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接觸式串聯(lián)傳感器
來(lái)源:薄膜壓力傳感器壓力分布 | 發(fā)布時(shí)間:2019/8/2 12:04:03 | 瀏覽次數(shù)：
現(xiàn)在，形狀和合身的問(wèn)題已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)服裝，延伸到了更專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品，如胸罩、手套、塑身衣、壓縮長(zhǎng)筒襪、尿布和眼鏡，到了蓬勃發(fā)展的可穿戴技術(shù)市場(chǎng)，市場(chǎng)上有健身帶、智能手表和收集生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的耳機(jī)。IC信息或與移動(dòng)設(shè)備交互。 由于存在如此多的利害關(guān)系，可穿戴設(shè)備制造商正越來(lái)越多地投資于復(fù)雜的壓力圖研究，以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出舒適和合身的產(chǎn)品，從而獲得最大的市場(chǎng)份額。 測(cè)量壓力 對(duì)于長(zhǎng)期接觸身體或接觸特別敏感區(qū)域的可穿戴設(shè)備，在特定點(diǎn)施加的壓力是首要考慮因素。然而，測(cè)量壓力的大小可能很困難，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，大多數(shù)人很難確定靜壓。也就是說(shuō)，人體對(duì)變化的壓力比恒載更敏感。相反，通過(guò)在測(cè)試和開(kāi)發(fā)中集成電容傳感器技術(shù)，可穿戴制造商可以捕捉和量化用戶在佩戴設(shè)計(jì)時(shí)感受到的壓力，以優(yōu)化配合和功能。 電容式觸覺(jué)傳感器技術(shù) 電容式觸覺(jué)傳感器涉及由可壓縮介質(zhì)結(jié)構(gòu)隔開(kāi)的兩個(gè)電極。當(dāng)施加壓力時(shí)，間隙減小，電容升高。與電阻技術(shù)不同，兩個(gè)電極永遠(yuǎn)不會(huì)接觸。因此，電容式傳感器即使承受多個(gè)重復(fù)負(fù)載，也不太容易磨損或失效。 電容式傳感器技術(shù)比電阻式傳感器有幾個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)，包括在重復(fù)性和耐久性方面具有更大的穩(wěn)定性，以及能夠精確測(cè)量極低壓力水平的能力。這可能是一個(gè)重要的考慮因素，當(dāng)衣服適合可以涉及微妙的，低水平的壓力。使用電容式傳感器，可以使用復(fù)雜的陣列測(cè)量壓力，該陣列測(cè)量數(shù)千個(gè)力點(diǎn)以創(chuàng)建高分辨率地圖，還可以使用微型力傳感器測(cè)量離散點(diǎn)的壓力。 開(kāi)發(fā)可穿戴設(shè)備的主要挑戰(zhàn)之一是人體當(dāng)然不是扁平的。它有輪廓和曲線，任何用于此目的的傳感器必須符合曲面，同時(shí)提供精確的壓力測(cè)量。幸運(yùn)的是，來(lái)自領(lǐng)先傳感器制造商的觸覺(jué)陣列選項(xiàng)可以與各種柔軟、靈活和舒適的材料集成在一起。出于研究目的，傳感器可以嵌入人體模型中，或者縫在衣服和人體模型或人體測(cè)試儀之間的帶子中。 例如，考慮胸罩，一個(gè)合適的部位是至關(guān)重要的。一個(gè)裝有觸覺(jué)壓力傳感器的人體模型可能是旨在改善胸罩設(shè)計(jì)的公司的解決方案。 觸覺(jué)壓力傳感技術(shù)的另一個(gè)合理用途是用于塑形服裝，這種服裝的設(shè)計(jì)是為了保持身體的各個(gè)部分，從而改變和表面上改善穿著者的外觀。量化壓力將是制造形狀磨損的一個(gè)關(guān)鍵因素，形狀磨損在合適的位置剛好足夠緊密，以在不過(guò)度收縮的情況下產(chǎn)生所需的效果。 觸覺(jué)壓力傳感器技術(shù)還可以幫助開(kāi)發(fā)具有醫(yī)療應(yīng)用的服裝，如用于治療和預(yù)防深靜脈血栓形成的壓縮長(zhǎng)筒襪，這種并發(fā)癥通常涉及到小腿和小腿形成潛在嚴(yán)重的血栓。低頻。耳機(jī)和其他頭盔是其他潛在的應(yīng)用，可以受益于壓力映射。 對(duì)于頭盔來(lái)說(shuō)，舒適性通常和功能性一樣重要。因?yàn)楹茈y區(qū)分一個(gè)品牌的消聲耳機(jī)與另一個(gè)品牌的消聲耳機(jī)在消聲方面的差異，舒適度和合身度在決定將要購(gòu)買(mǎi)什么產(chǎn)品方面起著重要作用。 職業(yè)體育 在職業(yè)體育中，可穿戴技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員的監(jiān)控和實(shí)時(shí)性能反饋方面也有應(yīng)用。在能量飲料公司紅牛，運(yùn)動(dòng)研究的局限性正通過(guò)紅牛的高性能團(tuán)隊(duì)被推進(jìn)。該小組與紅牛贊助運(yùn)動(dòng)員社區(qū)和一個(gè)科學(xué)家社區(qū)合作，開(kāi)展旨在探索精英表現(xiàn)特征和特征的研究，以擴(kuò)大對(duì)人類(lèi)潛能真正能力的集體理解。 “一種方法是利用尖端技術(shù)從世界上最偉大的運(yùn)動(dòng)員那里收集信息，不僅能洞察他們的表現(xiàn)，而且能使任何知識(shí)的核心適應(yīng)更廣泛的社會(huì)，使每個(gè)人的生活都變得更好，”Tec的布蘭登·拉森說(shuō)。紅牛專(zhuān)家表現(xiàn)出色。拉森是一名機(jī)械工程師，曾在美國(guó)宇航局和波音公司從事過(guò)研發(fā)工作。拉森領(lǐng)導(dǎo)了沖浪科學(xué)項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在推進(jìn)技術(shù)收集數(shù)據(jù)的同時(shí)，沖浪提供見(jiàn)解和探索性能改進(jìn)。最初的研究重點(diǎn)是確定沖浪者的腳的壓力是如何轉(zhuǎn)移到?jīng)_浪板來(lái)控制它。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要利用沖浪靴內(nèi)底的傳感器進(jìn)行高分辨率壓力測(cè)繪。 紅牛沖浪傳感器正在工作。 紅牛沖浪傳感器正在工作。 然而，捕捉足底壓力信息是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，即使是對(duì)于休閑鞋來(lái)說(shuō)，這是因?yàn)槌耸┘訌V泛的力外，鞋墊上的持續(xù)沖擊和壓力。除了這些苛刻的要求外，沖浪應(yīng)用還意味著要設(shè)計(jì)能夠承受潮濕、腐蝕性、高濕度環(huán)境和一系列溫度的壓力測(cè)繪傳感器和電子設(shè)備。 由于水對(duì)信號(hào)的干擾，車(chē)載無(wú)線數(shù)據(jù)采集也不成問(wèn)題。在仔細(xì)審查了市場(chǎng)上的可用選項(xiàng)后，拉森接觸了壓力分布系統(tǒng)（PPS），一個(gè)提供電容觸覺(jué)傳感解決方案的世界領(lǐng)先者。 PPS傳感器不同于傳統(tǒng)的電容式設(shè)計(jì)，后者需要手指或觸針與單個(gè)電極交互。相反，傳感器設(shè)計(jì)有兩個(gè)內(nèi)置電極，兩個(gè)電極由專(zhuān)有的可壓縮介質(zhì)矩陣隔開(kāi)，其作用類(lèi)似于彈簧。 為了構(gòu)建其接觸式串聯(lián)傳感器，PPS將電極排列為正交叉的疊重條帶。在極重的每個(gè)點(diǎn)處形成不同的電容器。通過(guò)選擇性地掃描單個(gè)行和列，測(cè)量該位置處的電容，從而測(cè)量局部壓力。 TactArray傳感器具有多達(dá)8192個(gè)集成傳感元件，同時(shí)測(cè)量0.01 psi至700 psi的壓力。 對(duì)于不需要陣列的應(yīng)用，PPS剛剛開(kāi)發(fā)了新的單元件、可穿戴的單觸式力傳感器，能夠可靠地量化1克以下的力。20毫米可穿戴式單觸式力傳感器由可伸縮導(dǎo)電布材料制成，具有舒適性，可用于人體，因?yàn)樗彳�、可伸縮且符合多曲面，且不會(huì)影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。 可穿戴式單觸式傳感器是一個(gè)完整的交鑰匙解決方案，帶有模擬輸出接口板。OpenSource Arduino和DAQ軟件也可用于希望開(kāi)發(fā)或?qū)鞲衅骷傻狡洚a(chǎn)品或項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)師。 為了滿足沖浪的要求，同時(shí)保持高質(zhì)量的壓力數(shù)據(jù)，PPS與紅牛工程師合作，并經(jīng)歷了多次設(shè)計(jì)迭代。 與大多數(shù)電容式觸摸傳感器不同，PPS傳感器不受濕度影響。然而，它們并不是防水的，所以公司提供了護(hù)套來(lái)保護(hù)觸覺(jué)陣列。 雙方的工程師也合作為數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)創(chuàng)造了一個(gè)小型的3D打印防水外殼。為了便于安置住房，紅牛高性能組直接與主要沖浪靴制造商rip curl合作，在腳踝彎曲點(diǎn)下方創(chuàng)建一個(gè)定制口袋，以免干擾沖浪者的技術(shù)。 在整個(gè)過(guò)程中，拉森對(duì)壓力剖面系統(tǒng)采用的測(cè)試程序及其制造能力印象深刻。 拉森說(shuō)：“壓力剖面圖有一個(gè)我經(jīng)歷過(guò)的更為嚴(yán)格的測(cè)試程序，也就是說(shuō)，很多測(cè)試程序來(lái)自于像美國(guó)宇航局和波音這樣的地方�！薄霸趥鞲衅髦袦y(cè)量沖浪者腳上的壓力，能看到這樣的精密度和工藝水平，真是令人印象深刻。” PPS傳感器已經(jīng)由紅牛隊(duì)贊助的沖浪者在墨西哥的沖浪科技營(yíng)和世界冠軍米克·范寧在低排架上的一次會(huì)議上投入使用。該系統(tǒng)成功地捕捉和存儲(chǔ)了數(shù)小時(shí)的沖浪數(shù)據(jù)，為世界級(jí)的精英沖浪者如何使用腳來(lái)控制沖浪板提供了獨(dú)特的視角。 拉森設(shè)想下一步該項(xiàng)目的發(fā)展是與PPS合作，將觸覺(jué)陣列傳感器嵌入沖浪板的甲板，不僅收集腳部的壓力分布，還收集位置。迄今為止，只有通過(guò)不太精確地觀看視頻來(lái)評(píng)估沖浪者腳的位置。 沖浪板腳壓傳感器。 沖浪板腳壓傳感器。 紅牛高性能團(tuán)隊(duì)在觸覺(jué)陣列技術(shù)方面考慮的其他應(yīng)用包括將其整合到翼服中，以更好地了解空氣動(dòng)力學(xué)皮膚的氣流和氣壓分布；山地自行車(chē)賽車(chē)手套或手柄，以確定抓地力和制動(dòng)時(shí)間。在滑板的甲板上，確定滑板運(yùn)動(dòng)員在表演特定技巧和動(dòng)作時(shí)的壓力分布。 “能夠看到媒體拉森說(shuō)：“能夠在其中一些應(yīng)用程序中看到壓力信號(hào)是一種改變游戲規(guī)則的教育工具�！薄坝辛藗鞲衅麝嚵械哪芰Γ愕乃季S會(huì)飄忽不定，你開(kāi)始意識(shí)到，當(dāng)壓力來(lái)臨時(shí)，幾乎沒(méi)有什么東西是它無(wú)法測(cè)量的。” 足壓數(shù)據(jù)采集軟件。 足壓數(shù)據(jù)采集軟件。 要了解有關(guān)紅牛項(xiàng)目的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：
 
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