黄剑平,穆瑞珍,林振衡

(1.厦门理工学院 光电与通信工程学院，福建 厦门 361024；2.莆田学院 现代精密测量与激光无损检测福建省高校重点实验室，福建 莆田 351100)

0 引 言

对肌肉收缩状态的研究通常采用测量表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的方法，表面肌电信号由人体的运动神经元产生，是电极所接触到的许多运动单元发出的动作电位的总和。通过将3个传感电极(正极、负极和地)贴在肌肉表面上，肌肉收缩时，会产生微弱的生物电流，从而检测出肌肉的收缩情况[1,2]。但EMG测量法仍有许多缺点，如系统的功耗比较大；肌电信号比较微弱，容易受到电磁干扰；而且电极与皮肤需要接触良好，接触的部位容易因出汗等原因滑动和脱落，造成测量误差等[3]。

目前，更好的方法是采用光体积描记法(photoplethysmogram，PPG)，它的探测更灵敏，电路的体积和功耗更小，使用更方便。已有文献报道将该技术用于血氧、呼吸、心率、脉搏、血压[4～8]等人体健康指标的测量上。光体积描记法根据光源与探测传感器的位置不同，分为透射法和反射法。透射法中光源与传感器位于人体探测部位的两侧，适用于探测较薄的部位，如耳朵、指尖等；反射法中光源与传感器位于探测部位的同一侧。对于肌肉组织，光线很难透射过去，适合采用反射法。

本文基于光电反射法的优点，通过测量从皮肤出射的散射光强度，实现了对肌肉收缩状态的检测。

1 测量原理

1.1 光在肌肉组织中的传输特性

人体肌肉里包含有表皮、肌肉、血管、骨骼等组织。……