SEMG檢測電極的設計

摘要：為了減少傳統Ag-Agcl檢測電極在提取有效SEMG信號中可能遇到的干擾與噪聲，設計了一種新型Ag-Agcl檢測電極。與傳統Ag-Agcl檢測電極相比較，該系統是由電極、前置放大電路、濾波電路和陷波電路進行密封并加以屏蔽層保護后所組成的有源SEMG檢測電極。該檢測電極極大地縮短了電極連線，可以用來提取有效的SEMG信號。試驗結果表明，采用該SEMG檢測電極可以進一步提高信噪比，減少噪聲，提取到有效的表面肌電信號。
關鍵詞：SEMG；有源檢測電極；儀表放大器；調理電路

SEMG(Surface electromyogram)即表面肌電信號，是指當骨骼肌收縮時，肌纖維產生的微弱動作電位在皮膚表面募集，并通過表面電極所采集到的信號。SEMG檢測電極是用來檢測表面肌電信號的有源電極，它是一種無創檢測電極，簡單實用，應用前景廣泛。SEMG檢測電極的研制對于表面肌電信號的檢測具有重要意義，特別是在臨床診斷、人機仿生系統等領域。SEMG信號比較微弱，一般在μV級，極易受到心電信號和工頻噪聲的干擾，所以應當使用模擬濾波器及陷波器對信號進行調理。此外，電極與前置放大電路之間的距離過長也會使干擾進入檢測系統。本設計將電極、放大電路、濾波電路和陷波電路封裝在一起并加以屏蔽層保護，縮短電極與信號調理電路的距離，從而降低傳導耦合所帶來的干擾。

1 噪聲與干擾來源
SEMG信號比較微弱，幅值在15～100μV之間，其信號譜寬一般為10～500 Hz，因此極易受到心電信號和工頻噪聲的干擾。同時皮膚和組織對肌電信號具有衰減作用，也容易使其受到干擾。在實際檢測時，由于來自體表、空中、電源和電路本身等多種因素的影響，使得檢測到的SEMG信號中往往夾帶著甚低頻(接近直流)和高頻(遠大于500 Hz)的干擾信號。

2 SEMG檢測電極
SEMG檢測電極即表面肌電檢測電極，它是帶有緩沖放大器以及濾波電路的電極，所謂緩沖放大電路就是一種具有高輸入阻抗，低輸出阻抗的放大器，主要實現阻抗變換，可以做到極小體積，與濾波電路附在電極上，實現一體化，極大地縮短了電極連線。在進行表面肌電信號檢測時，使用表面肌電電極將采集來的模擬信號送入模數轉換器中，進而送入數據處理系統，其原理如圖1所示。