[发明专利]一种关节角度测量的方法及装置

权利要求书

1.一种关节角度测量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：将发送电极、接收电极放置在待测量肢体上；通过一频率可调的恒压源或恒流源向人体输入恒压信号V_t或恒流信号I_t，经过第一隔离电路，通过一对发送电极输入到人体；接收电极以差分方式接收输出信号；差分方式测量避免收发信号共地，测量到的输出端电压即为电压的相对变化量；输入信号也经过第三隔离电路，进入MCU模块连接；

步骤S2：输出信号经过人体的传输后，依次通过第二隔离电路、一信号预处理模块；输出至所述MCU模块；

步骤S3：MCU模块对输入信号、输出信号进行处理后，同时进入MCU模块的运算单元，计算出实时的关节夹角，并通过I/O接口与人机交互模块交换数据；

步骤S4：所述MCU模块通过无线传输模块与终端进行通讯。

2.根据权利要求1所述的关节角度测量的方法，其特征在于：步骤S1中通过发送电极向人体某一肢体部位输入多频恒压信号V_t或恒流信号I_t，当输入为恒压信号V_t；步骤S3中MCU模块中根据公式G = 20lg(V_r / V_t)计算出在此角度下的信号增益值G；V_r为输出信号对多次的实验数据进行分析计算并取平均值，得出在不同频率下，关节角度θ与人体信号传输增益的计算公式为G = aθ + b，则θ = (G - b)/a；a、b为常数。

3.根据权利要求2所述的关节角度测量的方法，其特征在于：对关节夹角、信号传输增益值的关系曲线进行曲线拟合，得出线性关系，从而明确了a、b参数的值。

4.根据权利要求3所述的关节角度测量的方法，其特征在于：-0.15<a<-0.06，-40<b<-20。

5.一种关节角度测量的装置，其特征在于：包括频率可调节的电源、第一隔离电路、第二隔离电路、信号预处理模块、MCU模块、第三隔离模块以及安装于待测肢体上的发送电极、接收电极；所述频率可调节的电源一输出经第一隔离电路与发射电极输入连接；所述接收电极输出经第二隔离电路与所述信号预处理模块输入连接；所述信号预处理模块输出与所述MCU模块一输入连接；所述频率可调节的电源另一输出经第三隔离电路与所述MCU模块另一输入连接。

6.根据权利要求5所述的关节角度测量的装置，其特征在于：所述信号预处理模块包括一差分运算放大器及一滤波器；所述差分运算放大器输入接第二隔离电路输出；所述差分运算放大器输出接滤波器输入。

7.根据权利要求5所述的关节角度测量的装置，其特征在于：MCU模块包括一运算单元、第一AD模块及第二AD模块；所述信号预处理模块输出经第一AD模块与所述运算单元一输入连接；所述运算单元另一输入与第二AD模块输出连接；第二AD模块输入与第三隔离电路输出连接；所述运算单元输出一传输单元输入连接。

8.根据权利要求5所述的关节角度测量的装置，其特征在于：还包括一人机交互模块；

所述人机交互模块通过一I/O接口与所述MCU模块连接，人机交互模块中包括按键和显示屏，所述按键打开开关或者选择频率，显示屏用以显示角度信息。

9.根据权利要求5所述的关节角度测量的装置，其特征在于：MCU模块还包括一无线传输模块；MCU模块通过所述无线传输模块与终端进行数据通讯。

10.根据权利要求1所述的关节角度测量的装置，其特征在于：频率可调节的电源为频率可调节的恒压源或恒流源。