專利名稱：居家智能椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到光纖光柵傳感領(lǐng)域，具體地說，是涉及到一種基于光纖光柵溫度傳感器的用于測(cè)量人體溫度的適合家庭使用的智能椅。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是在20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，它是一種以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的一種新型傳感技術(shù)。這些光纖傳感器根據(jù)作用范圍又可以分為三類點(diǎn)式傳感器(如光纖微彎傳感器、光纖 Fabry-Perot傳感器、光纖Bragg光柵傳感器等)，積分傳感器(如光纖Michelson干涉儀和光纖Mach-Zehnder干涉儀)，分布式傳感器(如利用布里淵散射效應(yīng)制成的應(yīng)力、溫度分布式傳感器)。作為點(diǎn)式傳感器的一種，光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的廣泛重視，其具有其它傳統(tǒng)電傳感器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要是抗電磁干擾、耐腐蝕、測(cè)量范圍寬、便于復(fù)用成網(wǎng)、小型化和維護(hù)成本低等。目前，光纖光柵傳感器主要用于建筑物和橋梁的健康監(jiān)測(cè)和安全監(jiān)控，其易構(gòu)成高性能、低成本的傳感陣列，在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)用工程中具有巨大市場(chǎng)潛力。然而，光纖光柵傳感器在人體溫度檢測(cè)方面的應(yīng)用還很少見到。目前，人體溫度的檢測(cè)方法主要有兩種接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)溫方法主要包括玻璃水銀體溫計(jì)及電子體溫計(jì)，其中水銀體溫計(jì)利用水銀遇熱膨脹的物理屬性進(jìn)行機(jī)體的溫度檢測(cè)；而電子體溫計(jì)則采用熱敏電阻原理測(cè)量溫度。因?yàn)樗y體溫計(jì)廉價(jià)且性能穩(wěn)定，所以目前在我國(guó)的醫(yī)院及家庭的應(yīng)用是最為廣泛的。但它存在測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng)、易破碎、有汞中毒危險(xiǎn)等缺點(diǎn)。非接觸式測(cè)溫方法主要利用紅外溫度計(jì)，其通常用來測(cè)量額頭的溫度，一般為便攜式，它具有一個(gè)激光掃描系統(tǒng)，激光束所指之處即為溫度測(cè)量對(duì)象。隨著國(guó)家大力提倡發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、光纖入戶等產(chǎn)業(yè)，為光纖傳感器在家庭的普及及智能家庭的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)發(fā)展的契機(jī)。本實(shí)用新型將光纖光柵傳感器直接敷設(shè)椅子上， 只要人坐其上，即可實(shí)現(xiàn)人體溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，使用方便簡(jiǎn)單且不會(huì)影響到人體乘坐的舒適性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠用于人體溫度監(jiān)測(cè)的居家智能椅。本實(shí)用新型的居家智能椅要能夠用來監(jiān)測(cè)人體溫度，可對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、 并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。為了達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，所述的椅背固定在椅座的一側(cè)，兩個(gè)扶手通過支柱固定在椅座的兩側(cè)，所述的椅座和支撐底座之間設(shè)有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對(duì)的一側(cè)設(shè)有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接，其特征在于，所述的椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設(shè)有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光
3柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調(diào)儀，所述的解調(diào)儀連接至一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，所述的椅座內(nèi)設(shè)有三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，其中一個(gè)位于椅座的中心點(diǎn)位置，另外兩個(gè)分別對(duì)稱地分布于椅座中心線的兩側(cè)。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，所述的椅背內(nèi)設(shè)有三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，其中一個(gè)位于椅背的中心點(diǎn)位置，另外兩個(gè)分別對(duì)稱地分布于椅背中心線的兩側(cè)。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，兩個(gè)所述的扶手上的光纖光柵溫度傳感器均位于扶手的中心點(diǎn)位置。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，所述的腳踏板上設(shè)有兩個(gè)光纖光柵溫度傳感器， 分別對(duì)稱地分布于腳踏板中心線的兩側(cè)。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理流程依次經(jīng)過有中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元，最終輸出結(jié)果至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。在本實(shí)用新型的居家智能椅中，所述的中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)與標(biāo)定的反射光中心波長(zhǎng)比較作差，得到反射光中心波長(zhǎng)偏移量；去噪單元去除上述處理后數(shù)據(jù)中的無關(guān)信號(hào)；溫度計(jì)算單元計(jì)算出人體溫度；比較單元中設(shè)置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計(jì)算出的人體溫度結(jié)果與上述閾值比較后輸出比較結(jié)果信號(hào)，若處于閾值內(nèi)則輸出正常信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)，若超出閾值則輸出報(bào)警信號(hào)至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本實(shí)用新型的用于人體溫度測(cè)量的居家智能椅在應(yīng)用中帶來了如下技術(shù)效果1.本實(shí)用新型的居家智能椅可對(duì)人體溫度進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。2.本實(shí)用新型在椅背、椅座、扶手和腳踏板上分別安置了光纖光柵溫度傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的背部、臀部、手掌和腳掌等部位的溫度的分布式測(cè)量。3.由于光纖光柵溫度傳感器本身是電無源的，因而不會(huì)對(duì)坐在居家智能椅上的人體產(chǎn)生任何電危害，安全性能十分突出。還有抗電磁干擾、高穩(wěn)定性、使用及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。4.本實(shí)用新型的智能椅具有易擴(kuò)展性，即一套計(jì)算機(jī)設(shè)備可復(fù)接多把這樣的居家智能椅，大大降低了使用成本。

圖1是本實(shí)用新型居家智能椅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型居家智能椅的數(shù)據(jù)處理流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型的用于人體溫度測(cè)量的居家智能椅做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以求更為清楚明白地理解其工作原理和具體應(yīng)用，但不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0023]本實(shí)用新型的智能椅與現(xiàn)有技術(shù)中的椅子結(jié)構(gòu)相類似，在外形結(jié)構(gòu)上都包括有椅座、連接在椅座上的椅背和扶手、支撐于支撐椅座底部的支撐桿、連接在支撐桿底部的支撐底座。其中椅背固定在椅座的一側(cè)，扶手分列于椅座上的兩側(cè)，這里的扶手是通過支柱固定在椅座上的，兩個(gè)扶手和一個(gè)椅背在椅座上形成一個(gè)三面包圍的結(jié)構(gòu)。在與椅座上椅背對(duì)應(yīng)的一側(cè)設(shè)有一個(gè)連接桿，該連接桿向下延伸，連接桿的延伸端固定有一個(gè)腳踏板。用于連接椅座與扶手的支柱用于支撐住扶手和人體雙手的重量。支撐底座放置到地板或地面上，起到支撐整個(gè)椅子的作用。支撐桿連接在椅座和支撐底座之間，將椅背、椅座、扶手、腳踏板以及坐在椅座上的人體的重量都傳遞到支撐底座上。連接桿連接在椅座和腳踏板之間，腳踏板為人體雙腳提供一個(gè)落腳支點(diǎn)。人體坐在椅座上，其背部貼靠在椅背上，雙手放在扶手上，雙腳放在腳踏板上。椅座可以以支撐桿為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，椅座和椅背之間的角度可以調(diào)整，連接桿和椅座之間的角度亦可以調(diào)整，諸如此類的變形。本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)能夠利用該居家智能椅測(cè)量人體溫度，利用光電技術(shù)和傳感器技術(shù)在椅子內(nèi)部進(jìn)行了改進(jìn)，具體的改進(jìn)之處在于在椅背、椅座、扶手和腳踏板上都分別設(shè)置了光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調(diào)儀，解調(diào)儀連接至一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。上述布置的多個(gè)光纖光柵溫度傳感器可以探測(cè)到坐在椅子上人體的背部、臀部、手掌和腳掌的溫度。如圖1所示，圖1是本實(shí)用新型用于人體溫度測(cè)量的居家智能椅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型的居家智能椅包括有椅座2，連接在椅座2上的椅背1，扶手5和6，用于連接椅座2與扶手5、6的支柱3、4，用于支撐椅座2的支撐桿7，連接支撐桿7的支撐底座8， 腳踏板10和用于連接腳踏板10與椅座2的連接桿9。本實(shí)用新型的居家智能椅在椅背1上設(shè)置三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器20、21和22，其中光纖光柵溫度傳感器21置于椅背1的中心點(diǎn)O1處，光纖光柵溫度傳感器20和22以椅背1的縱向中線AB為對(duì)稱軸，分別置于椅背1的橫向中線DO1 和CO1的中點(diǎn)處。在椅背1上安裝三個(gè)這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時(shí)測(cè)量到人體背部左側(cè)、中間線及右側(cè)的溫度變化情況。本實(shí)用新型的居家智能椅在椅座2上設(shè)置三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器18、25和M，其中光纖光柵溫度傳感器25置于椅座2的中心點(diǎn)化處，光纖光柵溫度傳感器18和M以椅座2的縱向中線BE為對(duì)稱軸，分別置于椅座2的橫向中線GO2 和的中點(diǎn)處。在椅座2上安裝三個(gè)這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時(shí)測(cè)量到人體臀部左側(cè)、中間線及右側(cè)的溫度變化情況。本實(shí)用新型的居家智能椅在扶手6和5的中心點(diǎn)上分別設(shè)置了一個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器19和23。在扶手6和扶手5上安裝這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時(shí)測(cè)量到左手掌和右手掌的溫度變化情況。本實(shí)用新型的居家智能椅在腳踏板10上設(shè)置兩個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器17和16，它們以腳踏板10的縱向中線JK為對(duì)稱軸，分別置于腳踏板 10的橫向中線IO3和HO3的中點(diǎn)處。在腳踏板10上安裝兩個(gè)這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時(shí)測(cè)量到左腳掌和右腳掌的溫度變化情況。 上述設(shè)置在居家智能椅上的光纖光柵溫度傳感器通過同一根光纖串聯(lián)連接起來。當(dāng)然光纖可以是分段連接各個(gè)光纖光柵溫度傳感器的，但是串聯(lián)起來是其要點(diǎn)。光纖的一個(gè)末端從椅座2的中心點(diǎn)化處引出，連到外部的光耦合器11，用于把來自光纖光柵溫度傳感器的傳感光信號(hào)傳輸給解調(diào)儀13。寬帶光源12發(fā)出的光經(jīng)光耦合器11進(jìn)入光纖光柵溫度傳感器，滿足Bragg條件的光被反射后，再經(jīng)光耦合器11進(jìn)入解調(diào)儀13，解調(diào)出各個(gè)光纖光柵溫度傳感器的中心波長(zhǎng)，然后經(jīng)由數(shù)字采集卡把數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)14中，由計(jì)算機(jī)14進(jìn)行信號(hào)處理得到人體溫度的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)14內(nèi)置的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示，它包括4大模塊單元中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元。在上述數(shù)據(jù)處理流程中，先將來自解調(diào)儀13的各光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)數(shù)據(jù)送給中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元，它將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長(zhǎng)與標(biāo)定的反射光中心波長(zhǎng)作差，得到反射光中心波長(zhǎng)的偏移量。然后，再把處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)由去噪單元去除無關(guān)信號(hào)，比如來自光路和外界的干擾信號(hào)等。然后，再經(jīng)由溫度計(jì)算單元計(jì)算出人體溫度值。人體溫度計(jì)算基于如下原理光纖光柵溫度傳感器的中心波長(zhǎng)的變化量與溫度的變化量之間的關(guān)系是線性的，如下式所示，溫度的升高會(huì)引起光纖光柵溫度傳感器為中心波長(zhǎng)的偏移量增加，反之亦然。Al=A AT式中，O1為對(duì)應(yīng)光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度，M為溫度變化
量，Al為中心波長(zhǎng)偏移量。最后，進(jìn)入比較單元，比較單元中根據(jù)用戶的性別自動(dòng)設(shè)定有不同的體溫異常報(bào)警門檻，因?yàn)槿梭w的正常體溫有一個(gè)較穩(wěn)定的范圍，大約在36. 5 37°C之間，且女性的體溫平均比男性要高0. 3°C。當(dāng)監(jiān)測(cè)到人體某個(gè)部位的溫度超過報(bào)警門檻值時(shí)，就會(huì)給出體溫異常報(bào)警信號(hào)及可能的病灶部位。上述的數(shù)據(jù)最終需要顯示的結(jié)果和報(bào)警信號(hào)都送給結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)15。結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)15配置了顯示界面和蜂鳴器。用戶可以直接在顯示界面上瀏覽人體相關(guān)部位的溫度隨時(shí)間的變化曲線。當(dāng)某個(gè)部位的體溫超過報(bào)警門檻值時(shí)，結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)15配備的蜂鳴器就會(huì)響起，以此提醒用戶，以便用戶能及時(shí)去醫(yī)院就診。本實(shí)用新型的產(chǎn)品可以采用這樣的方法來制作第一、將光纖光柵溫度傳感器20、21和22分別安置在椅背1的橫向中線DO1中點(diǎn)處、椅背1的中心點(diǎn)O1處和椅背1的橫向中線CO1中點(diǎn)處，光纖光柵溫度傳感器20、21和22 與椅背1之間采用粘貼連接。第二、將光纖光柵溫度傳感器18、25和M分別安置在椅座2的橫向中線GO2中點(diǎn)處、椅座2的中心點(diǎn)A處和椅座2的橫向中線FA中點(diǎn)處，光纖光柵溫度傳感器18、25和M 與椅座2之間采用粘貼連接。第三、將光纖光柵溫度傳感器19和23分別安置在扶手6和5的中心點(diǎn)處，光纖光柵溫度傳感器19和23與扶手6和5之間采用粘貼連接。第四、將光纖光柵溫度傳感器17和16分別安置在腳踏板10的橫向中線IO3中點(diǎn)處和橫向中線HO3中點(diǎn)處，光纖光柵溫度傳感器17和16與腳踏板10之間采用粘貼連接。第五、用光纖將光纖光柵溫度傳感器16、17、18、19、20、21、22、23、對(duì)和25串接起來，采用光纖熔接的方法將各個(gè)傳感器進(jìn)行串接。第六、光纖光柵溫度傳感器25的末端光纖穿過中心點(diǎn)&引出，再連到光耦合器11上。第七、寬帶光源12、光耦合器11和解調(diào)儀13之間用光纖連接。第八、解調(diào)儀13、計(jì)算機(jī)14和結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)15之間用電纜連接。第九、將數(shù)據(jù)處理流程以軟件的形式安裝在計(jì)算機(jī)14中。第十、最后，啟動(dòng)寬帶光源12、解調(diào)儀13、計(jì)算機(jī)14和結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)115，即可實(shí)現(xiàn)居家智能椅的正常工作，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)人體溫度的變化情況。本實(shí)用新型含有光纖光柵溫度傳感器的居家智能椅主要用來監(jiān)測(cè)人體溫度，可對(duì)人體溫度進(jìn)行非介入式的、分布式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。本實(shí)用新型的居家智能椅適合家庭使用，用戶使用時(shí)需穿薄單衣、脫掉鞋子，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。由于人在家中的大部分時(shí)間都是坐在椅子上，因而在椅子上安裝光纖光柵溫度傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體溫度，可以給出一個(gè)初步的健康狀況評(píng)判，為疾病的預(yù)防提供有力的保證。此外，本實(shí)用新型的居家智能椅不會(huì)影響人乘坐的舒適性，一個(gè)主機(jī)設(shè)備可以同時(shí)復(fù)接多把此類居家智能椅，大大降低了成本，且維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
權(quán)利要求1.一種居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，所述的椅背固定在椅座的一側(cè)，兩個(gè)扶手通過支柱固定在椅座的兩側(cè)，所述的椅座和支撐底座之間設(shè)有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對(duì)的一側(cè)設(shè)有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接， 其特征在于，所述的椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設(shè)有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調(diào)儀，所述的解調(diào)儀連接至一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的居家智能椅，其特征在于，所述的椅座內(nèi)設(shè)有三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，其中一個(gè)位于椅座的中心點(diǎn)位置，另外兩個(gè)分別對(duì)稱地分布于椅座中心線的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的居家智能椅，其特征在于，所述的椅背內(nèi)設(shè)有三個(gè)光纖光柵溫度傳感器，其中一個(gè)位于椅背的中心點(diǎn)位置，另外兩個(gè)分別對(duì)稱地分布于椅背中心線的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的居家智能椅，其特征在于，兩個(gè)所述的扶手上的光纖光柵溫度傳感器均位于扶手的中心點(diǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的居家智能椅，其特征在于，所述的腳踏板上設(shè)有兩個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別對(duì)稱地分布于腳踏板中心線的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的居家智能椅，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有按照順序處理數(shù)據(jù)的中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算單元、去噪單元、溫度計(jì)算單元和比較單元，所述比較單元的處理結(jié)果輸出至結(jié)果顯示及報(bào)警平臺(tái)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，椅背固定在椅座的一側(cè)，兩個(gè)扶手通過支柱固定在椅座的兩側(cè)，椅座和支撐底座之間設(shè)有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對(duì)的一側(cè)設(shè)有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接，椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設(shè)有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調(diào)儀，解調(diào)儀連接至一臺(tái)計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的智能椅可對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行非介入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能自動(dòng)地根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出體溫異常報(bào)警信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B5/01GK202191025SQ201120257089
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者李健威, 李平, 趙浩, 陸文娟 申請(qǐng)人:上海波匯通信科技有限公司