[实用新型]一种检测步行时足底三轴力的传感器

说明书

本实用新型公开了一种检测步行时足底三轴力的传感器，包括信号采集部分和后端电路，信号采集部分的信号输出端与后端电路的信号输入端相连，信号采集部分包括自上而下依次设置的第一器件保护层、采集单元和第二器件保护层；采集单元包括自下而上依次设置的第四电极、第三压电薄膜、第三电极以及于第三电极之上并列且间隔设置的第一电极和第二电极，第一电极与第三电极之间设置有第一压电薄膜，第二电极与第三电极之间设置有第二压电薄膜。本实用新型在测出正应力的同时，可测出足底切应力的大小、方向的变化，弥补了现有产品的缺陷，为足底压力的测量提供了更丰富、全面的数据。本实用新型适用于医疗设备技术领域。

技术领域

本实用新型属于医疗设备技术领域，用于检测步行时足底正应力和切应力，具体地说是一种检测步行时足底三轴力的传感器。

背景技术

随着生活水平的提高，人体健康成为人们关注的重要问题。据生物全息理论，足部关联着人体的五脏六腑和各个器官，并有其相应的反射区，由此可见，足部与人体健康长寿存在着密切的关系。

人体足底压力的分布情况可以反映下肢的功能和身体姿态的变化。对足底各点压力参数进行测试和分析，可以获取人体在不同运动状态下的生理学和病理学参数，这对临床疾病诊断、术后效果评价、康复程度评估等研究均有重要的意义。传统的足底压力测量设备大多只能测量正应力，无法提供切应力的数据，然而很多疾病已被证明与后者密切相关。例如，授权公告号为CN 208511028U的中国实用新型专利公开了一种足底压力信号采集装置，其通过设置的纵向导电带和横向导电带的交叉点作为信号采集点，采集足底压力的分布。上述技术只能简单采集足底压力的分布，无法提供切应力的数据。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种检测步行时足底三轴力的传感器，可以同时测量足底的正应力、前后方向的切应力和内外方向的切应力。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种检测步行时足底三轴力的传感器，它包括信号采集部分和后端电路，信号采集部分的信号输出端与后端电路的信号输入端相连；

（一）信号采集部分

所述信号采集部分包括自上而下依次设置的第一器件保护层、采集单元和第二器件保护层；

所述采集单元包括自下而上依次设置的第四电极、第三压电薄膜、第三电极以及于第三电极之上并列且间隔设置的第一电极和第二电极，第一电极与第三电极之间设置有第一压电薄膜，第二电极与第三电极之间设置有第二压电薄膜；

所述第一压电薄膜以横向压电效应为主，其压电常数满足d_31（1） d_33（1） d_32（1）；第二压电薄膜均以横向压电效应为主，其压电常数满足d_31（2） d_33（2） d_32（2）；第三压电薄膜以纵向压电效应为主，其压电常数满足d_33（3） d_31（3） d_32（3）；

所述第一电极、第一压电薄膜和第三电极一起组成第一切应力采集组，第二电极、第二压电薄膜和第三电极一起组成第二切应力采集组，第四电极、第三压电薄膜和第三电极一起组成正应力采集组；

所述采集单元的数量为至少一个。

作为限定：所述后端电路包括串接的信号处理电路、通讯设备和上位机；

所述信号处理电路包括并联的第一～第三信号处理电路；

所述第一信号处理电路包括第一电荷放大器和第一模数转换器，第一电荷放大器的输入端与第一切应力采集组的信号输出端相连，第一电荷放大器的输出端通过第一模数转换器与通讯设备的第一输入端相连；