肌电采集系统的工作原理主要基于肌肉的电生理活动。当大脑发出运动指令时,神经冲动传递至肌纤维细胞膜,引发离子通道开放,导致电位快速反转,形成动作电位。大量肌纤维同步产生的动作电位经组织传导至皮肤表面,成为表面肌电采集的目标信号。这些信号幅值通常在0-5000μV之间,频率范围为30-350Hz,属于典型的微弱生物电信号。肌电采集系统通过电极捕捉这些信号,并经过放大、滤波等处理,最终转化为可计算的数字信号,供后续分析使用。
肌电采集系统通常由硬件组件和软件模块两部分组成:
硬件组件:
电极:用于贴附在皮肤表面,捕捉肌肉收缩时产生的微弱电信号。电极类型多样,包括湿电极和干电极。湿电极需配合导电膏使用,以降低接触阻抗,提升信号稳定性;干电极则无需导电介质,依靠特殊材质贴合皮肤,使用更便捷。
放大器:将电极捕捉到的微伏级信号放大至伏级,以便后续处理和分析。
滤波器:去除工频干扰、运动伪影等噪声,提高信号质量。
数据采集单元:将模拟信号转化为数字信号,便于计算机处理和分析。
无线传输模块:实现数据的无线传输,提高使用的便捷性和灵活性。
软件模块:
信号处理软件:对采集到的原始电信号进行放大、滤波、数字化转换等预处理,以及特征参数提取和结果呈现。
数据分析软件:提供积分肌电、均方根值等量化指标,直观反映肌肉激活强度与疲劳状态。同时,支持多种数据分析功能,如频阈分析、时阈分析、对称性分析等。