基于肌音信号的仿生手信号采集系统设计
3．2 传感器选择与测试过程
(1)心音传感器的实验
对购买的HKY0681K5心音传感器进行实验，通过腕带将传感器固定在实验者的手前臂，如图1所示。让实验者手部不停地做抓和握两个动作，将采集到的肌音信号导入数字示波器进行分析。对该传感器的测试结果如下：分辨率足够，而且足够灵敏，输出信号幅值相对较高，但是频率响应范围太宽，而且传感器双面都敏感，噪音很大，对有用信号的影响非常明显。
(2)压力传感器
北京颐松公司的MB-4A压电式传感器具有灵敏度高、敏感面大、使用方便、抗过载能力强、抗干扰性好等特点。该传感器已经集成了放大器和输出阻抗变换器，因此简化了外围电路。由于传感器集成的放大器放大倍数并不符合采集模块的采集要求，因此在传感器模压电感器外围还得做一级放大。对该传感器的测试结果如下：分辨率、灵敏度等各项指标均符合要求，得到的信号波形也较好，可以采用。
(3)加速度传感器
北京颐松公司的TD-3型压电式腿动信号微加速度信号传感器。TD-3型传感器为压电式传感器，响应频率范围为O．5～1 000 Hz，灵敏度为150 mV／g，重量小于20 g，该传感器本用于睡眠过程中检测腿动信号波形。经过实验测试，对该传感器的测试结果如下：分辨率、灵敏度等指标均符合要求，而且得到的信号波形经分析质量优于MB-4A，因此，最终的采集传感器定为TD-3。
3．3 放大电路设计分析
由于人体肌音信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对放大电路提出了较高的要求，即要求放大电路应满足：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前置放大。AD620的核心是三运放大电路，其内部结构如图2所示。该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小，且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。AD620只用一个外部电阻就能设置放大倍电感器的检测数为1～1 000，一体电感器而且它是低价格、低功耗、高精度的仪表放大器。AD620能确保高增益精密放大所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标，故可用于精确的数据采集系统，作为各种微弱信号的前置调理器。图3为AD620的脚位图。
3．4 低通滤波电路
滤波是指让被测信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或者衰减掉的一种过程。根据肌音信号低频的特性，该系统需要设计一个低通滤波器，3 dB频率是100 Hz，在200 Hz的衰减大于25 dB。
(1)低通无源滤波器
最简单的模压电感器低通滤波器是由电阻和电容组成的无源RC滤波器，如图4所示。频率越低，容抗就越大，输出电压就越大，因此电路具有“低通”特性。电路的传递函数为：
式中：
为截止频率。
幅频特性为：
RC低通无源滤波器的主要缺点是带负载能力差。若在输出端并接一个负载电阻，除了使滤波电路的电压放大倍数降低外，还会影响截止频率的值。基于以上原因，最终未采用无源滤波电路，而使用了有源滤波器。
(2)低通有源滤波器
二阶有源滤波器通过使用1个运放、1～3个电阻和1～2个电容来实现。有源滤波器可以在两级间实现隔离，主要是利用运放高阻抗输入和低阻抗输出的特性。
滤波器方案如下：
方案一：大功率电感贴片电感器2阶滤波器，电路参数：R1=R2=22 kΩ，C1=2C2=0.033μF，
，
，如图5所示。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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