Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

3. Signalerfassung
verwendet man das in Kapitel 2 erwähnte Prinzip der differenziellen Verstärkung. Durch
dieses Prinzip werden primär vorhandene Gleichtaktstörspannungen unterdrückt.
Zu diesem Zweck erfasst man das Signal an zwei einander nahe gelegenen Elektroden
(siehe Abschnitt 3.2.1). An diesen Ableitstellen erzeugt das Signal leicht unterschiedliche
Potenzialdifferenzen. Externe Störeinflüsse erreichen die beiden Elektroden
jedoch im Allgemeinen ohne zeitlichen Phasenversatz. Ein solches Gleichtaktstörsignal
erzeugt an den Elektroden identische Amplitudensignale mit wiederum identischen Phasenverläufen.
Subtrahiert man nun diese beiden Eingangssignale der jeweiligen Elektroden,
erhält man als Resultat die Differenz des eigentlichen und somit gewünschten
Messsignals, das weiterhin verstärkt wird. Abbildung 3.5 zeigt das Prinzip einer solchen
differenziellen Verstärkung, wobei m1 und m2 das myoelektrische Signal und n das
Störsignal repräsentiert.
Dieses Verfahren setzt allerdings eine hohe, theoretisch sogar unendliche Präzision der
Subtraktion voraus. Trotz modernster elektronischer Bauteile ist eine solch präzise Subtraktion
in der Praxis nicht möglich. Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis CMRR 4
beschreibt die Genauigkeit, mit welcher ein differenzieller Verstärker eine solche Subtraktion
durchführt. Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis beschreibt das Verhältnis
zwischen Differenzsignalverstärkung und Gleichtaktsignalverstärkung und ist somit ein
wichtiges Qualitätsmerkmal des Vorverstärkers. SENIAM empfiehlt ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis
von CMMR ≥ 95 dB. Die Eingangsimpedanz sollte im Bereich
1 MΩ ≤ Zein ≤ 10 MΩ liegen. Eine möglichst lineare Aufnahme und Verarbeitung des
Signals ist anzustreben.
Abbildung 3.5.: Prinzip der differenziellen Verstärkung
4 engl. Common Mode Rejection Ratio CMRR
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