[发明专利]一种脚掌应力动态测量装置及方法

权利要求书

1.一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：包括垫装在鞋底(5)与鞋垫(6)之间的导电垫(1)、N个均布设在导电垫(1)上的测量电极(2)和与N个所述测量电极(2)连接的应力测量装置(3)，所述导电垫(1)的形状与鞋垫(6)的形状相同；N个所述测量电极(2)沿导电垫(1)的外边缘线进行布设，相邻两个所述测量电极(2)之间的间距均相同；其中，N为正整数且N≥6；每个所述测量电极(2)的一端均与应力测量装置(3)连接且其另一端均与导电垫(1)紧密接触。

2.按照权利要求1所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述导电垫(1)为导电橡胶垫。

3.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)布设在鞋底(5)上。

4.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：还包括与应力测量装置(3)连接的无线发射装置(4)。

5.按照权利要求4所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述无线发射装置(4)布设在鞋底(5)上。

6.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：N个所述测量电极(2)的结构和尺寸均相同；所述测量电极(2)为圆片状电极，所述测量电极(2)通过紧固件固定在导电垫(1)上。

7.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：每个所述测量电极(2)与应力测量装置(3)之间均通过导线进行连接。

8.按照权利要求1或2所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)包括激励源(3-1)、控制器(3-2)和压差测量单元(3-3)，N个所述测量电极(2)中任意相邻两个所述测量电极(2)均与激励源(3-1)连接并组成一个激励电路，N个所述测量电极(2)与激励源(3-1)组成N个所述激励电路，N个所述激励电路均由控制器(3-2)进行通断控制，N个所述激励电路均与控制器(3-2)连接；

N个所述测量电极(2)中任意相邻两个所述测量电极(2)均与压差测量单元(3-3)连接并组成一个压差测量电路，N个所述测量电极(2)与压差测量单元(3-3)组成N个所述压差测量电路，N个所述压差测量电路均由控制器(3-2)进行通断控制，N个所述压差测量电路均与控制器(3-2)连接；所述压差测量单元(3-3)为对与其连接的两个所述测量电极(2)之间的电压差值进行测量的测量单元。

9.按照权利要求8所述的一种脚掌应力动态测量装置，其特征在于：所述应力测量装置(3)还包括与压差测量单元(3-3)连接的信号放大电路(3-4)；

所述控制器(3-2)通过第一多路转换开关(3-5)对N个所述激励电路进行通断控制，N个所述激励电路均与第一多路转换开关(3-5)连接；

所述控制器(3-2)通过第二多路转换开关(3-6)对N个所述压差测量电路进行通断控制，N个所述压差测量电路均与第二多路转换开关(3-6)连接；

所述第一多路转换开关(3-5)和第二多路转换开关(3-6)均由控制器(3-2)进行控制且二者均与控制器(3-2)连接。

10.一种利用如权利要求8所述脚掌应力动态测量装置对待测脚掌应力进行动态测量的方法，其特征在于：采用所述脚掌应力动态测量装置且按照预先设定的时间间隔T_测对行走过程中待测脚掌的应力分布进行测量，并获得各测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果；各测量时刻所述待测脚掌的应力分布测量方法均相同；

对任一测量时刻待测脚掌的应力分布进行测量时，包括以下步骤：

步骤一、数据采集：通过控制器(3-2)对N个所述激励电路分别进行通断控制，由先至后完成N种不同激励状态下的数据采集过程；每种激励状态下N个所述激励电路中均有一个所述激励电路处于接通状态且其余N-1个所述激励电路均处于断开状态；

N种激励状态下的数据采集过程均相同；任一种激励状态下的数据采集过程如下：

步骤101、激励电路通断控制：通过控制器(3-2)对N个所述激励电路分别进行通断控制，使该种激励状态下处于接通状态的一个所述激励电路接通，并使该种激励状态下处于断开状态的其余N-1个所述激励电路均断开；

本步骤中，处于接通状态的所述激励电路为当前激励电路，所述当前激励电路中的两个所述测量电极(2)均为激励电极；

N个所述压差测量电路中包含所述激励电极的所述压差测量电路为当前断开压差测量电路，所述当前断开压差测量电路的数量为3个；N个所述测量电极(2)中3个所述当前断开压差测量电路之外的N-3个所述压差测量电路均为当前接通压差测量电路；

步骤102、压差测量电路通断控制：通过控制器(3-2)对N个所述压差测量电路分别进行通断控制，使步骤101中3个所述当前断开压差测量电路均处于断开状态，并使N-3个所述当前接通压差测量电路均处于接通状态；

步骤103、压差测量：采用压差测量单元(3-3)对步骤102中N-3个所述当前接通压差测量电路的两个所述测量电极(2)之间的电压差值分别进行测量，获得N-3个电压差值测量结果，并将所获得的N-3个电压差值测量结果同步传送至控制器(3-2)；所获得的N-3个电压差值测量结果为该种激励状态下的数据采集结果；

步骤104、多次重复步骤101至步骤103，完成N种不同激励状态下的数据采集过程，并获得N种激励状态下的数据采集结果；N种激励状态下的数据采集结果包括N×(N-3)个电压差值测量结果；

步骤二、基于电阻层析成像的处理：采用控制器(3-2)或与控制器(3-2)通信的上位机且调用电阻层析成像模块，对步骤一中获得的N×(N-3)个电压差值测量结果进行处理，获得该测量时刻待测脚掌的电阻层析成像结果，所获得的电阻层析成像结果为该测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果；

步骤三、返回步骤一，对下一测量时刻待测脚掌进行应力分布测量。