的应用前景。多通道sEMG信号检测是一种新的记录方法，它能同时获得肌肉活动时的大量空间和时间分布信息[2]，在肌肉活动分析中具有重要价值。
     近年来，国内外在多通道sEMG信号检测系统设计方面已做了相关工作。G.Vijaya Krishna Prasad[3]等研究了一种基于DSP的5通道sEMG信号实时采集系统；胡巍[4]等利用单片机设计了一种无线多通道sEMG信号实时采集系统。随着电子技术的不断发展，尤其是低成本高性能的计算机资源得到普及应用，虚拟仪器VI（Virtual Instruments）应运而生，它是利用计算机强大的计算资源和丰富的软硬件资源来组成的仪器系统，实现从传统仪器向计算机系统的过渡，以便最大限度地降低系统成本，并增强系统的功能和灵活性。LabVIEW是一种易于编程和调试的图形化工具平台，是标准的数据采集和仪器控制软件，具有强大的数据处理及分析能力。
     本文设计了前置调理电路,并结合NI公司开发的DAQ数据接口卡和LabVIEW开发了一种实验用sEMG信号检测分析系统,完成4通道sEMG信号的实时采集显示和时频域的特征分析。
1 硬件电路设计
      sEMG信号是一种微弱的、非平稳的随机电信号，其振幅约为10~5 000 ?滋V，频率分布在20~500 Hz[5]，容易受50 Hz工频干扰的影响，因此本文设计了如图1所示的硬件电路，主要包括前置放大、带通滤波、50 Hz陷波、功


     实际测得其幅频特性如图2(c)所示。