一种基于柔性应变传感器的测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于柔性应变传感器的测量系统，包括用于感知待测关节的角度变化，并将待测关节的角度变化转化为电压信号输出给调理电路的采集电路、用于将所述电压信号进行滤波、放大和模数转换的调理电路以及用于解析所述电压信号中的角度变化数据的主控芯片，所述采集电路为多个可调电阻以及柔性应变传感器组成的可调电桥结构，所述多个可调电阻用于适配用于测量不同种类关节、不同阻值的柔性应变传感器通过设置可调电桥，可选用不同阻值的柔性应变传感器来测量不同种类的关节的弯曲角度，只要将可调电桥上的可调电阻阻值调成与柔性传感器阻值适配的阻值，就能保证输出电压最大值不变，从而提高测量系统的适用范围和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性应变传感器的测量系统
本专利技术涉及肢体关节弯曲角度监测的
，尤其涉及一种基于柔性应变传感器的测量系统。
技术介绍
当代社会，人们越来越需要对人体活动进行实时监测，如何有效地将外部刺激转化为电信号是柔性可穿戴电子传感器监测身体健康状况的关键技术。在能与人体交互的诊疗电学设备中，监控人体运动的应力传感器备受瞩目，应变传感器的工作原理主要是通过应变过程中敏感材料之间的接触电阻变化或导电薄膜裂纹随应变发展而导致电阻变化而实现的。适用于监测大范围运动，例如手、胳膊和腿的弯曲运动的传感器必须具备优良的拉伸性和高灵敏度，而传统的基于金属和半导体的应力传感器不能胜任。所以，具备好的拉伸性和高灵敏度的柔性可穿戴电子传感器在运动监测领域至关重要。然而，实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨、高灵敏、快速响应、低成本、扩大适用范围仍然是一个很大的挑战，如何保证检测结果的可靠性，如何实现可穿戴设备的便携性，也是亟待人们去研究解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于柔性应变传感器的测量系统，用以解决现有技术中柔性应变传感器检测关节弯曲角度不够灵敏，适用范围低的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于柔性应变传感器的测量系统，包括采集电路、调理电路以及主控芯片，所述采集电路用于感知待测关节的角度变化，并将待测关节的角度变化转化为电压信号输出给调理电路，所述调理电路用于将所述电压信号进行滤波、放大和模数转换，并将滤波、放大和模数转换后的电压信号发送给所述主控芯片，所述主控芯片用于解析所述电压信号中的角度变化数据，所述采集电路为多个可调电阻以及柔性应变传感器组成的可调电桥结构，所述多个可调电阻用于适配用于测量不同种类关节、不同阻值的柔性应变传感器。优选的，所述采集电路包括三个可调电阻和柔性应变传感器，所述三个可调电阻和柔性应变传感器构成单臂电桥，三个可调电阻均将阻值调成与柔性传感器阻值相同来适配柔性应变传感器。优选的，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述主控芯片连接，用于采集柔性应变传感器所处的环境温度，并将所述环境温度发送给所述主控芯片，所述主控芯片根据环境温度对解析出的角度变化数据进行补偿。优选的，所述调理电路包括：滤波电路、放大和模数转换电路，所述滤波电路用于对所述可调电桥输出的电压信号进行滤波，并将滤波后的电压信号传输给所述放大和模数转换电路进行放大和模数转换，并将放大和模数转换后的电压信号发送给所述主控芯片。优选的，还包括无线传输电路，所述无线传输电路的输入端与所述主控芯片的输出端连接，用于将解析处的角度变化数据无线传输给远程终端，供远程终端方的用户查阅。优选的，所述柔性应变传感器通过固定组件紧密贴合在所述待测关节处，所述固定组件为袖套结构，包括：袖套本体以及设置在袖套本体上的安装孔，所述安装孔用于安装所述柔性应变传感器，所述袖套本体用于将所述安装孔固定在待测关节处以将安装孔内的柔性应变传感器固定在待测关节处。优选的，所述袖套本体相对两端的上、中、下部位均设置有配套使用的系带，所述多条系带相互平行，且在远离所述袖套本体的一端设置有用于将所述袖套本体固定在所述待测关节处的尼龙搭扣。优选的，所述安装孔的第一端及其相对的第二端均设置有固定夹，用于夹住所述柔性应变传感器相对的两端以将所述柔性应变传感器固定在所述安装孔内，且所述安装孔处设置有限位带，用于将所述柔性应变传感器限制在所述安装孔内，使所述柔性应变传感器紧贴着所述待测关节。优选的，所述安装孔的形状和大小与采用的柔性应变传感器形状和大小一致，且所述限位带和安装孔处的材料由无弹性材料制成。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中的一种基于柔性应变传感器的测量系统，通过设置可调电桥，可选用不同阻值的柔性应变传感器来测量不同种类的关节的弯曲角度，只要将可调电桥上的可调电阻阻值调成与柔性传感器阻值适配的阻值，就能保证输出电压最大值不变，从而提高测量系统的适用范围和精度。2、在优选方案中，通过设置温度传感器来测量所述柔性应变传感器的环境温度，并根据环境温度来对测量的角度变化数据进行补偿，从而近一步的提高测量系统测量的角度变化精度。3、在优选方案中，通过固定组件将所述柔性应变传感器与皮肤紧密贴合，可灵敏地感应到关节的角度变化，从而更近一步的提高测量系统测量的角度变化精度。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例二中的可调电桥；图2为本专利技术优选实施例二中的袖套结构的展开图；图3为本专利技术优选实施例二中的袖套穿戴示意图，(a)为手臂垂直状态主视图，(b)为手臂弯曲状态侧视图；图4为本专利技术优选实施例二中的电路框架；图中标注：1、柔性应变传感器；2、可调电阻；3、袖套本体；4、固定夹；5、系带；6、尼龙搭扣；7、限位带。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例一：本专利技术公开了一种基于柔性应变传感器的测量系统，包括采集电路、调理电路以及主控芯片，所述采集电路用于感知待测关节的角度变化，并将待测关节的角度变化转化为电压信号输出给调理电路，所述调理电路用于将所述电压信号进行滤波、放大和模数转换，并将所述滤波和数模转换后的电压信号发送给所述主控芯片，所述主控芯片用于解析所述电压信号中的角度变化数据，所述采集电路为多个可调电阻2以及柔性应变传感器1组成的可调电桥结构，所述多个可调电阻2用于适配用于测量不同种类关节、不同阻值的柔性应变传感器1。本专利技术中的一种基于柔性应变传感器的测量系统，通过设置可调电桥，可选用不同阻值的柔性应变传感器1来测量不同种类的关节的弯曲角度，只要将可调电桥上的可调电阻2阻值调成与柔性传感器阻值适配的阻值，就能保证输出电压最大值不变，从而提高测量系统的适用范围和精度。实施例二：实施例二是实施例的优选实施例，其与实施例一的不同之处在于，对所述基于柔性应变传感器1的测量系统的部件的结构和功能的进行了拓展：如图1所示，本实施例中的测量系统的采集电路包括三个可调电阻2和柔性应变传感器1，三个可调电阻2和柔性应变传感器1组成单臂电桥，柔性应变传感器1经由其两端引出的导线连入电桥中，单臂电桥采用可调电阻2搭建，依据不同关节弯曲的最大角度不同，可选用不同阻值的柔性应变传感器1，电桥上的其它三个可调电阻2阻值相应调成与柔性传感器阻值相同。例如手肘关节的弯曲角度大于手腕处，运用在手肘处的传感器阻值就应该更大，从而保证输出电压最大值不变。此外，在本实施例中，所述测量系统中还包括调理电路，所述调理电路包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性应变传感器的测量系统，包括采集电路、调理电路以及主控芯片，所述采集电路用于感知待测关节的角度变化，并将待测关节的角度变化转化为电压信号输出给调理电路，所述调理电路用于将所述电压信号进行滤波、放大和模数转换，并将滤波、放大和模数转换后的电压信号发送给所述主控芯片，所述主控芯片用于解析所述电压信号中的角度变化数据，其特征在于，所述采集电路为多个可调电阻以及柔性应变传感器组成的可调电桥结构，所述多个可调电阻用于适配用于测量不同种类关节、不同阻值的柔性应变传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性应变传感器的测量系统，包括采集电路、调理电路以及主控芯片，所述采集电路用于感知待测关节的角度变化，并将待测关节的角度变化转化为电压信号输出给调理电路，所述调理电路用于将所述电压信号进行滤波、放大和模数转换，并将滤波、放大和模数转换后的电压信号发送给所述主控芯片，所述主控芯片用于解析所述电压信号中的角度变化数据，其特征在于，所述采集电路为多个可调电阻以及柔性应变传感器组成的可调电桥结构，所述多个可调电阻用于适配用于测量不同种类关节、不同阻值的柔性应变传感器。


2.根据权利要求1所述的基于柔性应变传感器的测量系统，其特征在于，所述采集电路包括三个可调电阻和柔性应变传感器，所述三个可调电阻和柔性应变传感器构成单臂电桥，三个可调电阻均将阻值调成与柔性传感器阻值相同来适配柔性应变传感器。


3.根据权利要求2所述的基于柔性应变传感器的测量系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述主控芯片连接，用于采集柔性应变传感器所处的环境温度，并将所述环境温度发送给所述主控芯片，所述主控芯片根据环境温度对解析出的角度变化数据进行补偿。


4.根据权利要求3所述的基于柔性应变传感器的测量系统，其特征在于，所述调理电路包括：滤波电路、放大和模数转换电路，所述滤波电路用于对所述可调电桥输出的电压信号进行滤波，并将滤波后的电压信号传输给所述放大和模数转换电路进行放大和模数转换，并将放大和模数转换后的电压信号发送给所述主控芯片。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杨梅，周剑，郭棋武，
申请(专利权)人：湖南中大检测技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43