一种基于摩擦发电机的传感带测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种测试装置，具体涉及一种基于摩擦发电机的传感带测试装置。

背景技术：

目前，基于摩擦发电机的传感带被广泛应用于日常的医疗保健设备以及医学辅助性诊断设备中，用于监测人体心跳、呼吸等人体生理信号，以及时发现用户的生理异常信息，为用户身体健康提供保障。

在基于摩擦发电机的传感带被投入使用之前，需要对其进行检测以查看其是否存在质量问题，例如能否正常输出电信号等等。在现有技术中，对基于摩擦发电机的传感带的测试通常是通过真人模拟用户使用传感带，然后根据该传感带的输出信号实现对传感带质量的评定。由于通过真人测试该传感带一方面操作比较复杂，而且操作时间持续较长，所以费时费力；另一方面由于真人对传感带施加的压力不均匀并且不稳定，因此容易导致测试设备得到的传感带的输出信号不稳定，导致检测结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于摩擦发电机的传感带测试装置，能够解决现有技术中传感带的测试过程干扰因素较多、测试效率及稳定性偏低、以及测试结果准确性较低的问题。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种基于摩擦发电机的传感带测试装置，包括：支撑箱体、屏蔽门、传动机构以及压板组件；其中，支撑箱体用于支撑传动机构并容置压板组件和传感带，屏蔽门用于与支撑箱体构成密闭空间以屏蔽外界干扰；传动机构与压板组件机械相连，用于控制压板组件在固定方向移动，以使压板组件在移动过程中对传感带产生作用力，使传感带输出电信号；其中，压板组件包括：用于固定压板组件的固定架、用于对传感带产生作用力的压板、设置在固定架与压板的第一侧表面之间的第一压力传感器以及设置在压板的第二侧表面上的第二压力传感器；其中，压板的第二侧表面用于与传感带接触，第一压力传感器和第二压力传感器用于共同确定传感带所受的压力。

可选地，第一压力传感器包括第一受力端和第二受力端，第一受力端固定在固定架上，第二受力端固定在压板的第一侧表面上，第一压力传感器用于检测传感带与压板接触的全部区域受到的第一压力并输出对应的电信号；第二压力传感器设置在压板第二侧表面的正中间位置，第二压力传感器的宽度小于传感带的宽度，用于检测传感带与第二压力传感器接触的局部区域受到的第二压力并输出对应的电信号。

可选地，传动机构包括：驱动器以及用于固定驱动器的驱动器固定架、丝杠、光轴以及滑块；其中，驱动器及驱动器固定架设置在支撑箱体的顶部；丝杠的一端与驱动器相连，另一端穿过支撑箱体的顶部并固定在支撑箱体底部，丝杠用于在驱动器驱动下进行转动，以带动滑块沿光轴上下运动。

可选地，压板的第二侧表面与第二压力传感器之间进一步设置有缓冲体，其中，缓冲体覆盖在压板设置有第二压力传感器的第二侧表面的全部区域。

可选地，基于摩擦发电机的传感带测试装置进一步包括：信号处理器，与第一压力传感器、第二压力传感器以及传感带相连，用于测试传感带是否异常。

可选地，基于摩擦发电机的传感带测试装置进一步包括：信号显示器，用于从所述信号处理器中获取第一压力传感器以及第二压力传感器输出的电信号并显示与其对应的压力。

可选地，支撑箱体内还设置有床垫，用于在传感带测试过程中承载传感带。

可选地，压板组件设置于传感带的正上方中间位置。

可选地，第一压力传感器为S型拉压力传感器，第二压力传感器为电阻式薄膜压力传感器，第二压力传感器的检测精度小于第一压力传感器的检测精度。

可选地，驱动器根据预设程序使压板组件在预设位置进行小幅度的上下往复运动，以改变压板组件对基于摩擦发电机的传感带的压力。

可选地，基于摩擦发电机的传感带包括至少一个摩擦发电机；其中，上述摩擦发电机为三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构的摩擦发电机；并且，上述摩擦发电机具有构成摩擦界面的两个表面。

由此可见，在本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置中，通过设置支撑箱体来支撑传动机构并容置压板组件和传感带，通过设置屏蔽门使屏蔽门与支撑箱体构成密闭空间，从而屏蔽外界干扰，以解决现有技术中传感带的测试过程干扰因素较多的问题。通过在支撑箱体内部设置传动机构与压板组件来提高测试效率及稳定性。其中，传动机构与压板组件机械相连，用于控制压板组件在固定方向移动，以使压板组件在移动过程中对传感带产生作用力，使传感带输出电信号；压板组件包括：用于固定压板组件的固定架、用于对传感带产生作用力的压板、设置在固定架与压板的第一侧表面之间的第一压力传感器以及设置在压板的第二侧表面上的第二压力传感器；其中，压板的第二侧表面用于与传感带接触，第一压力传感器和第二压力传感器用于共同标定传感带所受的压力，以提高测试结果的准确性。因此，本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置能够解决现有技术中传感带测试过程干扰因素较多、测试效率及稳定性偏低、以及测试结果准确性较低的问题，能够有效提升测试过程中的测试效率及稳定性，并提高测试结果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置的压板组件的结构示意图。

图3为本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带的测试装置中摩擦发电机的一种结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

本实用新型中提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置包括：支撑箱体110、屏蔽门120、传动机构130以及压板组件140；其中，支撑箱体110用于支撑传动机构130并容置压板组件140和传感带，屏蔽门120用于与支撑箱体110构成密闭空间以屏蔽外界干扰；传动机构130与压板组件140机械相连，用于控制压板组件140在固定方向移动，以使压板组件140在移动过程中对传感带产生作用力，使传感带输出电信号；其中，压板组件140包括：用于固定压板组件140的固定架141、用于对传感带产生作用力的压板142、设置在固定架141与压板142的第一侧表面之间的第一压力传感器143以及设置在压板142的第二侧表面上的第二压力传感器144；其中，压板142的第二侧表面用于与传感带接触，第一压力传感器143和第二压力传感器144用于共同标定传感带所受的压力。

图1为本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置的整体结构示意图。如图1所示，本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置包括：支撑箱体110、屏蔽门120、传动机构130以及压板组件140。

具体地，如图1所示，支撑箱体110的形状优选为正方体或者长方体。支撑箱体110的一个侧表面为开口设置，该开口用于放入或取出传感带。屏蔽门120设置在支撑箱体110的上述开口侧，用于对该开口进行密封以使支撑箱体110内部形成密闭空间。具体实施中，当屏蔽门120打开时，通过上述开口可以放入或取出传感带；当屏蔽门120关闭时，支撑箱体110内部形成密闭空间，从而屏蔽外界干扰信号(例如电磁信号等信号)，使传感带测试过程不会受到外界干扰信号的影响。当然，可以理解的是，具体实施中，支撑箱体110的形状还可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置(例如还可以设置为圆柱状等其它形状)，本实用新型对此不做限定。

具体地，传动机构130包括：驱动器131以及用于固定驱动器131的驱动器固定架132、丝杠133、光轴134以及滑块135。其中，驱动器131及驱动器固定架132设置在支撑箱体110的顶部，以使支撑箱体110对驱动器131及驱动器固定架132进行支撑。丝杠133的一端与驱动器131相连，另一端穿过支撑箱体110顶部，沿支撑箱体110顶部所在平面垂直延伸并固定在支撑箱体110的底部。滑块135的中部设置在丝杠133上，同时滑块135的两端和光轴134通过轴承连接，在丝杠133的带动下，滑块135可以上下运动。光轴134具有导向作用，可以用于限制滑块位置防止其左右摆动等。传动机构130的工作原理为：在驱动器131的驱动下，丝杠133转动，丝杠133的转动带动滑块135沿光轴134上下运动。

可选地，驱动器131为伺服电机或步进电机，本身具有制动功能，以实现在断电的情况下将压板组件140固定在其断电时所在的特定位置，从而避免每次开机后对系统进行重新设定。当然还可以另外增加电磁制动器，直接和驱动器的输出轴连接，在断电的时候将输出轴抱死，从而实现制动功能。具体实施中，上述制动功能的实现可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本实用新型对此不作限定

接下来介绍压板组件140。压板组件140固定在传动机构130上，用于在传动机构130的控制下在固定方向移动，并在移动过程中对传感带产生作用力以使传感带输出电信号。具体实施中，如图1所示，压板组件140用于在传动机构130的控制下在竖直方向移动，压板组件140优选设置在传感带的正上方中间位置。

其中，压板组件140的具体结构如图2所示，其包括：用于固定压板组件140的固定架141、用于对传感带产生作用力的压板142、设置在固定架141与压板142的第一侧表面之间的第一压力传感器143、以及设置在压板142的第二侧表面上的第二压力传感器144。

其中，压板组件140通过固定架141固定在滑块135上，以实现在滑块135的带动下在固定方向运动。具体地，固定架141包括两个固定端，分别为滑块固定端1411以及传感器固定端1412。其中，滑块固定端1411用于将压板组件140固定在滑块135上，传感器固定端1412用于将第一压力传感器143固定在固定架141上。

压板142为平板状，用于在测试过程中对传感带产生作用力。其中，压板142的底面形状优选为矩形，具体实施中，压板142的底面形状也可以设置为其它形状，本实用新型对此不作限定。其中，压板142靠近固定架一侧的底面为第一侧表面，与第一侧表面相平行的另一侧表面为第二侧表面。第一侧表面上固定有第一压力传感器143，第二侧表面用于与传感带接触，第二侧表面上固定有第二压力传感器144。

接下来介绍第一压力传感器。具体地，第一压力传感器143包括两个受力端，分别为第一受力端和第二受力端。其中，第一受力端固定在固定架140的传感器固定端1412上，第二受力端固定在压板142的第一侧表面上。当压板142的第二侧表面与传感带接触并向传感带施加压力时，第一压力传感器143检测传感带与压板142的第二侧表面接触的全部区域受到的第一压力并输出对应的电信号。其中，第一压力即压板142施加给传感带的和床垫的压力。

第二压力传感器144设置在压板142的第二侧表面上，用于检测传感带与第二压力传感器144接触的局部区域受到的第二压力并输出对应的电信号。具体实施中，第二压力传感器144的宽度和长度分别小于传感带的宽度和长度，因此第二压力传感器144与压力传感带的接触面只是传感带与压板142接触面的全部区域中的局部区域，第二压力传感器144用于检测上述局部区域受到的第二压力并输出对应的电信号。其中，第二压力即第二传感带与第二压力传感器144所接触的局部表面所受到的压力。具体实施中，第二压力传感器144可以设置在压板第二侧表面的正中间位置。

其中，在通过模仿真人的人体重量及人体呼吸对传感带进行测试时，其具体过程可以为：驱动器131根据预设程序改变压板组件140对基于摩擦发电机的传感带所施加的作用力，从而模仿作用于传感带的不同的人体重量以完成对传感带的测试；驱动器131根据预设程序使压板组件140在预设位置进行小幅度的上下往复运动，以改变压板组件对基于摩擦发电机的传感带的压力，从而模仿作用于传感带的不同的呼吸强度、心跳强度及其他身体生理特征周期以完成对传感带的测试。其中，上述所施加的作用力大小以及周期为程序中设定的固定值，不需要每次测试时重新设定。

可选地，压板142的第二侧表面与第二压力传感器144之间还可以进一步设置缓冲体145。具体地，如图2所示，压板142的第二侧表面设置有缓冲体145，第二压力传感器设置在缓冲体145表面。其中，缓冲体145覆盖在压板142的第二侧表面的全部区域，用于缓冲压板对传感带的作用过程，以保护传感带的内部元件不会因为受力值突变而发生损坏，保证传感带测试的准确性。同时，由于缓冲体具有与人体相似的柔性特征，因此通过设置缓冲体也能够更准确地模仿人体对传感带施加作用力的过程，从而提高测试结果的准确性。具体实施中，缓冲体145的材料可以为硅胶或气囊等弹性较大的材料。并且，支撑箱体内部还可以进一步设置有表面为柔性表面的床垫。床垫设置在压板组件的正下方，用于在传感带测试过程中承载所测试的传感带。其中，由于床垫表面为柔性表面，因此通过设置床垫也能对传感带的受力起到一定的缓冲作用。

其中，在确定传感带所受的压力时，通过第一压力传感器143和第二压力传感器144来共同确定传感带所受的压力。具体地，当模仿人体重量向传感带施加压力时，设定模仿的人体重量向传感带所施加的压力值为基本压力值。具体实施中，由于不同的基本压力值对传感带的输出信号影响显著，因此传感带在测试过程中需要首先通过第二压力传感器144来标定对应的基本压力值。由于床垫以及传感带的表面都是柔性体表面，其表面在受力过程中变形较大，同时，由于第二压力传感器144为柔性压力传感器(例如，具体实施中可以为电阻式薄膜压力传感器等等)，其在测试过程中受到作用力时容易发生形变，从而导致其检测精度会因上述形变而偏低，因此第二压力传感器144每次测量会因自身的柔性变形以及上述柔性体表面的变形给测试结果造成很大的误差，所以需要通过多次测量并严格确定传感带和第二压力传感器144接触的平面的平整度才能对基本压力值进行正确标定。其中，在传感带放置位置和尺寸误差不大，以及床垫等因素不变的情况下，第一压力传感器143的受力值的变动较小，因此当第二压力传感器144标定基本压力值后，具体可以通过第一压力传感器143对测试过程中的传感带的受力进行监测，其具体过程如下：通过外部输出设备检测第一压力传感器143输出的电信号，当第一压力传感器143输出的电信号出现较大波动时，通过第二压力传感器144来重新标定基本压力值，以对传感带进行准确测试。上述过程不仅能够对第二压力传感器144进行实时监测，及时发现并防止第二压力传感器144在测试过程中出现较大误差情况发生以保证传感带测试过程的准确性，还能够简化检测流程，从而有效提升检测效率。

具体实施中，第一压力传感器143可以采用为S型拉压力传感器，其精度为0.2％；第二压力传感器144可以采用为电阻式薄膜压力传感器，其精度为3％。其中，由于第二压力传感器为144柔性压力传感器，其在受到作用力时会发生相应形变，因此与第一压力传感器143相较而言，第二压力传感器144的检测精度小于第一压力传感器143的检测精度，因此在具体实施中，采用第一压力传感器143对第二压力传感器144的受力进行检测。

其中，在对传感带的输出信号进行检测时，导致传感带输出信号异常的原因主要包括：第一，缓冲体变化——主要是气囊式缓冲体中的气体量发生变化或松动，导致输出信号异常；第二，传动机构的调试偏差——主要为初始点位置变化，导致输出信号异常；第三，传感带自身原因——主要是厚度尺寸突变，导致的输出信号异常。因此当第一压力传感器143的压力值出现突变时，可以对上述因素依次排除，从而对测试设备的异常原因进行及时有效的判断，以提升传感带检测过程的准确性。

可选地，本实用新型中还可以进一步设置信号处理器，其中，信号处理器与第一压力传感器143、第二压力传感器144以及传感带相连，用于测试传感带是否存在异常。其中，信号处理器对第一压力传感器143、第二压力传感器144以及传感带输出的电信号进行信号处理，以根据第一压力传感器143及第二压力传感器144输出的电信号判断传感带的输出信号是否正常。例如，通过信号处理模块监测第一压力传感器143输出的电信号在预设时间范围内的变化量是否大于预设阈值，若是，则输出重新标定第二压力传感器144的信息。其中，上述预设阈值可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本实用新型对此不作限定。

上述对电信号的信号处理过程及判断过程可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本实用新型对此不作限定。

可选地，本实用新型中还可以进一步设置信号显示器。其中，信号显示器与信号处理器相连，用于从信号处理器中获取第一压力传感器143以及第二压力传感器144输出的电信号并显示与其对应的压力，以使用户能够获取对应的压力值数据，从而对传感带的输出信号是否正常作出进一步判断。

最后，要说明的是，本实用新型中所测试的基于摩擦发电机的传感带包括至少一个摩擦发电机；其中，摩擦发电机为现有技术中的三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构的摩擦发电机。其中，上述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个相对面，上述摩擦发电机具有至少两个输出端。

图3示出了基于摩擦发电机的传感带中的摩擦发电机的一种结构示意图。如图3所示，摩擦发电机中的第一摩擦发电单元31包括第一电极层311，第二摩擦发电单元32包括层叠设置的第二电极层321和第二高分子聚合物绝缘层322。其中，第一电极层311和第二高分子聚合物绝缘层322相对设置形成摩擦界面，第一电极层311与第二高分子聚合物绝缘层322表面相互摩擦可产生静电荷，第一电极层311和第二电极层321为摩擦发电机的输出电极。

另外，为了提高摩擦发电机的发电能力，第一电极层311和第二高分子聚合物绝缘层322相对设置的两个面中的至少一个面上可以进一步设置微纳结构33。因此，第一电极层311和第二高分子聚合物绝缘层322的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极层311和第二电极层321处感应出较多的电荷。

其中，第二高分子聚合物绝缘层322为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤25维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。

其中，第一电极层311所用材料选自金属或合金。第二电极层321所用材料选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金。

在上述三层结构的摩擦发电机的基础上，四层结构的摩擦发电机进一步包括：添设在第一电极层311和第二高分子聚合物绝缘层322之间的第一高分子聚合物绝缘层，在受到压力时，四层结构的摩擦发电机可以通过聚合物与聚合物之间的摩擦产生电信号。类似地，在上述四层结构的摩擦发电机的基础上，五层结构的摩擦发电机进一步包括：添设在第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层或居间电极层，在受到压力时，五层结构的摩擦发电机可以通过聚合物与居间薄膜层或聚合物与居间电极层之间的摩擦产生电信号。

由此可见，在本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置中，通过设置支撑箱体来支撑传动机构并容置压板组件和传感带，通过设置屏蔽门与支撑箱体构成密闭空间来屏蔽外界干扰，从而解决现有技术中传感带的测试过程干扰因素较多的问题。并且，在本实用新型通过在支撑箱体内部设置传动机构与压板组件来提高测试效率及稳定性。其中，传动机构与压板组件机械相连，用于控制压板组件在固定方向移动，以使压板组件在移动过程中对传感带产生作用力，使传感带输出电信号；压板组件包括：用于固定压板组件的固定架、用于对传感带产生作用力的压板、设置在固定架与压板的第一侧表面之间的第一压力传感器以及设置在压板的第二侧表面上的第二压力传感器；其中，压板的第二侧表面用于与传感带接触，第一压力传感器和第二压力传感器用于共同确定传感带所受的压力，以提高测试结果的准确性。由此可见，本实用新型提供的基于摩擦发电机的传感带测试装置能够解决现有技术中传感带的测试过程干扰因素较多、测试效率及稳定性偏低、以及测试结果准确性较低的问题，有效提升测试过程中的测试效率及稳定性，提高测试结果的准确性，同时还能够实现对传感带受力的实时监测，从而大大减小了测试过程出现误差的概率。

本实用新型中所提到的各种模块、电路均为由硬件实现的电路，虽然其中某些模块、电路集成了软件，但本实用新型所要保护的是集成软件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。

本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。