[发明专利]一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理技术，具体涉及一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统。

背景技术

在现代信息化数据时代下，信号传输已经日趋成熟，但是相对于武术领域，则没有利用传感器来进行信号传输处理的先例，由于跆拳道以及散打比赛在评判过程中的一点失误很有可能对比赛结果造成很大的偏差，仅靠裁判不足以保证比赛的公平、公开、公正。

在2015年西安邮电大学的硕士研究生论文所提到的散打电子护具的设计与研究一文中，采用了信息采集、传输及处理系统；但是其系统中，感应打击力度的传感器不够敏感，检测范围不够完整，且传感器易弯折、变形，导致感应灵敏度进一步下降；信号的传输速度慢，无法适用于节奏较快的散打比赛，未对所传输的信号进行筛选判定，容易使信号传输出现错误，造成误判；同时，信号的集中处理也不够完善，容易造成信号干扰，使信号的传输紊乱，造成最终传输到终端机进行数据处理的信号出现交叉干扰。

发明内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统，其传感器全面覆盖在护具内表面，使得传感器能够全方位清晰的感应压力信号，不容易出现误判；在传感器中加入银纳米膜层，使电阻率降低，有利于整套电子护具电压的降低；在缓冲层与压电薄膜层的真空填充层，可使因压力发生形变的传感器快速复原，使得传感器不会因为长期使用而降低灵敏度；而整个信号采集处理系统中，对转换后的数字信号进行判定，筛选出不符合规定的信号，减少了误判的发生概率；同时，数据集中器通过多个端口将不同频率的信号集中处理，避免了信号的干扰，使信号最终能传输到终端处理模块进行数据处理。

本发明提供一种武术散打电子护具的传感器，其技术方案如下：

一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层，所述压电薄膜层的内部夹设有两片压力感应膜片，两片所述的压力感应膜片之间还设有降低电阻率的银纳米膜层；所述压电薄膜层的上下两面均设置有缓冲层，所述的缓冲层与压电薄膜层之间设有0.25-0.5mm的真空填充层，所述缓冲层远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层的柔性屏蔽层。

在本技术方案中，使传感器芯片全方位覆盖的护具内表面，利用压力原理将感应到的打击力转化为电信号，实现在武术散打竞赛中通过感应信号来自动计分的功能，不易产生误判；其中的压电薄膜层能有效感应并转化信号，感应灵敏度高；且缓冲层能有效缓冲力量，保护压电薄膜层；柔性屏蔽层能屏蔽信号并包裹保护整个传感器，避免信号出现干扰，造成传输紊乱；再在缓冲层与压电薄膜层之间加设真空填充层，使因重击产生形变的传感器能快速无损伤的复原，提高传感器的使用寿命，保持较高的感应灵敏度。

作为上述方案的进一步优化，所述压电薄膜层的正极和负极分别连接有金属导线，所述的压力感应膜片通过金属导线连接信号处理模块。目的是通过金属导线作为介质，将经由压力感应膜片转化成的电信号传输至后续的信号处理模块，后续处理模块由单片机控制，再将该电信号数模转化为数字信号，实现了信号的传输，有效获取了因打击护具而产生的信号，并记录保存。

作为上述方案的进一步优化，所述压电薄膜层的厚度为0.2-0.5mm，所述缓冲层的厚度为0.7-1.2mm，所述柔性屏蔽层的厚度为0.1-0.3mm。目的是

作为上述方案的更进一步优化，所述的柔性屏蔽层为高强度塑料薄膜材质。目的是既实现了信号屏蔽的功能，又使得该柔性屏蔽层可弯曲、变形。

本发明还提供一种武术散打电子护具的信号采集处理系统，其技术方案如下：

一种武术散打电子护具的信号采集处理系统，包括传感器模块、电路调理模块、数模转换模块、信号判定模块、无线发射模块和无线接收模块，其中：

传感器模块，用于接收外接压力，将压力极化产生微弱电流形成打击力信号，并传输该打击力信号至各自对应的电路调理模块；

电路调理模块，用于将采集后的打击力信号进行初步处理形成模拟信号，并 将处理后所形成的模拟信号传输至数模转换模块；

数模转换模块，用于收集多路模拟信号，并将该模拟信号经过数模转换形成数字信号；

信号判定模块，用于判定数模转换后的数字信号，如果频率低于429.00MHz,则拦截下该数字信号；如果频率高于434.90MHz,则拦截下该数字信号；如果频率在429.00-434.90MHz之间,则将该数字信号传输至无线发射模块；

无线发射模块，用于经过信号判定后的数字信号配置在不同频率的载频，并传输至无线接收模块；