一種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統。所述沖擊檢測設備包括：傳感器、處理器、存儲器和報警裝置；所述處理器分別與所述傳感器、所述報警裝置以及所述存儲器雙向通信連接；所述傳感器用于采集用戶的所處環境的參數并發送給所述處理器；所述處理器用于將所述環境的參數儲存到所述存儲器中，并根據預設算法處理后得到用戶的傷害等級；所述報警裝置用于接收來自所述處理器的傷害等級數據并提醒用戶；所述傳感器為壓力傳感器和加速度傳感器。本發明提供的控制方法以及系統基于上述沖擊檢測設備實現。本發明提高傷害等級判斷結果的準確性。
【專利說明】
-種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統
技術領域
[0001] 本發明設及檢測技術領域，具體設及一種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統。
【背景技術】
[0002] 在戰爭條件下，人們經常處于爆炸的環境中，其中爆炸產生的沖擊波導致環境壓 力的突變使頭部產生直接傷害即一次傷害;爆炸沖擊波帶來的高速彈片W及建筑物倒塌對 頭部的擊傷為二次傷害;當傷者倒地時，與堅硬的固體發生撞擊即=次傷害。
[0003] 傷者在二次傷害或者=次傷害時，煩腦受到中度或者重度傷害，此時身邊人員可 W及時發現傷者的情形。但是爆炸產生的一次傷害對煩腦產生的一次傷害，由于外表不明 顯，導致早期治療時容易被忽視，從而給傷者的健康留下隱患，甚至會影響后續的正常生 活。
[0004] 另外，在生產生活中、高空跌落、交通車禍W及體育運動等原因導致的不同程度的 煩腦操作也時有發生，尤其在機械、建筑、礦山等生產作業時，意外墜落和高空墜物的擊打 事件對作業者頭部會造成煩腦的損傷。運種墜落物對人體傷害主要由加速度沖擊力引起， 與戰爭環境中彈片對頭部擊打作用原理類似，也往往造成外不可見的煩腦傷害，從而已被 人們忽略而耽誤治療。
[0005] 為避免傷害或者及時發現問題，在戰爭環境或者工業生產過程中需要人們穿戴防 護頭盎，并在防護頭盎的上設置數據采集模塊，檢測并記錄受到的沖擊，W便可能在屏幕上 顯示結果。但是由于防護頭盎的防護或屏蔽作用，采集的加載數據并不等同于人體所受到 的加載。同時，由于不同頭盎的型號、材料W及緩沖性能的不同，數據采集模塊專一性較強， 通用性能較差。例如，公開號為CN104585954A的中國專利申請中公開了可實時監測礦工健 康的智能頭盎裝置，在頭盎的內部安裝一個光傳感器。該光傳感器緊貼礦工的頭部，同時在 后腦勺的位置布置一個處理器。該處理器可W把收集到的生理體征信息傳輸到地面調度 室，用W實時監測礦工的身體狀況。運種W屯、率等生理指標作為傷害的依據受到人屯、理狀 態影響較大。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統， 可W解決現有技術中壓力傳感器僅能測量單方向壓力引起的傷害等級判斷不準確的問題。
[0007] 第一方面，本發明提供了一種穿戴式沖擊檢測設備，包括:傳感器、處理器、存儲器 和報警裝置;所述處理器分別與所述傳感器、所述報警裝置W及所述存儲器雙向通信連接； [000引所述傳感器用于采集用戶的所處環境的參數并發送給所述處理器；
[0009] 所述處理器用于將所述環境的參數儲存到所述存儲器中，并根據預設算法處理后 得到用戶的傷害等級；
[0010] 所述報警裝置用于接收來自所述處理器的傷害等級數據并提醒用戶；
[0011] 所述傳感器為壓力傳感器和加速度傳感器。
[0012] 可選地，所述壓力傳感器為NPP-301A-700A型號的壓力傳感器;所述加速度傳感器 為AD化375型號的加速度傳感器。
[0013] 可選地，所述壓力傳感器還包括運算放大電路;所述運算放大電路包括:運算放大 器U1A、運算放大器U1B、運算放大器U2B、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電 阻R24、電阻R25和電容C9;其中，
[0014] 所述運算放大器UlA的同相輸入端連接所述壓力傳感器的輸出端N_out，反相輸入 端通過所述電阻R20連接所述運算放大器UlB的反相輸入端，第一電源端輸入5V電源，第二 電源端接地，輸出端通過所述電阻R21連接所述運算放大器U2B的反相輸入端W及通過所述 電阻R18連接反相輸入端；
[0015] 所述運算放大器UlB的同相輸入端連接所述壓力傳感器的輸出端口_〇11*，反相輸入 端通過所述電阻R19連接其輸出端;輸出端通過所述電阻R22W及所述電阻R24接地；
[0016] 所述運算放大器U2B的同相輸入端連接所述電阻R24的未接地端，輸出端通過所述 電阻R23連接其反相輸入端;所述運算放大器U2B的輸出端還通過所述電阻R25W及電容C9 接地。
[0017] 可選地，所述處理器為MC9508QG8型號的單片機忍片。
[0018] 可選地，所述沖擊檢測設備還包括通信模塊，所述通信模塊為藍牙電路、射頻電 路、65]?、〔0魁、36、46和56中的一種或者多種。
[0019] 第二方面，本發明還提供了一種穿戴式沖擊檢測設備系統，包括多個如上文所述 的沖擊檢測設備，每個沖擊檢測設備之間通過通信模塊通信連接，用于獲取其他沖擊檢測 設備的傷害等級報警信息。
[0020] 第=方面，本發明還提供了一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法，其特征在于，基 于上文所述的沖擊檢測設備實現，所述沖擊檢測設備包括壓力傳感器和加速度傳感器，所 述壓力傳感器W及加速度傳感器W預設采集周期采集數據，所述控制方法包括：
[0021 ]根據預設控制策略采集當前環境的壓力和加速度；
[0022] 根據所述壓力和加速度根據預設算法判斷當前環境下穿戴者的傷害等級。
[0023] 可選地，所述根據預設控制策略采集當前環境的壓力和加速度的步驟中包括：
[0024] 當所述沖擊檢測設備初始化時，所述加速度傳感器W第一預設頻率測量加速度， 此時壓力傳感器處于待機狀態；
[0025] 當當前采集周期與上一采集周期所采集的加速度的差值超過第一預設值時，所述 加速度傳感器W第二預設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前 環境壓力；
[0026] 當當前采集周期所采集的加速度超過第二預設值時，所述加速度傳感器W第=預 設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前環境壓力。
[0027] 可選地，當所采集的加速度超過第二預設值時，所述加速度傳感器W第=預設頻 率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前環境壓力的步驟還包括：
[002引柏舊擊獻山符&化化傷指數通過W下表達式計算；
[0029]
[0030]當所述容傷指數超過指數預設值時，根據所述當前環境壓力進行壓力分級確定傷 害等級；
[003^1] 式中，a(t)為加速度，單位為g，g = 9.81m/s2;tl和t2為沖擊過程中的兩個時刻;t2- tl為tl時刻與t2時刻之間的一段時間間隔，t2-tl《15ms或者t2-tl《36ms。
[0032] 可選地，當所采集的加速度超過第二預設值時，所述加速度傳感器W第=預設頻 率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前環境壓力的步驟還包括：
[0033] 利用力合成原理獲取投影為所述當前環境壓力且在所述加速度方向的壓力調整 值；
[0034] 根據所述壓力調整值進行壓力分級確定傷害等級。
[0035] 由上述技術方案可知，本發明中檢測設備包括壓力傳感器和加速度傳感器構成的 傳感器采集環境參數，然后由處理器對環境參數中的壓力W及加速度進行處理W得到用戶 的傷害等級。本發明利用壓力與加速度傳感器可W解決現有技術中僅利用壓力傳感器進行 沖擊檢測時導致判斷結果不準確的問題，從而提高傷害等級判斷結果的準確性。
【附圖說明】
[0036] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發明進行任何限制，在附圖中：
[0037] 圖1是本發明實施例提供的一種穿戴式沖擊檢測設備框圖；
[0038] 圖2是圖1所示穿戴式沖擊檢測設備中壓力傳感器的溫度補償電路圖；
[0039] 圖3是圖1所示穿戴式沖擊檢測設備中壓力傳感器的放大電路圖；
[0040] 圖4是本發明實施例提供的一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法的流程示意圖；
[0041] 圖5是本發明實施例提供的一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法的具體流程示意 圖；
[0042] 圖6是本發明實施例提供的一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法的力合成原理示 意圖。
【具體實施方式】
[0043] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0044] 第一方面，本發明提供了一種穿戴式沖擊檢測設備，如圖1所示，包括:傳感器1、處 理器2、報警裝置3和存儲器4。處理器2分別與傳感器1、報警裝置3W及存儲器4雙向通信連 接。
[0045] 傳感器1用于采集用戶的所處環境的參數并發送給處理器2;
[0046] 處理器2用于將所述環境的參數儲存到存儲器4中，并根據預設算法處理后得到用 戶的傷害等級；
[0047] 報警裝置3用于接收來自處理器2的傷害等級數據并提醒用戶；
[004引傳感器1為壓力傳感器11和加速度傳感器12。
[0049] 本發明實施例中通過設置壓力傳感器11和加速度傳感器12可W采集設備所受到 的壓力W及加速度，根據壓力與加速度共同確定傷害等級，可W提高傷害等級判斷結果的 準確性。
[0050] 需要說明的是，本發明實施例中加速度傳感器為AD化375型號的加速度傳感器。本 發明技術人員可W根據需要選擇其他型號的加速度傳感器或者具有測量加速度功能的電 路實現本申請的技術方案。由于AD化375型號的加速度傳感器為現有技術，在此不再詳細說 明。
[0051] 需要說明的是，本發明實施例中處理器為MC9508QG8型號的單片機忍片。本發明實 施例中該處理器僅用于根據壓力與加速度根據預設算法判斷傷害等級。利用現有技術中的 現有程序即實現數據的比較判斷，本領域技術人員可W根據具體使用場景選擇其他忍片實 現，本發明不作限定。
[0052] 本發明實施例提供的壓力傳感器為NPP-301A-700A型號的壓阻型壓力傳感器。當 然，本領域技術人員也可W采用其他類型的壓力傳感器，同樣可W實現本申請的技術方案， 本發明不作限定。
[0053] 實際應用中，壓力傳感器11還具有溫度補償電路。如圖2所示，該溫度補償電路包 括:運算放大器U2A、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻314、電阻1?15、電阻1?16和電阻1?17。
[0054] 電阻Rll與電阻R12串聯后分別連接5V電源與運算放大器U2A的同相輸入端，其中 電阻R12的一端連接5V電源，電阻Rll的一端連接運算放大器U2A的同相輸入端。另外，在電 阻Rl 1與電阻Rl 2的連接點處連接到地GND。
[0055] 運算放大器U2A的反相輸入端通過電阻R17接地GND;輸出端通過電阻R13與電阻 R17后接地GND。該運算放大器U2A的輸出端連接壓力傳感器NPP301的第6管腳(-out)與第8 管腳(+In),同時經過電阻R14連接壓力傳感器NPP301的第2管腳(+out)。
[0056] 電阻R15與電阻R16串聯后連接該壓力傳感器NPP301的第4管腳(-In)和第5管腳(- In),并且電阻R15與電阻R16的連接點通過電阻R17接地GND。
[0057] 由于該溫度補償電路為現有技術中常用電路，其工作原理在此不再寶述。
[005引另外，本發明實施例中壓力傳感器11還包括運算放大電路。如圖6所示，該運算放 大電路包括:運算放大器U1A、運算放大器U1B、運算放大器U2B、電阻R19、電阻R20、電阻R21、 電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25和電容C9。其中，運算放大器UlA的同相輸入端連接壓 力傳感器的輸出端N_out，反相輸入端通過電阻R20連接運算放大器UlB的反相輸入端，第一 電源端輸入5V電源，第二電源端接地，輸出端通過電阻R21連接運算放大器U2B的反相輸入 端W及通過電阻R18連接反相輸入端。運算放大器UlB的同相輸入端連接壓力傳感器的輸出 端口_011*，反相輸入端通過電阻R19連接其輸出端;輸出端通過電阻R22W及電阻R24接地。運 算放大器U2B的同相輸入端連接電阻R24的未接地端，輸出端通過電阻R23連接其反相輸入 端;運算放大器U2B的輸出端還通過電阻R25W及電容C9接地。
[0059] 該放大電路的工作原理如下：
[0060] 運算放大器UlA和UlB緩沖輸入電壓，輸出作為運算放大器U2B的輸入，由于差動放 大電路提供兩端匹配的高阻抗，W便使輸入源阻抗對電路共模抑制的影響為最小。增益電 阻R20連接在兩個輸入緩沖器的求和點之間。輸入電壓經過放大后的差分電壓呈現在Rl (圖 中未示出，UlA的反饋電阻，連接UlA的輸出端與反相輸入端）、R19、R20S只電阻上，差分增 益通過R20進行調整。其他電阻匹配為R21 = 4.7K，R25 = R20=化，R18 = R19 = 20K，R23 = 10K，單位歐姆，該放大電路的放大倍數約為100倍。
[0061 ] 當Nout輸入增大，Pout輸入不變，經過R20電阻電流增大，R20兩端分壓增大，UlA與 UlB輸出電壓增大，ADO處電壓減小；
[0062] 當Nout輸入不變，Pout輸入增大，經過R20電阻電流減小，UlA與UlB輸出電壓減小， ADO處電壓增大。
[0063] 實施例二
[0064] 本發明實施例還提供了一種穿戴式沖擊檢測設備系統，包括多個如上文所述的沖 擊檢測設備，每個沖擊檢測設備之間通過通信模塊通信連接，用于獲取其他沖擊檢測設備 的傷害等級報警信息。
[0065] 需要說明的是，本發明實施例中沖擊檢測設備還包括通信模塊，所述通信模塊為 藍牙電路、射頻電路、GSM、CDMA、3G、4G和5G中的一種或者多種。本領域技術人員可W根據具 體使用場景選擇其他通信模塊，本發明不作限定。
[0066] 需要說明的是，本發明實施例中各沖擊檢測設備之間可W互相采集各個沖擊檢測 設備的傷害等級報警信息。即當其中一個沖擊檢測設備發生報警時，會W廣播的方式發送 給該系統內的其他沖擊檢測設備，運樣可W使所有佩戴沖擊檢測設備的用戶及時發現該用 戶的受傷情況，使距離較近的用戶及時為受傷用戶治療。
[0067] 當然也可W把系統中多個沖擊檢測設備中的一個設置為主沖擊檢測設備，剩余的 為輔沖擊檢測設備，所有輔沖擊檢測設備只向主沖擊檢測設備發送報警信息，而任意兩個 輔沖擊檢測設備之間不通信。當主沖擊檢測設備發生故障時，再將其中一個輔沖擊檢測設 備設置有主沖擊檢測設備。
[006引實施例S
[0069] 本發明提供的穿戴式沖擊檢測設備大部分用于戶外場景，此時遠離供電區域，為 使沖擊檢測設備保持長時間工作狀態，還需要對沖擊檢測設備的用電情況進行控制。為此， 本發明實施例還提供了一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法，如圖4所示，所述沖擊檢測設 備包括壓力傳感器和加速度傳感器，所述壓力傳感器W及加速度傳感器W預設采集周期采 集數據，所述控制方法包括：
[0070] Sl、根據預設控制策略采集當前環境的壓力和加速度；
[0071] S2、根據所述壓力和加速度根據預設算法判斷當前環境下穿戴者的受傷等級。
[0072] 需要說明的是，本發明實施例中，預設控制策略是指預先設置在處理器內的控制 策略。該預設控制策略可W為：
[0073] 當所述沖擊檢測設備初始化時，所述加速度傳感器W第一預設頻率測量加速度， 此時壓力傳感器處于待機狀態；
[0074] 當當前采集周期與上一采集周期所采集的加速度的差值超過第一預設值時，所述 加速度傳感器W第二預設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前 環境壓力；
[0075] 當當前采集周期所采集的加速度超過第二預設值時，所述加速度傳感器W第=預 設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器W預設采集周期采集當前環境壓力。
[0076] 本發明通過設置預設控制策略，使加速度傳感器工作在不同的采集頻率狀態，且 壓力傳感器在加速度傳感器的不同工作階段采集壓力。通過使壓力傳感器W及加速度傳感 器工作的不同的場景，從而節省電能，使沖擊檢測設備能夠長時間工作。
[0077] 實際應用時，本發明實施例中步驟S2采用W下步驟獲取受傷等級：
[0078] S21、根據所述加速度計算容傷指數；
[0079] S22、當所述容傷指數超過指數預設值時，根據所述當前環境壓力進行壓力分級確 定受傷等級；
[0080] 如圖5所示，當沖擊檢測設備初始化時進行待機模式，加速度傳感器W第一預設頻 率(例如12.5化)采集加速度a,此時判斷穿戴者是否穿戴該沖擊檢測設備即計算當前采集 周期與上一采集周期的加速度差值是否不大于第一預設值時（即A a = a2-ai《a日）。若條件 成立，則說明未穿戴該沖擊檢測設備繼續W第一預設頻率采集加速度。
[0081] 若不成立，則說明該沖擊檢測設備已經被穿戴，此時加速度傳感器W第二預設頻 率(例如400Hz)采集加速度，同時壓力傳感器工作按照采集周期開始采集當前環境壓力。若 加速度小于或者等于第二預設值，則說明當前環境處于平穩狀態（即穿戴者當前環境沒有 發生沖擊情況），壓力傳感器與加速度傳感器繼續保持采集狀態。、
[0082] 若當前環境的加速度大于第二預設值，則該加速度W第S預設頻率(例如400Hz) 采集加速度同時計算頭部容傷指數HIC，同時壓力傳感器工作按照采集周期開始采集當前 環境壓力。
[0083] 所沐怒傷指#誦討Pi下親巧式計貸：
[0084]
[0085] 式中，a(t)為加速度，單位為g，g = 9.81m/s2;tl和t2為沖擊過程中的兩個時刻;t2- tl為tl時刻與t2時刻之間的 一段時間間隔，t2-ti《 15ms或者t2-ti《36ms。
[0086] 若穿戴部位(頭部)受到的沖擊時間非常短，容傷指數HIC超過預設值(例如1000) 時，說明穿戴部位有可能受到嚴重損傷。
[0087] 此時再結合壓力傳感器采集的當前環境壓力判斷受傷等級。例如，若當前環境壓 力P小于或者等于25psi，則受傷等級為輕度傷害，報警提示(例如W綠色的Lm)燈表示）。若 當前環境壓力P小于或者等于40psi且大于25psi，則受傷等級為中度傷害，W黃色的Lm)燈 提示報警。若當前環境壓力P大于40psi，則受傷等級為重度傷害，W紅色LH)燈提示報警。
[0088] 當然，本發明實施例中還可W為壓力與加速度設置權重來判斷受傷等級。如表1所 示，利用壓力P、加速度容傷指數HIC判斷受傷指數G。
[0089] 表1受傷等級判斷方法
[0090]
[0
[0092] 例如，若采集的壓力小于Pl，則壓力傷害分值對應為Gl = I，同時加速度傳感器采 集的加速度和脈沖時間，計算得到的HIC的值小于Al,貝陽日速度傷害分值為G2 = l。根據壓力 傷害和加速度傷害各占的權重U和12,得到綜合傷害分值G(G = G1 ? U+G2 ? 12)。最后根據 輸出的G值來判斷人員頭部受到傷害的等級。
[0093] 本發明實施例中，P0、P1、P2的參考值分別為5psi、25psi、40psiDA0、Al、A2的參考 值分別為1〇〇、250、1000。|1、12的參考值分別為0.6、0.4。
[0094] 可見，本發明實施例中通過測量加速度計算容傷指數，并且加速度傳感器根據不 同的場景工作在不同的采集頻率(待機、低頻、高頻），壓力傳感器僅在加速度傳感器工作在 低頻和高頻場景下采集壓力，運樣可W使沖擊檢測設備短時間(通常是幾秒)處于高功耗狀 態，大部分時間處于低功耗狀態，從而極大提高了電源的續航能力。另外，本發明實施例在 加速度超過第二預設值且容傷指數超過預設值時再進行壓力分級確定受傷等級，運樣可W 提高確定受傷等級結果的準確度。
[00對實施例四
[0096] 本發明實施例還提供了一種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法，如實施例=不同之 處在于，步驟S2包括：
[0097] S21'、利用力合成原理獲取投影為所述當前環境壓力且在所述加速度方向的壓力 調整值；
[0098] S22'、根據所述壓力調整值進行壓力分級確定受傷等級。
[0099] 如圖6所示，本發明實施例中穿戴者在爆炸環境中壓力傳感器采集的壓力F為水平 方向，加速度a與壓力F的夾角為b，根據力合成原理得到壓力調整值F'，且F'=F/cosb。
[0100] 然后利用壓力調整值F'判斷受傷等級。例如，若當前環境壓力P小于或者等于 25psi，則受傷等級為輕度傷害，報警提示(例如W綠色的Lm)燈表示）。若當前環境壓力P小 于或者等于40psi且大于25psi，則受傷等級為中度傷害，W黃色的Lm)燈提示報警。若當前 環境壓力P大于40psi，則受傷等級為重度傷害，W紅色LH)燈提示報警。
[0101] 可見本實施例中通過對穿戴者受力進行調整可W提高確定受傷等級結果的準確 度。
[0102] 綜上所述，本發明實施例提供的一種穿戴式沖擊檢測設備及控制方法、系統，通過 設置壓力傳感器與加速度傳感器，結合壓力與加速度兩個參數判斷用戶的傷害等級，可W 克服僅僅使用壓力傳感器測量單一方向的壓力而引起的判斷結果不正確的問題，即提高了 傷害等級判斷結果的準確率。另外，通過調整壓力傳感器W及加速度傳感器的工作狀態，可 W使沖擊檢測設備工作在低功耗狀態下，提高電源的續航時間。
[0103] 在本發明中，術語"第一"、"第二"、"第立"僅用于描述目的，而不能理解為指示或 暗示相對重要性。術語"多個"指兩個或兩個W上，除非另有明確的限定。
[0104] 雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可W在不脫離本發 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，運樣的修改和變型均落入由所附權利要求 所限定的范圍之內。
【主權項】
1. 一種穿戴式沖擊檢測設備，其特征在于，包括:傳感器、處理器、存儲器和報警裝置； 所述處理器分別與所述傳感器、所述報警裝置以及所述存儲器雙向通信連接； 所述傳感器用于采集用戶的所處環境的參數并發送給所述處理器； 所述處理器用于將所述環境的參數儲存到所述存儲器中，并根據預設算法處理后得到 用戶的傷害等級； 所述報警裝置用于接收來自所述處理器的傷害等級數據并提醒用戶； 所述傳感器為壓力傳感器和加速度傳感器。2. 根據權利要求1所述的穿戴式沖擊檢測設備，其特征在于，所述壓力傳感器為NPP-301A-700A型號的壓力傳感器;所述加速度傳感器為ADXL375型號的加速度傳感器。3. 根據權利要求2所述的穿戴式沖擊檢測設備，其特征在于，所述壓力傳感器還包括運 算放大電路;所述運算放大電路包括:運算放大器U1A、運算放大器U1B、運算放大器U2B、電 阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25和電容C9;其中， 所述運算放大器U1A的同相輸入端連接所述壓力傳感器的輸出端1^〇此，反相輸入端通 過所述電阻R20連接所述運算放大器U1B的反相輸入端，第一電源端輸入5V電源，第二電源 端接地，輸出端通過所述電阻R21連接所述運算放大器U2B的反相輸入端以及通過所述電阻 R18連接反相輸入端； 所述運算放大器U1B的同相輸入端連接所述壓力傳感器的輸出端?_〇此，反相輸入端通 過所述電阻R19連接其輸出端;輸出端通過所述電阻R22以及所述電阻R24接地； 所述運算放大器U2B的同相輸入端連接所述電阻R24的未接地端，輸出端通過所述電阻 R23連接其反相輸入端;所述運算放大器U2B的輸出端還通過所述電阻R25以及電容C9接地。4. 根據權利要求1所述的穿戴式沖擊檢測設備，其特征在于，所述處理器為MC9508QG8 型號的單片機芯片。5. 根據權利要求1所述的穿戴式沖擊檢測設備，其特征在于，還包括通信模塊，所述通 信模塊為藍牙電路、射頻電路、GSM、CDMA、3G、4G和5G中的一種或者多種。6. -種穿戴式沖擊檢測設備系統，其特征在于，包括多個如權利要求1~5任一項所述 的沖擊檢測設備，每個沖擊檢測設備之間通過通信模塊通信連接，用于獲取其他沖擊檢測 設備的傷害等級報警信息。7. -種穿戴式沖擊檢測設備的控制方法，其特征在于，基于權利要求1~5任意一項所 述的沖擊檢測設備實現，所述沖擊檢測設備包括壓力傳感器和加速度傳感器，所述壓力傳 感器以及加速度傳感器以預設采集周期采集數據，所述控制方法包括： 根據預設控制策略采集當前環境的壓力和加速度； 根據所述壓力和加速度根據預設算法判斷當前環境下穿戴者的傷害等級。8. 根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根據預設控制策略采集當前環境 的壓力和加速度的步驟中包括： 當所述沖擊檢測設備初始化時，所述加速度傳感器以第一預設頻率測量加速度，此時 壓力傳感器處于待機狀態； 當當前采集周期與上一采集周期所采集的加速度的差值超過第一預設值時，所述加速 度傳感器以第二預設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器以預設采集周期采集當前環境 壓力； 當當前采集周期所采集的加速度超過第二預設值時，所述加速度傳感器以第三預設頻 率測量加速度，同時所述壓力傳感器以預設采集周期采集當前環境壓力。9. 根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，當所采集的加速度超過第二預設值 時，所述加速度傳感器以第三預設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器以預設采集周期 采集當前環境壓力的步驟還包括： 根據所述加速度計算容傷指數;所述容傷指數通過以下表達式計算：當所述容傷指數超過指數預設值時，根據所述當前環境壓力進行壓力分級確定傷害等 級； 式中，a(t)為加速度，單位為8 4 = 9.81111/82;1：1和七2為沖擊過程中的兩個時刻山-1：1為 ti時刻與t2時刻之間的一段時間間隔，t2_ti<15ms或者t2_ti<36ms。10. 根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，當所采集的加速度超過第二預設值 時，所述加速度傳感器以第三預設頻率測量加速度，同時所述壓力傳感器以預設采集周期 采集當前環境壓力的步驟還包括： 利用力合成原理獲取投影為所述當前環境壓力且在所述加速度方向的壓力調整值； 根據所述壓力調整值進行壓力分級確定傷害等級。
【文檔編號】G01D21/02GK105953839SQ201610465549
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】袁夢琦, 王玢玢, 錢新明, 劉振翼, 黃平
【申請人】北京理工大學