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试议基于高性能电路和虚拟仪器脑电信号采集装置设计

收藏本文 2024-03-07 点赞:22688 浏览:97536 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:科技与经济的蓬勃进展使人们对世界的认识有了更高的要求,追求着更加发达的医学和生物学。对于人体大脑奥秘的探讨更是吸引着无数探讨者。经过多年的探讨,电子技术和信号处理技术的融合使得我们可以窥视人类脑部的信息,而通过获得人体头部脑电信号(electroencephalogram, EEG)来大脑的信息是一种十分有效的策略。脑电信号作为人体十分重要的生物电信号,包含着大量的人体生物信息。自以1924年被科学家Hans Berger首次发现以来,脑电信号的探讨逐渐兴起。其运用覆盖了脑部疾病诊断、辅助治疗、思维认知等领域,未来在康复领域和军事领域的前景不可估量。然而,所有脑电信号探讨的前提是有效地获得人体脑电信号。早期的脑电采集装置体积庞大,工作环境要求苛刻。而且,由于各国医疗设备出口的限制,EEG采集设备通常高昂,一定程度上提升了脑电信号的探讨成本,阻碍了EEG探讨者的探讨工作。本论文针对人体脑电信号特点设计了一种基于高性能电路和虚拟仪器的EEG采集装置。在深入探讨了人体生物电信号的物理特性和生理特点以及EEG采集技术的基础上,提出了EEG采集装置的总体设计案例。案例采取系统化分模块设计理念,设计出高性能EEG调理模块探测人体头部表皮电压信号,并采取高集成度数电模块实现EEG信号的数字化和数据传输,以此获得适应上位机数字信号处理算法的EEG数据。再将基于LabVIEW的虚拟仪器技术运用于数据采集和模块化设计中,以较低成本开发出PC端数据采集软件。测试实验表明,本论文设计的EEG采集装置在普通的非屏蔽环境下具有良好的系统性能。并运用EEG处理算法实现对EEG节律和能量分布的浅析,有效地获得人脑EEG信号特点。关键词:EEG装置论文数据采集论文LabVIEW论文脑电节律论文

    摘要4-5

    Abstract5-9

    第1章 绪论9-14

    1.1 课题来源9

    1.2 课题探讨的背景、目的及作用9-10

    1.3 相关领域国内外探讨历史及近况浅析10-11

    1.4 本论文主要探讨内容及结构组织11-14

    1.4.1 本论文探讨主要内容11-12

    1.4.2 论文结构安排12-14

    第2章 EEG采集装置总体设计14-21

    2.1 EEG特点探讨14-17

    2.1.1 EEG生理学基础14-15

    2.1.2 EEG信号的组成成分及特点15-17

    2.2 EEG采集装置设计框架17-19

    2.2.1 EEG采集技术要点17-18

    2.2.2 EEG采集装置设计案例18-19

    2.3 本章小结19-21

    第3章 EEG采集装置硬件设计21-48

    3.1 EEG采集装置硬件总体设计21-23

    3.2 EEG前端调理模块设计23-40

    3.2.1 EEG传感器选用及国际放置标准23-26

    3.2.2 EEG前置放大模块设计26-30

    3.2.3 主放大模块设计30-32

    3.2.4 低通滤波模块设计32-35

    3.2.5 50Hz陷波模块设计35-38

    3.2.6 EEG幅值以及电平调节模块设计38-40

    3.3 EEG ADC采样模块设计40-47

    3.3.1 EEG ADC采样模块电路设计40-45

    3.3.2 EEG ADC采样模块程序设计45-47

    3.4 本章小结47-48

    第4章 EEG采集软件设计及处理算法探讨48-59

    4.1 EEG数据采集虚拟仪器48-53

    4.1.1 虚拟仪器设计理念48-49

    4.1.2 EEG数据采集虚拟仪器软件设计49-53

    4.2 EEG信号处理算法53-58

    4.2.1 EEG处理算法概述53-55

    4.2.2 实验EEG数据算法处理流程55-58

    4.3 本章小节58-59

    第5章 EEG采集装置测试实验59-66

    5.1 EEG硬件模块特性59-62

    5.1.1 EEG调理模块电路特性59-61

    5.1.2 EEG ADC采样模块特性61-62

    5.2 EEG数据采集实验62-63

    5.3 EEG算法处理结果及特点观测63-66

    第6章 总结与展望66-68

    6.1 全文工作总结66-67

    6.2 下一步工作展望67-68

    致谢68-69

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