视觉诱发电位测量系统的研究

摘要

视觉诱发电位是视网膜受到刺激后在大脑视皮质产生的生物电活动，它能探测视路中从视网膜到视皮质的功能性损伤。视觉诱发电位检查技术具有非损伤性、客观性、定性、定量、可重复性的特点，在眼科疾病的诊断和鉴别中具有重要作用。由于研究视觉诱发电位的需要，针对视觉诱发电位测量系统的研究和开发具有重要的意义。
　　 视觉诱发电位属低频、微弱信号，测量过程中易受到强的背景噪声和干扰的影响，信号的放大成为了视觉诱发电位测量和分析中最为关键的环节。本文从介绍视觉诱发电位的特性出发，分析了用生物电极提取视觉诱发电位的等效电路模型，研究了来自系统内部噪声和外部干扰对视觉诱发电位测量的影响，探讨了高源阻抗微弱信号测量的影响因素，分析了元器件的分散性对电路性能的影响，利用保护、右腿驱动、隔离等技术设计了低噪声、高共模抑制比的视觉诱发电位放大电路系统，用ORCAD/PSpice软件对所设计的电路进行了仿真验证，以微控制器LPC2148作为控制单元设计了数据采集与控制系统，设计了VEP测量电路系统的印刷电路板，最后以图像翻转刺激方式对所设计的电路系统展开了实验，记录出了人体的图像翻转视觉诱发电位。
　　 实验结果表明，VEP测量系统的增益范围：10000～200000，带宽：1～300Hz，短路等效输入噪声峰峰值范围：2～4μV，共模抑制比：106.7dB，经过64次叠加平均，成功测试出了人体的视觉诱发电位。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1论文的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究目的和研究内容

1.3.1论文的研究目的

1.3.2论文的研究内容

2 VEP特征与测量方法

2.1脑电与视觉诱发电位

2.1.1脑电信号

2.1.2诱发电位与视觉诱发电位

2.2视觉诱发电位的特征

2.3 VEP测量方法

2.3.1VEP测量系统的结构

2.3.2叠加平均

2.3.3生物电极及其等效电路

2.3.4 VEP测量电路的实现方案

2.4 VEP测量标准

2.4.1电极位置

2.4.2测量参数

2.5本章小结

3 噪声与干扰及其抑制措施

3.1噪声

3.1.1噪声的种类

3.1.2噪声的描述

3.1.3噪声的性质

3.1.4器件的噪声

3.1.5放大电路的噪声计算

3.2干扰

3.2.1干扰的起因

3.2.2生物电测量中电场的容性耦合

3.2.3生物电测量中磁场的感性耦合

3.3共模干扰与差模干扰

3.4干扰的抑制措施

3.4.1合理接地

3.4.2屏蔽技术

3.5本章小结

4 硬件电路分析与设计

4.1前置放大电路设计

4.1.1高阻抗信号的测量

4.1.2电路分析与设计

4.1.3仿真与分析

4.1.4噪声分析

4.2差分放大电路设计

4.2.1仪表放大器的原理

4.2.2右腿驱动电路的原理

4.2.3差分放大电路设计

4.2.4仿真与分析

4.3隔离级设计

4.4滤波电路设计

4.4.1无源低通滤波器

4.4.2二阶有源低通滤波电路

4.4.3二阶有源高通滤波电路

4.5后级放大电路设计

4.6数据采集与控制电路设计

4.6.1模拟输入缓冲与AD转换电路

4.6.2 LPC2148为核心的控制电路

4.7印刷电路板设计

4.8本章小结

5 实验与数据分析

5.1实验条件

5.2实验电路板

5.3实验结果与分析

5.3.1放大倍数

5.3.2共模抑制比

5.3.3隔离级测试

5.3.4系统暗噪声

5.3.5实际测量到的VEP波形

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致 谢

参考文献

附 录