[發(fā)明專利]一種低成本無(wú)源跌倒檢測(cè)傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911014756.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110623675A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋鶯飛;鄧鋮璣;楊立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宋鶯飛;鄧鋮璣;楊立
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11;G01C9/18;G08B21/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種低成本無(wú)源跌倒檢測(cè)傳感器，所述傳感器包括：殼體、電極A、導(dǎo)電介質(zhì)和環(huán)形電極；殼體為密封的圓柱體，電極A設(shè)置在殼體的底部，導(dǎo)電介質(zhì)位于電極A上方并與之接觸，環(huán)形電極沿殼體內(nèi)部圓周方向設(shè)置，并且位于導(dǎo)電介質(zhì)的上方。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及跌倒檢測(cè)傳感器。

背景技術(shù)

目前市場(chǎng)上可穿戴設(shè)備的老人防跌倒檢測(cè)傳感器，絕大多數(shù)都是基于MEMS(微機(jī)電系統(tǒng)，Micro Electro Mechanical System)加速度計(jì)、陀螺儀、MCU(微控制器，Microcontroller Unit)為基礎(chǔ)構(gòu)建組成的。

根據(jù)敏感機(jī)理不同，MEMS加速度計(jì)可以分為壓阻式、熱流式、諧振式和電容式等。

壓阻式MEMS加速度計(jì)容易受到壓阻材料影響，溫度效應(yīng)嚴(yán)重、靈敏度低，橫向靈敏度大，精度不高；熱流式加速度計(jì)受傳熱介質(zhì)本身的特性限制，器件頻率響應(yīng)慢、線性度差、容易受外界溫度影響。因此，熱流式和壓阻式加速度計(jì)主要用于對(duì)精度要求不高的民用領(lǐng)域或軍事領(lǐng)域中的高g值測(cè)量。諧振式微加速度計(jì)理論上可以達(dá)到導(dǎo)航級(jí)的精度，但目前技術(shù)狀態(tài)還達(dá)不到實(shí)用化。隨著MEMS加工能力提升和ASIC(專用集成電路，ApplicationSpecific Integrated Circuit)檢測(cè)能力提高，電容式MEMS加速度計(jì)的精度在不斷提升，且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，是目前跌倒檢測(cè)應(yīng)用最為廣泛的MEMS加速度計(jì)。

電容式MEMS加速度計(jì)的工作原理是用敏感元件將測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路改善信號(hào)的信噪比，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送入微處理器進(jìn)行運(yùn)算得出姿態(tài)結(jié)果。

電容式MEMS加速度計(jì)中一般有個(gè)可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊與一個(gè)固定電極組成一個(gè)電容，當(dāng)受加速度作用時(shí)，質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙會(huì)發(fā)生變化，從而使電容值發(fā)生變化。它的優(yōu)點(diǎn)很突出，靈敏度高、零頻響應(yīng)、受環(huán)境(尤其是溫度)影響小等，缺點(diǎn)也同樣突出，主要是輸入輸出非線形對(duì)應(yīng)、量程很有限以及本身是高阻抗信號(hào)源，所有的電容式MEMS加速度計(jì)都具有內(nèi)部時(shí)鐘，它是檢測(cè)電路必不可少的部分，由于泄漏經(jīng)常會(huì)對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信噪比低，傳感器需內(nèi)置信號(hào)傳輸、放大、濾波等電路，需要有外部供電才能工作。

從跌倒過(guò)程中加速度變化的波形可以看出跌倒檢測(cè)的復(fù)雜性，而跌倒檢測(cè)最關(guān)鍵要求是能夠及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出跌倒行為，但可穿戴設(shè)備對(duì)體積和功耗、成本都有限制，故選用的MCU處理性能會(huì)比較弱，不宜做大量的復(fù)雜計(jì)算。

從上述理論及工作原理可見(jiàn)這種檢測(cè)方式，對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)象需要建立復(fù)雜的算法模型，跌倒的檢測(cè)需要傳感器與高性能MCU配合才能判斷對(duì)象的姿態(tài)，需一直處于運(yùn)算工作狀態(tài)，一是無(wú)法降低設(shè)備的功耗，二是對(duì)MCU的運(yùn)算性能要求高，否則當(dāng)對(duì)象處于行動(dòng)狀態(tài)時(shí)，無(wú)法處理即時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

經(jīng)購(gòu)買(mǎi)市場(chǎng)上的此類防跌倒檢測(cè)設(shè)備實(shí)測(cè)，不但價(jià)格高，且跌倒檢測(cè)誤報(bào)率非常高，實(shí)用性不強(qiáng)，根本滿足不了用戶的真正需求。

因此希望有一種低成本無(wú)源跌倒檢測(cè)傳感器能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)一種低成本無(wú)源跌倒檢測(cè)傳感器所述傳感器，其包括：殼體、電極A、導(dǎo)電介質(zhì)和環(huán)形電極；殼體為密封的圓柱體，電極A設(shè)置在殼體的底部，導(dǎo)電介質(zhì)位于電極A上方并與之接觸，環(huán)形電極沿殼體內(nèi)部圓周方向設(shè)置，并且位于導(dǎo)電介質(zhì)的上方。

優(yōu)選地，所述環(huán)形電極為圓形，所述環(huán)形電極的圓心與所述殼體的中心線重合，且所述環(huán)形電極緊閉貼合殼體內(nèi)壁設(shè)置。

優(yōu)選地，所述環(huán)形電極的數(shù)量為2個(gè)或以上。

優(yōu)選地，所述環(huán)形電極互相平行且依次沿等間距設(shè)置。

優(yōu)選地，所述殼體為非導(dǎo)電材質(zhì)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電介質(zhì)為金屬汞。