CN115778398A - 一种体表肌电信号检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种体表肌电信号检测电路及检测方法，检测电路包括：基准模块，用于为整个电路提供基准直流电压；电极模块，用于向测量表面提供基准直流电压以及获取测量表面的表面肌电信号；差分放大模块，用于对测量表面的表面肌电信号进行差分放大；精密整流模块，用于对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号；减法模块，用于对以基准直流电压为基准的表面肌电信号进行减法处理，得到以预设值为基准的表面肌电信号；包络放大模块，用于对以预设值为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线，本发明可以广泛应用于表面肌电信号检测技术领域中。

Description

一种体表肌电信号检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及表面肌电信号检测技术领域，特别是关于一种体表肌电信号检测电路及检测方法。

背景技术

肌电信号EMG(electromyography)是一种生物电流信号，是伴随肌肉收缩动作产生的一种生物电信号，采集自皮肤表面的肌电信号称为表面肌电信号sEMG。表面肌电信号的特点包括：是一维时间动作电位序列，是交流信号，信号幅值和肌肉运动力度成正比，是一种非平稳的微电信号，幅值在3mV左右，主要信号能量频率集中在200Hz附近、信号一般比肢体运动超前100ms左右产生，可以进行运动提前预判。

目前，现有的体表肌电信号的检测方法包括：两电极与三电极、干电极与湿电极等，其中，两电极的检测方法未引入参考电压源，在测量时容易受到外部物体接触或者供电的工频电源干扰导致信号发生失真，导致信号可用性差；三电极的检测方法需使用参考基准电压，具有很好的抗干扰能力；湿电极的检测方法中电极与人体皮肤贴合紧密，但是由于湿电极属于一次性耗材，使用过程中成本高，便捷性差；干电极的检测方法使用方便，由于干电极与人体皮肤接触属于接触式，接触压力在使用场景下会发生变化，因而在信号采集和处理上要保证信号质量可用存在一定难度，且三电极-干电极的综合方案使用的电源及放大芯片技术指标高，其总体成本较高。

此外，目前体表肌电信号的检测方法中，最终输出的信号通常为一种波形，为原始信号放大后的波形信号或是进行放大整流后的波形信号，不同的波形适用于不同的后续电路。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用范围广且成本低的体表肌电信号检测电路及检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种体表肌电信号检测电路，包括：

基准模块，用于为整个电路提供基准直流电压；

电极模块，设置在测量表面，用于向测量表面提供基准直流电压以及获取测量表面的表面肌电信号；

差分放大模块，用于对测量表面的表面肌电信号进行差分放大；

精密整流模块，用于对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号；

减法模块，用于对以基准直流电压为基准的表面肌电信号进行减法处理，得到以预设值为基准的表面肌电信号；

包络放大模块，用于对以预设值为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

进一步地，所述电极模块包括干电极和第一电阻，其中，所述干电极包括第一电极、第二电极和第三电极；

所述第一电极通过所述第一电阻连接所述基准模块，所述第二电极和第三电极分别连接所述差分放大模块，所述第一电极用于通过所述第一电阻输出基准直流电压至测量表面，所述第二电极和第三电极用于获取测量表面的表面肌电信号。

进一步地，所述差分放大模块包括第一运算放大器和第二电阻；

所述第一运算放大器的同向输入端和反向输入端分别连接所述电极模块的第二电极和第三电极，所述第一运算放大器的输出端连接所述精密整流模块，所述第一运算放大器的电源供电端连接所述基准模块，所述第一运算放大器用于对表面肌电信号进行差分放大；所述第二电阻为所述第一运算放大器的增益配置电阻。

进一步地，所述精密整流模块包括高通滤波电路和精密整流电路；

所述高通滤波电路用于对差分放大后的表面肌电信号进行高通滤波；

所述精密整流电路用于将高通滤波后的表面肌电信号以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号。

进一步地，所述高通滤波电路包括第一电容、第三电阻、第四电阻和第二运算放大器，所述精密整流电路包括第五电阻、第七电阻、第三运算放大器和比较器，所述比较器包括第六电阻、第一二极管和第四运算放大器；

所述第一电容的一端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一电容的另一端通过所述第三电阻并联连接所述第四电阻和第二运算放大器的反向输入端，所述第二运算放大器的同向输入端连接所述基准模块，所述第二运算放大器的输出端并联连接所述第四电阻、第五电阻和第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端并联连接所述第七电阻的一端和所述第三运算放大器的反向输入端；所述第六电阻的另一端并联连接所述第三运算放大器的同向输入端、所述第一二极管的负极和所述第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的同向输入端连接所述基准模块，所述第四运算放大器的输出端连接所述第一二极管的正极，所述第三运算放大器的输出端并联连接所述第七电阻的另一端和所述减法模块。

进一步地，所述减法模块包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第五运算放大器；

所述第八电阻的一端连接所述基准模块，所述第八电阻的另一端并联连接所述第五运算放大器的反向输入端和所述第十一电阻的一端；所述第九电阻的一端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第九电阻的另一端并联连接所述第五运算放大器的同向输入端和所述第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地；所述第五运算放大器的输出端并联连接所述第十一电阻的另一端和所述包络放大模块。

进一步地，所述包络放大模块6包括低通滤波电路、同相放大电路和信号强度指示电路，其中，所述低通滤波电路包括第十三电阻和第二电容，所述同相放大电路包括第十二电阻、可调电阻和第六运算放大器，所述信号强度指示电路包括第十四电阻和指示灯；

所述第十三电阻的一端并联连接所述第五运算放大器的输出端和第十一电阻，所述第十三电阻的另一端并联连接所述第二电容的一端和所述第六运算放大器的同向输入端，所述第二电容的另一端接地；所述第六运算放大器的反向输入端并联连接所述第十二电阻和可调电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地；所述第六运算放大器的输出端并联连接所述可调电阻的另一端、所述第十四电阻的一端和端子，所述第十四电阻的另一端通过所述指示灯接地，所述端子用于为模块供电以及输出最终信号。

进一步地，所述基准模块包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三电容和第七运算放大器；

所述第十五电阻的一端连接电源，所述第十五电阻的另一端并联连接所述第十六电阻和第十七电阻的一端，所述第十七电阻的另一端接地，所述第十六电阻的另一端并联连接所述第三电容的一端和第七运算放大器的同向输入端，所述第七运算放大器的输出端并联连接所述第七运算放大器的反向输入端、所述第一电阻、所述第一运算放大器的电源供电端、所述第二运算放大器的同向输入端、所述第四运算放大器的同向输入端和所述第八电阻的一端。

另一方面，提供一种体表肌电信号检测电路的检测方法，包括：

基准模块基于电源电压，得到基准直流电压，为整个电路提供稳定供电；

将电极模块设置在测量表面，向测量表面提供基准直流电压，并获取测量表面的表面肌电信号；

差分放大模块对测量表面的表面肌电信号进行差分放大；

精密整流模块对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号；

减法模块对以基准直流电压为基准的表面肌电信号进行处理，得到以预设值为基准的表面肌电信号；

包络放大模块对以预设值为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

进一步地，所述将电极模块设置在测量表面，向测量表面提供基准直流电压，并获取测量表面的表面肌电信号，包括：

第一电极通过第一电阻输出基准直流电压至测量表面；

第二电极和第三电极获取测量表面的表面肌电信号，并输出至差分放大模块。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明通过将表面肌电信号对应的微小电压信号进行频率筛选、放大、滤波等，将原有的难以直接检测使用的微小肌电信号放大处理后，可以更为便捷准确地检测人体肌肉的运动强度，同时集成多个传感器后可以对人体多个肌肉群的运动强度可以同时进行检测。

2、本发明由于设置有基准模块，采用基准模块提供的基准直流电压可以提升电路整体的放大精度，降低检测肌电信号的误差。

3、本发明的电极模块采用干电极，可以重复多次使用，抗干扰性强，且成本低。

4、本发明的整体体积小，安装方便，易于使用。

综上所述，本发明可以广泛应用于表面肌电信号检测技术领域中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的电路连接示意图；

图2是本发明一实施例提供的检测电路的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的输出波形示意图，其中，图3(a)为经过差分放大模块处理后的原始表面肌电信号波形图，图3(b)为经过精密整流模块处理后的表面肌电信号波形图，图3(c)为经过包络放大模块处理后的最终输出的包络曲线示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

本发明实施例提供的体表肌电信号检测电路及检测方法，能够将原有的难以直接检测使用的微小肌电信号放大处理后，可以更为便捷准确地检测人体肌肉的运动强度，同时集成多个传感器后可以对人体多个肌肉群的运动强度可以同时进行检测。采用三电极-干电极方案，并且可以输出种信号波形，包括原始信号一次放大波形信号、原始信号二次放大波形信号、放大整流后的波形信号，并且本专利方案的设计降低了对于电源及运放芯片的参数要求，可以实现最终实用便捷、信号质量好、尺寸小以及低成本的综合优点。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种体表肌电信号检测电路，包括基准模块1、电极模块2、差分放大模块3、精密整流模块4、减法模块5和包络放大模块6。

基准模块1分别连接电极模块2、差分放大模块3、精密整流模块4、减法模块5和包络放大模块6，电极模块2还依次通过差分放大模块3、精密整流模块4和减法模块5连接包络放大模块6。

基准模块1用于为整个电路提供稳定且统一的基准直流电压V_ref，基准模块1提供的基准直流电压在电极模块2、差分放大模块3、精密整流模块4、减法模块5和包络放大模块6中均会使用。

电极模块2设置在测量表面，例如手臂皮肤表面，用于向测量表面提供基准直流电压V_ref以及获取测量表面的表面肌电信号。

差分放大模块3用于对测量表面的表面肌电信号进行差分放大。

精密整流模块4用于对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压V_ref为基准向上翻转实现精密全波整流，得到以基准直流电压V_ref为基准的表面肌电信号。

减法模块5用于对以基准直流电压V_ref为基准的表面肌电信号进行减法处理，得到以0V为基准的表面肌电信号。

包络放大模块6用于对以0V为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

在一个优选的实施例中，电极模块2包括干电极和第一电阻R1，其中，干电极包括第一电极、第二电极和第三电极。

第一电极通过第一电阻R1连接基准模块1，第二电极和第三电极分别连接差分放大模块3，第一电极用于通过高阻抗的第一电阻R1输出基准直流电压V_ref至测量表面，第一电极将测量表面的电位水平拉升至电路中其他器件输入的基准直流电压V_ref同一电压水平上，避免后续电路的放大出现饱和，是后续的信号处于正常的放大工作范围内。第二电极和第三电极分别为差分放大模块3的正极IN+和负极IN-的输入电压电极V_IN+和V_IN-，正极IN+和负极IN-没有特定顺序，第二电极和第三电极用于获取测量表面的表面肌电信号，表面肌电信号为交流信号，且第二电极和第三电极与差分放大模块3之间的信号引线尽量短直，降低信号的天线效应及干扰。

在一个优选的实施例中，差分放大模块3包括第一运算放大器U1和第二电阻R2，第一运算放大器U1的同向输入端和反向输入端分别连接电极模块2的第二电极和第三电极，第一运算放大器U1的输出端连接精密整流模块4，第一运算放大器U1的电源供电端连接基准模块1，第一运算放大器U1用于对表面肌电信号进行差分放大。第二电阻R2为第一运算放大器U1的增益配置电阻，通过第二电阻R2的阻值设置第一运算放大器U1的放大倍数。

具体地，第一运算放大器U1的输出电压V_U1out为：

其中，1+100000/R2为第一运算放大器U1的放大倍数。

在一个优选的实施例中，精密整流模块4包括高通滤波电路和精密整流电路，高通滤波电路用于对差分放大后的表面肌电信号进行高通滤波，精密整流电路用于将高通滤波后的表面肌电信号以基准直流电压V_ref为基准向上翻转，得到以基准直流电压V_ref为基准的表面肌电信号。

具体地，高通滤波电路包括第一电容C1、第三电阻R3、第四电阻R4和第二运算放大器U2，精密整流电路包括第五电阻R5、第七电阻R7、第三运算放大器U3和比较器，比较器包括第六电阻R6、第一二极管D1和第四运算放大器U4。

第一电容C1的一端连接第一运算放大器U1的输出端，第一电容C1的另一端通过第三电阻R3并联连接第四电阻R4和第二运算放大器U2的反向输入端，第二运算放大器U2的同向输入端连接基准模块1，第二运算放大器U2的输出端并联连接第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的一端，第五电阻R5的另一端并联连接第七电阻R7的一端和第三运算放大器U3的反向输入端。第六电阻R6的另一端并联连接第三运算放大器U3的同向输入端、第一二极管D1的负极和第四运算放大器U4的反向输入端，第四运算放大器U4的同向输入端连接基准模块1，第四运算放大器U4的输出端连接第一二极管D1的正极，第三运算放大器U3的输出端并联连接第七电阻R7的另一端和减法模块5。

具体地，第一电容C1、第三电阻R3、第四电阻R4和第二运算放大器U2组成的高通滤波电路用于阻断直流分量，并对表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，截止频率f₀₄为：

通过第三电阻R3和第一电容C1的参数设置，能够滤除表面肌电信号无关的直流部分，同时可以通过第三电阻R3和第四电阻R4的参数设置第二运算放大器U2的放大增益A₀₄为：

其中，V_U2out为第二运算放大器U2的输出电压；V_C1in差分放大模块3的输出。

具体地，第六电阻R6、第一二极管D1和第四运算放大器U4组成的比较器用于输出第六电阻R6的输出电压V_R6out与基准直流电压V_ref高低比较后的方波，与第五电阻R5、第七电阻R7和第三运算放大器U3共同组成精密整流电路，可以将第二运算放大器U2的输出电压V_U2out以基准直流电压V_ref为基准向上翻转实现全波整流，此处进行全波整流的优势是可以保留全部完整的波形，避免半波整流导致的一半电压波形的损失。

具体地，精密整流电路进行精密整流的具体过程为：

当第一电容C1的输出电压V_a>V_ref时，由于第二运算放大器U2虚短原理，可知第二运算放大器U2的反向输入端电压V_c等于第二运算放大器U2的同向输入端电压V_b等于基准直流电压V_ref，因此V_a>V_c＝V_ref。

由于第二运算放大器U2虚断原理，可知电流由第一电容C1流向第二运算放大器U2的反向输入端再流向第二运算放大器U2的输出端，当包络放大模块6中的第十二电阻R12的阻值R₁₂等于第十三电阻R13的阻值R₁₃即R₁₂＝R₁₃时，可得第二运算放大器U2的输出端电压V_d＝V_ref-(V_a-V_ref)＝2V_ref-V_a。

又由第四运算放大器U4的同向输入端电压V_f＝V_ref，且V_a>V_ref，可得V_d<V_f＝V_ref，此时第四运算放大器U4的输出端电压V_g输出高电平，第一二极管D1导通，由于第四运算放大器U4虚短原理，可得第四运算放大器U4的反向输入端电压V_e＝V_f＝V_ref。

同理，由于第三运算放大器U3虚短原理，可得第三运算放大器U3的反向输入端电压V_h＝V_e＝V_f＝V_ref。当第五电阻R5的阻值R₅等于第七电阻R7的阻值R₇即R₅＝R₇时，可得第三运算放大器U3的反向输入端电压V_h-V_d＝V_i-V_h，即得第三运算放大器U3的输出端电压V_i＝2V_h-V_d＝2V_ref-(2V_ref-V_a)＝V_a。

因此，当第一电容C1的输出电压V_a>V_ref时，第三运算放大器U3的输出端电压V_i＝V_a。

当第一电容C1的输出电压V_a<V_ref时，由于第二运算放大器U2虚短原理，可知第二运算放大器U2的反向输入端电压V_c等于第二运算放大器U2的同向输入端电压V_b等于基准直流电压V_ref，因此V_a<V_c＝V_ref。

由于第二运算放大器U2虚断原理，可知电流由第二运算放大器U2的输出端流向第二运算放大器U2的反向输入端再流向第一电容C1，当包络放大模块6中的第十二电阻R12的阻值R₁₂等于第十三电阻R13的阻值R₁₃即R₁₂＝R₁₃时，可得第二运算放大器U2的输出端电压V_d＝V_ref-(V_a-V_ref)＝2V_ref-V_a。

又由第四运算放大器U4的同向输入端电压V_f＝V_ref，且V_a<V_ref，可得V_d>V_f＝V_ref，此时第四运算放大器U4的输出端电压V_g输出低电平，第一二极管D1截止，第四运算放大器U4的负反馈被截止，此时第四运算放大器U4的反向输入端电压V_e＝V_d。

同理，由于第三运算放大器U3虚短原理，可得第三运算放大器U3的反向输入端电压V_h＝V_e，V_h＝V_d，即得第三运算放大器U3的输出端电压V_i＝V_h＝V_d＝2V_ref-V_a＝V_ref+(V_ref-V_a)。

因此，当第一电容C1的输出电压V_a<V_ref时，第三运算放大器U3的输出端电压V_i等于第一电容C1的输出电压V_a以基准直流电压V_ref为对称轴的对称点上。

综上所述，以基准直流电压V_ref为基准进行上下波动的第一电容C1的输出电压V_a信号经过精密整流电路，被整流为处于基准直流电压V_ref上方的第三运算放大器U3的输出端电压V_i信号。

在一个优选的实施例中，减法模块5包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第五运算放大器U5，其中，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11为电阻值相同的电阻。

第八电阻R8的一端连接基准模块1，第八电阻R8的另一端并联连接第五运算放大器U5的反向输入端和第十一电阻R11的一端。第九电阻R9的一端连接第三运算放大器U3的输出端，第九电阻R9的另一端并联连接第五运算放大器U5的同向输入端和第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地。第五运算放大器U5的输出端并联连接第十一电阻R11的另一端和包络放大模块6。第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第五运算放大器U5构成运放减法电路。

具体地，第五运算放大器U5的输出电压V_U5out为：

V_U5out＝V_u3out-V_ref (5)

其中，V_u3out为第三运算放大器U3的输出电压。

此时得到的输出电压V_U5out为以0V为基准的完整交流波形。

在一个优选的实施例中，包络放大模块6包括低通滤波电路、同相放大电路和信号强度指示电路，其中，低通滤波电路包括第十三电阻R13和第二电容C2，同相放大电路包括第十二电阻R12、可调电阻VR1和第六运算放大器U6，信号强度指示电路包括第十四电阻R14和指示灯L1。

第十三电阻R13的一端并联连接第五运算放大器U5的输出端和第十一电阻R11，第十三电阻R13的另一端并联连接第二电容C2的一端和第六运算放大器U6的同向输入端，第二电容C2的另一端接地。第六运算放大器U6的反向输入端并联连接第十二电阻R12和可调电阻VR1的一端，第十二电阻R12的另一端接地。第六运算放大器U6的输出端并联连接可调电阻VR1的另一端、第十四电阻R14的一端和端子J1，端子J1用于为模块供电以及输出最终信号，第十四电阻R14的另一端通过指示灯L1接地。第十三电阻R13和第二电容C2用于设定低通滤波的截止频率，可调电阻VR1用于调节放大倍数，第十四电阻R14为指示灯L1的限流电阻，指示灯L1的亮度随输出电压变大而变亮，便于信号放大的可视化和调试检测，最后放大的信号经J1的1引脚对外输出。

具体地，低通滤波的截止频率为：

其中，C2为第二电容C2的电容值；R13为第十三电阻R13的阻值。

滤波后得到表面肌电信号的包络电压，包络电压的变化率更低，信号稳定性更好，抗干扰性更强，同时带来响应速率降低的效果。

具体地，第六运算放大器U6的放大增益为：

其中，VR1为可调电阻VR1的阻值。

在一个优选的实施例中，基准模块1包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三电容C3和第七运算放大器U7。

第十五电阻R15的一端连接电源VCC，第十五电阻R15的另一端并联连接第十六电阻R16和第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另一端接地，第十六电阻R16的另一端并联连接第三电容C3的一端和第七运算放大器U7的同向输入端，第七运算放大器U7的输出端并联连接第七运算放大器U7的反向输入端、第一电阻R1、第一运算放大器U1的电源供电端、第二运算放大器U2的同向输入端、第四运算放大器U4的同向输入端和第八电阻R8的一端。第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十七电阻R17用于生成基准直流电压V_ref，第三电容C3用于对基准电压进行滤波，第七运算放大器U7为电压跟随器，用于降低基准直流电压V_ref的输出阻抗。

在一个优选的实施例中，如图3所示，为差分放大模块3、精密整流模块4和包络放大模块6输出的波形示意图，其中，图3(a)为经过差分放大模块3处理后的原始表面肌电信号波形图，图3(b)为经过精密整流模块4处理后的表面肌电信号波形图，图3(c)为经过包络放大模块6处理后的最终输出的包络曲线示意图，可以看出，本发明能够块以极高的信噪比实现对微弱肌电信号的放大和包络，能够方便实现后续的数字信号转换及处理。

实施例2

本实施例提供一种体表肌电信号检测电路的检测方法，包括以下步骤：

1)基准模块1基于电源电压VCC，得到基准直流电压V_ref，为整个电路提供稳定供电。

2)将电极模块2设置在测量表面，向测量表面提供基准直流电压V_ref，并获取测量表面的表面肌电信号，具体为：

2.1)第一电极通过高阻抗的第一电阻R1输出基准直流电压V_ref至测量表面。

2.2)第二电极和第三电极获取测量表面的表面肌电信号，并输出至差分放大模块3。

3)差分放大模块3对测量表面的表面肌电信号进行差分放大。

4)精密整流模块4对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压V_ref为基准向上翻转实现精密全波整流，得到以基准直流电压V_ref为基准的表面肌电信号。

5)减法模块5于对以基准直流电压V_ref为基准的表面肌电信号进行处理，得到以0V为基准的表面肌电信号。

6)包络放大模块6对以0V为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，包括：

基准模块，用于为整个电路提供基准直流电压；

电极模块，设置在测量表面，用于向测量表面提供基准直流电压以及获取测量表面的表面肌电信号；

差分放大模块，用于对测量表面的表面肌电信号进行差分放大；

精密整流模块，用于对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号；

减法模块，用于对以基准直流电压为基准的表面肌电信号进行减法处理，得到以预设值为基准的表面肌电信号；

包络放大模块，用于对以预设值为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

2.如权利要求1所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述电极模块包括干电极和第一电阻，其中，所述干电极包括第一电极、第二电极和第三电极；

所述第一电极通过所述第一电阻连接所述基准模块，所述第二电极和第三电极分别连接所述差分放大模块，所述第一电极用于通过所述第一电阻输出基准直流电压至测量表面，所述第二电极和第三电极用于获取测量表面的表面肌电信号。

3.如权利要求2所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述差分放大模块包括第一运算放大器和第二电阻；

所述第一运算放大器的同向输入端和反向输入端分别连接所述电极模块的第二电极和第三电极，所述第一运算放大器的输出端连接所述精密整流模块，所述第一运算放大器的电源供电端连接所述基准模块，所述第一运算放大器用于对表面肌电信号进行差分放大；所述第二电阻为所述第一运算放大器的增益配置电阻。

4.如权利要求3所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述精密整流模块包括高通滤波电路和精密整流电路；

所述高通滤波电路用于对差分放大后的表面肌电信号进行高通滤波；

所述精密整流电路用于将高通滤波后的表面肌电信号以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号。

5.如权利要求4所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述高通滤波电路包括第一电容、第三电阻、第四电阻和第二运算放大器，所述精密整流电路包括第五电阻、第七电阻、第三运算放大器和比较器，所述比较器包括第六电阻、第一二极管和第四运算放大器；

所述第一电容的一端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一电容的另一端通过所述第三电阻并联连接所述第四电阻和第二运算放大器的反向输入端，所述第二运算放大器的同向输入端连接所述基准模块，所述第二运算放大器的输出端并联连接所述第四电阻、第五电阻和第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端并联连接所述第七电阻的一端和所述第三运算放大器的反向输入端；所述第六电阻的另一端并联连接所述第三运算放大器的同向输入端、所述第一二极管的负极和所述第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的同向输入端连接所述基准模块，所述第四运算放大器的输出端连接所述第一二极管的正极，所述第三运算放大器的输出端并联连接所述第七电阻的另一端和所述减法模块。

6.如权利要求5所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述减法模块包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第五运算放大器；

所述第八电阻的一端连接所述基准模块，所述第八电阻的另一端并联连接所述第五运算放大器的反向输入端和所述第十一电阻的一端；所述第九电阻的一端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第九电阻的另一端并联连接所述第五运算放大器的同向输入端和所述第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地；所述第五运算放大器的输出端并联连接所述第十一电阻的另一端和所述包络放大模块。

7.如权利要求6所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述包络放大模块包括低通滤波电路、同相放大电路和信号强度指示电路，其中，所述低通滤波电路包括第十三电阻和第二电容，所述同相放大电路包括第十二电阻、可调电阻和第六运算放大器，所述信号强度指示电路包括第十四电阻和指示灯；

所述第十三电阻的一端并联连接所述第五运算放大器的输出端和第十一电阻，所述第十三电阻的另一端并联连接所述第二电容的一端和所述第六运算放大器的同向输入端，所述第二电容的另一端接地；所述第六运算放大器的反向输入端并联连接所述第十二电阻和可调电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地；所述第六运算放大器的输出端并联连接所述可调电阻的另一端、所述第十四电阻的一端和端子，所述第十四电阻的另一端通过所述指示灯接地，所述端子用于为模块供电以及输出最终信号。

8.如权利要求7所述的一种体表肌电信号检测电路，其特征在于，所述基准模块包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三电容和第七运算放大器；

所述第十五电阻的一端连接电源，所述第十五电阻的另一端并联连接所述第十六电阻和第十七电阻的一端，所述第十七电阻的另一端接地，所述第十六电阻的另一端并联连接所述第三电容的一端和第七运算放大器的同向输入端，所述第七运算放大器的输出端并联连接所述第七运算放大器的反向输入端、所述第一电阻、所述第一运算放大器的电源供电端、所述第二运算放大器的同向输入端、所述第四运算放大器的同向输入端和所述第八电阻的一端。

9.一种体表肌电信号检测电路的检测方法，其特征在于，包括：

基准模块基于电源电压，得到基准直流电压，为整个电路提供稳定供电；

将电极模块设置在测量表面，向测量表面提供基准直流电压，并获取测量表面的表面肌电信号；

差分放大模块对测量表面的表面肌电信号进行差分放大；

精密整流模块对差分放大后的表面肌电信号的主频率成分部分进行放大，并以基准直流电压为基准向上翻转，得到以基准直流电压为基准的表面肌电信号；

减法模块对以基准直流电压为基准的表面肌电信号进行处理，得到以预设值为基准的表面肌电信号；

包络放大模块对以预设值为基准的表面肌电信号进行放大和包络处理，形成表面肌电包络曲线。

10.如权利要求9所述的一种体表肌电信号检测电路的检测方法，其特征在于，所述将电极模块设置在测量表面，向测量表面提供基准直流电压，并获取测量表面的表面肌电信号，包括：

第一电极通过第一电阻输出基准直流电压至测量表面；

第二电极和第三电极获取测量表面的表面肌电信号，并输出至差分放大模块。

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