PVDF传感器的睡眠呼吸检测研究

睡眠呼吸暂停综合征(SAS)有可能诱发心肌梗塞、脑血管意外和其他疾病,具有潜在危险性。目前用于呼吸检测的主流方法存在诸多不足。针对SAS检测的问题,提出一种基于聚偏氟乙稀(PVDF)传感器的睡眠呼吸检测方法。根据PVDF材料的压电特性,设计了一种用于检测呼吸信号的PVDF传感器。通过检测呼吸时胸部运动产生的振动信号,反映睡眠者的呼吸状态。设计了滤波电路和放大电路,对检测到的振动信号进行滤波和放大处理。通过采集受试者睡眠呼吸信号和实际睡眠状态并作对比,验证了该方法用于睡眠时呼吸信号实时检测的可能性。与传统的睡眠呼吸检测方法相比,因PVDF压电材料的阻抗和人体相近,同时具有质量轻、伸展性好等优点,故PVDF传感器具有更好的适用性和推广性。     

基于无线USB的多点脉搏信号检测

为了弥补单探头传感器反映脉搏信息局限和RS232串口数据传输速率低、移动性差的缺陷,设计了基于无线USB的多点脉搏信号检测系统来采集三维立体脉搏信号.文中采用五点式PVDF压电脉搏传感器获取脉搏信号,使用ZigBee无线技术和USB接口技术传输数据.构建五点式压电传感器成中心点加四点矩阵分布的格局,应用EZ-USB F...     

压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用

介绍了应用有机高分子压电材料聚偏氟乙烯(PVDF)制作的压电传感器和结合电子线路进行的心音监测试验.压电薄膜传感器的设计利用了阻抗变换器,使PVDF膜的高阻抗输出变为低阻抗输出,输出阻抗为3kΩ左右,并在后续电子线路中设计了高信噪比的放大电路,可对信号进行有效的放大;配合单片机、存储器等芯片技术研制出初步监测心音心电信号的监测系统,能进行心音心电信号数据的采集、传送、处理.实验表明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能完全匹配,该心音心电监测系统能够准确监测人体心音心电信号.     

基于压电俘能器的自供电步态检测系统设计

鉴于压电元件既能感测压力动态变化,又能实现能量转换,采用两种压电模块设计了一款低成本、可穿戴、可自供电的步态检测系统.以矩形双晶陶瓷压电片作为压电俘能器能量转化单元,将人体运动机械能转换成电能,并利用其为步态检测系统供电;以柔性PVDF压电薄膜作为足底压力检测单元,完成人体站立、行走、跑步、跌倒等基本步态信息的检测.实...     

基于PVDF压电传感器的车辆动态称重信号的研究

聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种高性能压电材料,非常适合应用于车辆动态称重的环境。针对PVDF传感器的特点,提出用阻尼振动模型分析PVDF传感器产生称重信号的过程,给出称重信号的频谱特点,并在自主设计的实验平台基础上对该信号进行测量。实验结果显示:相对于低频噪声,称重信号主要分布在高频段,该特点为滤除系统噪声提供了依据。根据该特点设计称重系统可以有效地减少算法设计的复杂度,提高系统的测量精确性。     

纹理触觉信息检测系统研究

本文利用PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜的压电效应和其独特物理性质,设计了一种高精度、高分辨率、高速响应的具有纹理触觉感知作用的传感器;然后,模拟人体感知纹理触觉信息的过程,制作了基于伺服电机的纹理触觉信息检测平台,可以实现对纹理压电信号的采集与调理;最后,对6种典型的纹理样本进行信号采集,通过试验数据证明了该系统的有效性.     

面向健康物联网的非接触式连续心电监测系统

随着人口老龄化程度的提高,远程健康监测系统和服务的需求日益增长。采用 PVDF压电薄膜传感器、研发信号采集与处理的现场检测主机,构建非接触式人体生理参数检测的床垫系统,设计滤波器和自适应差分阈值方法,提取人体心率、 呼吸率参数,基于云平台和物联网技术,设计了具有监测数据的存储、共享及APP终端访问等功能的心电监测系统,完成了整个系统的硬件和软件设计与调试,并进行了实物测试。实验结果表明,与标准医用仪器相比,心率和呼吸率监测结果基本一致,满足长期健康监测应用中对数据准确度的要求。     

PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统

为了满足振动传感器阵列对多点信号实时传输的要求,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包含振动信号采集模块及主控单元,前者集成了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用于采集来自PVDF传感器的振动信号以及实现信号调理和无线传输功能;后者包括Cortex-M3微控制器、SD卡和无线接收模块,用于实现传感器数据的接收和存储。实验结果表明,本系统能够实现准确的振动信号测量以及实时、可靠的数据传输。     

一种聚合物血压传感器

讨论了应用压电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜制作的血压传感器件的设计原理、结构和信号检测。实验结果发现这种传感器具有质量轻、结构简单、灵敏度高、没有人为因素影响等优点。     

基于PVDF的高压电性薄膜制备工艺研究

针对国内的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电传感器仅限于实验室阶段,仍需要大量进口的现状,通过对PVDF压电特性分析,结合传感器产品的结构,进行PVDF压电传感器的制备工艺的研究。对工艺过程中的初始薄膜制备、单轴拉伸、高压极化和磁控溅射等主要工艺进行制备工艺参数的探索,获得了PVDF压电敏感薄膜,并采用聚酰亚胺材料进行封装,得到PVDF压电传感器。对该传感器进行关键参数静态压电系数d_(33)的测试,结果为13.1PC/N,获得了满足实际工程使用的PVDF压电传感器产品。     

测量多振动参数的PVDF传感器的设计

传统测量振动参数多采用压电式加速度传感器。设计了正弦和余弦形状PVDF传感器,可以测量位移、角位移、弯矩、剪力和功率流等多个振动参数。并以测量位移和功率流为例,对其结果进行了比较,结果表明:PVDF传感器测量更方便、数据更精确,功能更齐全、应用更广泛。     

一种基于立体视觉的公交车客流计数方法

为了能实时地采集到公交系统中的客流量,提出了一种基于双目立体视觉的客流计数方法.该方法由3部分组成:运动目标检测,标记,匹配与计数.目标检测是计数问题的核心,该方法首先利用行帧差法检测可能的运动目标,然后基于视差分析判断可能目标的真伪.通过模拟环境和实际公交车环境的测试表明,该方法现场计数准确率达到92%以上,并有效克服了因计数场景中光线突变、阴影对计数准确率的影响.     

基于改进鲸鱼优化算法的外骨骼机器人步态检测

针对传统的外骨骼机器人步态检测算法中的信息单一化、准确率低、易陷入局部最优等问题，提出基于改进鲸鱼算法优化的支持向量机（IWOA-SVM）的外骨骼机器人步态检测算法，即在鲸鱼优化算法（WOA）中引入遗传算法（GA）的选择、交叉、变异操作，进而去优化支持向量机（SVM）的惩罚因子与核参数，再使用参数优化后的SVM建立分类模型，从而扩大算法的搜索范围，减小算法陷入局部最优的概率。首先，使用混合传感技术采集步态数据，即通过足底压力传感器和膝关节、髋关节角度传感器采集外骨骼机器人的运动数据，并作为步态检测系统的输入；然后，使用门限法对步态相位进行划分并标记标签；最后，将足底压力信号与髋关节、膝关节角度信号融合作为输入，使用IWOA-SVM算法完成对步态的检测。对6个标准测试函数进行仿真实验，并与GA、粒子群优化（PSO）算法、WOA进行比较，数值实验表明，改进鲸鱼优化算法（IWOA）的鲁棒性、寻优精度、收敛速度均优于其他优化算法。通过分析不同穿戴者的步态检测结果发现，准确率可达98.8%，验证了所提算法在新一代外骨骼机器人中的可行性和实用性，并与基于遗传优化算法的支持向量机（GA-SVM）、基于粒子群优化算法的支持向量机（PSO-SVM）、基于鲸鱼优化算法的支持向量机（WOA-SVM）算法进行比较，结果表明，该算法识别准确率分别提高了5.33%、2.70%、1.44%，能够对外骨骼机器人的步态进行有效检测，进而实现外骨骼机器人的精确控制及稳定行走。     

基于智能手机运动传感器的步态特征身份识别方法

利用行为特征进行身份验证是生物识别的前沿技术。为优化基于步态特征的身份识别研究中对数据的处理并改进识别的方式，提出利用智能手机运动传感器数据提取步态特征用于身份识别的方法。首先，应用空间转换算法解决传感器坐标系漂移问题，使数据可以完整准确地刻画行为特征；然后，利用支持向量机（SVM）算法对用户切换所导致的步态特征变化进行分类识别。实验结果表明，经过欧拉角法处理后，所提方法识别准确率达到95.5%，在有效识别用户变换的同时降低了空间开销和实现难度。     

短时公交客流的弦不变量预测方法

短时公交客流预测是智能公交系统动态调度的基础.文中根据短时公交客流数据特性,提出基于弦理论的短时公交客流预测方法,模拟弦结构建立弦不变量客流预测模型(SI-PFPM),并采用遗传算法优化SI-PFPM中各参数.提出基于动态时间弯曲距离的仿射传播(AP)聚类算法,对短时公交客流时间序列进行聚类分析.利用SI-PFPM预测聚类子集数据,并分析预测残差,验证SI-PFPM可以预测短时公交客流的假设成立.最后将SI-PFPM的预测性能与现有方法进行对比分析,验证SI-PFPM对短时公交客流预测的有效性.     

校车滞留儿童检测系统的研究

随着越来越多的儿童选择坐校车,儿童因滞留在校车内出现意外时有发生。为防止儿童滞留在校车内,设计了一种校车滞留儿童检测系统。系统采用STM32单片机作为控制模块,在校车的车门处安装了两组红外对管和一个数码管作为计数模块,在车内安装了人体热释电传感器和面式压力检测传感器作为检测模块,并以SIM900A为主要装置的报警模块。此系统在启动和停驻时都具有检测装置。通过实物模拟,此系统达到了要求。     

利用PVDF压电膜设计声辐射模态传感器

提出了一种新的聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器的设计方法测量板的前2阶声辐射模态伴随系数。结果表明:在中低频率,测量第一阶声辐射模态伴随系数,只需要在板布置两条PVDF传感器即可;测量第二阶声辐射模态伴随系数,可在板上布置多条传感器能得到比较精确的结果。同时,传感器测量的结果与理论相符,说明这种新型PVDF传感器的设计是可行的。     

通过PVDF阵列测量体积位移的实验研究

针对目前PVDF体积位移传感器的研究主要集中在经典边界条件(如简支、固定、自由等)、需要预知精确的边界条件等不足,提出通过伪逆方法结合Tikhonov正则化方法设计振动梁在任意未知边界条件下的压电式体积位移传感器的通用设计模型。以一未知边界条件的振动梁为例,用一组PVDF阵列测量其体积位移。在该梁表面均匀粘贴一组相同形状的矩形PVDF薄膜,然后通过所提出的新方法设计这组PVDF输出信号的加权系数,从而得到体积位移。实验结果表明这种传感器设计方法是可行的,并且不需要预知振动梁的边界条件或模态信息。     

PVDF压电薄膜制作传感器的理论研究

用PVDF压电薄膜设计传感器是近年来在传感器领域研究的一个新热点,通过对PVDF压电薄膜的压电性能的分析,根据弹性力学的薄板理论和压电效应的物态方程,导出PVDF压电薄膜的传感方程,并对偏转角口的情况进行了讨论;为用PVDF压电薄膜制作传感器提供理论基础。