CN104382596A - 对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备，其中装置包括：自检信号发射模块在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号和幅度为El的第二信号；切换开关在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电采集设备的放大模块输入端；信号获取模块获取模数转换模块输出的数字量Dh和Dl；处理模块控制自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一信号和所述第二信号；利用上述Eh、El、Dh、Dl、模数转换模块的满量程电压值Vm以及模数转换模块的量化阶数cnt，确定肌电采集设备的增益G和偏移量A。本发明能够检测出肌电采集设备的增益和偏移量，从而用于恢复出原始肌电信号。

Description

对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备

【技术领域】

本发明涉及计算机应用技术领域，特别涉及一种对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备。

【背景技术】

肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，是多个运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，是从人体皮肤表面采集到的一种非常微弱的生物交流电压信号，幅度最高只有几微伏，且与肌肉力量成比例。通常从动作的肌肉表面皮肤处所采集的肌电信号可提供一种安全、非侵入的肌电信号提取方式，可用于人类运动和生物机械等领域的研究。人体皮肤表面肌电信号的频谱范围为0～1000Hz之间，功率谱的最大频率随肌肉而定，通常在10～200Hz之间，肌电信号低频特性明显，频段固定。

随着计算机和大规模芯片的发展，对肌电信号的采集、记录和分析技术已经使人们可以对肌电信号进行更加深入和细致的研究和利用，特别是对肌电信号的采集技术已经越来越成熟。目前已有的肌电采集设备主要如图1中所示，包括检测电极、放大模块、滤波模块、ADC(模数转换模块)、主控模块和通讯模块。其中检测电极负责获取人体皮肤表面的肌电信号然后输出给放大电极，放大电极对肌电信号进行放大处理后输出给滤波模块，滤波模块对肌电信号进行滤波处理后输出给ADC，由ADC进行模数转换后输出给主控模块。

实际上，电子元器件的特征值并不是恒定的。温度漂移与电阻材料、老化时间等有关系。一般民用级电阻材料要求不高，温度漂移较大，在250PPM左右，比如放在室内测量与室外测量就不一样。因此，肌电采集设备的放大增益和滤波都是在变化着的。

肌电信号具有易受干扰的特点，由于肌电信号是通过置于皮肤表面的检测电极采集得到的，采集过程中容易受到周围环境的影响，其噪声来源主要包括：电子元器件的固有噪声、检测电极与皮肤接触面的移动伪迹、电磁辐射引起的环境噪声等等。除了一些随机的环境噪声之外，其他固有噪声会在肌电信号的输出中增加一些偏移量，尽管滤波后会剔除大部分的噪声干扰，但是仍然会有微小的偏移。

综合上述因素，如果要想得到真实的肌电信号，需要知道增益和偏移量。增益稳定度与偏移量直接决定了后期数据的准确度和设备的灵敏度，较优的情况是在每次肌电采集设备使用前都进行自检来确定增益和偏移量。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置、方法及肌电采集设备，以便于能够检测出肌电采集设备的增益和偏移量。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种对肌电采集设备进行自检的装置，该装置包括：自检信号发射模块、切换开关、信号获取模块和处理模块；

所述自检信号发射模块，用于在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号和幅度为El的第二信号；

所述切换开关，用于在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电采集设备的放大模块输入端；

所述信号获取模块，用于获取模数转换模块输出的数字量，当所述自检信号发射模块发射所述第一信号时，所述数字量为Dh，当所述自检信号发射模块发射所述第二信号时，所述数字量为Dl；

所述处理模块，用于控制所述自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一信号和所述第二信号；利用所述Eh、El、Dh、Dl、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。

根据本发明一优选实施方式，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。

根据本发明一优选实施方式，所述第一信号和所述第二信号为频率在所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。

根据本发明一优选实施方式，所述处理模块，具体用于利用确定所述肌电采集设备的增益G，以及，利用确定所述肌电采集设备的偏移量A。

根据本发明一优选实施方式，所述自检信号发射模块，还用于在进行频率自检时，向所述放大模块输入点频信号，所述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块通带之外的频率；

所述信号获取模块在所述自检信号发射模块发射所述点频信号时，获取所述模数转换模块输出的数字量Df；

所述处理模块，还用于控制所述自检信号发射模块在进行频率自检时发射所述点频信号；利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。

根据本发明一优选实施方式，所述点频信号的幅度为Eh。

根据本发明一优选实施方式，所述自检信号发射模块的输出端还连接所述肌电采集设备的检测电极的输入端；

所述切换开关，还可以用于断开所述自检信号发射模块的输出端和所述放大模块输入端，联通所述检测电极的输出端和所述放大模块的输入端。

根据本发明一优选实施方式，所述处理模块确定所述Dt为：其中所述Ef为所述点频信号的幅度。

根据本发明一优选实施方式，所述点频信号的频率高于所述滤波模块的高频截止频率，所述处理模块得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制比；

所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，所述处理模块得到的所述频带抑制比为低于截止频率的频带抑制比。

本发明还提供了一种具有自检功能的肌电采集设备，该设备包括如权利要求1或5所述的装置。

本发明还提供了一种对肌电采集设备进行自检的方法，该方法包括：

向肌电采集设备的放大模块输入幅度为Eh的第一信号，获取模数转换模块输出的数字量Dh；以及，向所述放大模块输入幅度为El的第二信号，获取所述模数转换模块输出的数字量Dl；其中所述Eh>El；

利用所述Eh、El、Dh、Dl、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。

根据本发明一优选实施方式，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。

根据本发明一优选实施方式，所述第一信号和所述第二信号为频率在所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。

根据本发明一优选实施方式，直接向所述放大模块输入所述第一信号和所述第二信号；或者，

经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述第一信号和所述第二信号。

根据本发明一优选实施方式，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A包括：

利用确定所述肌电采集设备的增益G；以及，

利用确定所述肌电采集设备的偏移量A。

根据本发明一优选实施方式，该方法还包括：

向所述放大模块输入点频信号，所述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块通带之外的频率；

获取所述模数转换模块输出的数字量Df；

利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。

根据本发明一优选实施方式，所述点频信号的幅度为Eh。

根据本发明一优选实施方式，直接向所述放大模块输入所述点频信号；或者，经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述点频信号。

根据本发明一优选实施方式，所述Dt为：其中所述Ef为所述点频信号的幅度。

根据本发明一优选实施方式，所述点频信号的频率高于所述滤波模块的高频截止频率，得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制比；

所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，得到的所述频带抑制比为低于截止频率的频带抑制比。

由以上技术方案可以看出，通过向肌电采集设备的放大模块输入高幅度信号和低幅度信号，并获取数模转换模块分别输出的数字量，利用输入信号的幅度、获取的数字量、模数转换模块的满量程电压值以及量化阶数，能够确定出增益和偏移量，从而实现对肌电采集设备的增益和偏移量的检测。

【附图说明】

图1为现有技术中肌电采集设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的对肌电采集设备进行时域自检的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的对肌电采集设备进行频域自检的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的自检装置结构图；

图5为本发明实施例提供的具有自检功能的肌电采集设备；

图6为本发明实施例提供的一个具有自检功能的肌电采集设备的实例。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

由于如图1中所示的肌电采集设备输出的数字量与输入的肌电信号之间呈线性关系。本发明的自检方法在确定增益和偏移量时，就是基于该线性关系的理论基础，确定增益和偏移量的自检为时域上的自检。

图2为本发明实施例提供的对肌电采集设备进行时域自检的方法流程图，如图2中所示，该方法可以具体包括以下步骤：

步骤201：向肌电采集设备的放大模块输入高幅度信号，该高幅度信号的幅度为Eh，获取ADC输出的数字量Dh。

步骤202：向肌电采集设备的放大模块输入低幅度信号，该低幅度信号的幅度为El，获取ADC输出的数字量Dl。

需要说明的是，上述步骤201和步骤202可以以任意的顺序先后执行，即也可以先输入低幅度信号El，再输入高幅度信号Eh。

Eh和El优选覆盖实际采集肌电信号的最大幅值，即假设实际采集肌电信号的最大幅值为Emax，那么优选El<Emax<Eh。

由于肌电信号本身的窄带特性，这里输入的高幅度信号和低幅度信号可以选择在滤波模块(通常为带通滤波器)通带内的点频信号或窄带信号，其频率优选处于肌电信号所在频段中间段的频率。

另外，上述高幅度信号和低幅度信号的频率应该避免选择常用环境中干扰信号可能存在的频率，例如与工频干扰冲突的50Hz频率。避开这些频率后，环境中在特定频率上的干扰与设备自身期间的噪声相对就可以忽略不计了。

优选地，在自检过程中将肌电采集设备设置于干扰较小的环境中，例如封闭性好的房间或盒子中。

当仅需要进行内部自检时，可以将上述高幅度信号和低幅度信号直接输入肌电采集设备的放大模块；当需要进行整体自检时，即对包含检测电极在内的整体设备的自检，可以将上述高幅度信号和低幅度信号通过检测电极输入放大模块，即将高幅度信号和低幅度信号先输入检测电极，然后经由检测电极再输入放大模块。

步骤203：利用上述Eh、El、Dh、Dl、ADC的满量程电压值以及ADC的量化阶数确定肌电采集设备的增益和偏移量。

具体地，可以利用如下公式确定肌电采集设备的增益G和偏移量A：

$G=\frac{(\mathrm{Dh}-\mathrm{Dl})*\mathrm{cnt}}{(\mathrm{Eh}-\mathrm{El})*\mathrm{Vm}}---\left(1\right)$

$A=\frac{(\mathrm{Eh}*\mathrm{Dl}-\mathrm{Dh}*\mathrm{El})*\mathrm{cnt}}{(\mathrm{Eh}-\mathrm{El})*\mathrm{Vm}}---\left(2\right)$

其中，Vm为ADC的满量程电压值，cnt为ADC的量化阶数。

下面介绍下上述公式(1)和公式(2)的原理。输入的高幅度信号和低幅度信号传递到ADC的输入端后分别变成Vh和Vl，存在以下关系：

Vh＝Eh*G+A   (3)

Vl＝El*G+A   (4)

Vh和Vl再进入ADC进行量化后得到数字量Dh与Dl，存在以下关系：

$\mathrm{Dh}=\frac{\mathrm{Vh}*\mathrm{Vm}}{\mathrm{cnt}}---\left(5\right)$

$\mathrm{Dl}=\frac{\mathrm{Vl}*\mathrm{Vm}}{\mathrm{cnt}}---\left(6\right)$

综上所述，由公式(3)、(4)、(5)和(6)可以得到以下关系：

$\mathrm{Dh}=\frac{(\mathrm{Eh}*G+A)*\mathrm{Vm}}{\mathrm{cnt}}---\left(7\right)$

$\mathrm{Dl}=\frac{(\mathrm{El}*G+A)*\mathrm{Vm}}{\mathrm{cnt}}---\left(8\right)$

对上述(7)和(8)进行求解线性方程后，就能够得到公式(1)和(2)。

进行自检确定出肌电采集设备的增益和偏移量后，主控模块就能够利用该增益和偏移量对后续采集到的肌电信号进行还原，得到真实的肌电信号(即未受电子器件影响的肌电信号)。

除了进行时域的自检之外，还可以进行进一步频域的自检，频域的自检过程如图3中所示，具体包括以下步骤：

步骤301：向肌电采集设备的放大模块输入点频信号，点频信号的频率为滤波模块的通带之外的频率。

输入的点频信号的幅度避免接近El，优选地，可以使用幅度为Eh的点频信号。

同样地，当仅需要进行内部自检时，可以将上述点频信号直接输入肌电采集设备的放大模块；当需要进行整体自检时，即对包含检测电极在内的整体设备的自检，可以通过切换开关将上述点频信号经由检测电极输入放大模块，即将点频信号先输入检测电极，然后经由检测电极再输入放大模块。

步骤302：获取ADC输出的数字量Df。

步骤303：利用Df和理论数字量Dt的比值，得到滤波模块的频带抑制比。

理论数字量Dt可以理解成没有通过滤波模块前的信号，实测的数字量Df可以理解成通过滤波模块后的信号，Df和Dt的比值就可以反映滤波模块的频带抑制程度。

理论数字量Dt可以为：其中Ef为步骤301中输入的点频信号的幅度。

肌电采集设备中的滤波模块采用的是带通滤波器的形式，一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，在通带内没有放大或者衰减，在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。因此，理想状态下带通滤波器应该将特定频带之外的信号完全抑制。然而，实际上并不存在理想的带通滤波器，即不能将期望频率范围之外的所有频率完全衰减掉，因此通过图3所示流程就能够得到通带之外的频带抑制比。频带抑制比作为判断系统带通设计正确性、滤波器工作稳定性的标准。

具体在自检时，可以按照图3所示的流程分别对高频截止频率的频带抑制程度和低频截止频率的频带抑制程度进行确定。即输入高频率点频信号，该高频率点频信号的频率高于滤波模块的高频截止频率，按照图3所示流程得到高于高频截止频率的频带抑制程度；然后输入低频率点频信号，该低频率点频信号的频率地域滤波模块的低频截止频率，按照图3所示流程得到低于低频截止频率的频带抑制程度。

通常上述自检的过程需要在不进行肌电信号采集的时候进行，优选地，可以在每次进行肌电信号采集前进行自检。在进行自检时，首先发射带内信号得到设备增益和偏移量，然后发射带外信号，得到频带抑制程度。在长时间范围内多次自检后，可以进行自检结果的比较，当增益、偏移量或者频带抑制程度出现异常时，可以发出提醒信号，提醒用户检查设备的器件是否发生性质变化，例如放大模块的外置电阻阻值随时间变化，滤波模块外置频率选择电阻和电容随时间变化等等。

以上是对本发明所提供的自检方法进行的详细描述，下面对本发明提供的自检装置进行详细描述。

图4为本发明实施例提供的自检装置的结构图，如图4中所示，该自检装置主要包括：自检信号发射模块01、切换开关02、信号获取模块03和处理模块04，还可以进一步包括指示模块05。

其中，自检信号发射模块01负责进行自检信号的发射，在进行时域自检时，分别发射高幅度信号和低幅度信号，高幅度信号的幅度为Eh，低幅度信号的幅度为El。Eh和El优选覆盖实际采集肌电信号的最大幅值，即假设实际采集肌电信号的最大幅值为Emax，那么优选El<Emax<Eh。

由于肌电信号本身的窄带特性，这里输入的高幅度信号和低幅度信号可以选择在滤波模块通带内的点频信号或窄带信号，其频率优选处于肌电信号所在频段中间段的频率。

另外，上述高幅度信号和低幅度信号的频率应该避免选择常用环境中干扰信号可能存在的频率，例如与工频干扰冲突的50Hz频率。避开这些频率后，环境中在特定频率上的干扰与设备自身期间的噪声相对就可以忽略不计了。

另外，在进行频域自检时，自检信号发射模块01发射点频信号，该点频信号的频点为滤波模块的截止频率之外的频点，具体地，分别输入高频率点频信号和低频率点频信号，高频率点频信号的频率高于滤波模块的高频截止频率，低频率点频信号的频率低于滤波模块的低频截止频率。输入的点频信号的幅度避免接近El，优选地，可以使用幅度为Eh的点频信号。

自检信号发射模块01是否发射自检信号，以及具体发射什么自检信号可以受处理模块04的控制。即处理模块04根据自检的类型控制自检信号发射模块01发射对应的自检信号。

切换开关02负责进行输入信号通路的切换，即可以切换至自检信号发射模块01，使自检信号发射模块01连通放大模块，也可以切换至检测电极，使得自检信号发射模块01连接检测电极，经由检测电极连通放大模块。切换开关02同样受到处理模块04的控制，处理模块04确定进行内部自检时，控制切换开关02切换至自检信号发射模块01；确定进行整体自检时，控制切换开关02切换至检测电极。

信号获取模块03负责在进行时域自检时，获取ADC输出的数字量。当自检信号发射模块01发射的是高幅度信号时，获取ADC输出的数字量为Dh，当自检信号发射模块01发射的是低幅度信号时，获取ADC输出的数字量为Dl。

在进行频域自检时，信号获取模块03获取ADC输出的数字量Df。当自检信号发射模块01发射的是高频率点频信号时，获取ADC输出的数字量Dfh，当自检信号发射模块01发射的是低频率点频信号时，获取ADC输出的数字量Dfl。

处理模块04主要具备以下五方面的功能：

第一方面：控制自检信号发射模块01是否发射自检信号，以及具体发射什么自检信号。即当进行自检时，控制自检信号发射模块发射自检信号，并根据自检的类型控制自检信号发射模块01发射对应的自检信号：当进行时域自检时，控制自检信号发射模块01发射高幅度信号和低幅度信号；当进行频域自检时，控制自检信号发射模块01发射点频信号，即分别发送高频率点频信号和低频率点频信号。

第二方面：控制切换开关02进行切换。即处理模块04确定进行内部自检时，控制切换开关02切换至自检信号发射模块01；确定进行整体自检时，控制切换开关02切换至检测电极。

第三方面：在进行时域自检时，利用上述Eh、El、Dh、Dl、ADC的满量程电压值以及ADC的量化阶数确定肌电采集设备的增益和偏移量。

具体地，可以采用上述方法实施例中的公式(1)和(2)分别计算增益和偏移量，具体不再赘述。

第四方面：在进行频域自检时，利用Df和理论数字量Dt的比值，得到滤波模块的频带抑制比。具体的计算方法同样参见上述方法实施例，在此不再赘述。

第五方面：在长时间范围内多次自检后，可以进行自检结果的比较，当增益、偏移量或者频带抑制比出现异常时，可以控制指示模块05发出提醒信号，提醒用户检查设备的器件是否发生性质变化，例如放大模块的外置电阻阻值随时间变化，滤波模块外置频率选择电阻和电容随时间变化等等。

如果将上述自检装置设置于肌电采集设备中，就形成了一个具有自检功能的肌电采集设备，如图5中所示。在图5中，信号获取模块和处理模块设置于肌电采集设备的主控模块中，由主控模块完成信号获取模块和处理模块的功能。

下面举一个具体的实例，在该实例中各模块可以采用一体化设计，检测电极、放大模块、滤波模块、主控模块可以集成在一块电路板上。

自检信号发射模块可以采用高位高精度的DAC或专用微弱信号发生器，在图6中采用主控模块STM32F103内部包含的DAC。

如图6中所示，切换开关可以采用CD4053，CD4053是一块带有公共使能输入控制位的3路二选一模拟开关电路，切换延时在微秒级，快速切换速度提高了自检时效。

放大模块可以采用AD8220，AD8220是一款单电源、JFET(结型场效应晶体管)输入仪表放大器，采用MSOP(微型小外形封装)。它针对高性能、便携式仪器的需要而设计，既可以采用±18V双电源供电，也可以采用+5V单电源供电。AD8220在电极上的折合噪声最小，在共模抑制比上却优于其他放大器，因此可以作为肌电信号采集的放大器。AD8220的增益由外接数字电位器的阻值决定。

滤波模块可以采用LM358，由LM358实现两个二阶滤波器，先实现一个低通滤波器，电阻10.7K，电容0.1uf，截止频率150Hz；再实现一个高通滤波器，电阻160K，电容0.1uf，截止频率10Hz。因此通带特性为10Hz到150Hz。

主控模块可以采用STM32F103作为32位ARM微控制器。它是ST旗下的一款常用的增强型系列微控制器，内核是32位的Cortex-M3，最高工作频率达72MHz。STM32F103包含2个12位ADC，最快转换时间为1us，采用其中一个ADC作为肌电采集设备中的ADC。

在本发明的自检过程中，可以首先将切换开关CD4053打到STM32F103内置的DAC(即自检信号发射模块)，STM32F103内置的DAC输出频率80Hz的点频信号，幅值分别为5mV与20mV，根据此时STM32F103内置的ADC采集到的量化值，计算增益与偏移；然后由STM32F103内置的DAC输出频率分别为5Hz与160Hz的点频信号，幅度均为5mV，按照上述算法，计算STM32F103内置的ADC实际采集到的信号值与不通过滤波的理论值做比较得到滤波模块的频带抑制比。

通讯模块可以采用nRF51822，nRF51822作为蓝牙发射、蓝牙接收的主芯片。它是一款强大、灵活的多协议的单芯片解决方案，非常适用于蓝牙低功耗和其它2.4GHz协议应用。nRF51822采用32位ARM Cortex-M0处理器，256kB flash+16kB RAM。内置2.4G收发器支持低功耗蓝牙。nRF51822集成了PPI(可编程周边互连)系统。与肌电采集设备通讯的设备可以是手环等可穿戴设备，也可以是是PC等处理终端。

ESP8266是一个完整且自成体系的wifi网络解决方案，能够搭载软件应用，其高度片内集成，包括天线开关、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，极大的节省了体积。采用wifi的目的是提高肌电采集设备的数据上传能力，可以将主控模块处理后的肌电数据直接通过wifi传送到上位机。

指示模块可以采用LED，显示并提醒用户自检过程的进行、完成以及报警当自检过程中出现增益变化、频带抑制程度异常等问题。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、方法及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种对肌电采集设备进行自检的装置，其特征在于，该装置包括：自检信号发射模块、切换开关、信号获取模块和处理模块；

所述自检信号发射模块，用于在进行时域自检时，分别发射幅度为Eh的第一信号和幅度为El的第二信号；

所述切换开关，用于在进行自检时，连通所述自检信号发射模块的输出端和肌电采集设备的放大模块输入端；

所述信号获取模块，用于获取模数转换模块输出的数字量，当所述自检信号发射模块发射所述第一信号时，所述数字量为Dh，当所述自检信号发射模块发射所述第二信号时，所述数字量为Dl；

所述处理模块，用于控制所述自检信号发射模块在进行时域自检时发射所述第一信号和所述第二信号；利用所述Eh、El、Dh、Dl、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号为频率在所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。

4.根据权利要求1至3任一权项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于利用确定所述肌电采集设备的增益G，以及，利用确定所述肌电采集设备的偏移量A。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述自检信号发射模块，还用于在进行频率自检时，向所述放大模块输入点频信号，所述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块通带之外的频率；

所述信号获取模块在所述自检信号发射模块发射所述点频信号时，获取所述模数转换模块输出的数字量Df；

所述处理模块，还用于控制所述自检信号发射模块在进行频率自检时发射所述点频信号；利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述点频信号的幅度为Eh。

7.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述自检信号发射模块的输出端还连接所述肌电采集设备的检测电极的输入端；

所述切换开关，还可以用于断开所述自检信号发射模块的输出端和所述放大模块输入端，联通所述检测电极的输出端和所述放大模块的输入端。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块确定所述Dt为：其中所述Ef为所述点频信号的幅度。

9.根据权利要求5、6或8所述的装置，其特征在于，所述点频信号的频率高于所述滤波模块的高频截止频率，所述处理模块得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制比；

所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，所述处理模块得到的所述频带抑制比为低于截止频率的频带抑制比。

10.一种具有自检功能的肌电采集设备，其特征在于，该设备包括如权利要求1或5所述的装置。

11.一种对肌电采集设备进行自检的方法，其特征在于，该方法包括：

向肌电采集设备的放大模块输入幅度为Eh的第一信号，获取模数转换模块输出的数字量Dh；以及，向所述放大模块输入幅度为El的第二信号，获取所述模数转换模块输出的数字量Dl；其中所述Eh>El；

利用所述Eh、El、Dh、Dl、所述模数转换模块的满量程电压值Vm以及所述模数转换模块的量化阶数cnt，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述El小于Emax，且所述Eh大于所述Emax，所述Emax为所述肌电采集设备实际采集肌电信号的最大幅度值。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号为频率在所述肌电采集设备的滤波模块通带内的点频信号或窄带信号。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，直接向所述放大模块输入所述第一信号和所述第二信号；或者，

经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述第一信号和所述第二信号。

15.根据权利要求11至14任一权项所述的方法，其特征在于，确定所述肌电采集设备的增益G和偏移量A包括：

利用确定所述肌电采集设备的增益G；以及，

利用确定所述肌电采集设备的偏移量A。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

向所述放大模块输入点频信号，所述点频信号的频率为所述肌电采集设备的滤波模块通带之外的频率；

获取所述模数转换模块输出的数字量Df；

利用所述Df和理论数字量Dt的比值，得到所述滤波模块的频带抑制比。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述点频信号的幅度为Eh。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，直接向所述放大模块输入所述点频信号；或者，经由所述肌电采集设备的检测电极向所述放大模块输入所述点频信号。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述Dt为：其中所述Ef为所述点频信号的幅度。

20.根据权利要求16至19任一权项所述的方法，其特征在于，所述点频信号的频率高于所述滤波模块的高频截止频率，得到的所述频带抑制比为高于截止频率的频带抑制比；

所述点频信号的频率低于所述滤波模块的低频截止频率，得到的所述频带抑制比为低于截止频率的频带抑制比。