專利名稱：鞋墊式壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于服裝舒適性檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種檢測傳感器，具體涉及一種 鞋墊式壓力傳感器。
背景技術(shù)：
服裝舒適性包括服裝壓力、溫、濕性等特性，服裝舒適性測試就是對(duì)服裝壓力、服 裝溫、濕性等參數(shù)的檢測。鞋體壓力測試是指鞋對(duì)人腳面、腳底的壓力檢測，屬于服裝舒適 性測試的范圍。通過在人的腳面、腳底與鞋面、鞋底之間安裝壓力傳感器可以檢測鞋體對(duì)人 腳各部位的壓力，所測試的結(jié)果可用以客觀的評(píng)價(jià)鞋的舒適性以及鞋的設(shè)計(jì)、制造水平。其 中對(duì)于鞋底對(duì)人腳底部位壓力的動(dòng)態(tài)測試結(jié)果，可以作為人在進(jìn)行各種活動(dòng)時(shí)地面壓力對(duì) 人體影響的重要參數(shù)；該結(jié)果可以為新型鞋體設(shè)計(jì)、功能鞋(如運(yùn)動(dòng)鞋、保健鞋)設(shè)計(jì)提供科 學(xué)依據(jù)；該測試方法可以分析當(dāng)人進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)時(shí)地面壓力對(duì)人體的影響。目前，國內(nèi)外鞋 體壓力檢測普遍采用氣壓傳感器在模擬人體上進(jìn)行檢測，或設(shè)計(jì)特定條件在真實(shí)人體上進(jìn) 行檢測?，F(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題氣壓傳感器動(dòng)態(tài)特性差，而且一般只能裝在特制的鞋體 內(nèi)，其測試結(jié)果不能全面、真實(shí)地反映人體在不同狀態(tài)下鞋體對(duì)人腳部壓力變化情況。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種鞋墊式壓力傳感器，解決了現(xiàn)有氣壓傳感器動(dòng)態(tài)特 性差，測試結(jié)果不能全面、真實(shí)地反映人體在不同狀態(tài)下鞋體對(duì)人腳部壓力變化情況的問題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種鞋墊式壓力傳感器，包括信號(hào)處理系統(tǒng)，信 號(hào)處理系統(tǒng)包括依次連接的C-F轉(zhuǎn)換模塊、頻率計(jì)數(shù)器、微型計(jì)算機(jī)及電源，C-F轉(zhuǎn)換模塊 的輸入端通過信號(hào)導(dǎo)線與電極相連接，電極通過電源導(dǎo)線與電源相連接。本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，其中的C-F轉(zhuǎn)換模塊用于將電容值的變化量轉(zhuǎn)換為頻率的變化量。其中的頻率計(jì)數(shù)器用于計(jì)算頻率的變化值。其中的微型計(jì)算機(jī)用于控制整個(gè)測試系統(tǒng)的工作流程，對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存 儲(chǔ)、顯示。本實(shí)用新型的有益效果是，(1)鞋墊式壓力傳感器依據(jù)雙電極電容式壓力傳感器的工作原理設(shè)計(jì)，其動(dòng)態(tài)特 性要好于目前在該領(lǐng)域廣泛使用的氣壓傳感器的動(dòng)態(tài)特性。(2)對(duì)于任何類型鞋子的鞋墊只要是絕緣材料制作的都可以作為鞋墊式壓力傳感 器的承力體，只要在鞋墊所測試壓力的對(duì)應(yīng)部位的上下面各裝貼一片面積相同的金屬箔作 為電極，即可構(gòu)成鞋墊式壓力傳感器。檢測不受鞋的類型、穿鞋人所處的狀態(tài)、環(huán)境等因素 限制，操作方便。
圖1是本實(shí)用新型鞋墊式壓力傳感器的使用狀態(tài)圖；圖2是本實(shí)用新型鞋墊式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.鞋墊體，2.電極，3.電源導(dǎo)線，4.信號(hào)導(dǎo)線，5.信號(hào)處理系統(tǒng)，6.電源， 7. C-F轉(zhuǎn)換模塊，8.頻率計(jì)數(shù)器，9.微型計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。依據(jù)雙電極板電容傳感器的工作原理:Af J/IC是電容值，ε是兩極板間絕緣 材料的電解常數(shù)d是電極板的面積，δ是兩電極板之間的距離。其中選定不同的絕緣材料 和電極板參數(shù)后已和^都為常數(shù)，電容值C的變化量LC與δ變化量Δ δ之間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系近似為δ/δ。任何鞋子的鞋墊只要是絕緣材料都可以作為鞋墊式壓力傳感器的承力彈性體。當(dāng) 需要檢測人腳底某一部位的壓力時(shí)，只需在絕緣鞋墊的對(duì)應(yīng)部位的上下兩面貼裝上面積相 等的兩片金屬箔作為電極，構(gòu)成一雙電極板電容器；用兩條絕緣細(xì)導(dǎo)線接在兩電極上，并接 入交變電流，作為激勵(lì)電源；用另外兩條絕緣細(xì)導(dǎo)線接在兩電極上作為信號(hào)測試線。當(dāng)人穿 上鞋進(jìn)行各種活動(dòng)時(shí)，與地面形成的壓力P通過鞋底、鞋墊傳到人的腳底；絕緣鞋墊作為承 力彈性體受到壓力P作用時(shí)，其厚度δ會(huì)發(fā)生變化，依據(jù)雙電極版電容傳感器的原理，該雙 電極板電容器的電容量C會(huì)發(fā)生變化；而且電容值C的變化量Δ 1與鞋墊厚度δ變化量 Δ δ之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系近似為Δζ/^Δ δ/δ。依據(jù)材料力學(xué)原理，鞋墊作為彈性體，當(dāng)承 受壓力P作用后，其厚度δ變化量△ δ與壓力P的變化量ΔΡ呈線形比例關(guān)系；在檢測前 通過信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)電容值C的變化量Δ 1與壓力P的變化量ΔΡ進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定后，用信 號(hào)處理系統(tǒng)通過檢測電容值C的變化量按照已經(jīng)標(biāo)定的KC與ΔΡ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能 夠獲得地面作用在人腳底部的壓力值P。本實(shí)用新型鞋墊式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括信號(hào)處理系統(tǒng)5，信號(hào)處 理系統(tǒng)5包括依次連接的C-F轉(zhuǎn)換模塊7、頻率計(jì)數(shù)器8、微型計(jì)算機(jī)9及電源6，C-F轉(zhuǎn)換 模塊7的輸入端通過信號(hào)導(dǎo)線4與電極2相連接，電極2通過電源導(dǎo)線3與電源6相連接。其中的C-F轉(zhuǎn)換模塊7用于將電容值C的變化量Δ^轉(zhuǎn)換為頻率F的變化量；頻 率計(jì)數(shù)器8用于計(jì)算頻率F的變化值；微型計(jì)算機(jī)9作為測試系統(tǒng)控制核心，用于控制整個(gè) 測試系統(tǒng)的工作流程、對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、顯示。本實(shí)用新型的工作過程為，如圖1所示，將電極2貼在任何類型絕緣材料制作的鞋 墊體1的對(duì)應(yīng)部位的上下兩面，構(gòu)成一雙電極板電容器；信號(hào)處理系統(tǒng)5通過電源導(dǎo)線3給 電極2接入交變激勵(lì)電源。當(dāng)人穿上鞋進(jìn)行各種活動(dòng)時(shí)與地面形成的壓力P通過鞋底、鞋 墊傳到人的腳底；鞋墊體1作為承力彈性體受到壓力P作用，其厚度δ會(huì)發(fā)生變化，致使 雙電極板電容器的電容量C也會(huì)發(fā)生變化；依據(jù)雙電極板電容傳感器的原理和材料力學(xué)原 理，在進(jìn)行檢測前通過信號(hào)處理系統(tǒng)5首先對(duì)鞋墊式壓力傳感器(雙電極板電容器)電容值 C的變化量△ C與作用在鞋墊式壓力傳感器表面壓力P的變化量ΔΡ的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行靜態(tài) 標(biāo)定；檢測時(shí)當(dāng)人的腳底承受地面壓力P作用后，信號(hào)處理系統(tǒng)5通過信號(hào)導(dǎo)線4檢測電容 值C的變化量ΔΟ按照已經(jīng)標(biāo)定的KC與ΔΡ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以得到地面作用在人腳底部的壓力值P。
權(quán)利要求一種鞋墊式壓力傳感器，其特征在于，包括信號(hào)處理系統(tǒng)(5)，信號(hào)處理系統(tǒng)(5)包括依次連接的C F轉(zhuǎn)換模塊(7)、頻率計(jì)數(shù)器(8)、微型計(jì)算機(jī)(9)及電源(6)，C F轉(zhuǎn)換模塊(7)的輸入端通過信號(hào)導(dǎo)線(4)與電極(2)相連接，電極(2)通過電源導(dǎo)線(3)與電源(6)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開的一種鞋墊式壓力傳感器，包括信號(hào)處理系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)包括依次連接的C-F轉(zhuǎn)換模塊、頻率計(jì)數(shù)器、微型計(jì)算機(jī)及電源，C-F轉(zhuǎn)換模塊的輸入端通過信號(hào)導(dǎo)線與電極相連接，電極通過電源導(dǎo)線與電源相連接。本實(shí)用新型鞋墊式壓力傳感器，動(dòng)態(tài)特性好，檢測不受鞋的類型、穿鞋人所處的狀態(tài)、環(huán)境等因素限制，操作方便。
文檔編號(hào)G01L1/14GK201740611SQ20102014639
公開日2011年2月9日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者高曉丁 申請人:西安工程大學(xué)