CN113940633B - 检测睡眠传感器性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测睡眠传感器性能的装置，包括，激振单元，传感器单元与质量传感器；从睡眠传感器采集的信号输出至处理单元；处理单元将信号经过处理与标准数值进行比对，以判断睡眠传感器性能是否合格，实现了睡眠传感器性能的自动化检测；通过判断多组自动化循环测试结果，提高了睡眠传感器的检测效率与准确度；本申请还公开了检测睡眠传感器性能的方法。

Description

检测睡眠传感器性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，尤其提供一种检测睡眠传感器性能的装置及方法。

背景技术

目前适用于智能床上的睡眠传感器是基于采集传感器承载的床垫上方的动态压力信号，通过算法大数据分析得到床垫上方使用者的心率、呼吸率等体征信号；因此，睡眠传感器输出信号的准确性直接影响着使用者生命体征的准确性，然而市场上目前没有用于检测该类传感器的相关设备或方法；本发明是用来检测睡眠传感器性能的准确性，确保传感器产品性能的正常。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何检测睡眠传感器的性能是否准确。

为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种检测睡眠传感器的性能的装置。

本发明通过获取睡眠传感器输出的信号，将信号经过处理与标准数值进行比对，以判断睡眠传感器性能是否合格，实现了睡眠传感器性能的自动化检测；通过多组自动化循环测试程序，提高了睡眠传感器的检测效率与准确度。

本发明提供一种检测睡眠传感器的性能的装置，包括，测试工位部，测试工位部被配置为基于所述睡眠传感器下方设置的质量传感器提供的对所述睡眠传感器的质量的测量信号而将睡眠传感器移动至测试位置；

激振单元，激振单元被配置为以激振的方式向传感器单元施加周期性的非连续变化压力；

传感器单元，被配置为接收周期性的非连续变化压力并将其转化为周期性的连续变化压力并传递至所述睡眠传感器；

采集单元，配置为采集睡眠传感器对周期性的连续变化压力的响应；

处理单元，配置为采集睡眠传感器对周期性的连续变化压力的响应。

进一步地，激振单元包括激振器以及与激振器连接的激振杆。

进一步地，传感器单元，包括，第一压力传感器、第二压力传感器，以及第一压力传感器和第二压力传感器之间的弹簧。

进一步地，测试工位部，包括测试平台，测试平台上的固定装置，固定装置用于固定睡眠传感器；以及测试平台下方的电缸，电缸被配置为启动电缸以将固定睡眠传感器的测试平台移动。

进一步地，激振单元、传感器单元与测试工位部被配置为激振器下方依次连接激振杆、第一压力传感器、弹簧、第二压力传感器、测试平台与电缸；或者被配置为激振器左方或右方依次连接激振杆、第一压力传感器、弹簧、第二压力传感器、测试平台与电缸。

进一步地，包括启动电缸将测试工位部整体移动，当睡眠传感器与第二压力传感器接触且自质量传感器得到的检测值等于预设的标准质量值后，停止所述测试工位部的移动；

启动激振单元以激振的方式向传感器单元施加周期性的非连续变化压力；

采集睡眠传感器对传感器单元基于周期性的非连续变化压力转化成为周期性的连续变化压力的响应；

基于睡眠传感器对周期性的连续变化压力的响应推导睡眠传感器的频占比以及传感器单元的平均幅值并将推导出的频占比以及平均幅值与预设的频占比标准范围以及平均幅值标准范围进行比较以判断睡眠传感器是否合格。

进一步地，推导平均幅值包括在测试时间内，截取输出信号中间80％的幅值，取其中的峰谷值计算平均值；包括推导频占比包括在测试时间内将输出信号经过傅里叶变换，截取测试开始后，频率能量值是在90％的激振器频率110％的激振器频率之间的能量值总和与测试时间内频谱上的能量总和的比值。

进一步地，包括顺序依次进行多组检测；将得到的每组的频占比和平均幅值分别与各自的标准值范围进行对比；如果在该标准值范围内，则单组检测性能合格，在标准范围外，单组检测性能不合格；当每组的频占比和平均幅值均合格，则判断睡眠传感器的性能合格。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明检测设备实施例一的整体结构示意图。

图2是本发明检测设备实施例一的主体结构示意图。

图3是本发明检测方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101-机架；102-键盘鼠标；103-脚杯与脚轮；104-三色指示灯；105-处理单元；106-测试平台；107-产品接口；108-启动按钮；109-激振器；110-激振杆；111-第一压力传感器；112-弹簧；113-第二压力传感器；114-睡眠传感器；115-固定装置；116-质量传感器；117-电缸；118-激振器安装架。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例一：

参阅图1与图2的一种检测睡眠传感器性能的装置，包括，测试工位部，激振单元，传感器单元，采集单元与处理单元。

测试工位部，包括，测试平台106，测试平台106上的固定装置115，固定装置115用于固定睡眠传感器114；以及所述测试平台106下方的电缸117，所述电缸117用来控制将固定了睡眠传感器114的测试平台106移动至测试位置。

激振单元，包括，激振器109以及与激振器109连接的激振杆110。

传感器单元，包括，第一压力传感器111、第二压力传感器113，以及第一压力传感器111和第二压力传感器113之间的弹簧112。

传感器单元的设置是将激振器周期性的非连续变化压力转换为周期性的连续变化压力，并通过变化压力产生的波形来校准与持续监控激振器输出的幅值，假设激振器109下方直接依次连接激振杆110与第一压力传感器111，激振器109的上下激振直接作用于睡眠传感器114，睡眠传感器114只能受到周期性的非连续变化压力，而传感器单元由于弹簧112的连接，当第二压力传感器113紧贴睡眠传感器114时，第一压力传感器113可以随着激振器109往复振动，使睡眠传感器114一直受到连续变化的激振施压，这样可以得到连续的压力波形，此时所述第二压力传感器113受到的力接近于所述激振器的振幅幅值。

由于睡眠传感器属于精密仪器，检测工作对环境有极为苛刻的要求；任何的外部振动，例如：人说话的声音振动，人走动的空气流动等都会给传感器单元带来振动的损耗与叠加，导致传感器113检测的振幅幅值偏离预设幅值，这种情况下，所做的检测数据是无效的；增加了弹簧组件后，由于弹性势能会削弱激振器的振动强度，即曲线型的放缓激振器的振动幅值减小的速率，让传感器保证可以采集到所有有效的瞬时合格数据，让检测试验更为精准。

测试平台106在机架101顶中央，测试平台106前方有启动按钮108、产品接口107与启动按钮119测试平台106下方是键盘鼠标102；产品接口107连接睡眠传感器114以接收双通道输出信号；机架101上设有脚杯和脚轮103，脚杯和脚轮103的数量各为4个，分布在机架101的四个角，装置可以依靠脚轮103移动位置。机架101上方是激振器安装架118，用来固定激振单元；激振器安装架118四周用外壳进行包裹；外壳前方装有处理单元105；外壳上方装有三色指示灯104。

将被测睡眠传感器114安装于固定装置115中，睡眠传感器114的通信线连接至产品连接接口107，启动睡眠传感器114检测装置，启动方式为：按下启动按钮108，或，鼠标102点击处理单元105中的开始图标。

三色指示灯104在装置待机时为黄灯，检测时绿灯，设备故障时红灯，用于提示使用者设备状态。

图3公开了本发明的检测传感器性能的方法，所述方法包括步骤：

步骤S101：固定睡眠传感器114，包括将睡眠传感器114通过固定装置115固定在测试平台106上；

步骤S102：配置检测环境参数，在测试开始前设置工作环境参数，仅需要设置一次；包括在处理单元105中设置单组检测参数，包括：标准质量值、测试程序数量、各程序检测时长、各程序振动频率与振幅值；

步骤S201：启动测试，包括启动电缸117将测试平台106整体往上升，当睡眠传感器114与第二压力传感器113接触且质量传感器116检测到的值等于所述标准质量值后，则控制电缸117停止驱动测试平台106上升；用于模拟人躺在睡眠传感器114上的检测环境；

单组检测：启动激振器109，采集第二压力传感器113的值，在检测时长内，当传感器113的值不等于S102中预设的幅值时，重新采集；当传感器113的值等于S102中预设的幅值时，记录数据；睡眠传感器114在检测时长内收到周期性的连续变化压力；采集单元从睡眠传感器114获得频率与幅值的双通道波形信号；所述双通道波形信号经处理单元处理、计算后得到频占比与平均幅值数据。

步骤S301：数据处理，包括计算频占比；具体步骤为：在测试时间内，将输出信号经过傅里叶变换，截取测试开始后，频率能量值在90％的激振器频率与110％的激振器频率之间的能量值总和除以所述测试时间内频谱上的能量总和的比值；

计算平均幅值，具体步骤为：在测试时间内，截取所述输出信号中间80％的幅值，取其中的峰谷值计算平均值。

步骤S401：判断性能，按照设置的检测组数与检测组的各项指标，检测程序将顺序依次进行各组检测，每次检测将重复校准激振器，并开始单组检测程序。将频占比和平均幅值分别与各自的标准值范围进行对比；在该标准值范围内，单组检测性能合格，在标准范围外，单组检测性能不合格；当每组的频占比和平均幅值都在标准范围内，睡眠传感器114的性能合格。

本发明区别于传统现有技术的优点还在于，可以实现设置N次检测，同时这N次检测的参数都是不同的，检测装置在完成第一组检测并得到是否合格的结果后，顺序地自动完成剩下N-1次不同参数的检测，每一次检测都会得到一个判断睡眠传感器114是否合格的结果，当这N次结果都是合格的情况下，才能判断睡眠传感器114的性能是合格的。

以下是一张27次检测的参数设置表，启动检测装置前可按照下表设置参数，完成后按下启动按钮108启动装置。

第一次检测是按照顺序1的参数进行的：电缸117将测试工位部106整体上升，直至睡眠传感器114与第二压力传感器113接触，当质量传感器116检测到实际预压力等于设置的标准预压力100g后，工位上升停止；激振器109开始频率为0.5Hz的振动，振动幅值以压力传感器113的数据表示，即表格中，力的值；第一压力传感器111与第二压力传感器113按照采样率5000Hz的频率进行采样，本次顺序1的检测时间长为30s，睡眠传感器114的输出信号计算频占比、与平均幅值，平均幅值与频占比的数据会与标准范围进行对比，在范围内则给出合格结果。

接着检测装置将会自动按照表格进行顺序2的检测并得到判断结果；当装置依次顺序完成表格中的27次检测后，只有得到27次合格结果时，才能判断睡眠传感器114的性能是合格的。

在检测过程中，可以通过显示界面实时看到各传感器输出波形。

检测原理说明：

激振器109提供一个频率及幅值可设定的振动源，振动源将振动由激振杆110传递至下方传感器单元及睡眠传感器114，振动会使睡眠传感器114接收到不断变化的压力，从第一压力传感器111与第二压力传感器113采集的数据以及睡眠传感器114输出的信号，经过处理后的信号波形将会输出至处理单元105；经过处理计算的数据包括频占比以及平均幅值，将计算得到的频占比与平均幅值与预先设定好的频占比与平均幅值标准数值范围进行比较，如果分别在标准数值范围内，则睡眠传感器114被判定为性能合格，如任意一者不在标准数值内则判定不合格。

在此举例两组测试的情况：

配置检测环境参数，单组1测试，检测环境参数如下：标准质量值：100g，激振器振动频率：0.5Hz，振动幅值0.05N，测试时间为30s；单组2测试，检测环境参数如下：标准质量：100g，激振器振动频率：1Hz，激振器振动幅值0.05N，测试时间为15s。

开始测试：

单组1测试，得到的平均幅值为0.316与0.1032，平均频占比为0.978与0.0052，都在标准范围内，本组检测参数均合格；

单组2测试，得到平均幅值为0.3121、0.1187，平均频占比为0.9148,0.0340，都在标准范围内，本组检测参数均合格；

因为测试组1与2的结论均为合格，所以被测试的睡眠传感器性能是合格的。

本发明区别于传统现有技术的优点在于，现有技术只能让人试用成品，通过睡眠传感器114是否输出信号来简单判断传感器的好坏；而本发明可以定量并准确的通过设备检测睡眠传感器114的性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。其他具体可能还存在激振器水平布置的情况，即所述激振器的左侧或右侧依次连接所述激振杆、所述第一压力传感器、所述弹簧、所述第二压力传感器、所述测试平台与所述电缸。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种检测睡眠传感器性能的装置，其特征在于：包括

测试工位部，所述测试工位部被配置为基于所述睡眠传感器下方设置的质量传感器提供的对所述睡眠传感器的质量的测量信号而将所述睡眠传感器移动至测试位置；

激振单元，所述激振单元被配置为以激振的方式向传感器单元施加周期性的非连续变化压力；

传感器单元，被配置为接收所述周期性的非连续变化压力并将其转化为周期性的连续变化压力并传递至所述睡眠传感器；

所述传感器单元，包括，第一压力传感器、第二压力传感器，以及所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的弹簧；

采集单元，配置为采集所述睡眠传感器对所述周期性的连续变化压力的响应；

处理单元，配置为基于所述睡眠传感器对所述周期性的连续变化压力的响应推导所述睡眠传感器是否合格。

2.根据权利要求1所述检测睡眠传感器性能的装置，其特征在于：所述激振单元包括激振器以及与所述激振器连接的激振杆。

3.根据权利要求2所述检测睡眠传感器性能的装置，其特征在于：所述测试工位部，包括测试平台，所述测试平台上的固定装置，所述固定装置用于固定睡眠传感器；以及所述测试平台下方的电缸，所述电缸被配置为启动所述电缸以将固定睡眠传感器的测试平台移动。

4.根据权利要求3所述检测睡眠传感器性能的装置，其特征在于：所述激振单元、传感器单元与测试工位部被配置为所述激振器下方依次连接所述激振杆、所述第一压力传感器、所述弹簧、所述第二压力传感器、所述测试平台与所述电缸；或者被配置为所述激振器左方或右方依次连接所述激振杆、所述第一压力传感器、所述弹簧、所述第二压力传感器、所述测试平台与所述电缸。

5.一种检测睡眠传感器性能的方法，包括启动电缸将测试工位部整体移动，当睡眠传感器与第二压力传感器接触且自质量传感器得到的检测值等于预设的标准质量值后，停止所述测试工位部的移动；

启动激振单元以激振的方式向传感器单元施加周期性的非连续变化压力；

采集所述睡眠传感器对传感器单元基于所述周期性的非连续变化压力转化为周期性的连续变化压力的响应；

所述传感器单元，包括，第一压力传感器、第二压力传感器，以及所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的弹簧；

基于所述睡眠传感器对所述周期性的连续变化压力的响应推导所述睡眠传感器的频占比以及所述传感器单元的平均幅值并将所述推导出的所述频占比以及所述平均幅值与预设的频占比标准范围以及平均幅值标准范围进行比较以判断所述睡眠传感器是否合格。

6.根据权利要求5所述的检测睡眠传感器性能的方法，其特征在于：推导所述平均幅值包括在测试时间内，截取输出信号中间80％的幅值，取其中的峰谷值计算平均值；推导所述频占比包括在测试时间内将所述输出信号经过傅里叶变换，截取测试开始后，频率能量值是在90％的激振器频率与110％的激振器频率之间的能量值总和与所述测试时间内频谱上的能量总和的比值。

7.根据权利要求6所述检测睡眠传感器性能的方法，其特征在于：包括顺序依次进行多组检测；将得到的每组的频占比和平均幅值分别与各自的标准值范围进行对比；如果在该标准值范围内，则单组检测性能合格，在标准范围外，单组检测性能不合格；当每组的频占比和平均幅值均合格，则判断睡眠传感器的性能合格。