發(fā)布時間：2020-10-15 03:20

　　 隨著國內(nèi)老齡化的加速,人們的觀念逐漸從疾病治療轉(zhuǎn)變?yōu)榻】叼B(yǎng)生和醫(yī)療預防,從而推動國內(nèi)外關(guān)于運動健身型和醫(yī)療監(jiān)測型可穿戴設(shè)備的研究和發(fā)展,能夠?qū)崟r監(jiān)測人體環(huán)境物理信息的移動設(shè)備具有一定的前景。然而基于傳統(tǒng)傳感器的人體環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)仍有許多的不足和缺點,如供能、體積、材料堅硬等等。同時,微納技術(shù)的突飛猛進,制備具有柔性透明、自供電和體積小等特性的新型傳感器將成為可能。本文即在此背景下,提出了一種基于TENG(摩擦納米發(fā)電機)傳感器的人體環(huán)境多物理量信息采集系統(tǒng)。本系統(tǒng)將制備完成的TENG傳感器放置在人體足部,人體在行走時,促使TENG接觸分離并產(chǎn)生周期性波形,波形經(jīng)過預處理后傳到STM32單片機中進行信息采集,能夠計算出人體步伐頻率、步數(shù)、步態(tài)、行走距離、熱量消耗等多物理量信息,通過無線傳輸模塊傳到上位機中進行存儲和顯示。經(jīng)過測試驗證,設(shè)計完成的系統(tǒng)所測量的步數(shù)和行走距離略高于實際,步態(tài)識別準確率大約在65%左右,有很大的改進空間,基本滿足設(shè)計要求。本系統(tǒng)的主要工作包括:TENG傳感器的設(shè)計與加工。本文采用接觸分離式TENG作為本系統(tǒng)的傳感器,選擇PDMS和PET作為摩擦層以及ITO作為輸出電極。經(jīng)過COMSOL軟件的仿真驗證后,使用實驗室的設(shè)備進行加工和制備,獲得了一種柔性、透明以及自供電的傳感器。TENG傳感器與人體信息的實驗。通過了解TENG輸出波形的相關(guān)特性,選擇了人體步態(tài)作為本文中最主要的測量對象。將TENG置于足底,在人體行走或者跑步時,記錄TENG傳感器的輸出波形,最終得出了該傳感器與人體步伐信息的相關(guān)關(guān)系。同時,用該傳感器采集關(guān)節(jié)彎曲的信息——輸出峰值與彎曲程度成正比。人體環(huán)境多物理量采集系統(tǒng)的搭建。為了解決高電壓、低電流以及采集有效信息的問題,設(shè)計了預處理模塊對TENG輸出波形進行處理;處理后的波形傳到單片機中,捕獲上升沿并計算步態(tài)信息;步態(tài)信息通過ZigBee模塊傳到上位機中,使用Qt軟件設(shè)計的界面進行數(shù)據(jù)存儲和顯示功能。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH77;TP212
【部分圖文】：

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本文編號：2841611