一种脚掌应力动态测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脚掌应力动态测量装置及方法，该装置包括垫装在鞋底与鞋垫之间的导电垫、N个均布设在导电垫上的测量电极和与N个测量电极连接的应力测量装置，导电垫的形状与鞋垫的形状相同；N个测量电极沿导电垫的外边缘线进行布设，相邻两个测量电极之间的间距均相同；该方法采用脚掌应力动态测量装置且按照预先设定的时间间隔对行走过程中待测脚掌的应力分布进行测量，并获得各测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果。本发明专利技术通过在鞋底与鞋垫之间布设电阻率随应力变化的导电垫，并采用沿导电垫的外边缘线布设在导电垫上并与导电垫接触的N个测量电极实现应力分布测量，能简便、准确且实时测量脚掌真实应力分布状态。

A dynamic measuring device and method for the stress of the foot

The invention discloses a sole stress dynamic measuring device and a method thereof, the device comprises a pad is arranged between the sole and the insole of the conductive pad, N are arranged in the conductive pads on the measuring electrode and a measuring electrode connected with N stress measuring device, the shape and the shape of the insole conductive pads of the same; the outer edge of line N measuring electrodes along the conductive pad layout, spacing between adjacent two measuring electrodes are the same; the method adopts the sole dynamic stress measurement device and according to the preset time interval of the walking process to be measured in the sole stress distribution were measured, and obtain the measurement time to measure the feet the stress distribution of the measurement results. The present invention between the sole and insole layout with a conductive pad resistivity variation of stress, and the N measuring electrode line along the outer edge of the conductive pad is arranged in contact with conductive pads on a conductive pad for stress distribution measurement, simple, accurate and real-time measurement of the sole true stress distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种脚掌应力动态测量装置及方法
本专利技术属于人体健康监测领域，尤其是涉及一种脚掌应力动态测量装置及方法。
技术介绍
近年来人们越来越关注身体的健康状况，脚掌作为整个人体的支撑，承受着整个身体的压力，其健康状况更是受到人们的重视。一般的脚掌压力测量系统是将传感器安装在测量鞋的鞋底(5)或鞋垫(6),受试者穿上此鞋可以正常活动而不会影响其自然步态，但其只能测量出脚掌所受压力的大小。不能反映脚掌不同部位的具体受力情况，更不能对脚底受力情况进行实时成像显示，不能对不良走姿进行预警，矫正步态；另外，通过对不同个体的脚底应力分布进行研究，还可以实现身份的鉴别，对刑事侦破提供了新的手段。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种脚掌应力动态测量装置，通过在鞋底与鞋垫之间布设电阻率随应力变化的导电垫，并采用沿导电垫的外边缘线布设在导电垫上并与导电垫接触的N个测量电极实现应力分布测量，能简便、准确且实时测量脚掌真实应力分布状态。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种脚掌应力动态测量装置及方法，包括垫装在鞋底与鞋垫之间的导电垫、N个均布设在导电垫上的测量电极和与N个所述测量电极连接的应力测量装置，所述导电垫的形状与鞋垫的形状相同；N个所述测量电极沿导电垫的外边缘线进行布设，相邻两个所述测量电极之间的间距均相同；其中，N为正整数且N≥6；每个所述测量电极的一端均与应力测量装置连接且其另一端均与导电垫紧密接触。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述导电垫为导电橡胶垫。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置布设在鞋底上。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：还包括与应力测量装置连接的无线发射装置。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述无线发射装置布设在鞋底上。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：N个所述测量电极的结构和尺寸均相同；所述测量电极为圆片状电极，所述测量电极通过紧固件固定在导电垫上。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：每个所述测量电极与应力测量装置之间均通过导线进行连接。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置包括激励源、控制器和压差测量单元，N个所述测量电极中任意相邻两个所述测量电极均与激励源连接并组成一个激励电路，N个所述测量电极与激励源组成N个所述激励电路，N个所述激励电路均由控制器进行通断控制，N个所述激励电路均与控制器连接；N个所述测量电极中任意相邻两个所述测量电极均与压差测量单元连接并组成一个压差测量电路，N个所述测量电极与压差测量单元组成N个所述压差测量电路，N个所述压差测量电路均由控制器进行通断控制，N个所述压差测量电路均与控制器连接；所述压差测量单元为对与其连接的两个所述测量电极之间的电压差值进行测量的测量单元。上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置还包括与压差测量单元连接的信号放大电路；所述控制器通过第一多路转换开关对N个所述激励电路进行通断控制，N个所述激励电路均与第一多路转换开关连接；所述控制器通过第二多路转换开关对N个所述压差测量电路进行通断控制，N个所述压差测量电路均与第二多路转换开关连接；所述第一多路转换开关和第二多路转换开关均由控制器进行控制且二者均与控制器连接。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的脚掌应力动态测量方法，其特征在于：采用所述脚掌应力动态测量装置且按照预先设定的时间间隔T测对行走过程中待测脚掌的应力分布进行测量，并获得各测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果；各测量时刻所述待测脚掌的应力分布测量方法均相同；对任一测量时刻待测脚掌的应力分布进行测量时，包括以下步骤：步骤一、数据采集：通过控制器对N个所述激励电路分别进行通断控制，由先至后完成N种不同激励状态下的数据采集过程；每种激励状态下N个所述激励电路中均有一个所述激励电路处于接通状态且其余N-1个所述激励电路均处于断开状态；N种激励状态下的数据采集过程均相同；任一种激励状态下的数据采集过程如下：步骤101、激励电路通断控制：通过控制器对N个所述激励电路分别进行通断控制，使该种激励状态下处于接通状态的一个所述激励电路接通，并使该种激励状态下处于断开状态的其余N-1个所述激励电路均断开；本步骤中，处于接通状态的所述激励电路为当前激励电路，所述当前激励电路中的两个所述测量电极均为激励电极；N个所述压差测量电路中包含所述激励电极的所述压差测量电路为当前断开压差测量电路，所述当前断开压差测量电路的数量为3个；N个所述测量电极中3个所述当前断开压差测量电路之外的N-3个所述压差测量电路均为当前接通压差测量电路；步骤102、压差测量电路通断控制：通过控制器对N个所述压差测量电路分别进行通断控制，使步骤101中3个所述当前断开压差测量电路均处于断开状态，并使N-3个所述当前接通压差测量电路均处于接通状态；步骤103、压差测量：采用压差测量单元对步骤102中N-3个所述当前接通压差测量电路的两个所述测量电极之间的电压差值分别进行测量，获得N-3个电压差值测量结果，并将所获得的N-3个电压差值测量结果同步传送至控制器；所获得的N-3个电压差值测量结果为该种激励状态下的数据采集结果；步骤104、多次重复步骤101至步骤103，完成N种不同激励状态下的数据采集过程，并获得N种激励状态下的数据采集结果；N种激励状态下的数据采集结果包括N×(N-3)个电压差值测量结果；步骤二、基于电阻层析成像的处理：采用控制器或与控制器通信的上位机且调用电阻层析成像模块，对步骤一中获得的N×(N-3)个电压差值测量结果进行处理，获得该测量时刻待测脚掌的电阻层析成像结果，所获得的电阻层析成像结果为该测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果；步骤三、返回步骤一，对下一测量时刻待测脚掌进行应力分布测量。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、所采用的脚掌应力动态测量装置结构简单、设计合理且加工简便，投入成本较低。2、所采用的应力测量装置结构设计合理，利用导电橡胶(即导电垫)作为应力敏感传感材料，并安装测量电极，通过测量电阻率分布来推演行走过程中脚掌的内应力变化。并且，使用操作简便，由一对相邻测量电极注入导电垫内的激励信号建立敏感场，在其它的相邻测量电极对上测量电极上的压差；之后切换到下一个相邻电极对并注入激励信号，以相同的方式测量其余相邻电极上的压差；如此重复，直到返回最初的激励状态。3、使用效果好且实用价值高，通过测量电阻率分布来推演人体行走过程中脚掌的内应力变化，因而采用本专利技术能监测到行走过程中脚掌的内应力变化，并能反映脚掌不同部位的具体受力情况，从而获得脚底受力情况并实时成像显示，能对不良走姿进行预警，矫正步态。与传统的脚掌应力监测相比，能监测到人体行走过程中脚掌内应力的变化，显示受力的部位，为走姿的监测与矫正提供了可能。本专利技术采用电阻层析成像方法来对脚掌的内应力进行测量，克服了采用应变式传感器无法对脚掌应力分布进行测量的缺点，另外通过测量获得脚掌各个部位的具体受力分布情况，可以对不同人体进行身份鉴别，为刑事侦破提供了新的手段。综上所述，本专利技术通过在鞋底与鞋垫之间布设电阻率随应力变化的导电垫，并采用沿导电垫的外边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：包括垫装在鞋底(5)与鞋垫(6)之间的导电垫(1)、N个均布设在导电垫(1)上的测量电极(2)和与N个所述测量电极(2)连接的应力测量装置(3)，所述导电垫(1)的形状与鞋垫(6)的形状相同；N个所述测量电极(2)沿导电垫(1)的外边缘线进行布设，相邻两个所述测量电极(2)之间的间距均相同；其中，N为正整数且N≥6；每个所述测量电极(2)的一端均与应力测量装置(3)连接且其另一端均与导电垫(1)紧密接触。

【技术特征摘要】
1.一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：包括垫装在鞋底(5)与鞋垫(6)之间的导电垫(1)、N个均布设在导电垫(1)上的测量电极(2)和与N个所述测量电极(2)连接的应力测量装置(3)，所述导电垫(1)的形状与鞋垫(6)的形状相同；N个所述测量电极(2)沿导电垫(1)的外边缘线进行布设，相邻两个所述测量电极(2)之间的间距均相同；其中，N为正整数且N≥6；每个所述测量电极(2)的一端均与应力测量装置(3)连接且其另一端均与导电垫(1)紧密接触。2.按照权利要求1所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述导电垫(1)为导电橡胶垫。3.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)布设在鞋底(5)上。4.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：还包括与应力测量装置(3)连接的无线发射装置(4)。5.按照权利要求4所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述无线发射装置(4)布设在鞋底(5)上。6.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：N个所述测量电极(2)的结构和尺寸均相同；所述测量电极(2)为圆片状电极，所述测量电极(2)通过紧固件固定在导电垫(1)上。7.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：每个所述测量电极(2)与应力测量装置(3)之间均通过导线进行连接。8.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)包括激励源(3-1)、控制器(3-2)和压差测量单元(3-3)，N个所述测量电极(2)中任意相邻两个所述测量电极(2)均与激励源(3-1)连接并组成一个激励电路，N个所述测量电极(2)与激励源(3-1)组成N个所述激励电路，N个所述激励电路均由控制器(3-2)进行通断控制，N个所述激励电路均与控制器(3-2)连接；N个所述测量电极(2)中任意相邻两个所述测量电极(2)均与压差测量单元(3-3)连接并组成一个压差测量电路，N个所述测量电极(2)与压差测量单元(3-3)组成N个所述压差测量电路，N个所述压差测量电路均由控制器(3-2)进行通断控制，N个所述压差测量电路均与控制器(3-2)连接；所述压差测量单元(3-3)为对与其连接的两个所述测量电极(2)之间的电压差值进行测量的测量单元。9.按照权利要求8所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)还包括与压差测量单元(3-3)连接的信号放大电路(3-4)；所述控制器(3-2)通过第一多路转换开关(3-5)对N个所述激励电路进行通断控制，N个所述激励电路均与第一多路转换开关(3-5)连接；所述控制器(3-2)通过第二多路转换开关(3-6)对N个所述压差测量电路进行通断控制，N个所述压差测量电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵栓峰，刘敏，郭卫，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61