基于EMFi压电薄膜的动态足底压力测试系统研究
发布时间：2020-12-25 04:53
足底压力是人体的重要机能参数,准确测量它的分布与变化可以帮助人们获取人体在不同运动状态下的生理和病理力学参数。足底压力的动态测量,对于临床医学诊断、体育训练等领域来说具有重要的科学意义和应用价值。围绕足底压力动态测试展开研究具有重要的理论意义和应用价值,本文的主要研究内容如下:(1)依据足部生物力学规律构建了足底压力测试布点模型,研究了 EMFi压电薄膜传感器的具有高灵敏度、耐冲击性、动态性能优越等特性,提出了每只足底压力鞋垫布置16个压电薄膜传感器的设计方法。(2)针对压力鞋垫输出的多路电荷信号,设计高速模拟开关电路、电荷放大电路、低通滤波电路以及工频陷波电路,可将足底压力电荷信号转换为较少噪声干扰的电压信号。采用STM32F4系列单片机内置ADC转换足底压力电压信号,并通过nRF24L01无线模块和串口通信电路将足底压力数据发送至上位机。嵌入式程序由C语言编写,主要实现高速模拟开关的通道切换、A/D转换、数据无线传输以及与上位机建立串口通信等功能。上位机端的串口通信、数据显示与保存等功能由基于Visual Studio的C#语言实现,并将保存的数据导入到MATLAB软件中进行数据处...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１美国ＡＭＴＩ公司三维测力平台??瑞士?Ｋｉｌｓｔｌｅｒ公司的三维测力台系统由四个三向力传感器组成，内置收集电荷信号??
韩国ｉＣａｒｅ公司研发设计的便携式足底压力分析仪Ｇａｉｔｖｉｅｗ，每平方厘米的传感器??数量可达１４个，每秒最高可采集８６帧数据，且厚度只有３ｍｍ，是市场最薄的足底压力??分析仪之一，配套的软件可进行静态、动态、前庭和姿态测试等功能，如图１．３所示。??４５ｒＴｎｍ??５００ｍｍ?１４ｍｍ??图１．３韩国Ｃａｒｅ公司足底压力分析仪??ＲＥＦＬＥＸＬａｂｓ于２０１４年１０月发布的Ｂｏｏｇｉｏ的智能鞋垫，该鞋垫有６万个压力传??感采集点，可以检测出脚掌上各种微小的动作，可以检测日常活动和体育运动，甚至可??以和游戏设备链接，让鞋子变成游戏控制器，如图１．４所示。??１??－一??ｂｏｏｇｉｏ??图１．４设计团队ＲＥＦＬＥＸ?Ｌａｂｓ的Ｂｏｏｇｉｏ智能鞋垫??德国Ｚｅｂｒｉｓ公司发布了一套压力分布测量系统ＦＤＭ跑台，跑台的工作区域由大量??已标定的高质量电容传感器组成，跑台可通过ＵＳＢ接口直接连接到电脑，数据采集过??程简单快捷，并可与表面肌电系统同步连接分析，如图１．５所示。??４??
韩国ｉＣａｒｅ公司研发设计的便携式足底压力分析仪Ｇａｉｔｖｉｅｗ，每平方厘米的传感器??数量可达１４个，每秒最高可采集８６帧数据，且厚度只有３ｍｍ，是市场最薄的足底压力??分析仪之一，配套的软件可进行静态、动态、前庭和姿态测试等功能，如图１．３所示。??４５ｒＴｎｍ??５００ｍｍ?１４ｍｍ??图１．３韩国Ｃａｒｅ公司足底压力分析仪??ＲＥＦＬＥＸＬａｂｓ于２０１４年１０月发布的Ｂｏｏｇｉｏ的智能鞋垫，该鞋垫有６万个压力传??感采集点，可以检测出脚掌上各种微小的动作，可以检测日常活动和体育运动，甚至可??以和游戏设备链接，让鞋子变成游戏控制器，如图１．４所示。??１??－一??ｂｏｏｇｉｏ??图１．４设计团队ＲＥＦＬＥＸ?Ｌａｂｓ的Ｂｏｏｇｉｏ智能鞋垫??德国Ｚｅｂｒｉｓ公司发布了一套压力分布测量系统ＦＤＭ跑台，跑台的工作区域由大量??已标定的高质量电容传感器组成，跑台可通过ＵＳＢ接口直接连接到电脑，数据采集过??程简单快捷，并可与表面肌电系统同步连接分析，如图１．５所示。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器[J]. 姚嘉林,江五贵,邵娜,史云胜,田佳丁,杨兴. 传感技术学报. 2016(07)
[2]心电信号工频干扰数字滤波方法比较研究[J]. 何伶俐,王宇峰,祝元仲,何汶静. 电子设计工程. 2016(13)
[3]STM32单片机原理及硬件电路设计研究[J]. 周江. 数字技术与应用. 2015(11)
[4]电容式柔性压力传感器性能影响因素研究[J]. 翟庆彬,莫黎昕,杨威,朱冬严,陈鑫灿,耿璐,李路海. 信息记录材料. 2015(05)
[5]基于负反馈的低通滤波器设计[J]. 王腾飞,王腾帅,张宗艳. 机电工程. 2015(09)
[6]一种抗混叠滤波器的设计[J]. 郭红玉. 电子设计工程. 2015(03)
[7]压电传感器特性探索[J]. 黄步光. 民营科技. 2013(11)
[8]基于STM32的多路电压采集研究[J]. 宋敬卫,付广春,马献国. 电子世界. 2013(12)
[9]基于Matlab仿真的数字信号滤波算法研究[J]. 赵银玲. 兰州工业高等专科学校学报. 2011(06)
[10]基于LabVIEW的足底压力测量系统研究[J]. 李炜,邱宏,徐江,何际平. 中国医疗器械杂志. 2011(01)
博士论文
[1]基于多源信息的步态识别算法研究[D]. 刘磊.河北工业大学 2015
[2]基于足底压力分布的步行行为感知关键技术研究[D]. 夏懿.中国科学技术大学 2013
[3]基于多传感器信息融合关键技术的研究[D]. 康健.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于压力感知步态的运动人体行为识别研究[D]. 石欣.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于柯式音法的电子血压计设计与实现[D]. 王宁波.东南大学 2017
[2]基于足底压力测量的步态识别与预测[D]. 姚健.西南交通大学 2017
[3]基于PVDF压电薄膜足底压力测量系统研究[D]. 赵伟博.哈尔滨工程大学 2016
[4]基于STM32的可穿戴鞋垫式足底压力检测系统设计[D]. 张允泊.电子科技大学 2016
[5]基于嵌入式系统的足底压力分布检测仪[D]. 彭开怀.电子科技大学 2015
[6]基于FSR和陀螺仪的人体姿态检测及行走趋势分析[D]. 刘楚红.沈阳工业大学 2015
[7]基于C#的数据采集上位机软件设计[D]. 梁玉.西安电子科技大学 2014
[8]双足机器人足底压力测量传感系统的研究[D]. 段飞.哈尔滨工业大学 2014
[9]研究一款新型专用足底压力检测装置[D]. 张光.电子科技大学 2013
[10]基于PVDF传感器与STM32F207处理器的足底动态压力测试系统[D]. 张溪原.辽宁师范大学 2013
本文编号：2936995
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１美国ＡＭＴＩ公司三维测力平台??瑞士?Ｋｉｌｓｔｌｅｒ公司的三维测力台系统由四个三向力传感器组成，内置收集电荷信号??
韩国ｉＣａｒｅ公司研发设计的便携式足底压力分析仪Ｇａｉｔｖｉｅｗ，每平方厘米的传感器??数量可达１４个，每秒最高可采集８６帧数据，且厚度只有３ｍｍ，是市场最薄的足底压力??分析仪之一，配套的软件可进行静态、动态、前庭和姿态测试等功能，如图１．３所示。??４５ｒＴｎｍ??５００ｍｍ?１４ｍｍ??图１．３韩国Ｃａｒｅ公司足底压力分析仪??ＲＥＦＬＥＸＬａｂｓ于２０１４年１０月发布的Ｂｏｏｇｉｏ的智能鞋垫，该鞋垫有６万个压力传??感采集点，可以检测出脚掌上各种微小的动作，可以检测日常活动和体育运动，甚至可??以和游戏设备链接，让鞋子变成游戏控制器，如图１．４所示。??１??－一??ｂｏｏｇｉｏ??图１．４设计团队ＲＥＦＬＥＸ?Ｌａｂｓ的Ｂｏｏｇｉｏ智能鞋垫??德国Ｚｅｂｒｉｓ公司发布了一套压力分布测量系统ＦＤＭ跑台，跑台的工作区域由大量??已标定的高质量电容传感器组成，跑台可通过ＵＳＢ接口直接连接到电脑，数据采集过??程简单快捷，并可与表面肌电系统同步连接分析，如图１．５所示。??４??
韩国ｉＣａｒｅ公司研发设计的便携式足底压力分析仪Ｇａｉｔｖｉｅｗ，每平方厘米的传感器??数量可达１４个，每秒最高可采集８６帧数据，且厚度只有３ｍｍ，是市场最薄的足底压力??分析仪之一，配套的软件可进行静态、动态、前庭和姿态测试等功能，如图１．３所示。??４５ｒＴｎｍ??５００ｍｍ?１４ｍｍ??图１．３韩国Ｃａｒｅ公司足底压力分析仪??ＲＥＦＬＥＸＬａｂｓ于２０１４年１０月发布的Ｂｏｏｇｉｏ的智能鞋垫，该鞋垫有６万个压力传??感采集点，可以检测出脚掌上各种微小的动作，可以检测日常活动和体育运动，甚至可??以和游戏设备链接，让鞋子变成游戏控制器，如图１．４所示。??１??－一??ｂｏｏｇｉｏ??图１．４设计团队ＲＥＦＬＥＸ?Ｌａｂｓ的Ｂｏｏｇｉｏ智能鞋垫??德国Ｚｅｂｒｉｓ公司发布了一套压力分布测量系统ＦＤＭ跑台，跑台的工作区域由大量??已标定的高质量电容传感器组成，跑台可通过ＵＳＢ接口直接连接到电脑，数据采集过??程简单快捷，并可与表面肌电系统同步连接分析，如图１．５所示。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器[J]. 姚嘉林,江五贵,邵娜,史云胜,田佳丁,杨兴. 传感技术学报. 2016(07)
[2]心电信号工频干扰数字滤波方法比较研究[J]. 何伶俐,王宇峰,祝元仲,何汶静. 电子设计工程. 2016(13)
[3]STM32单片机原理及硬件电路设计研究[J]. 周江. 数字技术与应用. 2015(11)
[4]电容式柔性压力传感器性能影响因素研究[J]. 翟庆彬,莫黎昕,杨威,朱冬严,陈鑫灿,耿璐,李路海. 信息记录材料. 2015(05)
[5]基于负反馈的低通滤波器设计[J]. 王腾飞,王腾帅,张宗艳. 机电工程. 2015(09)
[6]一种抗混叠滤波器的设计[J]. 郭红玉. 电子设计工程. 2015(03)
[7]压电传感器特性探索[J]. 黄步光. 民营科技. 2013(11)
[8]基于STM32的多路电压采集研究[J]. 宋敬卫,付广春,马献国. 电子世界. 2013(12)
[9]基于Matlab仿真的数字信号滤波算法研究[J]. 赵银玲. 兰州工业高等专科学校学报. 2011(06)
[10]基于LabVIEW的足底压力测量系统研究[J]. 李炜,邱宏,徐江,何际平. 中国医疗器械杂志. 2011(01)
博士论文
[1]基于多源信息的步态识别算法研究[D]. 刘磊.河北工业大学 2015
[2]基于足底压力分布的步行行为感知关键技术研究[D]. 夏懿.中国科学技术大学 2013
[3]基于多传感器信息融合关键技术的研究[D]. 康健.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于压力感知步态的运动人体行为识别研究[D]. 石欣.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于柯式音法的电子血压计设计与实现[D]. 王宁波.东南大学 2017
[2]基于足底压力测量的步态识别与预测[D]. 姚健.西南交通大学 2017
[3]基于PVDF压电薄膜足底压力测量系统研究[D]. 赵伟博.哈尔滨工程大学 2016
[4]基于STM32的可穿戴鞋垫式足底压力检测系统设计[D]. 张允泊.电子科技大学 2016
[5]基于嵌入式系统的足底压力分布检测仪[D]. 彭开怀.电子科技大学 2015
[6]基于FSR和陀螺仪的人体姿态检测及行走趋势分析[D]. 刘楚红.沈阳工业大学 2015
[7]基于C#的数据采集上位机软件设计[D]. 梁玉.西安电子科技大学 2014
[8]双足机器人足底压力测量传感系统的研究[D]. 段飞.哈尔滨工业大学 2014
[9]研究一款新型专用足底压力检测装置[D]. 张光.电子科技大学 2013
[10]基于PVDF传感器与STM32F207处理器的足底动态压力测试系统[D]. 张溪原.辽宁师范大学 2013
本文编号：2936995
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