CN111353560A - 检测系统和信号采集装置 - Google Patents

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CN111353560A CN202010159015.8A CN202010159015A CN111353560A CN 111353560 A CN111353560 A CN 111353560A CN 202010159015 A CN202010159015 A CN 202010159015A CN 111353560 A CN111353560 A CN 111353560A
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叶涛
刘宇龙
王淼
余梦霞
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Southwest University of Science and Technology
Southern University of Science and Technology
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Southwest University of Science and Technology
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Abstract

本发明实施例提出一种检测系统和信号采集装置，涉及监测技术领域。该检测系统包括信号采集装置和读写器，信号采集装置包括无源电感线圈传感器，读写器包括天线和读写芯片，无源电感线圈通过天线与读写芯片通信；读写芯片通过天线向无源电感线圈传感器发送预设载波信号；无源电感线圈传感器根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将检测信号和预设载波信号进行调制获得调制信号，将调制信号通过天线发送至读写芯片；读写芯片依据调制信号获得被测对象的体征信号。该检测系统和信号采集装置具有体积小、电路设计简单的优点。

Description

检测系统和信号采集装置
技术领域
本发明涉及监测技术领域，具体而言，涉及一种检测系统和信号采集装置。
背景技术
目前用于监测人体的特征信息的装置(例如，用于监测病人呼吸的装置)，一般为有源的装置，其中产生振荡信号的电路与信号采集装置集成在一起，使得现有的用于监测人体的特征信息的装置具有体积较大且电路设计较为复杂的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种检测系统和信号采集装置，其具有体积小、电路设计简单的优点。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，实施例提供一种检测系统，包括信号采集装置和读写器，所述信号采集装置包括无源电感线圈传感器，所述读写器包括天线和读写芯片，所述无源电感线圈传感器通过所述天线与所述读写芯片通信；
所述读写芯片用于通过所述天线向所述无源电感线圈传感器发送预设载波信号；
所述无源电感线圈传感器用于根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得调制信号，将所述调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片；
所述读写芯片用于依据所述调制信号获得所述被测对象的体征信息。
在可选的实施方式中，所述无源电感线圈传感器包括第一线圈和第二线圈，所述信号采集装置还包括弹性部，所述第一线圈和所述第二线圈串联，所述第一线圈和所述第二线圈均固定设置在所述弹性部上；
当所述被测对象的体征变化时，所述弹性部发生弹性形变，使得所述第一线圈和所述第二线圈的相对位置发生变化，进而产生所述检测信号。
在可选的实施方式中，所述弹性部依据被测对象的体征变化做往复收缩运动，以使得所述第一线圈和所述第二线圈的相对位置对应变化，进而产生所述检测信号。
在可选的实施方式中，所述信号采集装置还包括第一非弹性基板和第二非弹性基板，所述第一线圈固定设置于所述第一非弹性基板上，所述第二线圈固定设置于所述第二非弹性基板上，所述第一非弹性基板和所述第二非弹性基板分别固定设置于所述弹性部两个相对的固定面上。
在可选的实施方式中，所述第一非弹性基板、第二非弹性基板和弹性部均采用非导电材料。
在可选的实施方式中，所述信号采集装置还包括无线芯片，所述无线芯片与所述无源电感线圈传感器电连接，所述无线芯片中预先存储有标识信息，所述标识信息与所述信号采集装置对应；
所述无线芯片用于将所述标识信息传输至所述无源电感线圈传感器；
所述无源电感线圈传感器用于将所述标识信息、所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得新的调制信号，将所述新的调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片；
所述读写芯片用于依据所述新的调制信号获得所述被测对象的体征信息并识别对应的信号采集装置。
在可选的实施方式中，所述无线芯片为NFC芯片或RFID芯片。
在可选的实施方式中，所述读写芯片预先存储有滤波器；
所述读写芯片还用于依据所述滤波器滤除所述调制信号中的所述预设载波信号，得到所述检测信号，并依据所述检测信号的幅值和频率获得所述体征信息。
在可选的实施方式中，所述无源电感线圈传感器用于依据所述检测信号对所述预设载波信号进行幅度调制和相位调制获得所述调制信号。
第二方面，实施例提供一种信号采集装置，所述信号采集装置应用于检测系统，所述检测系统包括读写器，所述信号采集装置包括无源电感线圈传感器，所述读写器包括天线和读写芯片，所述无源电感线圈传感器通过所述天线与所述读写芯片通信；
所述无源电感线圈传感器用于通过所述天线接收所述读写芯片发送的预设载波信号；
所述无源电感线圈传感器还用于根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得调制信号，将所述调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片，以使所述读写芯片依据所述调制信号获得所述被测对象的体征信息。
本发明实施例提供的检测系统和信号采集装置的有益效果为：该检测系统包括信号采集装置和读写器，信号采集装置包括无源电感线圈传感器，读写器包括天线和读写芯片，无源电感线圈通过天线与读写芯片通信；读写芯片通过天线向无源电感线圈传感器发送预设载波信号；无源电感线圈传感器根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将检测信号和预设载波信号进行调制获得调制信号，将调制信号通过天线发送至读写芯片；读写芯片依据调制信号获得被测对象的体征信号。可见，信号采集装置和读写器分开设置，可以使得被测对象仅需佩戴信号采集装置，就能实现体征信息的检测，使得被测对象佩戴的信号采集装置体积更小且轻便；同时，信号采集装置采用无源电感线圈传感器，使得信号采集装置无需设置电池以及更多复杂的电路，故减小了信号采集装置的电路的复杂程度，也降低了信号采集装置的制造成本，便于对信号采集装置进行更换。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种检测系统的结构框图；
图2示出了本发明实施例提供的一种检测系统的信号采集装置的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的另一种检测系统的信号采集装置的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的又一种检测系统的信号采集装置的结构示意图。
图标：10-检测系统；100-信号采集装置；110-无源电感线圈传感器；111-第一线圈；112-第二线圈；120-弹性部；130-第一非弹性基板；140-第二非弹性基板；150-无线芯片；200-读写器；210-天线；220-读写芯片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参照图1，为本发明实施例提供的检测系统10的一种可实施的结构框图，该检测系统10包括信号采集装置100和读写器200，信号采集装置100包括无源电感线圈传感器110，读写器200包括天线210和读写芯片220，无源电感线圈传感器110通过天线210与读写芯片220通信。
在本实施例中，读写芯片220用于通过天线210向无源电感线圈传感器110发送预设载波信号；无源电感线圈传感器110用于根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将检测信号和预设载波信号进行调制获得调制信号，将调制信号通过天线210发送至读写芯片220；读写芯片220用于依据调制信号获得被测对象的体征信息。
可以理解，信号采集装置100和读写器200独立设备，并未集成在一起。故在进行检测时，被测对象只需佩戴信号采集装置100，使得被测对象佩戴的信号采集装置100体积更小且轻便。
在本实施例中，读写芯片220中预设载波信号可以为工作人员预先设置并存储在读写芯片220，且该预设载波信号可以为正弦波。预设载波信号通过天线210发送并耦合到无源电感线圈传感器110，该无源电感线圈传感器110可以采用无源耦合平面电感线圈传感器(CPC传感器)。由于无源电感线圈传感器110的电感会因被测对象的体征变化而引起的应变而变化，进而产生检测信号。因此，预设载波信号在无源电感线圈传感器110中随电感的变化(即检测信号)调制，得到调制信号，调制信号从无源电感线圈传感器110通过天线210返回到读写芯片220，读写芯片220根据调制信号获得被测对象的体征信息。
可以理解，无源电感线圈传感器110用于依据检测信号对预设载波信号进行幅度调制和相位调制获得调制信号。
在本实施例中，在测试阶段，可以采用信号发生器产生载波信号，可以采用示波器对调制信号进行实时显示，信号发生器和示波器均与天线210电连接。信号发生器通过天线210将载波信号发送并耦合到无源电感线圈传感器110，无源电感线圈传感器110根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将检测信号和载波信号进行调制获得调制信号，将调制信号通过天线210发送至示波器，示波器将调制信号进行实时显示，以便测试人员根据显示的调制信号获得被测对象的体征信息。
请参照图2，为信号采集装置100的一种可实施的结构示意图，信号采集装置100还包括弹性部120，无源电感线圈传感器110包括第一线圈111和第二线圈112，第一线圈111和第二线圈112串联，第一线圈111和第二线圈112均固定设置在弹性部120上。当被测对象的体征变化时，弹性部120发生弹性形变，使得第一线圈111和第二线圈112的相对位置发生变化，进而产生检测信号。
可以理解，弹性部120依据被测对象的体征变化做往复收缩运动，以使得第一线圈111和第二线圈112的相对位置对应变化，进而产生检测信号。当第一线圈111和第二线圈112的相对位置对应变化时，第一线圈111和第二线圈112的互感将发生变化，无源电感线圈传感器110的总等效电感也会相应变化，进而产生检测信号。
例如，图2所示的信号采集装置100为被测对象无体征变化时，第一线圈111和第二线圈112并列堆叠在一起。请参照图3，为信号采集装置100的另一种可实施的结构示意图，图3所示的信号采集装置100为被测对象出现体征变化时，弹性部120受到应力，沿某一方向延伸，使得第一线圈111和第二线圈112的相对位置产生位移，当被测对象的体征变化消失时，弹性部120受到的应力消失，弹性部120的形变将恢复到原样，使得第一线圈111和第二线圈112并列堆叠在一起。该方向可以是水平方向，也可以是垂直方向，具体方向根据被测对象的特征变化引起的应变方向确定，在此并不作限定。
在本实施例中，第一线圈111可以固定设置在弹性部120的顶层，第二线圈112可以固定设置在弹性部120的底层，同时，第一线圈111与弹性部120的顶层固定设置的位置可以为弹性部120的一个边缘，第二线圈112与弹性部120的底层固定设置的位置可以为弹性部120的另一个边缘，前述两个边缘为弹性部120相对的两个边缘。且第一线圈111和第二线圈112可以以缝合的方式与弹性部120固定设置，也可以以粘合的方式与弹性部120固定设置。
进一步地，为了防止第一线圈111和第二线圈112受到弹性部120的影响而发生形变，如图4所示，信号采集装置100还包括第一非弹性基板130和第二非弹性基板140，第一线圈111固定设置于第一非弹性基板130上，第二线圈112固定设置于第二非弹性基板140上，第一非弹性基板130和第二非弹性基板140分别固定设置于弹性部120两个相对的固定面上。
在本实施例中，第一非弹性基板130可以固定设置在弹性部120的顶层，第二非弹性基板140可以固定设置在弹性部120的底层，同时，第一非弹性基板130与弹性部120的顶层固定设置的位置可以为弹性部120的一个边缘，第二非弹性基板140与弹性部120的底层固定设置的位置可以为弹性部120的另一个边缘，前述两个边缘为弹性部120相对的两个边缘。且第一线圈111可以以缝合或粘合的方式与第一非弹性基板130固定设置，第二线圈112可以以缝合或粘合的方式与第二非弹性基板140固定设置，第一非弹性基板130和第二非弹性基板140可以以缝合或粘合的方式与弹性部120固定设置。
在本实施例中，第一弹性基板、第二弹性基板和弹性部120均可以采用非导电材料。且弹性部120可以采用可拉伸织物，第一弹性基板和第二弹性基板可以采用不可拉伸织物。
进一步地，在本实施例中，信号采集装置100还包括无线芯片150，无线芯片150与无源电感线圈传感器110电连接，无线芯片150中预先存储有标识信息，标识信息与信号采集装置100对应。
在本实施例中，无线芯片150用于将标识信息传输至无源电感线圈传感器110；无源电感线圈传感器110用于将标识信息、检测信号和预设载波信号进行调制获得新的调制信号，将新的调制信号通过天线210发送至读写芯片220；读写芯片220用于依据新的调制信号获得被测对象的体征信息并识别对应的信号采集装置100。
可以理解，当有多个被测对象时，由于每个信号采集装置100的无线芯片150预先存储的标识信息并不相同，读写芯片220根据不同的标识信息就能将体征信息和佩戴对应信号采集装置100的被测对象相对应。
在本实施例中，无线芯片150为NFC芯片或RFID芯片。
进一步地，在本实施例中，读写芯片220预先存储有滤波器；读写芯片220还用于依据滤波器滤除调制信号中的预设载波信号，得到检测信号，并依据检测信号的幅值和频率获得体征信息。
可以理解，为了更好的进行检测，读写芯片220根据滤波器对调制信号进一步滤波以去除预设载波信号，得到检测信号。其中，该滤波器可以为三阶Butter滤波器。
在本实施例中，被测对象可以为人，检测系统10可以用于测量人体的呼吸率和身体位移率等。以测量人体的呼吸率为例进行说明。信号采集装置100佩戴于被测对象的胸部，读写器200可以放置在距离被测对象1cm处，读写器200并可以产生频率为13.56MHz、峰峰值为1V的预设载波信号发送到信号采集装置100的无源电感线圈传感器110。无源电感线圈传感器110根据被测对象因呼吸而引起的胸部起伏变化产生检测信号，并将检测信号和预设载波信号进行幅度调制和相位调制获得调制信号，无源电感线圈传感器110将调制信号发送至读写器200。读写器200的读写芯片220对调制信号进行解调，获得检测信号，并依据检测信号的幅值获得被测对象的呼吸深度，依据检测信号的频率获得被测对象的呼吸频率。其中，体征信息包括呼吸深度和呼吸频率；当读写器200与被测对象之间的距离越远，调制深度越小；当读写器200的发射功率增加时，调制深度也将增加。
进一步地，该检测系统10获得的体征信息可以与其它可穿戴传感器获得的其它体征信息相结合，以实现对被测对象更好、更全面的健康或运动监测。
综上所述，本发明实施例提供了一种检测系统和信号采集装置，该检测系统包括信号采集装置和读写器，信号采集装置包括无源电感线圈传感器，读写器包括天线和读写芯片，无源电感线圈通过天线与读写芯片通信；读写芯片通过天线向无源电感线圈传感器发送预设载波信号；无源电感线圈传感器根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将检测信号和预设载波信号进行调制获得调制信号，将调制信号通过天线发送至读写芯片；读写芯片依据调制信号获得被测对象的体征信号。可见，信号采集装置和读写器分开设置，可以使得被测对象仅需佩戴信号采集装置，就能实现体征信息的检测，使得被测对象佩戴的信号采集装置体积更小且轻便；同时，信号采集装置采用无源电感线圈传感器，使得信号采集装置无需设置电池以及更多复杂的电路，故减小了信号采集装置的电路的复杂程度，也降低了信号采集装置的制造成本，便于对信号采集装置进行更换。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测系统，其特征在于，包括信号采集装置和读写器，所述信号采集装置包括无源电感线圈传感器，所述读写器包括天线和读写芯片，所述无源电感线圈传感器通过所述天线与所述读写芯片通信；
所述读写芯片用于通过所述天线向所述无源电感线圈传感器发送预设载波信号；
所述无源电感线圈传感器用于根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得调制信号，将所述调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片；
所述读写芯片用于依据所述调制信号获得所述被测对象的体征信息。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述无源电感线圈传感器包括第一线圈和第二线圈，所述信号采集装置还包括弹性部，所述第一线圈和所述第二线圈串联，所述第一线圈和所述第二线圈均固定设置在所述弹性部上；
当所述被测对象的体征变化时，所述弹性部发生弹性形变，使得所述第一线圈和所述第二线圈的相对位置发生变化，进而产生所述检测信号。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述弹性部依据被测对象的体征变化做往复收缩运动，以使得所述第一线圈和所述第二线圈的相对位置对应变化，进而产生所述检测信号。
4.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述信号采集装置还包括第一非弹性基板和第二非弹性基板，所述第一线圈固定设置于所述第一非弹性基板上，所述第二线圈固定设置于所述第二非弹性基板上，所述第一非弹性基板和所述第二非弹性基板分别固定设置于所述弹性部两个相对的固定面上。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述第一非弹性基板、第二非弹性基板和弹性部均采用非导电材料。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述信号采集装置还包括无线芯片，所述无线芯片与所述无源电感线圈传感器电连接，所述无线芯片中预先存储有标识信息，所述标识信息与所述信号采集装置对应；
所述无线芯片用于将所述标识信息传输至所述无源电感线圈传感器；
所述无源电感线圈传感器用于将所述标识信息、所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得新的调制信号，将所述新的调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片；
所述读写芯片用于依据所述新的调制信号获得所述被测对象的体征信息并识别对应的信号采集装置。
7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述无线芯片为NFC芯片或RFID芯片。
8.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述读写芯片预先存储有滤波器；
所述读写芯片还用于依据所述滤波器滤除所述调制信号中的所述预设载波信号，得到所述检测信号，并依据所述检测信号的幅值和频率获得所述体征信息。
9.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述无源电感线圈传感器用于依据所述检测信号对所述预设载波信号进行幅度调制和相位调制获得所述调制信号。
10.一种信号采集装置，其特征在于，所述信号采集装置应用于检测系统，所述检测系统包括读写器，所述信号采集装置包括无源电感线圈传感器，所述读写器包括天线和读写芯片，所述无源电感线圈传感器通过所述天线与所述读写芯片通信；
所述无源电感线圈传感器用于通过所述天线接收所述读写芯片发送的预设载波信号；
所述无源电感线圈传感器还用于根据被测对象的体征变化产生检测信号，并将所述检测信号和所述预设载波信号进行调制获得调制信号，将所述调制信号通过所述天线发送至所述读写芯片，以使所述读写芯片依据所述调制信号获得所述被测对象的体征信息。
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