人體皮膚摩擦性能測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于皮膚摩擦性能測試領(lǐng)域，具體設(shè)及一種人體皮膚摩擦性能測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 皮膚位于人體的表面，是人體健康的第一道防線。人體皮膚許多生理功能的實(shí)現(xiàn) 都依賴于其力學(xué)性能，而皮膚的彈性性能是皮膚力學(xué)性能的一個重要參數(shù)。因此，人體皮膚 摩擦和彈性性能的研究對于人們保持皮膚健康，提高生活質(zhì)量具有重要的意義。
[0003] 護(hù)膚品和化妝品行業(yè)在全球市場發(fā)展迅速，應(yīng)用皮膚的摩擦性能可W對護(hù)膚品和 化妝品進(jìn)行定量地評價。涂在皮膚上的護(hù)膚品或化妝品，其功能是向皮膚釋放營養(yǎng)和保護(hù) 成份，儲藏水分，組織皮膚表面水分的蒸發(fā)，給皮膚帶來光滑和濕潤的感覺，同時也使皮膚 的粘度和摩擦力及彈性性能發(fā)生了變化。
[0004] 然而，目前的皮膚測試裝置大多只能針對人體上肢部位皮膚進(jìn)行測試，測試部位 的局限性較大，對于臉部額頭、臉頰、耳后等部位的測試受到機(jī)器的約束，而且測試精度受 傳感器的限制，靈敏度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種人體皮膚摩擦性能測試儀，通過對皮 膚測試儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對人體微小部位，例如額頭，臉頰，耳后等部位進(jìn)行皮膚測 試，而且通過對力敏感元件的改進(jìn)，提高測量精度。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種人體皮膚摩擦性能測試儀，包括摩擦性能測試裝置，所 述裝置包括測試件和傳感系統(tǒng)信號處理器，測試件包括摩擦元件和傳感器，摩擦元件固定 在傳感器的上PCB板上，傳感器的下PCB板固定在皮膚摩擦性能測試裝置上，傳感器采集正 壓力和摩擦力并發(fā)送給傳感系統(tǒng)信號處理器，所述傳感器包括X方向差動電容單元組合和 Y方向差動電容單元組合，所述X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合均包括 兩個W上相互形成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊采用由兩個W上的條狀電容單 元組成的梳齒結(jié)構(gòu)，每個條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動電極和下極板的感應(yīng)電極，所述X 方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合的電容值求和計算電容傳感器的法向 力且消除切向力影響。
[0007] 人體皮膚摩擦性能測試儀，傳動裝置包括傳感器固定件，傳感器的下PCB板固定 在傳感器固定件上端，傳動裝置通過傳感器固定件使摩擦元件穿過皮膚摩擦測試裝置頂端 的矩形孔來回移動，摩擦元件為娃樹脂材料。所述每個條狀電容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電 極寬度相同，驅(qū)動電極的長度大于感應(yīng)電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分別預(yù)留左差位5t 和右差位5右，b〇驅(qū)=b〇感+ 5右+ 5左，其中，b〇驅(qū)為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度，b〇感為條 狀電容單元的感應(yīng)電極長度。所述差位5^= 5$，且其中d。為條狀電容 單元介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，Tm。、為最大應(yīng)力值。所述兩組相互形成差動的 電容單元模塊的條狀電容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯位偏移，錯位 偏移大小相同、方向相反。所述=角形結(jié)構(gòu)包括20個W上條狀電容單元、與條狀電容單元 一一對應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距ae。所述平行板面積S= M(曰。+曰S)沖。/99 %，其中，M為條狀電容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長度，a。條狀電容單 元的寬度，aS為條狀電容單元的電極間距。所述條狀電容單元的寬度a;c)二其中，d。為 介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述傳感系統(tǒng)信號處理器 和電容單元模塊之間設(shè)有中間變換器，變換器用于設(shè)置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系 數(shù)。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個W上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應(yīng)連接的引線， 相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距ae。
[0008] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明的皮膚摩擦性能測試裝置針對人體上肢部位皮膚 進(jìn)行測試，測試部位包括臉部額頭、臉頰、耳后等部位靈活方便，另外，本發(fā)明的傳感器靈敏 度高，并且通過驅(qū)動電極兩端預(yù)留差位解決力間禪合，具有較好的動態(tài)性能。本發(fā)明在電容 傳感器測量=維力的基礎(chǔ)上，有效使用平板有效面積，并且通過差動等方法有效解決=維 力間禪合，從而使法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0010] 圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元對的初始錯位圖。
[0014] 圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元對受力后偏移圖。
[0015] 圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器感應(yīng)電極結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖10是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的通過相同傳遞系數(shù)K實(shí)現(xiàn)輸出響應(yīng)求和。
[0019]圖11是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0020] 圖12為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的皮膚摩擦性能測試裝置。
[0021] 圖13為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的皮膚摩擦性能測試裝置的俯視圖。
[0022] 其中，1摩擦元件、2傳感器、3上蓋、4傳感器固定件、5行程開關(guān)、6檔塊、7滑槽、8 螺紋傳動結(jié)構(gòu)、9電機(jī)、10數(shù)據(jù)采集卡、11外壁。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所設(shè)及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，W幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0024] 本發(fā)明的主要思路是：皮膚使用過化妝品后，與皮膚感覺"油膩的程度"剛好成反 比。也即，皮膚摩擦系數(shù)升的越高，皮膚越感覺不油膩。因?yàn)榛瘖y品向皮膚釋放營養(yǎng)和保護(hù) 成份，儲藏水分，阻值皮膚表面水分的蒸發(fā)，利用化妝品和潤膚劑的水合作用導(dǎo)致的摩擦力 的變化與皮膚感覺的關(guān)系，可w對化妝品和護(hù)膚品的品質(zhì)進(jìn)行評定。
[0025] 如圖12為本發(fā)明的皮膚摩擦試驗(yàn)裝置，皮膚摩擦試驗(yàn)裝置主要包括測試件、傳動 裝置和傳感系統(tǒng)信號處理器，測試件主要由摩擦元件1和傳感器2組成，摩擦元件1為娃樹 脂材料制成，傳感器2包括上下PCB板，摩擦元件1為半球形，切面與傳感器2的上PCB板固 定。傳動裝置主要由電機(jī)9、螺紋傳動機(jī)構(gòu)、滑槽7、傳感器固定件4和行程開關(guān)5組成，傳 感器2的下PCB板固定在傳感器固定件4上。傳感器固定件4的上端穿過實(shí)驗(yàn)裝置上蓋3 上的矩形通孔，下端卡合在滑槽7內(nèi)，可W沿滑槽7滑動，滑槽7的兩端設(shè)有行程開關(guān)5,可 W通過設(shè)置在傳感器固定件4下端的檔塊6的長度來調(diào)節(jié)其在滑槽7上的行程。傳感器固 定件4與螺紋傳動結(jié)構(gòu)8連接，螺紋傳動結(jié)構(gòu)8連接電機(jī)9,電機(jī)9通過螺紋傳動結(jié)構(gòu)8使 傳感器固定件4在滑槽7上滑動。傳感器2的連接數(shù)據(jù)采集卡10將采集的信號傳遞給數(shù)據(jù) 采集卡10。摩擦元件1的往復(fù)運(yùn)動通過行程開關(guān)5來實(shí)現(xiàn)，往復(fù)運(yùn)動的距離為0~20mm， 往復(fù)運(yùn)動速度變化范圍為0. 2~1.Omm/s。
[0026] 具體的，摩擦元件1的上端面高出皮膚摩擦試驗(yàn)裝置的外壁11，在皮膚摩擦測試 的過程中，先利用實(shí)驗(yàn)裝置凸出的外壁11壓緊測試部位皮膚，保持靜止不動，可W使摩擦 元件1與測試皮膚之間保持恒定的壓力，通過調(diào)節(jié)傳感器固定件4的高度可W調(diào)節(jié)壓力的 大小。
[0027] 本發(fā)明傳感器包括X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合，所述X 方向差動電容單元組合通過電容值相減計算X方向的切向力且消除Y方向切向力影響，所 述Y方向差動電容單元組合通過電容值相減計算Y方向的切向力且消除X方向切向力影