CN206192551U - 工作座椅体压分布测试传感器 - Google Patents
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Abstract
一种工作座椅体压分布测试传感器，其组成包括可弯弹性板、柔性电路板、圆形压电陶瓷片、可弯保护板、信号输出插座、信号输出插头。可弯弹性板位于中层，板中开有直径与圆形压电陶瓷片直径一致的通孔，以等间距矩阵状分布，圆形压电陶瓷片安装在可弯弹性板的通孔中，以可弯弹性板为中心层上下两侧各对称布置1层柔性电路板，在上下两层柔性电路板外侧，再分别布置1层可弯保护板，各层均用粘合剂固定成薄垫状。将传感器置于拖拉机等工作座椅上，在被测试人员体重的作用下，每个压电陶瓷片受压而产生压电信号，位于传感器左右两边的信号输出插座和信号输出插头将信号传出，可获得体压分布数据，为工作座椅的设计和改良提供参考，灵敏度高，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压力分布测试传感器，特别涉及工作座椅体压分布测试传感器。
背景技术
工作座椅表面支承着工作人员的体重，其座椅表面形状和硬度会影响工作人员臀部压力分布的均匀性，进而影响工作人员的舒适感，设计不良的工作座椅易产生疲劳，导致工作效率下降。为了合理地设计工作座椅，或改良、评价现有座椅，需要了解人体坐在座椅上的体压分布情况，因此工作座椅体压分布测试传感器是十分必要的。关于工作座椅体压分布测试传感器，国外的测试仪器公司有一些相关产品，但普遍价格较高，且需要与价格昂贵的配套测试系统一起购入。近年来我国开始引进压力分布测试传感器，其敏感元件多为电容式和电阻式，是将体压转换为形变，再由形变转换为电信号输出，国内目前还没有自主研发的产品，满足不了市场的需求，因此，本实用新型设计了一种工作座椅体压分布测试传感器以满足市场需求。
发明内容
本实用新型针对上述背景技术中存在的问题，设计一种工作座椅体压分布测试传感器，该传感器利用压电陶瓷的压电效应将压力转换为电信号，座椅表面上不同部位所受的压力不同，每个压电陶瓷片蒸镀的金属层上积聚的电荷数量也不同，各路电信号通过输出接口输入至外接测试系统处理分析，可得到工作座椅上体压分布的情况。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种工作座椅体压分布测试传感器，其组成包括可弯弹性板、柔性电路板、圆形压电陶瓷片、可弯保护板、信号输出插座、信号输出插头、保护罩，所述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于可弯弹性板位于中层，板中开有直径与圆形压电陶瓷片直径一致的通孔，以等间距矩阵状分布，圆形压电陶瓷片安装在可弯弹性板的通孔中，以可弯弹性板为中心层上下两侧各对称布置1层柔性电路板，在上下两层柔性电路板外侧，再分别布置1层可弯保护板，各层之间均用粘合剂固定成为薄垫状，信号输出插座位于传感器的左右两边，单行布置在左边，双行布置在右边，与信号输出插头结合可将信号输出，所述可弯弹性板由可弯曲性、耐用性、绝缘性好，具有一定硬度和弹性，且弹性模量略小于圆形压电陶瓷片的聚氨酯橡胶材料制作，所述的柔性电路板由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，包括电极片、聚酰亚胺板和内引线，所述的圆形压电陶瓷片为直径较小的圆形薄片，上下表面蒸镀金属层，其总厚度为可弯弹性板和2层聚酰亚胺板的厚度之和，所述的可弯保护板由可弯曲性好、强度高、变形小的顺丁橡胶材料制作，所述的保护罩由透气性较好的棉麻类布料制作，套装在传感器外表面。
根据上述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于所述的柔性电路板包括电极片、聚酰亚胺板和内引线，由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，电极片直径与圆形压电陶瓷片一致，与内引线连接，夹在2层聚酰亚胺板中间，以等间距呈矩阵分布排列，位置与可弯弹性板通孔一致，每层柔性电路板在靠近可弯弹性板一侧去掉与圆形压电陶瓷片及其蒸镀金属层直径相同的聚酰亚胺板材料，使每个圆形压电陶瓷片上的蒸镀金属层分别与柔性电路板对应位置上的电极片紧密接触，在靠近可弯保护板一侧去掉与电极片圆心，相同直径为2mm的聚酰亚胺板材料以便于电极片与蒸镀金属层的焊接。所述电极片的分布与个数按具体需要设定。
根据上述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于所述信号输出插座包括针脚、单侧针脚固定板和插座护口，所述的单侧针脚固定板里侧固定针脚，外侧与插座护口内壁固定，单侧针脚固定板分为上下两块，在插座护口内对称布置，所述的针脚与用于连接柔性电路板中电极片的内引线焊接，所述的插座护口为方框形，里端通过粘合剂与传感器左、右侧边固接，所述信号输出插头包括外引线、针脚、双侧针脚固定板和插头护口，所述的双侧针脚固定板两侧均固定针脚，双侧针脚固定板位于信号输出插头的中间，与插头护口固接，信号输出插头插入信号输出插座内时，信号输出插头内的针脚分别与信号输出插座内的上侧和下侧的针脚接触。
至此构成工作座椅体压分布测试传感器。
本实用新型的有益效果
1.所述的工作座椅体压分布测试传感器，采用压电陶瓷作为敏感元件，可直接将人体对座椅表面的压力转换为电信号，矩阵中每个圆形压电陶瓷片上所产生的电信号值的大小即可反映出该点所受压力值的大小，矩阵上所有点的压力值即构成人坐在工作座椅上的体压分布，转换方法简便，制造工艺简单，成本低。
2.所述的工作座椅体压分布测试传感器，其圆形压电陶瓷片可以做的很小，柔性电路板中的引线可以做的很细，因此可以得到分布密度较大的体压分布曲线。
3.所述的工作座椅体压分布测试传感器，其圆形压电陶瓷片可以选用不同电特性参数值的压电陶瓷材料制作，且可以做的很薄，因此具有测试频率范围宽，测量精度高的特点。
4.所述的工作座椅体压分布测试传感器，其可弯弹性板由可弯曲性、耐用性、绝缘性好，具有一定硬度和弹性，且弹性模量略小于圆形压电陶瓷片的聚氨酯橡胶材料制作；可弯保护板由可弯曲性好、强度高、变形小的顺丁橡胶材料制作；柔性电路板选用柔性好、强度高的标准单层FPC柔性线路板加工制作，各层通过粘合剂牢牢地粘合成薄垫状，整体结实可靠，因此，传感器具有较强的实用性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型整体布局图。
图2是引线布置与接口连接图。
图3是分层构造图。
图中标号说明：1.可弯弹性板，2.蒸镀金属层，3.电极片，4.圆形压电陶瓷片，5.聚酰亚胺板，6.可弯保护板，7.信号输出插座，8.信号输出插头，9.内引线，10.外引线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施方案进行详细描述。
实施例1：
一种工作座椅体压分布测试传感器，其组成包括可弯弹性板1、柔性电路板、圆形压电陶瓷片4、可弯保护板6、信号输出插座7、信号输出插头8、保护罩，所述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于可弯弹性板1位于中层，板中开有直径与圆形压电陶瓷片4直径一致的通孔，以等间距矩阵状分布，圆形压电陶瓷片4安装在可弯弹性板1的通孔中，以可弯弹性板1为中心层上下两侧各对称布置1层柔性电路板，在上下两层柔性电路板外侧，再分别布置1层可弯保护板6，各层之间均用粘合剂固定成为薄垫状，信号输出插座7位于传感器的左右两边，单行布置在左边，双行布置在右边，与信号输出插头8结合可将信号输出，所述可弯弹性板1由可弯曲性、耐用性、绝缘性好，具有一定硬度和弹性，且弹性模量略小于圆形压电陶瓷片4的聚氨酯橡胶材料制作，所述的柔性电路板由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，包括电极片3、聚酰亚胺板5和内引线9，所述的圆形压电陶瓷片4为直径较小的圆形薄片，上下表面蒸镀金属层2，其总厚度为可弯弹性板1和2层聚酰亚胺板5的厚度之和，所述的可弯保护板6由可弯曲性好、强度高、变形小的顺丁橡胶材料制作，所述的保护罩由透气性较好的棉麻类布料制作，套装在传感器外表面。
实施例2：
所述的柔性电路板包括电极片3、聚酰亚胺板5和内引线9，由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，电极片3直径与圆形压电陶瓷片4一致，与内引线9连接，夹在2层聚酰亚胺板5中间，以等间距呈矩阵分布排列，位置与可弯弹性板1通孔一致，每层柔性电路板在靠近可弯弹性板1一侧去掉与圆形压电陶瓷片4及其蒸镀金属层2直径相同的聚酰亚胺板5材料，使每个圆形压电陶瓷片4上的蒸镀金属层2分别与柔性电路板对应位置上的电极片3紧密接触，在靠近可弯保护板6一侧去掉与电极片3圆心相同，直径为2mm的聚酰亚胺板5材料以便于电极片3与蒸镀金属层2的焊接。所述电极片3的分布与个数按具体需要设定。当人的体重通过臀部施加在薄垫状传感器上时，由于可弯弹性板1的弹性模量略比圆形压电陶瓷片4小，所以可弯弹性板1形变略大，不会影响圆形压电陶瓷片4的受力及其形变，且能固定圆形压电陶瓷片4的横向位置不变，因此每个圆形压电陶瓷片4上所产生的电信号值的大小可反映出该处所受压力值的大小，柔性电路板具有很好的可弯性，其内引线9可在柔性电路板弯曲形变的情况下将产生的信号传至两侧的信号输出插座7。
实施例3：
所述信号输出插座7包括针脚、单侧针脚固定板和插座护口，所述的单侧针脚固定板里侧固定针脚，外侧与插座护口内壁固定，单侧针脚固定板分为上下两块，在插座护口内对称布置，所述的针脚与用于连接柔性电路板中电极片3的内引线9焊接，所述的插座护口为方框形，里端通过粘合剂与传感器左、右侧边固接，所述信号输出插头8包括外引线10、针脚、双侧针脚固定板和插头护口，所述的双侧针脚固定板两侧均固定针脚，双侧针脚固定板位于信号输出插头8的中间，与插头护口固接，信号输出插头8插入信号输出插座7内时，信号输出插头8内的针脚分别与信号输出插座7内的上侧和下侧的针脚接触。使用时，信号输出插头8插入信号输出插座7，人的体压使传感器内圆形压电陶瓷片4上的蒸镀金属层2产生不同数量的电荷，经内引线9传至信号输出插座7中的针脚，将信号输出插头8与信号输出插座7插接，使内部的针脚对应接触，通过外引线10即可将信号传递至外接测试系统，实现信号输出。
实施例4：
所述的工作座椅体压分布测试传感器，由于其厚度很薄，可以很好的贴合在座椅表面，受压时可与原座椅表面形状的变化一致，使最终测得的体压分布更接近真实的分布状况。使用时，将薄垫状传感器放置在测试座椅表面，被测试人员坐在薄垫状传感器上，臀部与薄垫状传感器接触并向下施压，压力通过保护罩、可弯保护板6、柔性电路板中的聚酰亚胺板5、电极片3和蒸镀金属层2，作用在圆形压电陶瓷片4上，由于人的臀部在座椅表面的不同部位产生不同的压力，致使每个圆形压电陶瓷片4上产生的电荷数量也不同，通过柔性电路板中的电极片3和内引线9将各路电信号引至信号输出插座7。信号输出插头8与信号输出插座7的插接，通过外引线10将电信号传递至外接测试系统，即可完成体压分布测试。对于处于振动状态下的座椅表面，如拖拉机和汽车座椅，由于发动机及路面情况等因素，在行进过程中，会产生不同频率的振动，圆形压电陶瓷片4可以选用不同电特性参数值的压电陶瓷材料制作，根据不同的需求，可实现不同频率的振动信号测试。
以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种工作座椅体压分布测试传感器，其组成包括可弯弹性板(1)、柔性电路板、圆形压电陶瓷片(4)、可弯保护板(6)、信号输出插座(7)、信号输出插头(8)、保护罩，所述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于可弯弹性板(1)位于中层，板中开有直径与圆形压电陶瓷片(4)直径一致的通孔，以等间距矩阵状分布，圆形压电陶瓷片(4)安装在可弯弹性板(1)的通孔中，以可弯弹性板(1)为中心层上下两侧各对称布置1层柔性电路板，在上下两层柔性电路板外侧，再分别布置1层可弯保护板(6)，各层之间均用粘合剂固定成为薄垫状，信号输出插座(7)位于传感器的左右两边，单行布置在左边，双行布置在右边，与信号输出插头(8)结合可将信号输出，所述可弯弹性板(1)由可弯曲性、耐用性、绝缘性好，具有一定硬度和弹性，且弹性模量略小于圆形压电陶瓷片(4)的聚氨酯橡胶材料制作，所述的柔性电路板由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，包括电极片(3)、聚酰亚胺板(5)和内引线(9)，所述的圆形压电陶瓷片(4)为直径较小的圆形薄片，上下表面蒸镀金属层(2)，其总厚度为可弯弹性板(1)和2层聚酰亚胺板(5)的厚度之和，所述的可弯保护板(6)由可弯曲性好、强度高、变形小的顺丁橡胶材料制作，所述的保护罩由透气性较好的棉麻类布料制作，套装在传感器外表面。
2.根据权利要求1所述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于所述的柔性电路板包括电极片(3)、聚酰亚胺板(5)和内引线(9)，由标准的单面FPC柔性线路板加工制作而成，电极片(3)直径与圆形压电陶瓷片(4)一致，与内引线(9)连接，夹在2层聚酰亚胺板(5)中间，以等间距呈矩阵分布排列，位置与可弯弹性板(1)通孔一致，每层柔性电路板在靠近可弯弹性板(1)一侧去掉与圆形压电陶瓷片(4)及其蒸镀金属层(2)直径相同的聚酰亚胺板(5)材料，使每个圆形压电陶瓷片(4)上的蒸镀金属层(2)分别与柔性电路板对应位置上的电极片(3)紧密接触，在靠近可弯保护板(6)一侧去掉与电极片(3)圆心相同，直径为2mm的聚酰亚胺板(5)材料以便于电极片(3)与蒸镀金属层(2)的焊接；所述电极片(3)的分布与个数按具体需要设定。
3.根据权利要求1所述的工作座椅体压分布测试传感器，其特征在于所述信号输出插座(7)包括针脚、单侧针脚固定板和插座护口，所述的单侧针脚固定板里侧固定针脚，外侧与插座护口内壁固定，单侧针脚固定板分为上下两块，在插座护口内对称布置，所述的针脚与用于连接柔性电路板中电极片(3)的内引线(9)焊接，所述的插座护口为方框形，里端通过粘合剂与传感器左、右侧边固接，所述信号输出插头(8)包括外引线(10)、针脚、双侧针脚固定板和插头护口，所述的双侧针脚固定板两侧均固定针脚，双侧针脚固定板位于信号输出插头(8)的中间，与插头护口固接，信号输出插头(8)插入信号输出插座(7)内时， 信号输出插头(8)内的针脚分别与信号输出插座(7)内的上侧和下侧的针脚接触。
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