[发明专利]一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫

说明书

本发明公开了一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫，包括：自下而上依次层叠布置的基底层、底部电极层、压电传感层、顶部电极层和封装层，基底层和封装层均为鞋垫状；底部电极层由多个底部电极组成，且呈阵列排布；顶部电极层由多个顶部电极组成，且呈阵列排布并接地；压电传感层由多个压电薄膜块组成，压电薄膜块的材质为聚偏氟乙烯；底部电极、压电薄膜块和顶部电极位置一一对应，组成多个呈阵列排布的压电传感器；基底层引出至少一条带状软排线，软排线中的各个单独引线一一对应连接至每个压电传感器的底部电极。本发明无需额外电源，也能实现对足底压力的采集。

技术领域

本发明涉及智能可穿戴技术领域，更具体的说是涉及一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫。

背景技术

智能鞋垫作为一种柔性可穿戴设备，能够实时、准确、动态地监测人体足底压力及运动状态，在分析评估足底应力、健康监测、临床诊断和疾患程度测定等方面均具有重要意义。现有的智能鞋垫主要基于压阻或电容式传感，大多具有实时监控、可动态监测运动信号等功能。然而，上述所有传感器多存在灵敏度较低、共电极电路可靠性较差等问题，同时在测量时均需要外加辅助电源，大大的增加了测量成本、降低了鞋垫的便携性。与压阻式传感器和电容式传感器相比，压电式传感器具有自供能、频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等优点。

因此，如何提供一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫，无需额外电源，也能实现对足底压力的采集。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于压电式传感器的自供能智能鞋垫，包括：自下而上依次层叠布置的基底层、底部电极层、压电传感层、顶部电极层和封装层，所述基底层和所述封装层均为鞋垫状；

所述底部电极层由多个底部电极组成，且呈阵列排布；所述顶部电极层由多个顶部电极组成，且呈阵列排布并接地；所述压电传感层由多个压电薄膜块组成，所述压电薄膜块的材质为聚偏氟乙烯；所述底部电极、所述压电薄膜块和所述顶部电极位置一一对应，且所述底部电极和所述顶部电极分别与所述压电薄膜块的底部和顶部接触，组成多个呈阵列排布的压电传感器；

所述基底层引出至少一条带状软排线，所述软排线中的各个单独引线一一对应连接至每个所述压电传感器的底部电极。

进一步的，还包括：微控制器和多个电荷放大电路；多个所述电荷放大电路的输入端通过所述软排线与所述压电传感器的底部电极一一对应连接；多个所述电荷放大电路的输出端均连接至所述微控制器；

所述电荷放大电路用于对相应所述压电传感器输出的电压信号进行放大处理；所述微控制器用于将多路放大后的电压信号转换为数字信号。

进一步的，还包括：显示器；所述显示器与所述微控制器电性连接，其用于显示所述微控制器转换后的多路数字信号。

进一步的，所述微控制器还通过串口或无线网络将多路数字信号发送至智能终端。

进一步的，所述智能终端根据多路数字信号确定足底压力分布情况，并根据足底压力分布情况确定足底运动状态。

进一步的，所述底部电极均匀分布在所述基底层的整个区域。

进一步的，还包括：至少一个底部接地电极；所述顶部电极层中的各个顶部电极均十字互连共地，所述至少一个底部接地电极与所述顶部电极层中的至少一个顶部电极位置对应并共地。

进一步的，所述底部电极层和所述顶部电极层的厚度均为0.1mm～1.0mm；所述压电传感层的厚度为0.5μm～500μm。

进一步的，所述底部电极、所述顶部电极和所述压电薄膜块均为矩形体，其大小为6mm*6mm。