A06B-0446-B110

 A06B-0446-B110

 A06B-0446-B110表面肌電信號(hào)是神經(jīng)肌肉系統(tǒng)在進(jìn)行隨意性和非隨意性活動(dòng)時(shí)的生物電變化經(jīng)表面電極引導(dǎo)、放大、顯示和記錄所獲得的一維電壓時(shí)間序列信號(hào)，其振幅約為 0-5000μV，頻率0-1000Hz，信號(hào)形態(tài)具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的針式肌電圖相比，sEMG的空間分辨率相對(duì)較低，但是探測(cè)空間較大，重復(fù)性較好，對(duì)于體育科學(xué)研究、康復(fù)醫(yī)學(xué)臨床和基礎(chǔ)研究等具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　濾波器電路模塊
　　表面肌電信號(hào)一般只有毫伏級(jí)電壓，信號(hào)中往往夾帶著低頻和高頻的干擾信號(hào)，真正有用的肌電信號(hào)大致在10Hz－500Hz之間。除此之外，50Hz的工頻信號(hào)也是一個(gè)重要的干擾源，如果不去除可能會(huì)掩蓋表面肌電信號(hào)，根據(jù)這些特殊要求，專用濾波器必須具有隔直、濾波功能，并且要求具有高共模抑制比和好的抗干擾性。低通濾波器采用壓控電壓源型二階低通濾波器。50Hz工頻信號(hào)對(duì)表面肌電信號(hào)的采集有很大的影響，它的頻率恰好在表面肌電信號(hào)能量集中的頻段，且其幅度比表面肌電信號(hào)大1－3個(gè)量級(jí)，因此必須除去。本設(shè)計(jì)中采用雙T有源濾波器來濾除50Hz的工頻信號(hào)，如圖2所示。
　　表面肌電信號(hào)數(shù)字傳感器電路模塊設(shè)計(jì)
　　圖2 雙T有源濾波器電路
　　下面來分析可能引入工頻干擾的途徑：1由空間輻射引入：空間的電磁場(chǎng)可以通過檢測(cè)設(shè)備中的電極連線、印刷電路板上的連線、器件引腳或器件本身感應(yīng)為相應(yīng)頻率成分的電流，成為噪聲混入肌電信號(hào)?？臻g的電磁場(chǎng)可能來自于多種源，致命的是電網(wǎng)輻射造成的工頻干擾。2由直流電源引入：檢測(cè)設(shè)備中，為有源器件供電的直流電源通常都是由工頻交流電源變壓、整流、穩(wěn)壓而得到的。直流穩(wěn)壓電源不可能達(dá)到理想的濾波效果。以紋波形式存在的工頻（或其諧波）電流會(huì)通過電源引入到放大電路中。3由受試者身體引入：暴露于空間電磁場(chǎng)中的受試者身體同樣會(huì)感應(yīng)電磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，受試者身體所感應(yīng)的工頻電流通過檢測(cè)電極，與生物電信號(hào)一起加到放大器輸入端，形成工頻干擾。
　　針對(duì)直流電源引入的工頻干擾，采用電池對(duì)有源器件進(jìn)行供電。采用電池供電不僅避免了整流穩(wěn)壓電源紋波所帶來的工頻干擾問題，而且還消除了因漏電而導(dǎo)致受試者被電擊傷的可能。由于電池的電壓較低，用多節(jié)電池又會(huì)顯得體積龐大，所以采用DC/DC模塊來升壓解決芯片的供電問題。
　　A/D轉(zhuǎn)換電路模塊
　　由于采樣頻率并不高，選用8位串行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832即可。ADC0832使用采樣—數(shù)據(jù)—比較器的結(jié)構(gòu)，采用逐次逼近方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)多路器的軟件配置，單端輸入方式下，要轉(zhuǎn)換的輸入電壓連到一個(gè)輸入端和地端；差分輸入方式下，要轉(zhuǎn)換的輸入電壓連到一個(gè)輸入端和另一輸入端。ADC0832的兩輸入可以分配為正極或負(fù)極，可以由多路器進(jìn)行軟件配置。但是要注意的是，當(dāng)連到分配為端的輸入電壓低于分配為負(fù)端的輸入電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全0。通過和控制處理器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路傳送控制命令，用軟件對(duì)通道選擇和輸入端的配置。串行通信格式在不增加封裝大小的情況下，可以在轉(zhuǎn)換器中包含更多的功能。另外，可把轉(zhuǎn)換器和模擬傳感器放在一起，和遠(yuǎn)端的控制處理器串行通信，而不是進(jìn)行低電平的模擬信號(hào)的遠(yuǎn)程傳送。這樣的處理使返回到處理器的是無噪聲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，避免了模擬信號(hào)遠(yuǎn)傳的干擾。整個(gè)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢，具體電路圖3所示：
　　表面肌電信號(hào)數(shù)字傳感器電路模塊設(shè)計(jì)
　　圖3 系統(tǒng)電路圖
　　表面肌電信號(hào)非常微弱，先要對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，才能達(dá)到AD采集單元的要求，而且由于人體是一導(dǎo)電體，工頻干擾及體外的電場(chǎng)、磁場(chǎng)感應(yīng)都會(huì)在人體內(nèi)形成測(cè)量噪聲，干擾肌電信息的檢測(cè)，嚴(yán)重影響了測(cè)量系統(tǒng)的工作和有用信號(hào)的正確測(cè)量。本文根據(jù)表面肌電信號(hào)產(chǎn)生特點(diǎn)和采集技術(shù)的基本要求，設(shè)計(jì)了表面肌電信號(hào)數(shù)字傳感器，取得了良好的試驗(yàn)效果。
信息技術(shù)的迅猛發(fā)展給生活帶來便利的同時(shí)，也給安全防范系統(tǒng)提出來越來越高的要求。傳統(tǒng)的門鎖、防盜門、監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等總是存在著攜帶不便、易遺失損壞、密碼易被破解等問題。于是，運(yùn)用生物特征識(shí)別技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。其中，人臉識(shí)別作為生物特征識(shí)別技術(shù)中為直觀的一種識(shí)別方法，具有友好、隱蔽、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)及擴(kuò)展性良好等其他識(shí)別技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)?；贏RM技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁剪，符合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求， 對(duì)節(jié)約成本、提高穩(wěn)定性有極大地作用。
　　1 開發(fā)方案與設(shè)計(jì)
　　1．1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　根據(jù)嵌入式技術(shù)與人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)及其在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)思，本系統(tǒng)確定了嵌入式人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)的人臉識(shí)別子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行圖像采集、嵌入式處理和識(shí)別響應(yīng)三部分來研究。首先，通過攝像頭采集圖像信息；其次，從CPU處理速度、技術(shù)指標(biāo)以及軟件支持工具等方面進(jìn)行選型，采用三星公司的基于 ARM920T內(nèi)核的S3C2440A芯片。開發(fā)方案中操作系統(tǒng)采用目前新、穩(wěn)定的自由軟件嵌入式Linux操作系統(tǒng)Ubuntu。前端的ARM板實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)功能。后，將人臉圖片傳入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人臉識(shí)別，并反饋?zhàn)R別響應(yīng)信息。人臉識(shí)別的核心部分，如從數(shù)據(jù)圖片的檢索、識(shí)別等均在后臺(tái)完成。其開發(fā)方案的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
方案總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
 
New THK Ball Screw BF2806-10RRG0+554LC5-H2K KX06J06169
Used Sanyo PCB Board A7-1-10005-1D A7-1-20069-1
New Kamoseiko Corp Gear Ball Reducer BR125KUH R.Ratio 1: 106
New Young Touchstone Heat Exchanger F-301-HR-2P-B YT-307789 150 PSI
Rblt Rockwell Circuit Board PCB 302091-03 SR010M7 M003623072 Rev 02 5202 308390
New Yaskawa PC Board JAMP-SI33
USED ABB PCB BOARD 086362-001
Rebuilt Char-Lynn Eaton Orbit Power Hydraulic Motor 103-1044-007
New EPT 91003-0325 910030325 Power Supply Board Rev 4 Ronningen/Petter
Used Parker Servo Motor BE233FR-KMSN 340 Volts 3.73 Amps 230.8 oz-in
New Bonfiglioli Speed Reducer A202 UH35 23336
RBLT Bosch CPOAC G1KCAP96N48491 Cylinder 80MM Bore X 900MM Stroke w/22M
Rebuilt Masipack EACC4 PCB Board
Used Allen-Bradley DC Winder Drive 80-23680-051 30 HP 1373 12M3-91
Rebuilt Berger Lahr PCB Board MP 750.3 MP7503
New Opto 22 Modular Controller AC Power Supply M4PS120A 90-130V 75W 120 VAC
New AC Tech Variable Speed Control AC Motor VFD Drive M3410C 42170 J8 1HP 3PH
Allen-Bradley VFD Drive Motor Speed Controller 160-BA03NPS1P1 0.75 kW 1 HP 460V
Rblt Miller PCB 116528 KG-19 01-96 1106755 116526B
Used Superior Electric Driver Board C209118G1D PCB PAT# 4208623
Rblt Reliance Electric HTC Network Card PCB 56936-103AA 605624-51C 94V-0
Used Allen Bradley Vector Control Cassette 20B-VECTB-C0 321131-A01
New United Electric Controls UE Series 400