前言
术语
时间常数

仪器
  推荐使用台湾WHALETEQ Co., LTD公司生产的型号为SECG4.0的信号发生器,因为该设备电压精度可到2.5uV。

解读
  数字脑电图仪属于计量设备,所以要想在国内拿到医疗器械许可证就必须满足此标准。
  脑电图仪说简单点就是用来测量大脑头皮上电压的设备。如何保证一个测量电脑的设备性能准确?无非是电压,频响方面进行测试。所以标准中有“电压测量”章节。
  脑电图仪主要看的是某个频段的脑波信号,所以脑电图仪中一定会有滤波器调节功能。为了验证滤波器是否正确,所以标准中会有“时间间隔”、”时间常数”、“幅频特性”章节。
  一般脑电图仪不仅看时域的脑波,还会看频率域的能量分布,所以标准中会有“功率谱频率”、“功率谱幅度”章节。
  衡量一个电子测量设备信号质量,常常会看该设备的噪声电平大小,所以标准中会有“噪声电平”章节。
  脑电信号很弱,一般都是uV级别,为了测到这么小的信号,硬件会采用差分放大电路来放大信号,评估差分放大的性能,所以该标准中有“共模抑制比”章节。
  脑电信号是测量大脑皮层电压,要衡量电压的灵敏度,一般通过耐极化电压,所以标准中会有“耐极化电压”章节。

技巧
3.1 电压测量
  法规要求由检定仪输入5Hz,峰峰值为100uV的方波或正弦波信号,但对时间常数和高频滤波器没有要求。所以如果设备采集信号质量高,没有失真现象,可以关掉时间常数滤波器和高频滤波器,这样测量到的电压值会更接近检定仪的真实值。如果采集到的信号失真了,可以选取合适的时间常数滤波器和高频滤波器,把干扰信号滤除。

3.2 时间间隔
  时间间隔是指周期信号的时间,比如检定仪输入一个10Hz的正弦波,在脑电图仪中,任意选取一个正弦波测量其时间,看是否为100ms。如果检定仪输入的是方波,时间常数滤波器会将方波滤掉一部分,并且上升和下降边缘会变成一个斜坡,这样会对测量时间产生影响,因此最好将时间常数滤波器关掉再测。

3.3 时间常数
  时间常数实际就是高通滤波器。法规要求输入一个周期为10s,峰峰值为100uV的方波,且时间常数档位至少有0.03s、0.1s及0.1s以上三档(常规脑电档位一般有:0.03s、0.1s、0.3s、0.6s、1s、2s)。比如0.03s这个档位,100uV的方波滤波后幅度只有70uV左右了,所以测量时间常数时最好把波形放大,否则,软件中的波幅太小,可能多一个像素就过不了了。

3.4 幅频特性
  幅频特性检验的是不同频率相同幅度的信号被采样后,信号幅度的相对偏差,而不是波幅与输入的偏差,频率与输入的偏差,所以我们只需要保证波幅一致就好了。因此在测试过程中要减少干扰被引入,比如人在边上走动,手触碰到仪器都会造成波形的漂移。另外硬件中会有交流信号干扰,所以软件中一定把AC滤波器打开。低通滤波器也可打开到最后一档,这样可以滤除一点高频干扰。

3.5 功率谱频率
  法规中功率谱频率的频率误差为正负5%,软件做FFT后的频率分辨率与信号采样频率和FFT点数相关,采样率越小,FFT点数越多分辨率越高。例如采样率为1000Hz,FFT点数为128,则频率分辨率为1000/128≈7Hz,一个点就超标了。如果由于频率分辨率过大导致误差超标,则可加大FFT点数,即每次FFT用更多的数据。

3.6 功率谱幅度
  功率谱的幅度偏差不是跟时域的频率进行比较,而是在频率域一段时间最大幅度与平均幅度的偏差,需要注意的是要尽量提高FFT后的频率分辨率。

3.7 噪声电平
  只要信号发生器精度够,电极线连接不引入干扰,都可以通过。

3.8 共模抑制比
  共模抑制比衡量的是福值的比值,所以滤波器一定要设置正确,否则幅度会受影响。

3.9 耐极化电压
  加极化电压是为了保证在输入电压超过设计值时,电路电压不会增大,保证系统的安全性。这主要跟材料有关,测试时选择好一点的电极线即可。