专利名称：鞋垫式压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于服装舒适性检测技术领域，涉及一种检测传感器，具体涉及一种 鞋垫式压力传感器。
背景技术：
服装舒适性包括服装压力、温、湿性等特性，服装舒适性测试就是对服装压力、服 装温、湿性等参数的检测。鞋体压力测试是指鞋对人脚面、脚底的压力检测，属于服装舒适 性测试的范围。通过在人的脚面、脚底与鞋面、鞋底之间安装压力传感器可以检测鞋体对人 脚各部位的压力，所测试的结果可用以客观的评价鞋的舒适性以及鞋的设计、制造水平。其 中对于鞋底对人脚底部位压力的动态测试结果，可以作为人在进行各种活动时地面压力对 人体影响的重要参数；该结果可以为新型鞋体设计、功能鞋(如运动鞋、保健鞋)设计提供科 学依据；该测试方法可以分析当人进行不同运动时地面压力对人体的影响。目前，国内外鞋 体压力检测普遍采用气压传感器在模拟人体上进行检测，或设计特定条件在真实人体上进 行检测。现有技术存在的主要问题气压传感器动态特性差，而且一般只能装在特制的鞋体 内，其测试结果不能全面、真实地反映人体在不同状态下鞋体对人脚部压力变化情况。
发明内容本实用新型的目的是提供一种鞋垫式压力传感器，解决了现有气压传感器动态特 性差，测试结果不能全面、真实地反映人体在不同状态下鞋体对人脚部压力变化情况的问题。本实用新型所采用的技术方案是，一种鞋垫式压力传感器，包括信号处理系统，信 号处理系统包括依次连接的C-F转换模块、频率计数器、微型计算机及电源，C-F转换模块 的输入端通过信号导线与电极相连接，电极通过电源导线与电源相连接。本实用新型的特点还在于，其中的C-F转换模块用于将电容值的变化量转换为频率的变化量。其中的频率计数器用于计算频率的变化值。其中的微型计算机用于控制整个测试系统的工作流程，对测试数据进行处理、存 储、显示。本实用新型的有益效果是，(1)鞋垫式压力传感器依据双电极电容式压力传感器的工作原理设计，其动态特 性要好于目前在该领域广泛使用的气压传感器的动态特性。(2)对于任何类型鞋子的鞋垫只要是绝缘材料制作的都可以作为鞋垫式压力传感 器的承力体，只要在鞋垫所测试压力的对应部位的上下面各装贴一片面积相同的金属箔作 为电极，即可构成鞋垫式压力传感器。检测不受鞋的类型、穿鞋人所处的状态、环境等因素 限制，操作方便。
图1是本实用新型鞋垫式压力传感器的使用状态图；图2是本实用新型鞋垫式压力传感器的结构示意图。图中，1.鞋垫体，2.电极，3.电源导线，4.信号导线，5.信号处理系统，6.电源， 7. C-F转换模块，8.频率计数器，9.微型计算机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。依据双电极板电容传感器的工作原理:Af J/IC是电容值，ε是两极板间绝缘 材料的电解常数d是电极板的面积，δ是两电极板之间的距离。其中选定不同的绝缘材料 和电极板参数后已和^都为常数，电容值C的变化量LC与δ变化量Δ δ之间的对应关 系近似为δ/δ。任何鞋子的鞋垫只要是绝缘材料都可以作为鞋垫式压力传感器的承力弹性体。当 需要检测人脚底某一部位的压力时，只需在绝缘鞋垫的对应部位的上下两面贴装上面积相 等的两片金属箔作为电极，构成一双电极板电容器；用两条绝缘细导线接在两电极上，并接 入交变电流，作为激励电源；用另外两条绝缘细导线接在两电极上作为信号测试线。当人穿 上鞋进行各种活动时，与地面形成的压力P通过鞋底、鞋垫传到人的脚底；绝缘鞋垫作为承 力弹性体受到压力P作用时，其厚度δ会发生变化，依据双电极版电容传感器的原理，该双 电极板电容器的电容量C会发生变化；而且电容值C的变化量Δ 1与鞋垫厚度δ变化量 Δ δ之间的对应关系近似为Δζ/^Δ δ/δ。依据材料力学原理，鞋垫作为弹性体，当承 受压力P作用后，其厚度δ变化量△ δ与压力P的变化量ΔΡ呈线形比例关系；在检测前 通过信号处理系统对电容值C的变化量Δ 1与压力P的变化量ΔΡ进行静态标定后，用信 号处理系统通过检测电容值C的变化量按照已经标定的KC与ΔΡ的对应关系，就能 够获得地面作用在人脚底部的压力值P。本实用新型鞋垫式压力传感器的结构，如图2所示，包括信号处理系统5，信号处 理系统5包括依次连接的C-F转换模块7、频率计数器8、微型计算机9及电源6，C-F转换 模块7的输入端通过信号导线4与电极2相连接，电极2通过电源导线3与电源6相连接。其中的C-F转换模块7用于将电容值C的变化量Δ^转换为频率F的变化量；频 率计数器8用于计算频率F的变化值；微型计算机9作为测试系统控制核心，用于控制整个 测试系统的工作流程、对测试数据进行处理、存储、显示。本实用新型的工作过程为，如图1所示，将电极2贴在任何类型绝缘材料制作的鞋 垫体1的对应部位的上下两面，构成一双电极板电容器；信号处理系统5通过电源导线3给 电极2接入交变激励电源。当人穿上鞋进行各种活动时与地面形成的压力P通过鞋底、鞋 垫传到人的脚底；鞋垫体1作为承力弹性体受到压力P作用，其厚度δ会发生变化，致使 双电极板电容器的电容量C也会发生变化；依据双电极板电容传感器的原理和材料力学原 理，在进行检测前通过信号处理系统5首先对鞋垫式压力传感器(双电极板电容器)电容值 C的变化量△ C与作用在鞋垫式压力传感器表面压力P的变化量ΔΡ的对应关系进行静态 标定；检测时当人的脚底承受地面压力P作用后，信号处理系统5通过信号导线4检测电容 值C的变化量ΔΟ按照已经标定的KC与ΔΡ的对应关系，就可以得到地面作用在人脚底部的压力值P。
权利要求一种鞋垫式压力传感器，其特征在于，包括信号处理系统(5)，信号处理系统(5)包括依次连接的C F转换模块(7)、频率计数器(8)、微型计算机(9)及电源(6)，C F转换模块(7)的输入端通过信号导线(4)与电极(2)相连接，电极(2)通过电源导线(3)与电源(6)相连接。
专利摘要本实用新型公开的一种鞋垫式压力传感器，包括信号处理系统，信号处理系统包括依次连接的C-F转换模块、频率计数器、微型计算机及电源，C-F转换模块的输入端通过信号导线与电极相连接，电极通过电源导线与电源相连接。本实用新型鞋垫式压力传感器，动态特性好，检测不受鞋的类型、穿鞋人所处的状态、环境等因素限制，操作方便。
文档编号G01L1/14GK201740611SQ20102014639
公开日2011年2月9日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者高晓丁 申请人:西安工程大学