基于电子织物应变特性的人体运动检测研究.docx

摘要：随着通讯纺织材料科学、电子科学技术以及生物技术的快速进步与发展，电子织物领域慢慢吸引了越来越多研究人员的关注。由于电子织物具有体积小、可洗涤、安全舒适等其他金属传感器所不具有的优良特性，所以对于可穿戴电子织物的研究领域正成为研究的热潮。

人体关节的运动状态测试在康复医学、体育运动等领域都有着重要的应用。 本文主要对当前可穿戴的柔性电子织物的可拉伸传感元件的需求，研究导电弹力织物用于人体运动的运动频率和运动幅度的可行性。为此，以富含银离子的纤维为传感元件，制作人体运动检测织物传感器，进行人体运动频率和幅度的测试。 本文用惠斯通电桥电路设计了一种测量电子织物电阻变化的方案，并且在Multisim2014中进行模拟仿真。在实验过程中，具体运用手臂关节从自然垂落变成最大弯曲状态和膝部关节的弯曲状态检测电阻变化。通过电子织物弯曲运动准静态测试表明，电子织物拉伸变形时，电阻变化的方向性差异可以用于表征人体上肢的不同运动状态。并且利用柔性电子织物传感器能够实时呈现人体关节的运动幅度及运动次数。此外，通过观测电子织物的拉伸电阻变化及其不同的方向差异，可以准确反映人体上肢的旋转、弯曲和复合运动。

关键词：人体运动；电子织物；电阻

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1课题研究的背景和意义-1

1.2柔性应变电子织物传感器的分类和特性-2

1.2.1以导电涂层改性为基础的柔性应变电子织物传感器-2

1.2.2以导电纱线为基础的柔性应变电子织物传感器-2

1.3电子织物的发展和现状-3

1.4课题研究的主要内容-3

第二章  人体运动检测原型系统的设计-5

2.1柔性应变织物传感器的选用-5

2.2具体方案的设计-6

2.2.1惠斯通电桥测试电路-6

2.2.2利用仪用放大器的放大测试电路-7

2.3本章总结-9

第三章  硬件和软件的设计-10

3.1 HX711A/D转换器芯片介绍-10

3.2读取电子织物电阻变化的软件程序-10

3.3电子织物应变特性的软件仿真-11

3.3.1NI Multisim 14.0仿真软件的概述-11

3.4.本章总结-13

第四章  人体运动监测实验-14

4.1实验装置-14

4.2人体关节运动的测试方法-15

4.2.1肘部关节运动的测试-15

4.2.2膝部关节运动的测试-16

4.3结果与讨论-16

4.3.1肘部关节运动的测试结果-16

4.3.2膝部关节运动的测试结果-17

4.4本章总结-19

结束语-20

致  谢-21

参考文献-22

附录-23