Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

4. Signalanalyse
4.3.3. Integriertes myoelektrisches Signal
Das integrierte myoelektrische Signal wird mit Hilfe eines vordefinierten Zeitfensters τ
berechnet. Dabei handelt es sich prinzipiell um eine Abwandlung der schon beschriebenen
gemittelten Gleichrichtung, bei der lediglich die Division durch das Zeifenster τ entfällt.
Da dabei die gleichgerichteten Signalwerte alle positiv sind und die Normalisierung auf
das verwendete Zeitfenster τ entfällt, steigt dieser integrierte Wert mit größer werdendem
Zeitfenster ebenfalls an.
Das integrierte Signal wird seit langem in der Beurteilung von myoelektrischen Signalen
angewandt. Schon vor der Zeit der digitalen Signalverarbeitung konnte es auf analogem
Weg gewonnen werden. In einem ersten Schritt wird es dazu gleichgerichtet und in einem
zweiten Schritt mit Hilfe eines analogen Tiefpassfilters einer Integration unterzogen. Oft
wird dieses Verfahren auch Linear Envelope (LE)-Verfahren genannt, da auf diese Weise
der Verarbeitung die Linear Einhüllende des Signals gewonnen wird.
Die Interpretation des myoelektrischen Signals mit Hilfe dieses Verfahrens zeigt eine
Korrelation zwischen der linear Einhüllenden des Signals und der mechanischen Spannung
des Muskels [27]. Es wird daher oftmals in solchen Studien benutzt, in denen
myoelektrische Signale in Bezug auf mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise die
Kraftentwicklung, untersucht werden. Allerdings muss angemerkt werden, dass der so
berechnete Wert keinen Bezug zur Leistung bzw. Energie des Signals aufweist. Ein Signalparameter,
der dieses tut, wird im folgenden Abschnitt 4.3.4 erläutert.
4.3.4. Quadratischer Mittelwert
Der quadratische Mittelwert, auch Effektivwert genannt, gibt die Leistung des Signals,
genauer gesagt dessen Wurzel wieder. Im Vergleich zu den bereits beschriebenen Methoden
gibt er die meiste Information des betrachteten myoelektrischen Signals preis, da
er eine klar definierte physikalische Bedeutung hat. Aus diesem Grund wird er bei den
meisten Anwendungen in Bezug auf myoelektrische Signale empfohlen und auch verwendet
[13]. Der quadratische Mittelwert entspricht der Fläche zwischen dem quadrierten
Signal und der Zeitachse, berechnet in einem vordefinierten Zeitintervall τ, dividiert
durch selbiges und radiziert.
Liegt ein myoelektrisches Signal in Form von digitalisierten Samples vor, kann der quadratische
Mittelwert 3 folgendermaßen berechnet werden:
3 engl. root mean square RMS
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