【摘 要】
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当人处于精神疲劳状态时,工作学习效率降低,甚至会导致无法挽回的事故。市面上现有的疲劳状态监测设备不仅操作复杂、价格昂贵,并且往往对人的肢体活动有较为严格的限制,只能下固定场景中使用,不适用于日常工作中。本文设计并实现了一种操作简单、可穿戴、低成本的多模生理信号采集系统,该系统通过采集人体脑电信号、心电信号和近端体表温度用于判断人体精神疲劳状态。该系统不仅在PC端的上位机中对三种信号进行实时显示,而
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当人处于精神疲劳状态时,工作学习效率降低,甚至会导致无法挽回的事故。市面上现有的疲劳状态监测设备不仅操作复杂、价格昂贵,并且往往对人的肢体活动有较为严格的限制,只能下固定场景中使用,不适用于日常工作中。本文设计并实现了一种操作简单、可穿戴、低成本的多模生理信号采集系统,该系统通过采集人体脑电信号、心电信号和近端体表温度用于判断人体精神疲劳状态。该系统不仅在PC端的上位机中对三种信号进行实时显示,而且实时计算对于精神疲劳的四项评判参数:脑电信号中θ波、α波和厂波的能量比ηθ+α,β、心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)中的 RR 间期标准差(standard deviation of NN intervals,SDNN)、频域上低频成分与高频成分的能量比ηLF,HF和体温变化ΔT。经过性能测试,整个系统能够准确采集被试者的各项生理信号,且整个过程不会对被试者的正常活动或工作造成干扰。除各生理信号采集电极之外,整套系统的硬件电路的主控板尺寸仅为65mm × 35mm × 5mm,本文将其外形设计为发带式,实现该系统的可穿戴化。本文设计相应的精神疲劳监测模拟实验,观察ηθ+α,β、SDNN、ηLF,HF和T四种参数的变化趋势可做出以下结论:随着被试者疲劳程度的加深,四种参数都会出现不同程度的上升。根据所得结果,本文为该系统制定了评估标准,实现在不干扰被试者日常工作的前提下对其精神疲劳状态进行监测。
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