基于PVDF壓電薄膜足底壓力測量系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科技水平和生活水平的不斷提高，人們對運(yùn)動(dòng)健身的需求越來越強(qiáng)烈。而人體的運(yùn)動(dòng)就是足部與地面不斷接觸的過程，由于自身重力的存在，當(dāng)足部與地面接觸時(shí)便會(huì)產(chǎn)生足底壓力。當(dāng)足部有傷病變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，足底壓力和壓強(qiáng)的分布都會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。因此，對足底壓力分布進(jìn)行研究，對于臨床醫(yī)學(xué)診斷、體育訓(xùn)練等領(lǐng)域來說具有一定的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。論文主要研究任務(wù)如下：
　?。?）本文采用具有易加工、柔軟、韌性好等特點(diǎn)的PVDF壓電薄膜傳感器作為足

2、底壓力的采集元件。在研究其壓電特性的基礎(chǔ)上，研制了單路足底壓力測量樣板，主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通訊兩部分。數(shù)據(jù)采集部分主要有電荷放大電路、濾波電路、后級調(diào)整輸出電路等電路；數(shù)據(jù)通訊部分主要有ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng)、無線數(shù)傳模塊、串口通訊等電路。在單路足底壓力測量樣板的基礎(chǔ)上，根據(jù)足底解剖區(qū)域布置八路PVDF壓電薄膜傳感器采集足底壓力分布情況，從而研制出相應(yīng)的八路并行足底壓力測量系統(tǒng)。
　?。?）通過C語言編程實(shí)現(xiàn)八路PVD

3、F壓電薄膜傳感器信號的采集、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的無線傳輸及串口通訊等功能。文中詳細(xì)闡述了單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)過程，并給出了部分關(guān)鍵代碼。通過YL-100IL設(shè)置通信軟件配置無線數(shù)傳模塊數(shù)據(jù)傳輸速率，結(jié)合友善串口助手軟件完成數(shù)據(jù)的接收和存儲，并將測量得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MATLAB軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
　?。?）結(jié)合研制出的足底壓力測量系統(tǒng)完成了 PVDF壓電薄膜傳感器的靜態(tài)標(biāo)定。其中，靜態(tài)標(biāo)定是在系統(tǒng)增益分別為K=10、K=25及K=76三種條件

4、下進(jìn)行的，并給出了三種系統(tǒng)增益下的靜態(tài)標(biāo)定曲線及精度分析。
　?。?）設(shè)計(jì)足底壓力分布實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為步態(tài)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)站立實(shí)驗(yàn)兩部分進(jìn)行。步態(tài)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)主要包括：平地光腳行走實(shí)驗(yàn)、平地鞋墊光腳行走實(shí)驗(yàn)及平地運(yùn)動(dòng)鞋光腳行走實(shí)驗(yàn)，分別研究這三種條件對足底壓力分布曲線的影響情況；靜態(tài)站立實(shí)驗(yàn)給出了受試者在單/雙腳站立時(shí)的足底壓力分布情況。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果符合實(shí)際的足底壓力分布情況，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，本文設(shè)計(jì)的足底壓