32导高性能脑电采集系统硬件设计

发布时间：2020-10-26 10:21

　　 在研究大脑认知功能的技术方式中,PET、fMRI、脑磁等高端设备发挥着很重要的作用,相比这些高端设备,数字脑电图仪因其具有毫秒甚至微秒级别的高时间分辨率以及设备购置和维护成本低的特点在常用的科学研究、常规诊断中受到科研人员和临床人员的青睐。目前,国内外主流脑电采集产品大部分采用交流耦合方式,系统带宽一般为0.5Hz~100Hz。随着研究的深入发展,在接近直流的低频段和较高的1000Hz频段附近,被证实含有有关疾病的有用信息。本文针对脑电研究的发展趋势,设计了一种带宽为DC~1000Hz的32导脑电采集系统。32导脑电采集系统硬件部分采用板卡结构设计而成,有4个8通道高性能脑电采集硬件电路板卡,1个主控板卡。其中脑电采集板卡分为模拟部分和数字部分。模拟部分采用自稳零与斩波技术乒乓配置的运算放大器和单片集成仪表放大器,结合数模转换器共同组成具有直流耦合功能的前置放大部分,采用状态变量型集成芯片搭建工频陷波电路,数字部分包括微控制器、隔离电路以及阻抗检测电路。主控部分主要有DSP和USB构成,负责与上位机通讯,同时控制4块脑电采集板卡。文中对设计的采集系统进行了初步验证,包括按照数字脑电图仪标准JJG954-2000进行了部分关键性能测试及按照国家标准GB9706.1进行关键安全性测试,同时采用典型实验采集脑电验证系统可行性,测试结果说明本文设计的32导脑电采集系统性能指标较好,可以用于脑功能研究和临床诊断中。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：R338;TH789
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及其研究意义
    1.2 脑电采集系统国内外发展现状
    1.3 本论文的主要工作和结构安排
第二章 脑电信号基本知识及系统总体方案
    2.1 脑电信号相关知识
        2.1.1 自发脑电信号及其特点
        2.1.2 诱发脑电信号及其特点
    2.2 脑电图机的导联
    2.3 脑电采集系统的主要性能指标
    2.4 32导脑电采集系统硬件设计总体方案
    2.5 本章小结
第三章 系统的设计与实现
    3.1 脑电采集板卡
        3.1.1 前置放大电路设计
        3.1.2 直流矫正电路设计
        3.1.3 右腿驱动电路设计
        3.1.4 滤波器设计
        3.1.5 模数转换部分电路设计
        3.1.6 阻抗检测电路设计
        3.1.7 隔离及微控制器电路
    3.2 主控板卡
        3.2.1 DSP硬件电路设计
        3.2.3 USB电路设计
    3.3 软件设计
        3.3.1 嵌入式程序设计
        3.3.2 上位机程序设计
    3.4 本章小结
第四章 系统测试与结果分析
    4.1 性能指标测试
    4.2 脑电采集测试
    4.3 本章小结
第五章 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献

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本文编号：2856870