本發(fā)明涉及一種用于測試足底壓力的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

3D打印，屬于快速成形技術(shù)(Rapid prototyping)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。這種技術(shù)常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，該技術(shù)在珠寶，鞋類，工業(yè)設(shè)計(jì)，建筑，工程和施工(AEC)，汽車，航空航天，牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。近年來利用布拉格(Fiber Bragg grating，F(xiàn)BG)光纖傳感技術(shù)可以通過多個(gè)不同類型的傳感器在一條光纖上串接復(fù)用，構(gòu)成傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)多參量的準(zhǔn)分布式實(shí)時(shí)測量，在監(jiān)測時(shí)不受電磁及核輻射干擾，零點(diǎn)無漂移，長期穩(wěn)定，同時(shí)這種技術(shù)以反射光的中心波長表征進(jìn)行測量，不受光源功率波動(dòng)、光纖微彎效應(yīng)及耦合損耗等因素的影響，傳感系統(tǒng)安裝及長期使用過程中無需標(biāo)定，測量精度高，使用壽命長。

前人的部分專利致力于利用傳感器測量足部的壓力，如專利CN104207792A中公開了一種基于獲取全足部壓力信息的智能鞋，包括有上、下底構(gòu)成的鞋底，中底上貼合設(shè)置有薄膜式壓力分布傳感器，下底跟部設(shè)有凹槽，凹槽中設(shè)置有處理芯片、電池，處理芯片上集成有采集電路，薄膜式壓力分布傳感器與處理芯片上采集電路連接。專利CN104783818A提供的壓力監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過合理分布?jí)毫鞲衅髟谛瑝|各處的密度，使得整個(gè)壓力監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，且安全穩(wěn)定、節(jié)能低耗、智能高效，可對糖尿病人的壓力進(jìn)行全天候、全方位監(jiān)測。

以上專利采用的壓力測試系統(tǒng)較難滿足個(gè)體化足部壓力分布的檢測和評估，因?yàn)槊總€(gè)人的足部特征在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征是獨(dú)特的，不能完全通過簡單的放置和平均化設(shè)計(jì)得到實(shí)現(xiàn)。采集電路行列固化，不同區(qū)域、點(diǎn)陣密度、尺寸形狀、壓力分布傳感器是通過多個(gè)采集器單元同步實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的組件較多，成本高、標(biāo)定調(diào)試工作量巨大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能準(zhǔn)確測量足底各部位壓力的系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于FBG和3D打印技術(shù)的壓力測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：

用3D打印技術(shù)制作的壓力測試板，壓力測試板與足底相接觸的一面為平面，在壓力測試板內(nèi)設(shè)有排列成方陣的多個(gè)安裝孔，每個(gè)安裝孔均沿壓力測試板的高度方向布置，在水平方向上相鄰的兩個(gè)安裝孔的端部之間通過一凹槽一相通，在水平方向上位于同一排的安裝孔中的首尾兩端的兩個(gè)安裝孔的端部分別通過各自的凹槽二與壓力測試板的邊緣相通，在水平方向上位于同一排的凹槽一與凹槽二位于一條直線上；

在每個(gè)安裝孔內(nèi)放置有一個(gè)壓力傳感器，每個(gè)壓力傳感器包括用3D打印技術(shù)制作的本體，在本體制作過程中埋入光纖光柵，光纖光柵的兩端各連接一根光纖線纜，光纖線纜引出本體外后通過位于同一排的凹槽一與凹槽二被引出所述壓力測試板；

所有光纖線纜連接信號(hào)采集儀后再與電腦相連。

優(yōu)選地，所述本體包括位于中部的長40mm、直徑4mm的圓柱體一，及位于圓柱體一兩端的長5mm、直徑10mm的圓柱體二，所述光纖光柵(3)埋入圓柱體一內(nèi)。

優(yōu)選地，所述凹槽一與凹槽二的寬為1.5mm、深為5mm。

本發(fā)明有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

一、制作工藝比較簡單，成本低，無須機(jī)械加工，一次成型，快捷方便。

二、FBG傳感器靈敏度高，可以快速響應(yīng)獲得壓力值。

三、利用3D打印技術(shù)對FBG傳感器進(jìn)行封裝，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，測試精度高。

四、測試靈活性強(qiáng)，可以快速更換傳感器的分布點(diǎn)，并可測量足底各點(diǎn)位的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)壓力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種基于FBG和3D打印技術(shù)的壓力測試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明中的壓力測試板的示意圖；

圖3為本發(fā)明中的壓力傳感器的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于FBG和3D打印技術(shù)的壓力測試系統(tǒng)，包括壓力測試板1、壓力傳感器、信號(hào)采集儀5及電腦6。信號(hào)采集儀5連接電腦6。下面對壓力測試板1及壓力傳感器做進(jìn)一步說明。

結(jié)合圖2，在本實(shí)施例中，壓力測試板1采用3D打印技術(shù)制作，整體外形為正方體，在壓力測試板1內(nèi)開有多個(gè)安裝孔2，所有安裝孔2整齊排列成方陣。在水平方向上相鄰的兩個(gè)安裝孔2的端部之間通過一凹槽一相通，在水平方向上位于同一排的安裝孔2中的首尾兩端的兩個(gè)安裝孔2的端部分別通過各自的凹槽二與壓力測試板1的邊緣相通，在水平方向上位于同一排的凹槽一與凹槽二位于一條直線上。凹槽一與凹槽二的寬為1.5mm，深為5mm。

結(jié)合圖3，在本實(shí)施例中，壓力傳感器包括位于中部的長40mm、直徑4mm的圓柱體一，及位于圓柱體一兩端的長5mm、直徑10mm的圓柱體二。圓柱體一及圓柱體二形成的本體結(jié)構(gòu)由3D打印技術(shù)制作，在制作過程中，中間暫停打印機(jī)，然后將裸光纖光柵3放入打印內(nèi)的模型中，此時(shí)用雙手預(yù)拉光纖光柵3兩端，啟動(dòng)打印，打印一段時(shí)間放開雙手。打印結(jié)束后，取下模型，注意不要弄斷光纖光柵3，然后將光纖光柵3的兩端套上塑膠套管形成光纖線纜4。光纖線纜4通過凹槽一與凹槽二走線，所有光纖線纜4連接信號(hào)采集儀5后再與電腦6相連。開始測試后，電腦6上會(huì)顯示波形圖，每秒的數(shù)據(jù)都會(huì)被記錄。