SEMG检测电极的设计

摘要：为了减少传统Ag-Agcl检测电极在提取有效SEMG信号中可能遇到的干扰与噪声，设计了一种新型Ag-Agcl检测电极。与传统Ag-Agcl检测电极相比较，该系统是由电极、前置放大电路、滤波电路和陷波电路进行密封并加以屏蔽层保护后所组成的有源SEMG检测电极。该检测电极极大地缩短了电极连线，可以用来提取有效的SEMG信号。试验结果表明，采用该SEMG检测电极可以进一步提高信噪比，减少噪声，提取到有效的表面肌电信号。
关键词：SEMG；有源检测电极；仪表放大器；调理电路

SEMG(Surface electromyogram)即表面肌电信号，是指当骨骼肌收缩时，肌纤维产生的微弱动作电位在皮肤表面募集，并通过表面电极所采集到的信号。SEMG检测电极是用来检测表面肌电信号的有源电极，它是一种无创检测电极，简单实用，应用前景广泛。SEMG检测电极的研制对于表面肌电信号的检测具有重要意义，特别是在临床诊断、人机仿生系统等领域。SEMG信号比较微弱，一般在μV级，极易受到心电信号和工频噪声的干扰，所以应当使用模拟滤波器及陷波器对信号进行调理。此外，电极与前置放大电路之间的距离过长也会使干扰进入检测系统。本设计将电极、放大电路、滤波电路和陷波电路封装在一起并加以屏蔽层保护，缩短电极与信号调理电路的距离，从而降低传导耦合所带来的干扰。

1 噪声与干扰来源
SEMG信号比较微弱，幅值在15～100μV之间，其信号谱宽一般为10～500 Hz，因此极易受到心电信号和工频噪声的干扰。同时皮肤和组织对肌电信号具有衰减作用，也容易使其受到干扰。在实际检测时，由于来自体表、空中、电源和电路本身等多种因素的影响，使得检测到的SEMG信号中往往夹带着甚低频(接近直流)和高频(远大于500 Hz)的干扰信号。

2 SEMG检测电极
SEMG检测电极即表面肌电检测电极，它是带有缓冲放大器以及滤波电路的电极，所谓缓冲放大电路就是一种具有高输入阻抗，低输出阻抗的放大器，主要实现阻抗变换，可以做到极小体积，与滤波电路附在电极上，实现一体化，极大地缩短了电极连线。在进行表面肌电信号检测时，使用表面肌电电极将采集来的模拟信号送入模数转换器中，进而送入数据处理系统，其原理如图1所示。