Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

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3. Signalerfassung Nachdem in Kapitel 2 die Grundlagen der Signalentstehung sowie die Charakteristik myoelektrischer Signale erläutert wurden, befasst sich dieses Kapitel mit der Erfassung der Signale. Es beschreibt einerseits die grundlegende Technik der Erfassung und erläutert andererseits wichtige Einflussfaktoren auf diese. Ziel der myoelektrischen Signalerfassung ist es, das Summenaktionspotenzial möglichst exakt zu messen und zu erfassen. Bezüglich der Messung auf der Oberfläche der Haut handelt es sich wie im vorhergehenden Kapitel erläutert um ein Überlagerungssignal mehrerer Summenaktionspotenziale. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Messung auch mit feinen Nadelelektroden, die in den Muskel eingeführt werden, erfolgen kann. Auf diese Weise lassen sich gezielt im jeweiligen Muskel bestimmte Regionen der Muskelfasern erfassen. Diese Diplomarbeit beschränkt sich allerdings auf die Messung mit Elektroden auf der Hautoberfläche, da diese nichtinvasiv durchgeführt werden kann. Weiterhin ist der nutzbare Frequenzbereich aufgrund der erwähnten Tiefpass-Filtercharakteristik des menschlichen Bindegewebes und der Haut wesentlich geringer, was geringere Hardwareanforderung an die spätere Digitalisierung des Messsignals stellt. 3.1. Übersicht über das Erfassungssystem Die Signalerfassung beginnt mit der Aufnahme des Signals an der Oberfläche der Haut. Da, wie im Kapitel 2 erläutert, die Signale sehr schwach und in hohem Maß von Störungen überlagert sind, ist eine Verstärkung mit hoher Unterdrückung der Störsignale nötig. Ein mehrstufiges Verstärkerdesign erscheint dabei aufgrund der hohen Verstärkung unbedingt erforderlich. Zudem bietet es den Vorteil, eine hohe Eingangsimpedanz der ersten Stufe auf eine niederohmige Ausgangsimpedanz zu transformieren, wodurch das Signal im weiteren Verlauf der Erfassung weniger anfällig gegenüber eingekoppelten Störungen ist. Eine Sensoreinheit, bei welcher der metallische Elektrodenteil in räumlicher Nähe zu einem Vorverstärker platziert wird, ist daher ein sinnvoller Lösungsansatz, um ei- 24
3. Signalerfassung ne weitgehend störungsfreie Messung zu ermöglichen. Nach dieser Vorverstärkung kann das Signal dann niederohmig zu einer nachgeschalteten Verstärkerstufe übertragen werden. Um das Signal nach dieser letzten Stufe schließlich digitalisieren zu können, ist eine Tiefpassfilterschaltung notwendig, welche auftretende Alias-Effekte der Digitalisierung verhindert. Ein geeigneter Analog/Digital-Konverter bildet die letzte Stufe des Erfassungssystems. Er digitalisiert das Signal und stellt es zur weiteren Verarbeitung in einem Computersystem bereit. Abbildung 3.1 zeigt das Blockdiagramm eines solchen Erfassungssytems. Abbildung 3.1.: Blockdiagramm des Erfassungssystems 25
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6. Messergebnisse und Messwertanaly
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6.2.2. Spektrale Leistungsdichte 6.
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U [V] U [V] 4 3 2 1 0 −1 −2 −
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Seite 101 und 102:
7. Zusammenfassung und Ausblick Die
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7. Zusammenfassung und Ausblick ser
Seite 105 und 106:
Abbildungsverzeichnis 5.4. Schaltpl
Seite 107 und 108:
Literaturverzeichnis [1] Galvani, L
Seite 109 und 110:
Literaturverzeichnis [23] Miller-Br
Seite 111 und 112:
A. Anhang A.1. Entwicklung und Aufb
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A. Anhang Abbildung A.3.: Leiterpla
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A. Anhang A.1.4. Kalibrationsmessun
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MATLAB Programm zur Signalanalyse A
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A. Anhang MATLAB Programm zur Effek
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Seite 125:
A.3. Weitere Messdaten A. Anhang Ne
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