CN107595261B

CN107595261B - 一种人体振动信号采集板

Info

Publication number: CN107595261B
Application number: CN201710889522.5A
Authority: CN
Inventors: 庞志强; 刘勇; 徐成梁; 陈争光; 万科
Original assignee: Guangzhou Senviv Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Senviv Technology Co ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: CN107595261A

Abstract

本发明公开了一种人体振动信号采集板，包括上盖、底板、设置在上盖和底板之间的若干个弹性件、传感器底座和放置在传感器底座上的传感器，所述上盖中部设置有凹槽，所述凹槽的边沿设有内凹槽，所述内凹槽中间设有凸起，所述底板上与上盖的凹槽对应位置处设置有用于放置传感器底座的放置槽，所述传感器设置在传感器底座上；当没有压迫上盖时，凸起不触碰传感器，当人体压迫上盖时，上盖向下运动，凸起触碰传感器，传感器产生形变，并且传递振动信号；该人体振动信号采集板可以快速、准确的传递压力信号，省掉了压电传感器的封装结构，同时提高了信号传递的速度和准确性，制备工艺简单、节约了成本。

Description

一种人体振动信号采集板

技术领域

本发明涉及人体信号采集技术领域，具体涉及一种人体振动信号采集板。

背景技术

目前现有的信号采集板的结构是传感器需要一个外加的封装结构封装后粘贴到采集板上，存在的问题是制造工艺复杂，成本高，信号传递速度慢且灵敏性差。

公开号为CN102319057A的一篇发明专利，公开了一种波浪形生理信号采集板，包括：波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；通过波浪形柔性体将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式在日常生活中即可获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷。但该发明的拉伸力传感器需要外加封装结构，信号传递速度慢且灵敏性差，不利于信号的采集。公开号为CN203107102U的一篇实用新型专利，公开了基于智能终端的人体体征采集处理系统，包括传感器和体征采集板，传感器与体征采集板连接，还包括智能终端，所述智能终端与体征采集板连接，所述体征采集板安装在封套内；通过增加封套，既可实现体征采集板的固定、保护，也可将传感器固定在封套上，使得整个测量系统更加一体化，既保护了体征采集板和传感器，也方便了携带。以上专利的传感器需要外加封装结构，信号传递速度慢且灵敏性差，不利于信号的采集。

因此，特别需要一种锈垢清洗更加完全和减少清洗锈垢的频率的人体振动信号采集板，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种锈垢清洗更加完全和减少清洗锈垢的频率的人体振动信号采集板，来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种人体振动信号采集板，包括上盖、底板、设置在上盖和底板之间的若干个弹性件、套设在上盖和底板边缘连接处的弹性套、传感器底座和放置在传感器底座上的传感器，所述上盖中部设置有凹槽，所述凹槽的边沿设有内凹槽，所述内凹槽中间设有凸起，所述底板上与上盖的凹槽对应位置处设置有用于放置传感器底座的放置槽，所述传感器设置在传感器底座上；当没有压迫上盖时，凸起不触碰传感器，当人体压迫上盖时，上盖向下运动，凸起触碰传感器，传感器产生形变，并且传递振动信号。

为了进一步实现本发明，所述凸起的底面上设置有齿牙，齿牙的形状可以为等腰梯形、半圆形或正方形，数据采集的准确性均能够满足实际的使用，其中又以当齿牙的横截面形状设计为等腰梯形时，效果最好。

为了进一步实现本发明，所述弹性件为弹性垫圈，所述弹性垫圈上端面与上盖相贴合，所述弹性垫圈下端面与底板相贴合，所述上盖、弹性件和底板采用限位螺丝相连固定。

为了进一步实现本发明，所述弹性件为弹簧，所述弹簧上端与上盖底面固定连接，所述弹簧下端与底板顶面固定连接，所述上盖和底板采用限位螺丝相连固定。

为了进一步实现本发明，所述上盖和底板采用有机玻璃亚克力板材制成。金属材料用户普遍感觉采集信号时放置在用户枕头下太硬，而且直接接触人体时给人冷冰冰的感觉，该材料成本较金属材料低，同时提高了用户体验度。

为了进一步实现本发明，所述传感器为压电传感器。

为了进一步实现本发明，所述压电传感器为压电陶瓷传感器。

有益效果

(1)本发明使用时，将该采集板置于床头的枕头下，当人体没有压迫上盖时，凸起并不触碰传感器，当人体睡眠压迫上盖时，底板固定不动，上盖受力向下活动，上盖的凸起接触位于底板放置槽中的压力传感器，压力传递到传感器上，传感器收集压力信息并输出原始信号；采用本采集板，可以快速、准确的传递压力信号，省掉了传感器的封装结构，压力可以直接传递到传感器，提高了信号传递的速度和准确性，制备工艺简单、节约了成本。

附图说明

图1为本发明人体振动信号采集板的爆炸图；

图2为本发明人体振动信号采集板中上盖的结构示意图；

图3为本发明人体振动信号采集板齿牙为等腰梯形时凸起的局部剖视图；

图4为本发明人体振动信号采集板齿牙为半圆形时凸起的局部剖视图

图5为本发明人体振动信号采集板齿牙为正方形时凸起的局部剖视图。

附图标记说明：

1、上盖；11、凹槽；111、内凹槽；112、凸起；1121、齿牙；1121、开槽；2、底板；21、放置槽；3、弹性件；4、弹性套；5、传感器底座；6、传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

实施例一

如图1-图3所示，本发明人体振动信号采集板包括上盖1、底板2、设置在上盖1和底板2之间的若干个弹性件3、套设在上盖1和底板2边缘连接处的弹性套4、传感器底座5和放置在传感器底座5上的传感器6，其中：

上盖1中部设置有凹槽11，凹槽11的边沿设有内凹槽111，中间设有凸起112，凸起112的边缘设有与内凹槽111连通的用于放置电线的开槽1121，凸起112的底面上设置有齿牙1121，齿牙1121的横截面形状设计为等腰梯形，且等腰梯形齿牙的齿宽a为0.8mm，齿高h为0.8mm，相邻两齿牙之间的距离d为6mm。

底板2上与上盖1的凹槽11对应位置处设置有用于放置传感器底座5的放置槽21。

弹性件3可以是硅胶垫圈、橡胶垫圈等采用弹性材料制成的弹性垫圈，弹性垫圈上端面与上盖1相贴合，下端面与底板2相贴合。

传感器6采用压电石英晶体传感器、压电陶瓷传感器等压电传感器，尤其是压电陶瓷传感器。

上盖1、弹性件3和底板2采用限位螺丝相连固定。

上盖1和底板2均采用有机玻璃亚克力板材制成，金属材料用户普遍感觉采集信号时放置在用户枕头下太硬，而且直接接触人体时给人冷冰冰的感觉，该材料成本较金属材料低，同时提高了用户体验度。

使用时，将该采集板置于床头的枕头下，当人体没有压迫上盖1时，凸起112并不触碰传感器6，当人体睡眠压迫上盖1时，底板2固定不动，上盖1受力向下活动，上盖1的凸起112接触位于底板2放置槽21中的传感器6，压力传递到传感器6上，传感器6收集压力信息并输出原始信号；采用本采集板，可以快速、准确的传递压力信号，省掉了传感器6的封装结构，压力可以直接传递到传感器6，提高了信号传递的速度和准确性，制备工艺简单、节约了成本。

实施例二

与实施例一不同的是，弹性件3为弹簧，弹簧上端与上盖1底面固定连接，弹簧下端与底板2顶面固定连接，此时，上盖1和底板2采用限位螺丝相连固定。

实施例三

与实施例一不同的是，如图4所示，齿牙1121的横截面形状设计为半圆形，半圆形的半径为0.8mm。

实施例四

与实施例一不同的是，如图5所示，齿牙1121的横截面形状设计为正方形，正方形的边长为0.8mm。

对比例一：采用市售的具有外加的封装结构的传感器。

试验例一

为了验证在传感器中外加封装结构对微弱信号灵敏性的影响，特在相同条件下，使用对比例一、实施例一、实施例二中的信号采集板，分别置于床头的枕头下，测试者分别平躺在床上，头部枕靠在枕头上，然后使用专业的接触式测试仪器测量测试者的脉搏跳动频率(每分钟脉搏跳动次数)及呼吸率(每分钟呼吸的次数)，并把测试仪器测量的脉搏跳动频率和呼吸率作为标准对照值，检测齿牙形状在信息采集中对数据采集准确性的影响，实验的具体结果如下：

表1

实验中，采用方差评价数据采集的准确性，方差计算公式为：

σ²＝[(x₁-m)²+(x₂-m)²+﹒﹒﹒+(x_n-m)²]/n，

其中σ²表示方差值，m表示x₁，x₂﹒﹒﹒x_n的平均值，x₁，x₂﹒﹒﹒x_n表示脉率差值或者呼吸率差值数，n表示数值的组数。

从表1可以计算出采用对比例一进行实验时，脉率差值的平均值m＝(-3-6-6+5-3)/5＝-2.6，然后代入方差计算公式：

σ²＝[(-3+2.6)²+(-6+2.6)²+﹒﹒﹒+(-3-2.6)²]/5＝16.24

即采用对比例1中的信号采集板采集脉率的方差值为16.24，同理可以算得使用对比例1中的信号采集板采集呼吸率的方差值为2.56。

表2

同样通过方差计算公式计算得到：采用实施例一中的信号采集板采集脉率的方差值为2，使用实施例一中的信号采集板采集呼吸率的方差值为0.56。

表3

同样通过方差计算公式计算得到：采用实施例一中的信号采集板采集脉率的方差值为3.44，使用实施例一中的信号采集板采集呼吸率的方差值为1.04。

由表1、表2、表3可知，省略掉传感器的封装结构的采集板的脉率的方差值和呼吸率的方差值明显较小，准确度较高；由表2和表3可知，弹性件为弹性垫圈与弹性件为弹簧的采集板相比，前者脉率的方差值和呼吸率的方差值较小，准确度更高。

试验例二

为了验证在齿牙形状在信息采集中对微弱信号灵敏性的影响，特在相同条件下，使用实施例一、实施例三、实施例四中的信号采集板，分别置于床头的枕头下，测试者分别平躺在床上，头部枕靠在枕头上，然后使用专业的接触式测试仪器测量测试者的脉搏跳动频率(每分钟脉搏跳动次数)及呼吸率(每分钟呼吸的次数)，并把测试仪器测量的脉搏跳动频率和呼吸率作为标准对照值，检测齿牙形状在信息采集中对数据采集准确性的影响，实验的具体结果如下：

表4

同样通过方差计算公式计算得到：采用实施例一中的信号采集板采集脉率的方差值为3.76，使用实施例一中的信号采集板采集呼吸率的方差值为1.36。

表5

同样通过方差计算公式计算得到：采用实施例一中的信号采集板采集脉率的方差值为2.64，使用实施例一中的信号采集板采集呼吸率的方差值为0.8。

通过表2、表4和表5中的数据可知，当齿牙设计成等腰梯形的时候，数据采集的准确性最高，设计成正方形时次之，而设计成半圆形时数据采集的准确性最差，其原因可能是，当齿牙的横截面设计成梯形时，压力波动时齿牙与传感器接触实际上是一面积较小的矩形；而齿牙的横截面设计成正方形时，压力波动时齿牙与传感器接触实际上是一面积较大的矩形；当齿牙的横截面设计成半球形时，需要更大的接触面积才能使得齿牙与传感器接触，从而产生压力信号；因此，齿牙设计成等腰梯形的时候，数据采集的准确性最高。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims

1.一种人体振动信号采集板，包括上盖、底板和传感器，其特征在于，还包括设置在上盖和底板之间的若干个弹性件和传感器底座，所述上盖和底板采用有机玻璃亚克力板材制成，所述上盖和底板边缘连接处套设有弹性套，所述上盖中部设置有凹槽，所述凹槽的边沿设有内凹槽，所述内凹槽中间设有凸起，所述凸起的底面上设置有齿牙，所述齿牙的形状为等腰梯形，所述等腰梯形齿牙的齿宽a为0.8mm，齿高h为0.8mm，相邻两齿牙之间的距离d为6mm，所述底板上与上盖的凹槽对应位置处设置有用于放置传感器底座的放置槽，所述传感器设置在传感器底座上；当没有压迫上盖时，凸起不触碰传感器，当人体压迫上盖时，上盖向下运动，凸起触碰传感器，传感器产生形变，并且传递振动信号。

2.根据权利要求1所述的人体振动信号采集板，其特征在于，所述弹性件为弹性垫圈，所述弹性垫圈上端面与上盖相贴合，所述弹性垫圈下端面与底板相贴合，所述上盖、弹性件和底板采用限位螺丝相连固定。

3.根据权利要求1所述的人体振动信号采集板，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧上端与上盖底面固定连接，所述弹簧下端与底板顶面固定连接，所述上盖和底板采用限位螺丝相连固定。

4.根据权利要求1～3任一所述的人体振动信号采集板，其特征在于，所述传感器为压电传感器。

5.根据权利要求4所述的人体振动信号采集板，其特征在于，所述压电传感器为压电陶瓷传感器。