CN101514929A - 一种多点体压测试垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多点体压测试垫，包括顶层、底层、压力传感器、外套，还包括电路排线以及至少一个线路板；其中，所述的压力传感器安装在所述的线路板上，位于顶层和底层之间；所述的线路板间呈条状阵列式分布，使得所述的压力传感器总体上呈矩阵式分布；所述电路排线与所述的线路板连接。本发明解决了现有技术人员根据感官评价所造成的评价结果再现性差、评价时间过长以及评价结果不客观等问题，提高了床垫设计的科学性和效率；提高压力检测精度；克服了现有的测试垫中线路复杂，不易操作的缺陷；具有易折叠、易移动的优点。

Description

一种多点体压测试垫

技术领域

本发明涉及一种体压测试垫，尤其涉及一种利用矩阵式分布法测试软体床垫体压分布的多点体压测试垫。

背景技术

人生命过程的三分之一是在睡眠中度过的，追求舒适睡眠环境成为人们自然的生活追求。不同的床垫适用于不同人群，选择适合自己的床垫显得非常重要。人在睡眠时，床垫的主要功能是平衡地分配体重，或者说是分配躺卧时的身体压强。由于人类的体形实际上是变化的，因此如何使床垫适合变化的体形对于床垫制造商来说是一项挑战。

目前来看，作为评价床垫舒适度的手段，主要还是根据技术人员的感官评价，存在例如评价结果再现性差、评价时间过长以及评价结果不客观等问题；从销售角度更不能提供可量化的测评数据，来提供顾客科学地选择适合自己身体状况的床垫。目前，国内厂商通常采用弹力试验方法来测定床垫的舒适性，基本上凭弹簧和海绵及填充物的特性来确定床垫的软硬舒适度，尚无定量化分析系统。而在日本、德国和美国等国，根据体压分布来测定设计床垫舒适度是一种较为先进的方法。在德国和美国的测试垫均采用电容式传感器，一个电容式传感器通过一条引线连接到数据采集箱，由于在压力测试时所需传感器的数量繁多，因此很容易造成线路错综复杂，不方便测试垫折叠或移动，进而使得测试垫在实际应用中不便，且成本较高。日本早期虽然采用压力传感器测试，但只是采用散点分布方式实现。在该实现方式的缺点在于所需要传感器的数量多、成本高，而且通过散点分布方式会带来压力对称性不强的缺陷，造成压力测试精度降低。

综上所述，现有技术中的体压测试垫具有精度低、成本高，不易折叠或移动，不易普遍推广的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的体压测试垫精度低、成本高、不易折叠或移动的缺陷，从而提供一种具有较高测量精度，且使用方便的多点体压测试垫。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多点体压测试垫，包括顶层、底层、压力传感器、外套，其特征在于，还包括电路排线以及至少一个线路板；其中，

所述的压力传感器安装在所述的线路板上，所述的线路板位于所述的顶层和底层之间，所述的线路板呈条状阵列式分布，使得所述的压力传感器总体上呈矩阵式分布；所述电路排线与所述的线路板连接。

上述技术方案中，所述线路板为由柔性材料制成的柔性线路板。

上述技术方案中，所述电路排线为由柔性材料制成的柔性电路排线。

上述技术方案中，所述电路排线在所述多点体压测试垫长度方向上靠近边界的两侧呈对称分布。

上述技术方案中，所述压力传感器上用于传输传感器信号的导线与所述的线路板连接，一个所述线路板上用于连接安装在其上的所有传感器的导线形成一条导线带，所述导线带连接到所述的电路排线上。

上述技术方案中，所述压力传感器个数为小于或等于312只。

一种体压测试设备，包括所述的多点体压测试垫、数据采集系统以及数据处理系统；其中，

所述的多点体压测试垫将所采集的人体各点的压力传送到与之相连的所述数据采集系统，所述的数据处理系统从与之相连的数据采集系统上接收数据，并对数据进行进一步的处理，得到人体压力分布的相关信息。

本发明由于采用了上述技术方案，获得了以下优点：

1、本发明的多点体压测试垫中采用了线路板安装压力传感器，通过与压力传感器引线的连接将压力传感器信号通过电路排线连接到外部的数据采集装置，通过这种连接方式使得从压力传感器引出的线路以有序的方式进行排布，克服了现有的测试垫中线路复杂，不易操作的缺陷。

2、本发明的多点体压测试垫中所采用的线路板与电路排线使用柔性材料制成的，因此具有易折叠、易移动的优点。

3、本发明通过压力传感器对人在睡眠时的人体压力分布进行测量，解决了现有技术人员根据感官评价所造成的评价结果再现性差、评价时间过长以及评价结果不客观等问题，提高了床垫设计的科学性和效率。

4、本发明的多点体压测试垫中的压力传感器呈矩阵式排布，避免了测试时体压分布不均匀的影响，且有助于提高压力检测精度。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为根据本发明实施例的多点体压测试垫100的示意图；

图2为根据本发明实施例的电阻应变式压力传感器3的顶部和侧部的横截面放大图；

图3为根据本发明实施例的体压测试设备200的原理框图；

图4为本发明的一种实施方式中的压力传感器的矩阵排布方式的示意图；

图5为本发明的多点体压测试垫中线路板与电路排线间的连接示意图；

图6为对本发明的多点体压测试垫的横截面示意图。

图面说明

1顶层            2底层            3压力传感器

4电路排线        5外套            6线路板

7出口            8拉链            100多点体压测试垫

110数据采集系统  120数据处理系统  200体压测试设备

具体实施方式

以下，将结合附图来详细说明本发明的实施例：

请参见图1及图6，图1示出了根据本发明实施例的一种利用矩阵式分布法测试软体床垫体压分布的多点体压测试垫，该图是多点体压测试垫的俯视图。图6是对图1在A-A方向上的横截面图。如图1和图6所示，多点体压测试垫100包括顶层1、底层2、多个压力传感器3、电路排线4、外套5以及线路板6。在图6中，底层2、传感器3、电路排线4、外套5以及线路板6厚度较薄，绘图时作了放大处理。多点体压测试垫100的各个组成部件将在下面进行详细描述：

顶层1由各种弹性材料制成，可以为顾客提供舒适的床垫弯曲度。底层2由各种非弹性材料制成，并且通过胶粘和缝制等工艺与顶层1结合成一体，以便形成多点体压测试垫100的基本骨架实体。

压力传感器3为市场上可以获得的各种微型压力传感器，优选地，可采用宁波柯力电气制造有限公司生产的电阻应变式压力传感器。压力传感器3的顶部和侧部的横截面放大图如图2所示，但是本发明并非以此为限，压力传感器3也可以呈各种适合缝制的形状。

请再次参考图1，如图1所示，压力传感器3适配地固定于顶层1与底层2之间，并且在上述两层之间均匀分布组成压力传感器3的固定矩阵。优选地，压力传感器3的个数可以小于或等于312只，从而实现理想的床垫表面的测试密度。在图4中，对压力传感器的一种矩阵式排布方式进行了说明，在该排布方式中，所有的压力传感器在水平方向上分为26排，每排12个。根据多次实验的结果，压力传感器采用此种类型的排布方式可以得到较高的测量精度。压力传感器的选取个数可以依据床垫的尺寸以及测试需求来确定，并不以此为限。在每个压力传感器3上都连接有一个导线，该导线的作用在于传输压力传感器3所产生的包含有外力大小信息的传感器信号。

线路板6用于安装压力传感器3。在本发明中，线路板6在测试垫100的宽度方向上等间距条状阵列设置，压力传感器3的一端连接到线路板6上，在每个线路板6上都有一定数量的压力传感器3，从而使得压力传感器3实现前述的矩阵排布。如图5所示，压力传感器3上所连接的导线与线路板6连接，每条导线对应连接线路板6上的一条导线，由于在一个线路板上连接有多个压力传感器，因此，在线路板6上与压力传感器连接的导线形成一个导线带。优选地，线路板6为柔性线路板。柔性线路板6通过对接设计技术与电路排线4连接，形成传感器信号汇总远传至外接的数据采集系统的通路。

电路排线4在长度方向的两侧靠近多点体压测试垫100的两边对称分布。优选的，电路排线4为柔性材料制成的柔性线路排线，采用柔性线路排线可方便测试垫卷起或折叠，测试时可避免体压的不均匀性影响。电路排线4与线路板6连接，在连接时，如图5所示，线路板6上的导线带与电路排线4上的数据头对接。通过线路板6与电路排线4，可以将压力传感器上所连接的导线整齐地安放在测试垫中，方便了测试垫与外接的数据采集系统间的连接，克服了现有测试垫中线路错综复杂，不方便测试垫折叠或移动的缺陷。

外套5作为测试垫100的外层防护物，装配在最外层，包装顶层1和底层2构成的基本骨架实体。外套5在其侧面上具有拉链8，以及用于引出电路排线4的出口7，如图1和图6所示出。

根据本发明实施例的多点体压测试垫，与国内外市场上推出的体压测试垫相比，解决了压力传感器与测试垫的固定分布问题和上千根线路分局问题，避免了测试时体压分布不均匀的影响；利用微体压传感器可将测试精度和国外比提高一个数量级，从而使国外同样面积上需要680多只传感器的高成本分布方式改进为本发明中只需300多个传感器来完成测试，且误差精度降低至0.5％以下。此外，折叠布线方式可确保测试垫制作的对称性和压力分析时的影响因素一致性。

将本发明提供的多点体压测试垫与外部电子设备相连，可构成一种体压测试设备，用于对床垫产品设计起指导作用的舒适性测评，提高床垫设计的科学性和效率，增强人体舒适性，满足人体工程学的基本原理和要求。

请参考图3，图3为根据本发明实施例提供的体压测试设备200的原理框图。体压测试设备200包括测试垫100、数据采集系统110以及数据处理系统120。数据采集系统110可接收多路差分或单端信号输入，完成信号的调理、放大、切换等处理，并通过USB接口或UART接口与数据处理系统120相连。数据处理系统120利用多通道数据采集系统110采集压力分布的点值，进行空间六维插值运算，在电脑显示器上显示等压线图、三维立体压力云图、截面压力线图或平面体压鸟瞰图，必要的话可用绘图机、印刷机来记录，再把处理的结果输出来，得到相应的数据。

弹簧、海绵体主要决定床垫承受体压的分布和凹陷形变，由数据处理系统120的历史数据库和测定结果，对测试垫100需要考虑的弹簧规格和分布密度进行比较，经过对制造的样品实际测定，建立基于人体工程学的数据模型，并通过记录的每一次设计的测定结果的积累，科学而量化地确定出弹簧、海绵体等的规格和分布需求。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (7)

1、一种多点体压测试垫，包括顶层(1)、底层(2)、压力传感器(3)，其特征在于，还包括电路排线(4)以及至少一个线路板(6)；其中，

所述的压力传感器(3)安装在所述的线路板(6)上，所述的线路板(6)位于所述的顶层(1)和底层(2)之间，所述线路板(6)呈条状阵列式分布，使得所述的压力传感器(3)总体上呈矩阵式分布；所述电路排线(4)与所述的线路板(6)连接。

2、根据权利要求1所述的多点体压测试垫，其特征在于，所述线路板(6)为柔性线路板。

3、根据权利要求1所述的多点体压测试垫，其特征在于，所述电路排线(4)为柔性电路排线。

4、根据权利要求1所述的多点体压测试垫，其特征在于，所述电路排线(4)在所述多点体压测试垫长度方向上靠近边界的两侧呈对称分布。

5、根据权利要求1所述的多点体压测试垫，其特征在于，所述压力传感器(3)上用于传输传感器信号的导线与所述的线路板(6)连接，一个所述线路板(6)上用于连接安装在其上的所有传感器的导线形成一条导线带，所述导线带连接到所述的电路排线(4)上。

6、根据权利要求1所述的多点体压测试垫，其特征在于，所述压力传感器(3)的个数为小于或等于312只。

7、一种采用权利要求1-6所述的多点体压测试垫的体压测试设备，其特征在于，包括多点体压测试垫、数据采集系统以及数据处理系统；其中，

所述的多点体压测试垫将所采集的人体各点的压力传送到与之相连的所述数据采集系统，所述的数据处理系统从与之相连的数据采集系统上接收数据，并对数据进行进一步的处理，得到人体压力分布的相关信息。

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