基于生物电信号的有氧运动疲劳研究
发布时间：2021-10-11 02:23
随着我国经济社会的发展,人民生活品质的提高,运动与健身越来越被重视。无论对普通运动健身需求的人群,还是需要大运动量训练的职业运动员、军人等而言,如何科学的安排运动、训练强度和频率,监测运动人员疲劳程度,避免过度疲劳损伤甚至猝死就成为一个重要的课题。本文利用生物电信号对男性运动人员有氧运动疲劳进行了研究,分析心电、肌电与脑电三种信号在不同躯体疲劳状态以及运动后恢复期的变化规律,实现了对有氧运动疲劳程度及运动后恢复程度的客观识别。为运动人员避免过度训练损伤机体、科学恢复运动疲劳提供了一定的技术支持。本文的主要工作内容如下:1.设计并完成了有氧运动疲劳实验,采集了被试的心电、肌电与脑电信号,并在运动过程中利用疲劳量表评估被试者的主观疲劳感受作为疲劳程度的参考值。2.心电、肌电与脑电信号的预处理。针对噪声影响较大的心电运动伪迹,设计了自适应滤波器,并在实验中同步采集了反应被试运动状态的三轴加速度数据作为参考信号,将其与含噪心电信号一起输入滤波器,利用滤波器的自适应特性不断地优化滤波参数和权值,使其滤波性能可以自动与噪声变化相匹配,并更好地抑制噪声。设计了自适应差分阈值结合自适应幅度阈值的算法,...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验中所用的运动单车
兰州大学硕士学位论文论文题目：基于生物电信号的有氧运动疲劳研究10(3)主观疲劳量表：使用RPE主观疲劳量表（表1-1）作为衡量被试骑行期间主观疲劳程度的依据，被试根据当时自己感受到的自身的疲劳程度，结合量表上的疲劳状态描述，如实报出相应疲劳评分即可。2.1.3实验场景介绍该实验选择在一个尽量安静，能尽量避免各种噪声和干扰的房间中进行，实验中利用房内空调，将房间温度维持在20摄氏度。在该场景下，可以保证每次实验外界环境状况基本一致，被试的身体状态，主观疲劳感受等不会因外界环境（如气温高低，湿度大小）的不同而受到影响。而且该实验环境对被试来说也是一个很适合于运动的环境，在这种条件下可以让被试处于一个较好的身体状态进行实验。实验过程中采用的运动单车如图2-1，生物电采集放大器如图2-2。图2-1实验中所用的运动单车图2-2实验用的生物电采集放大器2.2实验过程2.2.1实验信号采集部位本实验需要采集被试的脑电、心电和肌电信号。其中脑电信号采集点位于被试的前额，一共使用3个导联，分别置于前额Fp1、Fp2、Fpz三个部位，脑电的1个参考电极和1个接地电极分别置于被试的左右乳突处；心电一共使用2个采集导联，分别置于被试的左右胸口处，心电的1个接地电极和1个参考电极分别置于肚脐的左右两侧，与肚脐同高。因为骑行过程主要发力的肌肉是大腿的股直肌，故肌电信号采集的是被试右腿的股直肌肌电，一共使用3个采集导联，分别置于股直肌中间部位，3导联的电极片互相相切，成梅花形粘贴，肌电的1个接地电极和1个参考电极分别置于被试右腿膝盖的内外侧，如图2-3。
兰州大学硕士学位论文论文题目：基于生物电信号的有氧运动疲劳研究11图2-3心电（左）、脑电（中）、肌电（右）信号采集部位2.2.2实验准备实验均定在上午10:30左右或者下午16:30左右正式开始，因为这两个时段是人在一天中精神最旺盛、体能最充沛的时段。在每次实验之前，都要求参加该次实验的被试在实验前24小时内不得进行剧烈的体育运动，亦不能饮酒、喝咖啡、抽烟等，并且在实验前一天晚上（或者当天中午）要保证充足的睡眠。在实验前1.5小时，被试需要来到实验场地，进行实验过程和注意事项的学习，并进行一些热身运动，然后由实验人员在被试身体上各信号采集点粘贴好电极片并连好电极线，打开3台放大器以及3台电脑中的openbci示波器，设置3台放大器采样率均为500Hz，然后将采集三轴加速度的手环与接收该信号的手机用蓝牙连接配对，最后确认各仪器开始正常采集各自的信号，即准备完毕方可开始正式实验。2.2.3实验过程该实验整个过程有两种状态：静息态和骑行状态。在静息态中，被试被要求全身保持静止，完全放松，为了减少眼动对脑电的影响以及大幅度呼吸对心电的影响，被试在静息态中还被要求将眼睛和嘴巴都闭上，用鼻子尽量轻柔的呼吸，眼珠也尽量保持不动，同时尽量减少吞咽等动作。在骑行过程中，被试被要求在身体能够坚持长时间运动的条件下，以尽可能快的踏频来进行骑行（即保持在有氧运动范围内尽量剧烈的运动状态），单车阻力档位都调至中间档位（4档或者5档）。在实验开始后，首先进行第一次静息态（运动前静息态），时间为2min，结束后即开始正式骑行。在骑行开始后单车表盘显示热量消耗值为20kcal（大约开始骑行5min）时，记录下当时的时间，还要询问被试此时的主观疲劳感受值（根据RPE疲劳量表回答，下同）并记录，之后
本文编号：3429600
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验中所用的运动单车
兰州大学硕士学位论文论文题目：基于生物电信号的有氧运动疲劳研究10(3)主观疲劳量表：使用RPE主观疲劳量表（表1-1）作为衡量被试骑行期间主观疲劳程度的依据，被试根据当时自己感受到的自身的疲劳程度，结合量表上的疲劳状态描述，如实报出相应疲劳评分即可。2.1.3实验场景介绍该实验选择在一个尽量安静，能尽量避免各种噪声和干扰的房间中进行，实验中利用房内空调，将房间温度维持在20摄氏度。在该场景下，可以保证每次实验外界环境状况基本一致，被试的身体状态，主观疲劳感受等不会因外界环境（如气温高低，湿度大小）的不同而受到影响。而且该实验环境对被试来说也是一个很适合于运动的环境，在这种条件下可以让被试处于一个较好的身体状态进行实验。实验过程中采用的运动单车如图2-1，生物电采集放大器如图2-2。图2-1实验中所用的运动单车图2-2实验用的生物电采集放大器2.2实验过程2.2.1实验信号采集部位本实验需要采集被试的脑电、心电和肌电信号。其中脑电信号采集点位于被试的前额，一共使用3个导联，分别置于前额Fp1、Fp2、Fpz三个部位，脑电的1个参考电极和1个接地电极分别置于被试的左右乳突处；心电一共使用2个采集导联，分别置于被试的左右胸口处，心电的1个接地电极和1个参考电极分别置于肚脐的左右两侧，与肚脐同高。因为骑行过程主要发力的肌肉是大腿的股直肌，故肌电信号采集的是被试右腿的股直肌肌电，一共使用3个采集导联，分别置于股直肌中间部位，3导联的电极片互相相切，成梅花形粘贴，肌电的1个接地电极和1个参考电极分别置于被试右腿膝盖的内外侧，如图2-3。
兰州大学硕士学位论文论文题目：基于生物电信号的有氧运动疲劳研究11图2-3心电（左）、脑电（中）、肌电（右）信号采集部位2.2.2实验准备实验均定在上午10:30左右或者下午16:30左右正式开始，因为这两个时段是人在一天中精神最旺盛、体能最充沛的时段。在每次实验之前，都要求参加该次实验的被试在实验前24小时内不得进行剧烈的体育运动，亦不能饮酒、喝咖啡、抽烟等，并且在实验前一天晚上（或者当天中午）要保证充足的睡眠。在实验前1.5小时，被试需要来到实验场地，进行实验过程和注意事项的学习，并进行一些热身运动，然后由实验人员在被试身体上各信号采集点粘贴好电极片并连好电极线，打开3台放大器以及3台电脑中的openbci示波器，设置3台放大器采样率均为500Hz，然后将采集三轴加速度的手环与接收该信号的手机用蓝牙连接配对，最后确认各仪器开始正常采集各自的信号，即准备完毕方可开始正式实验。2.2.3实验过程该实验整个过程有两种状态：静息态和骑行状态。在静息态中，被试被要求全身保持静止，完全放松，为了减少眼动对脑电的影响以及大幅度呼吸对心电的影响，被试在静息态中还被要求将眼睛和嘴巴都闭上，用鼻子尽量轻柔的呼吸，眼珠也尽量保持不动，同时尽量减少吞咽等动作。在骑行过程中，被试被要求在身体能够坚持长时间运动的条件下，以尽可能快的踏频来进行骑行（即保持在有氧运动范围内尽量剧烈的运动状态），单车阻力档位都调至中间档位（4档或者5档）。在实验开始后，首先进行第一次静息态（运动前静息态），时间为2min，结束后即开始正式骑行。在骑行开始后单车表盘显示热量消耗值为20kcal（大约开始骑行5min）时，记录下当时的时间，还要询问被试此时的主观疲劳感受值（根据RPE疲劳量表回答，下同）并记录，之后
本文编号：3429600
本文链接：https://www.wllwen.com/jiaoyulunwen/tylw/3429600.html
