[发明专利]一种脚底压力测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及传感器测量技术领域，具体涉及一种脚底压力测量装置。

背景技术

脚底压力作为一项重要的生理参数在人体步态分析、相关足疾诊断、下肢康复医疗和鞋的设计制造中起着重要的作用。脚底压力测量技术经历了从足印技术到脚底压力扫描技术和测力台技术再到压力鞋和鞋垫的发展阶段。其中压力鞋和鞋垫是指将传感器装置集成在鞋或鞋垫中，使得鞋或鞋垫具有压力测量功能。因为该压力测量形式具有能够实时测量连续的步态压力分布的特点，并且不会影响人的自然步态，所以其代表了脚底压力测量发展的趋势。

脚底压力传感器作为压力鞋和鞋垫的核心器件，对于其性能具有决定性的影响。脚底力测量要求传感器具有较高的灵敏度和健壮性以保证能够准确地完成脚底力的实时测量，并且具有高的可靠性以保证具有足够的使用寿命。同时要保证传感器具有较小的尺寸和质量，以方便其安装和使用，确保在使用过程中不会影响到正常行走的步态。虽然目前已有各种类型的传感器用于脚底压力测量，但是由于其受到测量精度和可靠性等方面因素的影响，因此在很多应用场合的应用受到了不同程度的限制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种脚底压力测量装置，具有结构简单，测量精度高，性能可靠的优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种脚底压力测量装置，包括鞋底1，在鞋底1的足跟处至少布置一个或一个以上的第一脚底压力传感器2，在第一跖骨头处至少布置一个或一个以上的第二脚底压力传感器11，在第五跖骨头处至少布置一个或一个以上的第三脚底压力传感器10，在鞋底1的中间配置有引线槽3，第一脚底压力传感器2、第二脚底压力传感器11和第三脚底压力传感器10的电源接口端之间通过位于引线槽3的电线4连接，第一脚底压力传感器2、第二脚底压力传感器11和第三脚底压力传感器10的信号输出端分别和计算机A相连，第一脚底压力传感器2的电源线和电源B相连。

所述的第一脚底压力传感器2、第二脚底压力传感器11和第三脚底压力传感器10的结构相同，均包括金属弹性体5，在金属弹性体5的顶部下表面上配置有硅微压阻式力敏芯片6和转接焊盘7，硅微压阻式力敏芯片6上布置的四个力敏电阻条通过金丝导线由转接焊盘7连接成惠斯登电桥，导线孔8配置在金属弹性体5的侧壁底部，盖板9位于金属弹性体5的下部，并和金属弹性体5的侧壁相接。

所述的金属弹性体5采用具有硬中心的平膜片的结构形式。

所述的硅微压阻式力敏芯片6是采用SOI技术根据硅材料的压阻效应制作的半导体敏感元件。

本发明的工作原理为：

接通电源B后，人的脚底直接与脚底压力传感器2的金属弹性体5接触，在人体重力作用下金属弹性体5产生弹性变形并且传递到配置在金属弹性体5上的硅微压阻式力敏芯片6上，硅微压阻式力敏芯片6在该弹性变形导致的应力作用下组成惠斯通电桥的压敏电阻值发生改变，电桥失去平衡，输出一个与所加脚底压力相对应的电压信号，将每一个脚底压力传感器2的输出的电压送入计算机A进行数据处理之后得到脚底压力的测量结果。

由于本发明的脚底压力传感器2采用硅微压阻式力敏芯片6作为脚底压力传感器的敏感元件，该敏感元件不仅体积小，重量轻，而且响应频率高，灵敏度高，故而具有结构简单，测量精度高，性能可靠的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明脚底力传感器2的截面示意图。

图3为本发明硅微压阻式力敏芯片6与转接焊盘7的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的结构原理与工作原理作详细说明。

参见图1，一种脚底压力测量装置，包括鞋底1，在鞋底1的足跟处至少布置一个或一个以上的第一脚底压力传感器2，在第一跖骨头处至少布置一个或一个以上的第二脚底压力传感器11，在第五跖骨头处至少布置一个或一个以上的第三脚底压力传感器10，在鞋底1的中间配置有引线槽3，增加传感器个数可以使得脚底压力分布的测量结果更加精确，第一脚底压力传感器2、第二脚底压力传感器11和第三脚底压力传感器10的电源接口端之间通过位于引线槽3的电线4连接，第一脚底压力传感器2、第二脚底压力传感器11和第三脚底压力传感器10的信号输出端分别和计算机A相连，第一脚底压力传感器2的电源线和电源B相连。