基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于柔性織物的多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，包括：第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線、彈性電絕緣基底層、微動開關(guān)和位于每個關(guān)節(jié)兩側(cè)的第一傳感極板、第二傳感極板，在傳感極板上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層，其中傳感極板采用傳感單元結(jié)構(gòu)，包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板和聚吡咯導電織物地層，這兩層之間設有導電硅橡膠屏蔽層，在聚吡咯導電織物電容極板與導電硅橡膠屏蔽層之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，在導電硅橡膠屏蔽層與聚吡咯導電織物地層之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，在傳感極板下設有彈性電絕緣基底層。
【專利說明】基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號檢測、傳感技術(shù)與傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于柔性織物的多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，適用于智能機器人、運動監(jiān)護及醫(yī)療監(jiān)護等領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]角度測量一般是通過傳感器獲取轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量，再通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電信號輸出?，F(xiàn)代的角度測量技術(shù)種類較多，已在電機、汽車、船舶運輸、交通、機械制造、石油、冶金等多方面獲得了廣泛的應用。
[0003]目前，角度檢測傳感器種類眾多，按其傳感材料來說可分為非柔性角度檢測傳感器和柔性角度檢測傳感器。非柔性角度檢測傳感器一般是由剛性材料構(gòu)成，通過機械裝置安裝在待測角的兩邊進行角度測量的。典型的非柔性角度檢測傳感器有:激光干涉測角器、光柵式角度傳感器、霍爾角度傳感器等。激光干涉測角器，具有準確度高的優(yōu)點，但是它測量裝置復雜，較難使用，使得這種傳感器的運用范圍受到一定的限制；光柵式角度傳感器，準確度高、分辨力高、且穩(wěn)定可靠，但受外界環(huán)境影響較大，且其體積也較大；霍爾角度傳感器，霍爾角度傳感器是根據(jù)霍爾效應來設計的，它測量角度范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，但是其受外界電磁干擾較大。這些角度檢測傳感器都是非柔性的，有的甚至重量很大，對人體的正常運動造成障礙，在人體運動時容易對人體皮膚造成劃傷等傷害。
[0004]柔性角度檢測傳感器是采用柔性材料作為檢測單元對角度進行檢測的傳感器。目前，東南大學的李建清等人發(fā)明的一種柔性肩關(guān)節(jié)運動傳感器及其測量方法中的傳感器將PCB傳感板縫在織物上，實現(xiàn)了只需穿戴方式即可實現(xiàn)對關(guān)節(jié)角度的測量，改變了之前笨重、復雜、苛刻的檢測條件。但是該方法未實現(xiàn)傳感板的完全柔性化，同時也只能實現(xiàn)傳統(tǒng)的兩塊極板測一個關(guān)節(jié)角度，而采用該方法進行多關(guān)節(jié)角度檢測時，檢測單元及其配套測量引線數(shù)目相應增加，導致檢測系統(tǒng)體積大、重量重，從而導致關(guān)節(jié)的運動阻礙感顯著增力口，同時系統(tǒng)的成本高昂，檢測系統(tǒng)復雜而降低其可靠性；而且采用傳統(tǒng)的接地屏蔽的方式，信號線和地線之間的電容變化顯著影響關(guān)節(jié)角度檢測結(jié)果的準確性；中國科學院自動化研究所的原魁教授發(fā)明的柔性角度傳感器利用薄膜式柔性力敏電阻作為傳感材料，用于測量物體表面彎曲角度或兩個物體之間的夾角，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測不阻礙人體運動，但是根據(jù)力的相互作用原理進行角度檢測，仍然會給檢測對象帶來障礙感。這些角度檢測裝置都是部分柔性化，且對于多關(guān)節(jié)角度檢測，隨著關(guān)節(jié)角度的增加，所引出的信號傳輸線也跟著增力口，導致越靠近檢測裝置的關(guān)節(jié)處的引出導線越多；同時，多個電容檢測芯片占用了很大的空間，對人體的正常運動造成障礙。
[0005]非柔性角度檢測傳感器的剛性檢測裝置，硬度高，無法滿足無運動障礙運動檢測的要求；柔性角度檢測傳感器沒有實現(xiàn)傳感器的全部柔性化，對人體的運動還是存在很大的障礙感。因此，提出一種非接觸的柔性多關(guān)節(jié)角度檢測傳感器，實現(xiàn)對人體多關(guān)節(jié)角度的無運動障礙檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，本發(fā)明在以柔性減小關(guān)節(jié)運動時的障礙感、保證關(guān)節(jié)運動靈活的同時又能消除由柔性所帶來的信號干擾。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的一種基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，包括:第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線、彈性電絕緣基底層、與各個支臂一對一對應的微動開關(guān)和分別位于每個關(guān)節(jié)兩側(cè)的第一傳感極板、第二傳感極板，在第一傳感極板及第二傳感極板上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層，所述第一傳感極板和第二傳感極板采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板和聚吡咯導電織物地層，在聚吡咯導電織物電容極板和聚吡咯導電織物地層之間設有導電硅橡膠屏蔽層，在聚吡咯導電織物電容極板與導電硅橡膠屏蔽層之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，在導電硅橡膠屏蔽層與聚吡咯導電織物地層之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，所述聚吡咯導電織物電容極板設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層設在彈性電絕緣基底層的上表面上，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第一傳感極板中的聚吡咯導電織物電容極板連接，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第二傳感極板中的聚吡咯導電織物電容極板連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器，相鄰電壓跟隨器中的一個電壓跟隨器的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層及聚吡咯導電織物電容極板連接，所述的一個電壓跟隨器的反相端與所述的一個電壓跟隨器的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線聚吡咯導電織物屏蔽層及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層連接，相鄰電壓跟隨器中的另一個電壓跟隨器的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層及聚吡咯導電織物電容極板連接，所述的另一個電壓跟隨器的反相端與所述的另一個電壓跟隨器的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線聚吡咯導電織物屏蔽層及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層連接。
[0008]本發(fā)明所述的一種基于柔性織物的四支臂三關(guān)節(jié)角度檢測傳感系統(tǒng)，包括:彈性電絕緣基底層、分別與四支臂中的第一支臂、第二支臂、第三支臂和第四支臂一對一對應的第一微動開關(guān)、第二微動開關(guān)、第三微動開關(guān)、第四微動開關(guān)以及前端傳感極板組件、次前端傳感極板組件、次后端傳感極板組件、后端傳感極板組件，前端傳感極板組件位于第一關(guān)節(jié)的前端，次前端傳感極板組件位于第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間，次后端傳感極板組件位于第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)之間，后端傳感極板組件位于第三關(guān)節(jié)的后端，在前端傳感極板組件、次前端傳感極板組件、次后端傳感極板組件及后端傳感極板組件上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層，前端傳感極板組件、次前端傳感極板組件、次后端傳感極板組件及后端傳感極板組件采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板和聚吡咯導電織物地層，在聚吡咯導電織物電容極板和聚吡咯導電織物地層之間設有導電硅橡膠屏蔽層，在聚吡咯導電織物電容極板與導電硅橡膠屏蔽層之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，在導電硅橡膠屏蔽層與聚吡咯導電織物地層之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層，所述聚吡咯導電織物電容極板設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層設在彈性電絕緣基底層的上表面上，所述第一微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與前端傳感極板組件的聚吡咯導電織物電容極板連接，第一微動開關(guān)的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，第二微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與次前端傳感極板組件的聚吡咯導電織物電容極板連接，第二微動開關(guān)的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，第三微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與次后端傳感極板組件的聚吡咯導電織物電容極板連接，第三微動開關(guān)的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，第四微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與后端傳感極板組件的聚吡咯導電織物電容極板連接，第四微動開關(guān)的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器，前端傳感極板組件及次后端傳感極板組件中的電壓跟隨器的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層及聚吡咯導電織物電容極板連接，前端傳感極板組件及次后端傳感極板組件中的電壓跟隨器的反相端與所述電壓跟隨器的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線的聚吡咯導電織物屏蔽層及導電硅橡膠屏蔽層連接，次前端傳感極板組件及后端傳感極板組件中的電壓跟隨器的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層及聚吡咯導電織物電容極板連接，次前端傳感極板組件及后端傳感極板組件中的電壓跟隨器的反相端與所述電壓跟隨器的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線的聚吡咯導電織物屏蔽層及導電硅橡膠屏蔽層連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
1.傳統(tǒng)檢測方案中的電容極板采用剛性材料，使關(guān)節(jié)運動存在一定的障礙感，而本發(fā)明的傳感極板采用柔性材料，使得極板能夠隨著關(guān)節(jié)的運動而彎曲或拉伸，減少了關(guān)節(jié)運動的障礙感。但是由柔性材料構(gòu)成的傳感極板的聚吡咯導電織物電容極板層和導電硅橡膠屏蔽層、導電硅橡膠屏蔽層和聚吡咯導電織物地層之間會隨著關(guān)節(jié)角度的彎曲或拉伸而產(chǎn)生微小的位移，從而影響檢測結(jié)果的準確性，為了解決這一問題，本發(fā)明將聚吡咯導電織物電容極板層與電壓跟隨器的同相端相連，電壓跟隨器的反相端與電壓跟隨器的輸出端連接，導電硅橡膠屏蔽層與電壓跟隨器的輸出端相連，在電壓跟隨器的作用下，導電硅橡膠屏蔽層屏蔽了聚吡咯導電織物地層對聚吡咯導電織物電容極板層的影響，實現(xiàn)了對聚吡咯導電織物電容極板層信號的驅(qū)動屏蔽，解決了柔性傳感極板彎曲時，引起聚吡咯導電織物電容極板層和導電硅橡膠屏蔽層、導電硅橡膠屏蔽層和聚吡咯導電織物地層之間的電容間的電磁場發(fā)生變化，從而影響浮動式聚吡咯導電織物電容極板間的電磁場變化，導致檢測結(jié)果出錯的問題，而且用聚吡咯導電織物地層對整個極板進行包裹，避免了導電硅橡膠屏蔽層的電磁信號對其他所有電路的干擾，也避免了人體摩擦產(chǎn)生的靜電對聚吡咯導電織物電容極板層信號的干擾。
[0010]2.傳統(tǒng)檢測方案中的導線采用沒有屏蔽技術(shù)的普通銅線，這種情況下，若導線過長，導線間的耦合電容將使電容檢測的結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，而采用接地屏蔽的同軸電纜雖然能夠消除導線間的耦合電容的影響，但是同軸電纜線太粗，使得關(guān)節(jié)的運動有明顯的障礙感，所以本發(fā)明的屏蔽導線采用柔性材料，使得屏蔽導線能夠隨意的彎曲或拉伸，減少了關(guān)節(jié)運動的障礙感。但是由柔性材料構(gòu)成的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層和聚吡咯導電織物屏蔽層之間會隨著關(guān)節(jié)角度的彎曲或拉伸而產(chǎn)生微小的位移，從而影響檢測結(jié)果的準確性，所以本發(fā)明采用在屏蔽導線中，聚吡咯織物導電線纜信號層與其電壓跟隨器的同相端相連，電壓跟隨器的反相端與電壓跟隨器的輸出端連接，聚吡咯導電織物屏蔽層與其電壓跟隨器的輸出端相連，在電壓跟隨器的作用下，聚吡咯導電織物屏蔽層屏蔽了外界電磁信號對聚吡咯織物導電線纜信號層的干擾，實現(xiàn)了對聚吡咯織物導電線纜信號層信號的驅(qū)動屏蔽，使得聚吡咯導電織物屏蔽層信號對聚吡咯織物導電線纜信號層信號在相位和幅值上的精確跟蹤，既消除了傳統(tǒng)接地屏蔽方式中聚吡咯織物導電線纜信號層與聚吡咯導電織物地層之間的分布電容的影響，又消除了由于導線過長而引起的導線之間產(chǎn)生耦合電容的影響。
[0011]3.電容檢測芯片的激勵端通過第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線分別與第二微動開關(guān)、第四微動開關(guān)的一端連接，第二微動開關(guān)、第四微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線分別與次前端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板、后端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板連接，電容檢測芯片的信號輸入端通過第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線分別與第一微動開關(guān)、第三微動開關(guān)的一端連接，第一微動開關(guān)、第三微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線分別與前端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板、次后端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板連接。各傳感極板之間通過屏蔽導線和微動開關(guān)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，在每個關(guān)節(jié)處，只有兩根信號傳輸線經(jīng)過，不會因檢測的關(guān)節(jié)增加，而使得信號傳輸線增多，從而影響關(guān)節(jié)的無障礙運動。
[0012]4.檢測時，第一微動開關(guān)和第二微動開關(guān)閉合，第三微動開關(guān)和第四微動開關(guān)斷開時，前端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板和次前端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對，用于檢測第一關(guān)節(jié)處的運動角度；第二微動開關(guān)和第三微動開關(guān)閉合，第一微動開關(guān)和第四微動開關(guān)斷開時，次前端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板和次后端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對，用于檢測第二關(guān)節(jié)處的運動角度；第三微動開關(guān)和第四微動開關(guān)閉合，第一微動開關(guān)和第二微動開關(guān)斷開時，次后端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板和后端傳感極板聚吡咯導電織物電容極板構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對，用于檢測第三關(guān)節(jié)處的運動角度。各傳感極板之間通過屏蔽導線和微動開關(guān)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，以及微動開關(guān)的不同組合，使得在對任一角度進行檢測時，只有兩塊電容極板接入檢測電路，避免了其他電容極板和檢測極板之間的耦合電容的影響。
[0013]5.在傳統(tǒng)的檢測方案中，一塊檢測芯片和兩個電容極板只能檢測一個關(guān)節(jié)的運動角度，在多關(guān)節(jié)角度檢測條件下，需要多個檢測芯片和電容極板，從而導致整個系統(tǒng)的導線增多，供電模塊增多，檢測系統(tǒng)整體體積增大，重量增加，導致關(guān)節(jié)運動的障礙感顯著增加；同時由于檢測芯片的增加，增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，導致系統(tǒng)的可靠性降低。而本發(fā)明的整個檢測傳感系統(tǒng)各傳感極板之間通過屏蔽導線和微動開關(guān)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，以及微動開關(guān)的不同組合，實現(xiàn)了只用了一塊檢測芯片即實現(xiàn)對多個獨立關(guān)節(jié)運動角度的檢測，只需要一個電源模塊就可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的供電，減少了信號引出導線和微弱電容檢測芯片的個數(shù)，減少了系統(tǒng)的體積和重量，實現(xiàn)了對關(guān)節(jié)角度的“隱形”檢測，采用少量的檢測芯片，降低了系統(tǒng)的成本，保證了系統(tǒng)的可靠性。此外，本發(fā)明通過對微動開關(guān)的開合控制，實現(xiàn)4個微動開關(guān)不同的開合組合，進而實現(xiàn)了 4塊聚吡咯導電織物電容極板對3個獨立關(guān)節(jié)運動角度的無運動障礙運動檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的基于柔性織物的多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)電路連接示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的基于柔性織物的三關(guān)節(jié)角度檢測傳感系統(tǒng)電路連接示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的基于柔性織物的多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)框圖。
[0017]圖4為傳統(tǒng)檢測方案的示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的檢測方案的示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的傳感極板分層示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明的傳感極板各層壓合層疊示意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明的A-A處屏蔽導線剖面示意圖。
[0022]圖9為本發(fā)明的電壓跟隨器放大示意圖。
[0023]圖10為本發(fā)明的屏蔽導線各層壓合層疊示意圖。
[0024]圖11為傳統(tǒng)接地屏蔽的示意圖。
[0025]圖12為本發(fā)明的屏蔽導線的驅(qū)動屏蔽示意圖。
[0026]圖13為傳統(tǒng)極板的接地屏蔽的導線連接示意圖。
[0027]圖14為本發(fā)明的傳感極板的驅(qū)動屏蔽導線連接示意圖。
[0028]圖15為傳統(tǒng)極板的接地屏蔽的示意圖。
[0029]圖16為本發(fā)明的傳感極板的驅(qū)動屏蔽示意圖。
[0030]圖17為本發(fā)明的微動開關(guān)布置示意圖。
[0031]圖18為本發(fā)明的關(guān)節(jié)角度檢測實體圖。
[0032]具體實施實例實施例1
一種基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，如圖1所示，包括--第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2、彈性電絕緣基底層2、與各個支臂一對一對應的微動開關(guān)和分別位于每個關(guān)節(jié)兩側(cè)的第一傳感極板
1-1、第二傳感極板I1-1I，在第一傳感極板1-1及第二傳感極板I1-1I上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層P，所述第一傳感極板1-1和第二傳感極板I1-1I采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板C和聚吡咯導電織物地層G，在聚吡咯導電織物電容極板C和聚吡咯導電織物地層G之間設有導電硅橡膠屏蔽層B，在聚吡咯導電織物電容極板C與導電硅橡膠屏蔽層B之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I1，在導電硅橡膠屏蔽層B與聚吡咯導電織物地層G之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I2，所述聚吡咯導電織物電容極板C設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層P的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層G設在彈性電絕緣基底層2的上表面上，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第一傳感極板1-1中的聚吡咯導電織物電容極板C連接，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第二傳感極板
I1-1I中的聚吡咯導電織物電容極板C連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器D，相鄰電壓跟隨器D中的一個電壓跟隨器D的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層S及聚吡咯導電織物電容極板C連接，所述的一個電壓跟隨器D的反相端與所述的一個電壓跟隨器D的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層M、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1聚吡咯導電織物屏蔽層M及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層B連接，相鄰電壓跟隨器D中的另一個電壓跟隨器D的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層S及聚吡咯導電織物電容極板C連接，所述的另一個電壓跟隨器D的反相端與所述的另一個電壓跟隨器D的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層M、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2聚吡咯導電織物屏蔽層M及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層B連接。
[0033] 實施例2
一種基于柔性織物的四支臂三關(guān)節(jié)角度檢測傳感系統(tǒng)，如圖2所示，包括:彈性電絕緣基底層2、分別與四支臂中的第一支臂、第二支臂、第三支臂和第四支臂一對一對應的第一微動開關(guān)7、第二微動開關(guān)8、第三微動開關(guān)9、第四微動開關(guān)10以及前端傳感極板組件
3、次前端傳感極板組件4、次后端傳感極板組件5、后端傳感極板組件6，前端傳感極板組件3位于第一關(guān)節(jié)的前端，次前端傳感極板組件4位于第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間，次后端傳感極板組件5位于第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)之間，后端傳感極板組件6位于第三關(guān)節(jié)的后端，在前端傳感極板組件3、次前端傳感極板組件4、次后端傳感極板組件5及后端傳感極板組件6上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層P，前端傳感極板組件3、次前端傳感極板組件4、次后端傳感極板組件5及后端傳感極板組件6采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板C和聚吡咯導電織物地層G，在聚吡咯導電織物電容極板C和聚吡咯導電織物地層G之間設有導電硅橡膠屏蔽層B，在聚吡咯導電織物電容極板C與導電硅橡膠屏蔽層B之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I1，在導電硅橡膠屏蔽層B與聚吡咯導電織物地層G之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I2，所述聚吡咯導電織物電容極板C設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層P的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層G設在彈性電絕緣基底層2的上表面上，所述第一微動開關(guān)7的一端通過屏蔽導線與前端傳感極板組件3的聚吡咯導電織物電容極板C連接，第一微動開關(guān)7的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1連接，第二微動開關(guān)8的一端通過屏蔽導線與次前端傳感極板組件4的聚吡咯導電織物電容極板C連接，第二微動開關(guān)8的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2連接，第三微動開關(guān)9的一端通過屏蔽導線與次后端傳感極板組件5的聚吡咯導電織物電容極板C連接，第三微動開關(guān)9的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1連接，第四微動開關(guān)10的一端通過屏蔽導線與后端傳感極板組件6的聚吡咯導電織物電容極板C連接，第四微動開關(guān)10的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器D，前端傳感極板組件3及次后端傳感極板組件5中的電壓跟隨器D的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層S及聚吡咯導電織物電容極板C連接，前端傳感極板組件3及次后端傳感極板組件5中的電壓跟隨器D的反相端與所述電壓跟隨器D的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層M、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1的聚吡咯導電織物屏蔽層M及導電硅橡膠屏蔽層B連接，次前端傳感極板組件4及后端傳感極板組件6中的電壓跟隨器D的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層S及聚吡咯導電織物電容極板C連接，次前端傳感極板組件4及后端傳感極板組件6中的電壓跟隨器D的反相端與所述電壓跟隨器D的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層M、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2的聚吡咯導電織物屏蔽層M及導電硅橡膠屏蔽層B連接。
[0034]所述彈性電絕緣基底層由一層具有彈性的電絕緣材料構(gòu)成，測量時將其鋪在待測對象表面，上面放置傳感極板。所述四個傳感極板，每塊傳感極板由柔性聚酰亞胺絕緣保護層P、聚吡咯導電織物電容極板層C、第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I1、導電硅橡膠屏蔽層B、第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I2、聚吡咯導電織物地層G構(gòu)成，其中，聚吡咯導電織物電容極板層C為一層導電織物材料，形成聚吡咯導電織物電容極板C1-Cp每塊傳感極板包含一塊聚吡咯導電織物電容極板，傳感極板放置在彈性電絕緣基底層表面，相鄰傳感極板中的聚吡咯導電織物電容極板構(gòu)成一個聚吡咯導電織物電容極板對，其電容值可由電容角度檢測裝置I中的微弱電容檢測芯片測出，被測關(guān)節(jié)的角度變化引起聚吡咯導電織物電容極板對之間電場間距發(fā)生變化，從而改變聚吡咯導電織物電容極板間的電容大小。
[0035]如圖2，彈性電絕緣基底層2由一層具有彈性的電絕緣材料聚四氟乙烯薄膜構(gòu)成，該層厚度為0.1-0.5_。彈性電絕緣基底層鋪在待測對象表面，上面放置傳感極板。微動開關(guān)7-9米用導通電阻為8 Ω ,外形尺寸小于3mmX3mm以及分布電容(6.5pF)遠小于被測電容的模擬開關(guān)TS5A4597。
[0036]如圖3，電容角度檢測裝置I由電源單元、電容檢測單元、按鍵電路、16位微控制器MSP430F1611、無線模塊、串行通信電路、IXD顯示電路、LED指示電路8部分組成。其中16位微控制器MSP430F1611是整個檢測系統(tǒng)的核心，它利用內(nèi)部資源，控制整個系統(tǒng)的運行，進行數(shù)據(jù)的采集、運算處理、顯示及通信；電容檢測單元由電纜屏蔽電路、信號調(diào)理電路、微弱電容檢測芯片AD7746構(gòu)成，其中微弱電容檢測芯片AD7746通過IIC方式與微控制器MSP430F1611進行數(shù)據(jù)通信；電源單元用體積小、重量輕的紐扣電池作為系統(tǒng)電源；無線模塊使用藍牙芯片HM-1l作為節(jié)點角度信號的無線傳輸芯片；LCD顯示電路、LED指示電路和按鍵電路組成系統(tǒng)的人機交互接口，用于顯示測試數(shù)據(jù)、電源指示和調(diào)試復位。
[0037]關(guān)節(jié)處的角度電容較小，所以本專利采用了 Analog Devices半導體公司的AD7746微弱電容檢測芯片對該電容進行檢測，AD7746能夠?qū)崿F(xiàn)對浮動式電容極板間的微弱電容信號進行高精度的檢測，并將檢測的結(jié)果直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過IIC總線將電容數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器。本專利采用TI公司的低功耗微處理器MSP430F1611作為本系統(tǒng)的微控制器，它用電容-角度轉(zhuǎn)換算法對AD7746發(fā)送過來的電容數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示在LCD上。MSP430微控制器選擇通過無線模塊將角度數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，供上位機分析處理及存儲
如圖4，在傳統(tǒng)的檢測方案中，一塊檢測芯片和兩個電容極板只能檢測一個關(guān)節(jié)的運動角度，在多關(guān)節(jié)角度檢測條件下，需要多個檢測芯片和電容極板，從而導致整個系統(tǒng)的導線增多，供電模塊增多，檢測系統(tǒng)整體體積增大，重量增加，導致關(guān)節(jié)運動的障礙感顯著增加；同時由于檢測芯片的增加，增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，導致系統(tǒng)的可靠性降低。而圖5中，本發(fā)明的整個檢測傳感系統(tǒng)只用了一塊檢測芯片即實現(xiàn)對多個獨立關(guān)節(jié)運動角度的檢測，只需要一個電源模塊就可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的供電，并且減少了導線的數(shù)目，減少了系統(tǒng)的體積和重量，實現(xiàn)了對關(guān)節(jié)角度的“隱形”檢測，采用少量的檢測芯片，降低了系統(tǒng)的成本，保證了系統(tǒng)的可靠性。
[0038]如圖6，共有四個傳感極板3-6，每塊傳感極板由6層柔性材料構(gòu)成:保護層P、電容極板層C、絕緣層I1、屏蔽層B、絕緣層I2、地層G。傳感極板最外層為保護層P，該層由柔性絕緣材料聚酰亞胺構(gòu)成，厚度約為26 μ m，用于避免相鄰極板間的碰觸而導致檢測電路出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。保護層P下一層為電容極板層C，該層采用聚吡咯構(gòu)成的導電織物材料，形成電容極板C1-C4，作為浮地電容的正極板，該層厚度約為0.3mm。電容極板層C下一層為絕緣層I1,該層由柔性絕緣材料環(huán)氧樹脂構(gòu)成，厚度約為26 μ m，用于避免電容極板層C和屏蔽層B之間的直接碰觸。絕緣層I1T一層為屏蔽層B，該層由導電硅橡膠構(gòu)成，厚度約為0.3_，用于避免電容極板彎曲時而引起的浮地電容極板間的電磁場變化。屏蔽層B下一層為絕緣層I2，該層由柔性絕緣材料環(huán)氧樹脂構(gòu)成，厚度約為26μπι，用于避免屏蔽層B和地層G之間的直接碰觸。傳感極板最里層為地層G，該層采用聚吡咯構(gòu)成的導電織物材料，厚度約為0.3mm，作為浮地電容的負極板。如圖7，傳感極板的各層層疊并對齊，然后通過熱壓的方式壓合在一起，總厚度小于1_。傳感極板可以隨人體的運動而彎曲或拉伸，實現(xiàn)了與衣物的完美契合，達到了對關(guān)節(jié)運動角度的無運動障礙檢測。
[0039]如圖8、圖10，屏蔽導線包括聚吡咯織物導電線纜信號層S，在聚吡咯織物導電線纜信號層S的外部設有柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3，在柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3的外部設有聚吡咯導電織物屏蔽層M，在聚吡咯導電織物屏蔽層M的外部設有柔性聚酰亞胺絕緣層I4，其中，聚吡咯織物導電線纜信號層S與其電壓跟隨器的輸入端相連，聚吡咯導電織物屏蔽層M與其電壓跟隨器的輸出端相連，在其電壓跟隨器(如圖9)的作用下，聚吡咯導電織物屏蔽層M屏蔽了外界電磁信號對聚吡咯織物導電線纜信號層S的干擾，實現(xiàn)了對聚吡咯織物導電線纜信號層S信號的驅(qū)動屏蔽，使得聚吡咯導電織物屏蔽層M信號對聚吡咯織物導電線纜信號層S信號在相位和幅值上的精確跟蹤。聚吡咯織物導電線纜信號層S和聚吡咯導電織物屏蔽層M是聚吡咯構(gòu)成的導電織物材料，柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3是環(huán)氧樹脂構(gòu)成的柔性絕緣材料，柔性聚酰亞胺絕緣層I4是聚酰亞胺構(gòu)成的柔性絕緣材料，其中聚吡咯織物導電線纜信號層S為長條形柔性導電織物，作為屏蔽導線的芯線；聚吡咯織物導電線纜信號層S上下面各有一層由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3，柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3將聚吡咯織物導電線纜信號層S完全包裹；聚吡咯導電織物屏蔽層M為長條形柔性導電織物，包在柔性環(huán)氧樹脂絕緣層I3外；聚吡咯導電織物屏蔽層M上下面各有一層由聚酰亞胺構(gòu)成的柔性聚酰亞胺絕緣層I4，柔性聚酰亞胺絕緣層I4將織物導電線纜屏蔽層完全包裹。如圖10，屏蔽導線各層層疊并對齊，然后通過熱壓的方式壓合在一起，總厚度約為1mm。
[0040]如圖11，傳統(tǒng)檢測方案中的導線采用普通銅線或同軸電纜線，普通銅線沒有采用屏蔽技術(shù)，若導線過長，導線間的耦合電容將使電容檢測的結(jié)果產(chǎn)生較大誤差；而同軸電纜線太粗，使得關(guān)節(jié)的運動有明顯的障礙感，而且同軸電纜的屏蔽一般都采用接地屏蔽，電纜線信號和屏蔽地層之間的分布電容影響檢測結(jié)果的準確性。而圖12中，本發(fā)明的屏蔽導線采用柔性材料，使得屏蔽導線能夠隨意的彎曲或拉伸，減少了關(guān)節(jié)運動的障礙感，同時采用驅(qū)動屏蔽，既消除了傳統(tǒng)接地屏蔽方式中聚吡咯織物導電線纜信號層S與聚吡咯導電織物屏蔽層M之間的分布電容的影響，又消除了由于導線過長而引起的導線之間產(chǎn)生耦合電容的影響。
[0041 ] 如圖13，聚吡咯導電織物電容極板層C和聚吡咯導電織物地層G之間構(gòu)成一對聚吡咯導電織物電容極板對，聚吡咯導電織物電容極板層C與上述電壓跟隨器(如圖9)的輸入端相連，導電硅橡膠屏蔽層B與上述電壓跟隨器的輸出端相連，在電壓跟隨器的作用下，導電硅橡膠屏蔽層B屏蔽了聚吡咯導電織物地層G對聚吡咯導電織物電容極板層C的影響，實現(xiàn)了對聚吡咯導電織物電容極板層C信號的驅(qū)動屏蔽，解決了圖14中，柔性傳感極板彎曲時，引起聚吡咯導電織物電容極板層C和聚吡咯導電織物地層G構(gòu)成的電容間的電磁場發(fā)生變化，從而影響浮動式聚吡咯導電織物電容極板C間的電磁場變化，導致檢測結(jié)果出錯的問題，保證或提高了影響測量結(jié)果準確性。
[0042]如圖15，傳統(tǒng)檢測方案中的電容極板采用剛性材料，使關(guān)節(jié)運動存在一定的障礙感，而且采用接地屏蔽，信號線與屏蔽地層之間的分布電容影響檢測結(jié)果的準確性。而圖16中，本發(fā)明的傳感極板采用柔性材料，使得極板能夠隨著關(guān)節(jié)的運動而彎曲或拉伸，減少了關(guān)節(jié)運動的障礙感，同時采用驅(qū)動屏蔽，消除了柔性傳感極板彎曲或拉伸時，因聚吡咯導電織物電容極板層C和導電硅橡膠屏蔽層B、導電硅橡膠屏蔽層B和聚吡咯導電織物地層G之間產(chǎn)生的微小位移而對檢測結(jié)果的影響，且用聚吡咯導電織物地層G對整個極板進行包裹，避免了導電硅橡膠屏蔽層B的電磁信號對其他所有電路的干擾。
[0043]傳感極板之間通過屏蔽導線與微動開關(guān)連接。電容檢測芯片的激勵端(EXC)通過第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1分別與第二微動開關(guān)8、第四微動開關(guān)10的一端連接，第二微動開關(guān)8、第四微動開關(guān)10的另一端通過屏蔽導線分別與次前端傳感極板4聚吡咯導電織物電容極板C2、后端傳感極板6聚吡咯導電織物電容極板C4連接，電容檢測芯片的信號輸入端(CIN)通過第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2分別與第一微動開關(guān)7、第三微動開關(guān)9的一端連接，第一微動開關(guān)7、第三微動開關(guān)9的另一端通過屏蔽導線分別與前端傳感極板3聚吡咯導電織物電容極板C1、次后端傳感極板5聚吡咯導電織物電容極板C3連接。
[0044]本發(fā)明的關(guān)節(jié)角度檢測的傳感極板布置位置如圖17、圖18所示，其中傳感極板3-6 大小范圍為 20mmX20mm 到 50mmX250mm。
[0045]手指根關(guān)節(jié)J1處的運動角度Θ i的大小范圍約為90° -180°，腕關(guān)節(jié)J2處的單側(cè)運動角度92的大小范圍約為90° -180°，肘關(guān)節(jié)J3處的運動角度03的大小范圍約為30° -180°。檢測時將每塊傳感極板用彈力帶束縛在每一個關(guān)節(jié)支臂外表面上，第一微動開關(guān)7放置在手指根關(guān)節(jié)J1靠近手指一側(cè)，利用屏蔽導線分別與前端傳感極板3中的聚吡咯導電織物電容極板C1、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1連接；第二微動開關(guān)8放置在腕關(guān)節(jié)J2靠近手掌一側(cè)，利用屏蔽導線分別與次前端傳感極板4中的聚吡咯導電織物電容極板C2、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2連接；第三微動開關(guān)9放置在肘關(guān)節(jié)J3靠近小臂一側(cè)，利用屏蔽導線分別與次后端傳感極板5中的聚吡咯導電織物電容極板C3、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線H1連接；第四微動開關(guān)10放置在大臂根部附近利用屏蔽導線分別與后端傳感極板6中的聚吡咯導電織物電容極板C4、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線H2連接。電容檢測裝置I用一個口袋狀布袋固定在人體后背靠近肩膀的部位。
[0046]當檢測手指根關(guān)節(jié)J1的單側(cè)運動角度Θ I時，微控制器MSP430F1611控制第一微動開關(guān)7和第二微動8開關(guān)閉合，第三微動開關(guān)9和第四微動開關(guān)10斷開，這時AD7746檢測到的是前端傳感極板3聚吡咯導電織物電容極板C1和次前端傳感極板4聚吡咯導電織物電容極板C2構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對間的電容；當檢測腕關(guān)節(jié)J2的單側(cè)運動角度Θ 2時，微控制器MSP430F1611控制第二微動開關(guān)8和第三微動開關(guān)9閉合，第一微動開關(guān)7和第四微動開關(guān)10斷開，這時AD7746檢測到的是次前端傳感極板4聚吡咯導電織物電容極板C2和次后端傳感極板5聚吡咯導電織物電容極板C3構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對間的電容；當檢測肘關(guān)節(jié)J3的單側(cè)運動角度Θ 3時，微控制器MSP430F1611控制第三微動開關(guān)9和第四微動開關(guān)10閉合，第一微動開關(guān)7和第二微動開關(guān)8斷開，這時AD7746檢測到的是次后端傳感極板5聚吡咯導電織物電容極板C3和后端傳感極板6聚吡咯導電織物電容極板C4構(gòu)成聚吡咯導電織物電容極板對間的電容。AD7746將檢測到的電容量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并通過IIC總線發(fā)送給微控制器MSP430F1611，微控制器通過電容-角度轉(zhuǎn)化算法，將電容值轉(zhuǎn)化為相應的角度，并通過LCD模塊顯示，同時通過藍牙芯片HM-1l發(fā)送給上位機進行數(shù)據(jù)存儲及分析。
【權(quán)利要求】
1.一種基于柔性織物的多支臂多關(guān)節(jié)角度一體化并行檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(故)、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)、彈性電絕緣基底層(2)、與各個支臂一對一對應的微動開關(guān)和分別位于每個關(guān)節(jié)兩側(cè)的第一傳感極板(1-1 )、第二傳感極板(I1-1I)，在第一傳感極板(1-1 )及第二傳感極板(I1-1I)上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層(P)，所述第一傳感極板(1-1)和第二傳感極板(I1-1I)采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板(C)和聚吡咯導電織物地層(G)，在聚吡咯導電織物電容極板(C)和聚吡咯導電織物地層(G)之間設有導電硅橡膠屏蔽層(B)，在聚吡咯導電織物電容極板(C)與導電硅橡膠屏蔽層(B)之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層(I1 )，在導電硅橡膠屏蔽層(B)與聚吡咯導電織物地層(G)之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層(12)，所述聚吡咯導電織物電容極板(C)設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層(P)的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層(G)設在彈性電絕緣基底層(2)的上表面上，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第一傳感極板(1-1 )中的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，相鄰微動開關(guān)中的一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H1)連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的一端通過屏蔽導線與相對應的第二傳感極板(I1-1I)中的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，相鄰微動開關(guān)中的另一個微動開關(guān)的另一端通過屏蔽導線與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器(D)，相鄰電壓跟隨器(D)中的一個電壓跟隨器(D)的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層(S)及聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，所述的一個電壓跟隨器(D)的反相端與所述的一個電壓跟隨器(D)的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H1)聚吡咯導電織物屏蔽層(M)及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層(B)連接，相鄰電壓跟隨器(D)中的另一個電壓跟隨器(D)的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層(S)及聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，所述的另一個電壓跟隨器(D)的反相端與所述的另一個電壓跟隨器(D)的輸出端連接且與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)聚吡咯導電織物屏蔽層(M)及屏蔽導線的導電硅橡膠屏蔽層(B)連接。
2.一種基于柔性織物的四支臂三關(guān)節(jié)角度檢測傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括:彈性電絕緣基底層(2)、分別與四支臂中的第一支臂、第二支臂、第三支臂和第四支臂一對一對應的第一微動開關(guān)(7)、第二微動開關(guān)(8)、第三微動開關(guān)(9)、第四微動開關(guān)(10)以及前端傳感極板組件(3)、次前端傳感極板組件(4)、次后端傳感極板組件(5)、后端傳感極板組件(6)，前端傳感極板組件(3)位于第一關(guān)節(jié)的前端，次前端傳感極板組件(4)位于第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間，次后端傳感極板組件(5 )位于第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)之間，后端傳感極板組件(6)位于第三關(guān)節(jié)的后端，在前端傳感極板組件(3)、次前端傳感極板組件(4)、次后端傳感極板組件(5)及后端傳感極板組件(6)上設有柔性聚酰亞胺絕緣保護層(P)，前端傳感極板組件(3 )、次前端傳感極板組件(4 )、次后端傳感極板組件(5 )及后端傳感極板組件(6 )采用傳感單元結(jié)構(gòu)，所述傳感單元結(jié)構(gòu)包括相面對的聚吡咯導電織物電容極板(C)和聚吡咯導電織物地層(G)，在聚吡咯導電織物電容極板(C)和聚吡咯導電織物地層(G)之間設有導電硅橡膠屏蔽層(B)，在聚吡咯導電織物電容極板(C)與導電硅橡膠屏蔽層(B)之間充填有第一柔性環(huán)氧樹脂絕緣層(I1),在導電硅橡膠屏蔽層(B)與聚吡咯導電織物地層(G)之間設有第二柔性環(huán)氧樹脂絕緣層(12)，所述聚吡咯導電織物電容極板(C)設在柔性聚酰亞胺絕緣保護層(P)的下表面上，所述聚吡咯導電織物地層(G)設在彈性電絕緣基底層(2)的上表面上，所述第一微動開關(guān)(7)的一端通過屏蔽導線與前端傳感極板組件(3)的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，第一微動開關(guān)(7)的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H1)連接，第二微動開關(guān)(8)的一端通過屏蔽導線與次前端傳感極板組件(4)的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，第二微動開關(guān)(8)的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)連接，第三微動開關(guān)(9)的一端通過屏蔽導線與次后端傳感極板組件(5)的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，第三微動開關(guān)(9)的另一端與第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H1)連接，第四微動開關(guān)(10)的一端通過屏蔽導線與后端傳感極板組件(6)的聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，第四微動開關(guān)(10)的另一端與第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)連接，在所述傳感單元結(jié)構(gòu)內(nèi)還設有電壓跟隨器(D)，前端傳感極板組件(3)及次后端傳感極板組件(5)中的電壓跟隨器(D)的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層(S)及聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，前端傳感極板組件(3)及次后端傳感極板組件(5)中的電壓跟隨器(D)的反相端與所述電壓跟隨器(D)的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)、第一聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H1)的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)及導電硅橡膠屏蔽層(B)連接，次前端傳感極板組件(4)及后端傳感極板組件(6)中的電壓跟隨器(D)的同相端分別與相應的屏蔽導線的聚吡咯織物導電線纜信號層(S)及聚吡咯導電織物電容極板(C)連接，次前端傳感極板組件(4)及后端傳感極板組件(6)中的電壓跟隨器(D)的反相端與所述電壓跟隨器(D)的輸出端連接，并與相應的屏蔽導線的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)、第二聚吡咯織物導電線纜輸出總線(H2)的聚吡咯導電織物屏蔽層(M)及導電硅橡膠屏蔽層(B)連接。
【文檔編號】A61B5/11GK104296651SQ201410572180
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】吳劍鋒, 李建清, 蔡志鵬, 李慧康 申請人:東南大學