坐姿壓力分布測量系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、人的一生中許多人有大部分時間是處于坐姿狀態(tài)的，當(dāng)人體長期處于坐姿狀態(tài)時，由于局部受壓過大或受力不平衡，可能會導(dǎo)致坐瘡和一些腰椎疾病如脊柱損傷、腰椎間盤突出等。研究表明，不良的坐姿會引發(fā)很多疾病，尤其是對于那些半身不遂或患有褥瘡的病人，由坐姿不當(dāng)而引起的疾病有時會是致命的。坐姿壓力分布指當(dāng)人坐在座椅上時，座椅對人體各部分壓力的大小及其分布狀態(tài)。測量人坐時各個部分特別是關(guān)節(jié)的受力狀況，是非常必要的。人體壓力分布測量系統(tǒng)是預(yù)防上述疾病的有效工

2、具，但目前國內(nèi)對壓力分布的測量主要集中在足底壓力的測量上，在坐姿壓力分布測量上目前研究較少。人體壓力分布和坐姿有著密切的聯(lián)系，坐姿壓力分布測量系統(tǒng)可對人體的壓力分布進行測量、坐姿進行分析。該系統(tǒng)可以指導(dǎo)人們正確的坐姿，幫助人們預(yù)防由于坐姿不當(dāng)而產(chǎn)生的疾病。
　　坐姿壓力分布測量系統(tǒng)主要由四大部分組成：壓力傳感器陣列，多路信號切換電路，信號采集及接口電路，計算機圖形處理系統(tǒng)。
　　壓力傳感器陣列由上版面，下版面及許多傳感點組成

3、，傳感點采用導(dǎo)電橡膠作為傳感器陣列的敏感單元。利用導(dǎo)電橡膠的壓力-電阻特性，采用特殊的分層結(jié)構(gòu)和制作方法制作出壓力傳感器陣列。
　　針對系統(tǒng)信號通道比較多，選用多路模擬開關(guān)來對傳感器的信號進行高速切換。對于連接傳感器的模擬開關(guān)，為了減少非導(dǎo)通通道漏電流的影響，采用兩級串聯(lián)的設(shè)計方案。
　　信號采集部分A/D轉(zhuǎn)換芯片選用的是MAXIN公司生產(chǎn)的12位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器MAX174A。系統(tǒng)中采用RS232串口與PC機的串行口

4、進行串行通訊。
　　計算機圖形處理系統(tǒng)包括實時壓力數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)顯示及分析兩個內(nèi)容，對于采集到的每一幀電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)電阻-壓力的擬合線性方程統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的壓強數(shù)據(jù)，用色譜圖表示。在顏色的分配上，為了符合人眼對色彩的分辨特性，按照光譜順序設(shè)計配色方案；最后綜合運用插值算法，將壓力分布圖顯示出來。
　　最后，應(yīng)用本系統(tǒng)對正常人和腰脊椎病患者進行實例測試，系統(tǒng)可對人體的坐姿情況進行簡單的判別，測試結(jié)果對比效果明顯、合理。分析和實