[发明专利]一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统和方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：包括上位机软件测试分析模块，光纤传感测试模块，电压力传感测试模块、光信号处理模块和数字信号处理模块；

所述光纤传感测试模块固定于被测试者相应之处，并用于记录被测试者运动时，导致光纤传感器内部光信号波长发生漂移的信息数据，并将该光信号波长漂移数据信息通过光信号处理模块、数字信号处理模块后传输至上位机软件测试分析模块；

所述电压力传感测试模块固定于被测试者相应之处，并用于记录被测试者运动时，电压力传感器受到挤压时产生的压力数据信息，并将压力数据信息通过数字信号处理模块后传输至上位机软件测试分析模块；

所述上位机软件测试分析模块用于接收、存储并分析光信号波长漂移数据和压力数据信息。

2.如权利要求1所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述光纤传感测试模块的固定之处为被测试者的关节、心脏、手腕、脚踝、脚底等存在压力变化之处，或者大腿、小腿、上臂等肌肉伸缩处，其中心脏、手腕处为脉搏脉动产生的细微压力变化，或者大腿、小腿、上臂的肌肉伸缩均会导致光纤传感器内部光信号波长发生漂移。

3.如权利要求1所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述电压力传感测试模块固定之处为被测试者的脚底等能够直接产生纵向压力之处。

4.如权利要求1所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述光纤传感测试模块包括若干光纤光栅传感单元，每个光纤光栅传感单元均包括至少两路光纤光栅传感器；电压力传感测试模块包括若干电压力传感单元，每个电压力传感单元均包括至少两路电压路传感器。

5.如权利要求4所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述光纤传感测试模块包括四个光纤光栅传感单元；所述电压力传感测试模块包括两个电压力传感单元，且每个电压力传感单元均包括两个电压力传感器和信号输出电路。

6.如权利要求1至4中任一项所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述光信号处理模块包括光信号调解单元和探测器单元，所有光纤光栅传感单元均与光信号处理模块相连接；

所述光纤光栅传感器将所检测的光信号传输至光信号解调单元，光信号解调单元用于将所述光纤光栅传感器的光信号波长进行编码后传输至探测器单元，所述探测器单元用于将所述所述光信号对应的波长解调成电压信号并输出至数字信号处理模块。

7.如权利要求6所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试系统，其特征在于：所述数字信号处理模块包括AD采集单元、数字信号计算单元和信号输出单元，AD采集单元用于将压力传感器或探测器单元的模拟电压信号转变成数字信号并传输至数字信号处理单元，数字信号处理单元将数字信号进行算法处理后经由信号输出单元传输至上位机软件测试分析模块。

8.一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将光纤传感测试模块，电压力传感测试模块固定在受试者的相应之处，包括足部，腿部、手肘、心脏、脚踝、关节、足底等；

S2、使带有光纤传感测试模块，所述电压力传感测试模块的受试者在测试平台上以3～6km/h的速度匀速运动至少5分钟实时采集受试者测试位置的光纤光栅传感器和压力传感器所探测的信号；

S3、将光纤光栅传感器和压力传感器所探测的信号实时传输至上位机模块，上位机模块对上述数据进行存储和分析。

9.如权利要求8所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试方法，其特征在于：所述电压力传感测试模块的受试者在测试平台上的运动速度为5km/h。

10.如权利要求8所述的一种基于光纤光栅和压力传感器的步态测试方法，其特征在于：所述步骤S1之前还包括以下步骤：

a、利用砝码检测出电压力传感单元所受压力值和电压力传感单元检测电路输出模拟电压值对应关系：将至少三个不同重量的标准砝码分别放置在压力传感器上，读出并记录压力传感器电压值；

b、每组砝码测试对应一个压力y1和输出模拟电压值x1，通过多次测试，计算出y1＝a1×x1+b1中系数a1、b1值，建立压力-重量方程；

c、利用应力检测装置测试出光纤传感检测平台内部光信号波长漂移和压力的对应关系：将至少三个标准砝码分别放置在光纤光栅应力传感器上，读取并记录每组砝码对应的光纤光栅应力传感器波长漂移值；

d、根据不同砝码相对应的波长漂移值，按公式y2＝a2×x2+b2，计算出中系数a2、b2值，建立波长漂移-重量方程。