CN216135877U - 用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，它的模拟心率信号产生模块的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块，心率信号放大模块的信号输出端连接喇叭；模拟呼吸信号产生模块的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块，呼吸信号放大模块的信号输出端连接第一推杆电机；第二推杆电机的可伸缩推杆固定连接推杆连接板，固定平板通过平板支撑板固定连接推杆连接板，固定平板位于推杆连接板的下方，第一推杆电机的壳体固定在推杆连接板上，固定平板开设有局部空洞，第一推杆电机的可伸缩推杆能穿过局部空洞后直接按压待测光纤传感智慧床垫，喇叭安装在固定平板的顶面。该系统实现了光纤传感智慧床垫传感性能的自动监测。

Description

用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统

技术领域

本实用新型涉及人体生命体征监测技术领域，具体地指一种用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统。

背景技术

近年来，人们对居家健康监测的需求日益强烈，通过光纤传感原理设计的生理信号监测床垫是一种非接触式的生理信号监测设备，具有使用无感、灵敏度高及无辐射等优点。但在生产制造过程中，需要使用人体生理信号进行测试，如果每套设备都用人来进行测试，生产效率非常低下，因此需要设计能够产生模拟生理信号的系统对其进行测试。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，该系统实现了光纤传感智慧床垫传感性能的自动监测。

为实现此目的，本实用新型所设计的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，它包括心率信号模拟设备、呼吸信号模拟设备和可控操作平台，其特征在于：所述心率信号模拟设备包括模拟心率信号产生模块、心率信号放大模块和喇叭，呼吸信号模拟设备包括模拟呼吸信号产生模块、呼吸信号放大模块和第一推杆电机；

模拟心率信号产生模块的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块的信号输入端，心率信号放大模块的信号输出端连接喇叭的控制信号输入端；

模拟呼吸信号产生模块的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块的信号输入端，呼吸信号放大模块的信号输出端连接第一推杆电机的控制信号输入端；

可控操作平台包括第二推杆电机、推杆连接板、平板支撑板和固定平板，所述第二推杆电机的可伸缩推杆固定连接推杆连接板，固定平板通过平板支撑板固定连接推杆连接板，固定平板位于推杆连接板的下方，所述第一推杆电机的壳体固定在推杆连接板上，固定平板开设有局部空洞，第一推杆电机的可伸缩推杆能穿过局部空洞后直接按压待测光纤传感智慧床垫，喇叭安装在固定平板的顶面，固定平板的底面用于与待测光纤传感智慧床垫贴合。

所述模拟心率信号产生模块包括第一人机交互设备和第一MCU，所述第一人机交互设备的人机交互接口连接第一MCU的人机交互接口，第一MCU的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块的信号输入端。

所述模拟呼吸信号产生模块包括第二人机交互设备和第二MCU，所述第二人机交互设备的人机交互接口连接第二MCU的人机交互接口，第二MCU的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块的信号输入端。

本实用新型的有益效果：

(1)通过模拟人体生理信号来对光纤传感智慧床垫的传感性能进行检测，相较于直接用人体进行测试，在保证检测结果准确的基础上大幅度减少了人工成本，保证产品性能一致性，利于光纤传感智慧床垫的批量化生产。

(2)模拟心率通过具有心率特征的电信号驱动喇叭产生，模拟呼吸通过具有呼吸特征的电信号驱动推杆点击产生，该方法简单且易于实现。

(3)通过MCU可以模拟不同状态的生理信号，包括正常心率信号、心率过缓信号、心率过快信号、正常呼吸信号、呼吸过缓信号、呼吸过快信号、呼吸暂停信号等。

(4)通过可控操作平台，可将测试装置进行升降，便于更换待测试光纤传感智慧床垫，减少人工负担。

(5)通过信号采集单元能够将模拟生理信号在光纤传感智慧床垫的传感结果采集回来，相关数据传输到信号处理单元，信号处理单元根据产生的模拟生理信号与采集得到的传感结果进行对比处理分析，自动给出光纤传感智慧床垫传感性能的测试结果。

(6)本实用新型的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统具有结构简单，易于实现，制造成本低，人工成本低，自动处理信号等优点，可用于光纤传感智慧床垫的实际生产检测环节，以得到品质有保障、性能稳定且一致性程度高的产品。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

其中，1—心率信号模拟设备、1.1—模拟心率信号产生模块、1.2—心率信号放大模块、1.3—喇叭、1.4—第一人机交互设备、1.5—第一MCU、2—呼吸信号模拟设备、2.1—模拟呼吸信号产生模块、2.2—呼吸信号放大模块、2.3—第一推杆电机、2.4—第二人机交互设备、2.5—第二MCU、3—可控操作平台、3.1—第二推杆电机、3.2—推杆连接板、3.3—平板支撑板、3.4—固定平板、3.5—局部空洞、4—光源输出设备、5—光电转换设备、6—模数转换设备、7—信号处理设备、8—待测光纤传感智慧床垫、9—床垫放置平台。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1和2所示的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，它包括心率信号模拟设备1、呼吸信号模拟设备2和可控操作平台3，所述心率信号模拟设备1包括模拟心率信号产生模块1.1、心率信号放大模块1.2和喇叭1.3，呼吸信号模拟设备2包括模拟呼吸信号产生模块2.1、呼吸信号放大模块2.2和第一推杆电机2.3；

模拟心率信号产生模块1.1的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块1.2的信号输入端，心率信号放大模块1.2的信号输出端连接喇叭1.3的控制信号输入端；

模拟呼吸信号产生模块2.1的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块2.2的信号输入端，呼吸信号放大模块2.2的信号输出端连接第一推杆电机2.3的控制信号输入端；

可控操作平台3包括第二推杆电机3.1、推杆连接板3.2、平板支撑板3.3和固定平板3.4，所述第二推杆电机3.1的可伸缩推杆固定连接推杆连接板3.2，固定平板3.4通过平板支撑板3.3固定连接推杆连接板3.2，固定平板3.4位于推杆连接板3.2的下方，所述第一推杆电机2.3的壳体固定在推杆连接板3.2上，固定平板3.4开设有局部空洞3.5，第一推杆电机2.3的可伸缩推杆能穿过局部空洞3.5后直接按压待测光纤传感智慧床垫8，喇叭1.3安装在固定平板3.4的顶面，固定平板3.4的底面用于与待测光纤传感智慧床垫8贴合。

上述技术方案中，它还包括光源输出设备4、光电转换设备5、模数转换设备6和信号处理设备7，所述光源输出设备4的激光光源输出端用于连接待测光纤传感智慧床垫8的激光光源输入端，光电转换设备5的光信号输入端连接待测光纤传感智慧床垫8的传感光信号输出端，光电转换设备5的电信号输出端连接模数转换设备6的模拟信号输入端，模数转换设备6的数字信号输出端连接信号处理设备7的信号输入端。

上述技术方案中，它还包括床垫放置平台9，所述床垫放置平台9的顶面用于放置待测光纤传感智慧床垫8。

上述技术方案中，可控操作平台3中的第二推杆电机3.1有两个，所述推杆连接板3.2的一端与一个第二推杆电机3.1的可伸缩推杆固定连接，推杆连接板3.2的另一端与另一个第二推杆电机3.1的可伸缩推杆固定连接。

上述技术方案中，所述平板支撑板3.3为垂直平板支撑板，垂直平板支撑板有两个，固定平板3.4的两侧分别通过一个垂直平板支撑板固定连接推杆连接板3.2。

上述技术方案中，所述模拟心率信号产生模块1.1包括第一人机交互设备1.4和第一MCU1.5，所述第一人机交互设备1.4的人机交互接口连接第一MCU1.5的人机交互接口，第一MCU1.5的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块1.2的信号输入端。利用第一人机交互设备1.4对第一MCU1.5编程生成模拟的心率电信号，所述模拟心率电信号具有人体心率信号的周期性特征及强度特征。心率信号放大模块1.2放大模拟心率电信号，并输出到喇叭1.3。

上述技术方案中，所述模拟呼吸信号产生模块2.1包括第二人机交互设备2.4和第二MCU2.5，所述第二人机交互设备2.4的人机交互接口连接第二MCU2.5的人机交互接口，第二MCU2.5的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块2.2的信号输入端。利用第二人机交互设备2.4对第二MCU2.5编程生成模拟的呼吸电信号，模拟呼吸电信号具有人体呼吸信号的周期性特征及强度特征，呼吸信号放大模块2.2放大模拟呼吸电信号，并驱动第一推杆电机2.3进行伸缩运动。

上述技术方案中，第一人机交互设备1.4和第二人机交互设备2.4用于给测试人员提供生理信号的调节功能，可以实现不同类型的生理信号的模拟；第一MCU1.5和第二MCU2.5使用嵌入式单片机，本实例中选用STM32F103为处理器，通过第一人机交互设备1.4使第一MCU1.5输出模拟心率信号驱动喇叭1.3，喇叭1.3播放模拟心率信号会得到具有相应心率特征的震动信号，该震动信号作用在待测床垫上，即可实现心率信号的模拟功能；

通过第二人机交互设备2.4使第二MCU2.5输出模拟呼吸电信号驱动第一推杆电机2.3，第一推杆电机2.3的可伸缩推杆根据接收到的具有呼吸特征的驱动信号进行伸缩运动，该运动产生不同压力，作用在待测光纤传感智慧床垫8上，即可实现呼吸信号的模拟功能。

上述技术方案中，心率信号放大模块1.2选用型号为LM3886的功率放大器，喇叭1.3选用5寸30W的中低音喇叭，呼吸信号放大模块2.2选用型号为L298N的电机驱动器，第一推杆电机2.3选用电压12V行程50MM推力850N的带编码器电动推杆电机，第二推杆电机3.1选用电压12V行程300MM推力850N的带编码器电动推杆电机，光源输出设备4选用1550nm激光光源，光电转换设备5选用PIN光电探测器二极管，模数转换设备6选用的型号为ADS1118，信号处理设备7选用的型号为STM32F103F767。

本实用新型的工作过程为：两个第二推杆电机3.1同步进行推杆伸缩，当两个第二推杆电机3.1同时伸长时，固定平板3.4被抬升，当两推杆电机缩短时，固定平板3.4被降下；

首先控制固定平板3.4抬升，将待测光纤传感智慧床垫8放置在床垫放置平台9上，然后控制固定平板3.4降下，使固定平板3.4的底部与待测光纤传感智慧床垫8贴合，

心率信号模拟设备1通过喇叭1.3将模拟的心跳信号通过固定平板3.4传输到待测光纤传感智慧床垫8上，呼吸信号模拟设备2通过第一推杆电机2.3的伸缩运动将模拟的呼吸信号通过按压的方式传输到待测光纤传感智慧床垫8上，光源输出设备4向待测光纤传感智慧床垫8提供激光光源，激光光源在待测光纤传感智慧床垫8内受到模拟的心跳信号和模拟的呼吸信号的调制，光电转换设备5将调制后的光信号转换为对应的模拟电信号，模数转换设备6再将模拟信号转换为数字信号，信号处理设备7将上述数字信号进行数据处理分析，提取信号特征，并与模拟生理信号产生单元产生的信号进行比较，自动完成光纤传感智慧床垫传感性能检测，性能检测时，首先将信号通过滤波分离出呼吸信号与心率信号两路信号，然后对信号进行处理，通过频率分析计算出心跳速率与呼吸速率，通过能量函数计算出心率信号与呼吸信号的能量强度，同时与模拟生理信号产生单元所设置的信号进行对比，计算出相关程度，根据相关程度的大小对光纤传感智慧床垫的传感性能进行判定。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：它包括心率信号模拟设备(1)、呼吸信号模拟设备(2)和可控操作平台(3)，所述心率信号模拟设备(1)包括模拟心率信号产生模块(1.1)、心率信号放大模块(1.2)和喇叭(1.3)，呼吸信号模拟设备(2)包括模拟呼吸信号产生模块(2.1)、呼吸信号放大模块(2.2)和第一推杆电机(2.3)；

模拟心率信号产生模块(1.1)的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块(1.2)的信号输入端，心率信号放大模块(1.2)的信号输出端连接喇叭(1.3)的控制信号输入端；

模拟呼吸信号产生模块(2.1)的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块(2.2)的信号输入端，呼吸信号放大模块(2.2)的信号输出端连接第一推杆电机(2.3)的控制信号输入端；

可控操作平台(3)包括第二推杆电机(3.1)、推杆连接板(3.2)、平板支撑板(3.3)和固定平板(3.4)，所述第二推杆电机(3.1)的可伸缩推杆固定连接推杆连接板(3.2)，固定平板(3.4)通过平板支撑板(3.3)固定连接推杆连接板(3.2)，固定平板(3.4)位于推杆连接板(3.2)的下方，所述第一推杆电机(2.3)的壳体固定在推杆连接板(3.2)上，固定平板(3.4)开设有局部空洞(3.5)，第一推杆电机(2.3)的可伸缩推杆能穿过局部空洞(3.5)后直接按压待测光纤传感智慧床垫(8)，喇叭(1.3)安装在固定平板(3.4)的顶面，固定平板(3.4)的底面用于与待测光纤传感智慧床垫(8)贴合。

2.根据权利要求1所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：它还包括光源输出设备(4)、光电转换设备(5)、模数转换设备(6)和信号处理设备(7)，所述光源输出设备(4)的激光光源输出端用于连接待测光纤传感智慧床垫(8)的激光光源输入端，光电转换设备(5)的光信号输入端连接待测光纤传感智慧床垫(8)的传感光信号输出端，光电转换设备(5)的电信号输出端连接模数转换设备(6)的模拟信号输入端，模数转换设备(6)的数字信号输出端连接信号处理设备(7)的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：它还包括床垫放置平台(9)，所述床垫放置平台(9)的顶面用于放置待测光纤传感智慧床垫(8)。

4.根据权利要求1所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：可控操作平台(3)中的第二推杆电机(3.1)有两个，所述推杆连接板(3.2)的一端与一个第二推杆电机(3.1)的可伸缩推杆固定连接，推杆连接板(3.2)的另一端与另一个第二推杆电机(3.1)的可伸缩推杆固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：所述平板支撑板(3.3)为垂直平板支撑板，垂直平板支撑板有两个，固定平板(3.4)的两侧分别通过一个垂直平板支撑板固定连接推杆连接板(3.2)。

6.根据权利要求1所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：所述模拟心率信号产生模块(1.1)包括第一人机交互设备(1.4)和第一MCU(1.5)，所述第一人机交互设备(1.4)的人机交互接口连接第一MCU(1.5)的人机交互接口，第一MCU(1.5)的模拟心率信号输出端连接心率信号放大模块(1.2)的信号输入端。

7.根据权利要求1所述的用于光纤传感智慧床垫的自动质检系统，其特征在于：所述模拟呼吸信号产生模块(2.1)包括第二人机交互设备(2.4)和第二MCU(2.5)，所述第二人机交互设备(2.4)的人机交互接口连接第二MCU(2.5)的人机交互接口，第二MCU(2.5)的模拟呼吸信号输出端连接呼吸信号放大模块(2.2)的信号输入端。

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