CN102551730A - 一种摹拟腹壁表面动作的装置及其摹拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摹拟腹壁表面动作的装置，包括N个加速度传感器、信号处理电路、ARM芯片、时间芯片、USB接口、用于向ARM供电的电源、用于向时间芯片供电的电池，所述N为大于2的自然数；其中，所述N个加速传感器并联后与信号处理电路的输入端相连接，所述信号处理器的输出端与ARM芯片相连接，所述时间芯片的输出端与ARM芯片的输入端相连接，所述ARM芯片的输出端通过USB接口连接外部PC机。本发明还公开了一种摹拟方法，通过多个加速度传感器摹拟腹壁表面动作，能够分别感知腹壁表面各处的微小变化和动作，摹拟出整个腹壁表面的动作和变化，并可以通过电脑软件立体直观地加以呈现出来。

Description

一种摹拟腹壁表面动作的装置及其摹拟方法

技术领域

本发明涉及一种通过多个加速度传感器摹拟腹壁表面动作的装置及方法。 

背景技术

在现有的检测技术下，通过加速度传感器检测胎儿胎动信息时，常因为孕妇自身的走动、转身、呼吸、咳嗽等干扰导致单个加速度传感器无法准确判别胎儿胎动；但完全让孕妇静卧不动持续一个多小时又是很难实现的事情；由此便造成准确检测胎动极为不便甚至无法长时间实现。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种能够分别感知腹壁表面各处的微小变化和动作，摹拟出整个腹壁表面的动作和变化的摹拟腹壁表面动作的装置。 

本发明为了解决上述的技术问题，采用以下技术方案： 

本发明设计了一种摹拟腹壁表面动作的装置，包括N个加速度传感器、信号处理电路、ARM芯片、时间芯片、USB接口、用于向ARM供电的电源、用于向时间芯片供电的电池，所述N为大于2的自然数；其中，所述N个加速传感器并联后与信号处理电路的输入端相连接，所述信号处理器的输出端与ARM芯片相连接，所述时间芯片的输出端与ARM芯片的输入端相连接，所述ARM芯片的输出端通过USB接口连接外部PC机。

作为本发明的进一步优化，所述信号处理电路包括惠斯通电桥转换电路、高通隔直电路、信号放大电路、低通滤波电路和二级放大电路，所述加速传感器并联后输出端与惠斯通电桥转换电路的输入端相连，惠斯通电桥转换电路的输出端与高通隔直电路的输入端相连，高通隔直电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与二级放大器的输入端相连，二级放大器的输出端与ARM芯片的输入端相连。 

作为本发明的进一步优化，所述ARM芯片采用LPC1574型芯片。 

作为本发明的进一步优化，所述加速传感器采用MMA6271Q型加速传感器。 

一种采用本发明的摹拟腹壁表面动作的装置来摹拟腹壁表面动作的方法，包括以下步骤： 

步骤A ，检测获取每个加速度传感器的三轴加速度数值，所述三轴加速度数值为三维空间数值；

步骤B，将步骤A获取的三轴加速度数值转化成一个矢量值来代表每个加速度传感器所在的空间位置；

步骤C，根据不同时间间隔检测出的加速度传感器数据，不断更新并存储步骤B所述的矢量值；

步骤D，重复步骤A至步骤C，得到加速度传感器在三维空间的三个方向上加速度数值的变化，通过矢量运算计算出该传感器所在位置的变化轨迹；

步骤E，通过统计所有加速度传感器的空间位置变化轨迹，摹拟得到加速度传感器所在腹壁位置的变化轨迹，判断出整体腹壁皮肤的不同动作数据信息；

步骤F，将步骤E得到的动作数据信息传输给外部计算机，采用图形软件摹拟呈现腹壁的运动轨迹。

本发明采用以上技术方案具有以下技术效果： 

本发明所设计的一种通过多个加速度传感器摹拟腹壁表面动作的装置能够准确判断腹壁自身的前进、后退、旋转、扩张、收缩等动作以及由于胎儿胎动导致的腹壁表面突起、振动等局部变化。对腹壁表面动作和变化的立体摹拟，有助于准确区分胎儿胎动对腹壁表面的影响以及孕妇自身导致的腹壁动作，能够准确判断胎动，并且立体、直观、生动，部分具备了B超的效果而毫无B超的辐射影响，具有较高的科研价值和实用价值。

附图说明

图1是本发明的装置模块结构图。 

图2是信号处理电路的结构框图。 

图3是ARM中嵌入式软件的基本流程图。 

图4是通过加速度传感器数值变化计算出的腹壁各点运动轨迹对腹壁整体几种常见动作方式的判断示意图。 

图5是通过测量到的传感器在X\Y\Z三个方向上的加速度值摹拟出传感器所在位置的矢量形式示意图。 

图6是通过测量到的传感器在不同时间点测量到的加速度值摹拟出传感器所在位置的动作轨迹的矢量变化图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明： 

如图1所示，本发明设计了一种通过多个加速度传感器摹拟腹壁表面动作的装置，包括2个以上的加速度传感器、信号处理电路、ARM芯片、时间芯片、电源、电池、数据存储器、USB接口。其中电源与ARM芯片相连接，电池与时间芯片相连接，时间芯片的输出端与ARM芯片的输入端相连；所述多个加速传感器并联后再与信号处理电路的输入端相连；信号处理器的输出端与ARM芯片相连，ARM芯片的输出端通过USB接口连接外部PC机，ARM芯片的输出端还与数据存储器相连。

其中，加速度传感器负责感知腹壁表面各处的微小变化，信号处理电路负责将信号放大滤波后传输给ARM芯片，ARM芯片通过内在算法，将各个加速度传感器感知的数据转换为腹壁表面整体变化的数据，并将其储存在数据存储器内，通过USB接口连接到外部PC机上，通过配套研发的上位机软件，立体摹拟腹壁曲面的动作和变化特征，区分出腹壁整体的前进、后退、旋转、扩张、收缩等动作以及腹壁局部的曲张变化。 

如图2所示，作为本发明的进一步优化，所述信号处理电路包括惠斯通电桥转换电路、高通隔直电路、信号放大电路、低通滤波电路和二级放大电路，所述加速传感器并联后输出端与惠斯通电桥转换电路的输入端相连，惠斯通电桥转换电路的输出端与高通隔直电路的输入端相连，高通隔直电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与二级放大器的输入端相连，二级放大器的输出端与ARM芯片的输入端相连。 

作为优选方案，本发明中的ARM芯片采用LPC1574型芯片，加速传感器采用MMA6271Q型加速传感器。 

图4通过加速度传感器数值变化计算出的腹壁各点运动轨迹对腹壁整体几种常见动作方式的判断示意图。图5是通过测量到的传感器在X\Y\Z三个方向上的加速度值摹拟出传感器所在位置的矢量形式示意图。图6是通过测量到的传感器在不同时间点测量到的加速度值摹拟出传感器所在位置的动作轨迹的矢量变化图。 

结合图3、图4、图5、图6所示，本发明摹拟腹壁表面动作的方法，包括以下步骤： 

步骤A ，检测获取每个加速度传感器的三轴加速度数值，所述三轴加速度数值为三维空间数值；

步骤B，将步骤A获取的三轴加速度数值转化成一个矢量值来代表每个加速度传感器所在的空间位置；

步骤C，根据不同时间间隔检测出的加速度传感器数据，不断更新并存储步骤B所述的矢量值；

步骤D，重复步骤A至步骤C，得到加速度传感器在三维空间的三个方向上加速度数值的变化，通过矢量运算计算出该传感器所在位置的变化轨迹；

步骤E，通过统计所有加速度传感器的空间位置变化轨迹，摹拟得到加速度传感器所在腹壁位置的变化轨迹，判断出整体腹壁皮肤的不同动作数据信息；

步骤F，将步骤E得到的动作数据信息传输给外部计算机，采用图形软件摹拟呈现腹壁的运动轨迹。

Claims (5)

1.一种摹拟腹壁表面动作的装置，其特征在于：包括N个加速度传感器、信号处理电路、ARM芯片、时间芯片、USB接口、用于向ARM供电的电源、用于向时间芯片供电的电池，所述N为大于2的自然数；其中，所述N个加速传感器并联后与信号处理电路的输入端相连接，所述信号处理器的输出端与ARM芯片相连接，所述时间芯片的输出端与ARM芯片的输入端相连接，所述ARM芯片的输出端通过USB接口连接外部PC机。

2.根据权利要求1所述的一种摹拟腹壁表面动作的装置，其特征在于：所述信号处理电路包括惠斯通电桥转换电路、高通隔直电路、信号放大电路、低通滤波电路和二级放大电路，所述加速传感器并联后输出端与惠斯通电桥转换电路的输入端相连，惠斯通电桥转换电路的输出端与高通隔直电路的输入端相连，高通隔直电路的输出端与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与二级放大器的输入端相连，二级放大器的输出端与ARM芯片的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种摹拟腹壁表面动作的装置，其特征在于：所述ARM芯片采用LPC1574型芯片。

4.根据权利要求1所述的一种摹拟腹壁表面动作的装置，其特征在于：所述加速传感器采用MMA6271Q型三轴加速传感器。

5.一种采用权利要求1所述的装置摹拟腹壁表面动作的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A  ，检测获取每个加速度传感器的三轴加速度数值，所述三轴加速度数值为三维空间数值；

步骤B，将步骤A获取的三轴加速度数值转化成一个矢量值来代表每个加速度传感器所在的空间位置；

步骤C，根据不同时间间隔检测出的加速度传感器数据，不断更新并存储步骤B所述的矢量值；

步骤D，重复步骤A至步骤C，得到加速度传感器在三维空间的三个方向上加速度数值的变化，通过矢量运算计算出该传感器所在位置的变化轨迹；

步骤E，通过统计所有加速度传感器的空间位置变化轨迹，摹拟得到加速度传感器所在腹壁位置的变化轨迹，判断出整体腹壁皮肤的不同动作数据信息；

步骤F，将步骤E得到的动作数据信息传输给外部计算机，采用图形软件摹拟呈现腹壁的运动轨迹。

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