专利名称：基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统的制作方法
技术领域：
基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统技术领域-本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种基于柔性压力阵列传感器的 压力分布采集系统。
技术背景-对压力分布的检测较早的可见于足底压力分布测量技术。据文献记载，早 在1882年Beely就完成了足底压力分布测量研究。测量技术从最简单的直接复 印技术一直发展到比较先进的鞋内垫测量技术。美国Tekscan公司研制出一种经 济、快速、精确、高效、直观的压力分布测量系统，就是Tekscan压力分布测量 系统的传感器结构。Tekscan压力分布测量系统的独特之处在于其专利技术—— 柔性薄膜网格传感器。由于压力分布测量在工业、人体科学、行为科学等领域的应用价值越来越为 人类所认识和重视，引起了发达国家的重点关注，除上述的Tekscan外，还有美 国SPI、比利时Rrscan等知名品牌在全世界占据了绝大部分市场份额，这些国 外品牌价格十分昂贵，以鞋内垫检测系统为例，多数国外产品售价都达到数万美 元，国内业界很难承担。而在国内，根据专利差新，压力分布测量技术的发展主要集中在指纹、足 底压力分布的测量上，例如用于指纹识别的"表面压力分布传感器及其动作控制 方法"(专利号03157428.9)侧重于降低消耗功率，"平板式足底压力分布测量 装置"(专利号02228378. 1 )、"足底压力分布调整垫"(专利号01267386.2) 专用于足底压力分布测量，另有一些压力分布测量技术都通过硬性材质制备而 成，存在着点阵密度小、测量场合受限、测量精度相对较低、测量面积小等问题。 实用新型内容本实用新型的目的在于针对目前国内外压力分布测量技术尤其是大面积测量技术的缺陷，提出一种新型的基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统。 根据获得的运动学和动力学信息，通过反馈系统实现及时反馈，提高我国压力分 布的研究与应用水平。
本实用新型的技术方案为一种基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统，包括有上塑胶层、传感 器单元、下塑胶层，传感器单元通过现场总线单元、现场总线和计算机连接；其 特征在于，所述的有传感器单元的阵列置于上塑胶层和下塑胶层之间，传感器单 元的行、列之间分别由行引线、列引线连接，每个传感器单元构成一个传感器采 集节点，所有传感器采集节点与上塑胶层和下塑胶层、现场总线单元连接构成压 力分布采集模块，每一行传感器单元的行引线和每一列传感器单元的列引线连接 到现场总线单元上，再通过现场总线与计算机相连接。所述的传感器单元为印制在下塑胶层上的压敏半导体材料涂层。所述的传感器单元的点阵密度为1点/平方厘米。单元模块的大小为800mm X800mm，也可根据实际需要定制，单元模块可通过现场总线进行多模块连接， 最大连接数为128个，可组合成符合特定使用环境的采集系统。所述的压力分布采集模块用于测接触面的静态与动态压力分布信息，包括接 触的形状、压力变化、时间等。本实用新型相对于现有技术的有益效果是其一，申请专利中采用了对比文献(Training Script)中所没有的技术， 如基于丝网印刷工艺的阵列柔性传感器的结构，即多个传感器单元置于起保护作 用上塑胶层和下塑胶层之间，传感器单元由行引线和列引线连接，构成传感器采 集节点，多个传感器采集节点与上塑胶层和下塑胶层、现场总线单元连接构成压 力分布采集模块。测量时，接触的形状、时间、压力变化等信息均可由传感器单 元实时获取，因采用柔性材料制备，使测量可延伸到传统刚性传感器无法测量的 环境中，并可提高测量精度。其二，相对于现有技术，本实用新型在大面积压力分布采集模块中，每一 行传感器单元的行引线和每一列传感器单元的列引线连接到现场总线单元上，再 通过现场总线与计算机相连，完成信息采集到计算机的传递。其三，实用新型中压力分布测量模块可广泛应用于工业制造设计(如汽车 座椅、运动鞋、睡具的设计中)、运动项目的技术动作评测诊断(可分析足底压 力分布与变化情况，且测试场地范围大小可不受限制)中。
以下结合附图和实施例对本实用新型专利做进一步的说明。 图1是该实用新型的连接结构示意图； 图2是阵列柔性传感器采集节点体系结构框图；图1中，1、上塑胶层；2、传感器单元；3、行引线；4、列引线；5、下塑 胶层；6、传感器采集节点；7、现场总线单元；8、压力分布采集模块；9、现场 总线；10、计算机。图2中，2、传感器单元；3、行引线；4、列引线；6、传感器采集节点；7、 现场总线单元。
具体实施方式
参见附图。图1是该实用新型的平面连接结构示意图。在图1中，多个传感器单元2置于上塑胶层1和下塑胶层5之间，塑胶层起保护作用，传感器单元2由行引线 3和列引线4连接，构成传感器采集节点6，多个传感器采集节点6与上塑胶层 1和下塑胶层5、现场总线单元7连接构成压力分布采集模块8，在压力分布采 集模块8中，每一行传感器单元2的行引线3和每一列传感器单元2的列引线4 连接到现场总线单元7上，再通过现场总线9与计算机10相连，完成信息采集 到计算机10的传递。传感器单元2为印制在下塑胶层上的压敏半导体材料涂层。 图2是阵列柔性传感器采集节点体系结构框图。由传感器单元2获得的上 述信息，经行引线3和列引线4，并在现场总线单元7中经过一系列预处理，如 滤波、放大、A/D转换后，经由现场总线9连接到计算机。
权利要求1、一种基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统，包括有上塑胶层、传感器单元、下塑胶层，传感器单元通过现场总线单元、现场总线和计算机连接；其特征在于，所述的有传感器单元的阵列置于上塑胶层和下塑胶层之间，传感器单元的行、列之间分别由行引线、列引线连接，每个传感器单元构成一个传感器采集节点，所有传感器采集节点与上塑胶层和下塑胶层、现场总线单元连接构成压力分布采集模块，每一行传感器单元的行引线和每一列传感器单元的列引线连接到现场总线单元上，再通过现场总线与计算机相连接。
2、 根据权利要求1所述的一种基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统， 其特征在于所述的传感器单元为印制在下塑胶层上的压敏半导体材料涂层。
3、 根据权利要求1所述的一种基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统， 其特征在于，所述的传感器单元的点阵密度为1点/平方厘米。
专利摘要本实用新型公开了一种基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统。其结构为多个传感器单元置于起保护作用上塑胶层和下塑胶层之间，传感器单元由行引线和列引线连接，构成传感器采集节点，多个传感器采集节点与上塑胶层和下塑胶层、现场总线单元连接构成压力分布采集单元模块，传感器密度为1点/cm<sup>2</sup>。采集接触面的静态与动态压力分布信息，包括接触的形状、压力变化、时间等，这些信息通过现场总线传送到计算机进行分析、存储。因系统采用柔性材料制备，所以为测量各接触面之间的压力分布提供了更好的技术手段，该系统可广泛应用于人机交互过程分析、工业制造设计、竞技体育运动技能诊断等领域。
文档编号G01L17/00GK201034771SQ20072003694
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者何峪梅, 王卫华 申请人:合肥龙炎电子科技有限公司