本發(fā)明涉及一種高度檢測(cè)裝置，特別是涉及一種電容式智能支撐表面高度檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

在智能支撐表面系統(tǒng)(智能床墊、坐墊、枕頭、靠墊等)設(shè)計(jì)中，測(cè)量表面形變對(duì)描述人和支撐表面之間的關(guān)系、描述受支撐人體身體曲線是非常重要而有意義的，其中關(guān)鍵因素就是表面相對(duì)高度的測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電容式智能支撐表面高度檢測(cè)裝置，其合到支撐表面及支撐體本身，可以用于支撐表面高度測(cè)量。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種電容式智能支撐表面高度檢測(cè)裝置，其特征在于，其包括：

傳感模塊，由上極板和下極板組成，上極板和下極板都為片狀導(dǎo)體，上極板與下極板上下平行布置且位于同一電路系統(tǒng)內(nèi)，若上極板為參考平面或發(fā)射平面，下極板則為感應(yīng)平面，若下極板為參考平面或發(fā)射平面，上極板則為感應(yīng)平面；

傳感安置及支撐模塊，該模塊介于上極板和下極板中間，為非金屬材質(zhì)并有彈性，用于安置上極板和下極板，上極板位于模塊上表面，下極板位于模塊下表面，當(dāng)模塊為空氣腔體時(shí)，上極板和下極板也安置于腔體內(nèi)的上下表面；

信號(hào)管理模塊，由控制模塊、電源模塊、激勵(lì)模塊、輸出模塊、輸入模塊、信號(hào)輸入梳理模塊、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊組成，控制模塊連接電源模塊、激勵(lì)模塊、信號(hào)輸入梳理模塊、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、通訊模塊，激勵(lì)模塊與輸出模塊連接，輸入模塊、信號(hào)輸入梳理模塊、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊依次連接；

智能床墊氣包模塊，該模塊內(nèi)部置入海綿隔塊，海綿隔塊上下表面分別放置上極板和下極板，上極板和下極板間通過(guò)導(dǎo)線相連，并與數(shù)字信號(hào)處理模塊相連，就形成了一個(gè)測(cè)量支撐表面高度的支撐模塊。

優(yōu)選地，所述傳感模塊中上極板和下極板構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板，等效為平行板電容器，為了測(cè)量電容，需要給上極板和下極板施加激勵(lì)，并測(cè)量激勵(lì)產(chǎn)生的結(jié)果。

優(yōu)選地，所述傳感安置及支撐模塊主要作用是支撐上極板和下極板，并起到電介質(zhì)的功能，在模組受到壓力之后，該彈性模塊受到擠壓，在外部壓力釋放掉之后，該支撐模塊的彈性使得上極板和下極板之間的距離恢復(fù)原狀。

優(yōu)選地，所述控制模塊主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，給各模塊發(fā)送控制信號(hào)，使得各模塊按照順序工作，并負(fù)調(diào)整各模塊的參數(shù)以及工作狀態(tài)矯正；電源模塊主要負(fù)責(zé)給整個(gè)電源系統(tǒng)提供供電，保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定，以及較少的電源噪聲；激勵(lì)模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)試的表面電容體施加可控的激勵(lì)信號(hào)，并把激勵(lì)信號(hào)傳遞到輸出模塊；輸出模塊主要負(fù)責(zé)接收激勵(lì)模塊的信號(hào)，并連接到相應(yīng)的被測(cè)試的表面電容體的激勵(lì)端；輸入模塊主要負(fù)責(zé)在輸出模塊產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)到被測(cè)試表面電容體之后，測(cè)量有激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的輸入信號(hào)；信號(hào)輸入梳理模塊主要負(fù)責(zé)讀取輸入模塊的輸入，進(jìn)行信號(hào)的放大、縮小、偏置的處理，使得輸入的模擬信號(hào)能夠處于后端模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的最佳工作點(diǎn)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊主要負(fù)責(zé)接收信號(hào)輸入梳理模塊調(diào)整輸出過(guò)的信號(hào)，并把模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理模塊主要負(fù)責(zé)把模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的輸入進(jìn)行數(shù)字濾波，特征提取的處理工作；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊主要負(fù)責(zé)把處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，轉(zhuǎn)換，根據(jù)采集的信號(hào)和所需要的表面高度的關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換；通訊模塊主要負(fù)責(zé)把采集到的信息進(jìn)行傳輸，傳送到主機(jī)做進(jìn)一步處理，并接收主機(jī)的指令通知控制模塊進(jìn)行控制操作。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：一，本發(fā)明以電容檢測(cè)方式測(cè)量支撐表面高度，測(cè)量裝置和支撐模塊一體化設(shè)計(jì)；二，電容檢測(cè)方式上極板采用屏蔽層，對(duì)人體無(wú)輻射；三檢測(cè)精度高，被測(cè)表面可以傾斜放置；四，可以支持任意大小，任意配置的智能床墊設(shè)計(jì)；五，本發(fā)明的成本低，制造工藝簡(jiǎn)單；六，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)；七，本發(fā)明的功耗低；八，本發(fā)明可以用于床墊、靠墊、坐墊、枕頭等相關(guān)產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的傳感模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的極板連接示意圖。

圖3為本發(fā)明中信號(hào)管理模塊的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明電容式智能支撐表面高度檢測(cè)裝置包括：

傳感模塊，由上極板和下極板組成，上極板和下極板都為片狀導(dǎo)體，上極板與下極板上下平行布置且位于同一電路系統(tǒng)內(nèi)，若上極板為參考平面或發(fā)射平面，下極板則為感應(yīng)平面，若下極板為參考平面或發(fā)射平面，上極板則為感應(yīng)平面；

傳感安置及支撐模塊，該模塊介于上極板和下極板中間，為非金屬材質(zhì)并有彈性，用于安置上極板和下極板，上極板位于模塊上表面，下極板位于模塊下表面，當(dāng)模塊為空氣腔體時(shí)，上極板和下極板也可安置于腔體內(nèi)的上下表面；

信號(hào)管理模塊，由控制模塊101、電源模塊102、激勵(lì)模塊103、輸出模塊104、輸入模塊105、信號(hào)輸入梳理模塊106、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊107、數(shù)字信號(hào)處理模塊108、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊109、通訊模塊110組成，控制模塊101連接電源模塊102、激勵(lì)模塊103、信號(hào)輸入梳理模塊106、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊107、數(shù)字信號(hào)處理模塊108、通訊模塊110，激勵(lì)模塊103與輸出模塊104連接，輸入模塊105、信號(hào)輸入梳理模塊106、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊107、數(shù)字信號(hào)處理模塊108、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊109、通訊模塊110依次連接；

智能床墊氣包模塊，該模塊內(nèi)部置入海綿隔塊，海綿隔塊上下表面分別放置上極板和下極板，上極板和下極板間通過(guò)導(dǎo)線相連，并與數(shù)字信號(hào)處理模塊相連，就形成了一個(gè)可以測(cè)量支撐表面高度的支撐模塊。

所述傳感模塊中上極板和下極板構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板，等效為平行板電容器，為了測(cè)量電容，需要給上極板和下極板施加激勵(lì)，并測(cè)量激勵(lì)產(chǎn)生的結(jié)果，激勵(lì)有兩種方式：一種方式是采用一個(gè)極板為參考平面，另外一個(gè)極板為激勵(lì)平面，在上極板和下極板之間產(chǎn)生交變的電場(chǎng)，根據(jù)充電變化來(lái)判斷。下極板的設(shè)計(jì)為導(dǎo)電平面(銅箔，鋁箔，銅網(wǎng)，鋁網(wǎng)，導(dǎo)電布等)，上極板的設(shè)計(jì)需要至少一層電路，性能較好的設(shè)計(jì)至少需要兩層，屏蔽網(wǎng)起到防止切向平面過(guò)來(lái)的干擾，提高系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性的作用，在比較干凈的電磁環(huán)境中，可以不設(shè)計(jì)，留空即可，感應(yīng)區(qū)和上極板構(gòu)成平行板電容模型，為待測(cè)區(qū)，為了提高測(cè)量的穩(wěn)定，防止外界對(duì)內(nèi)部電容的影響，設(shè)計(jì)需要把上極板設(shè)計(jì)成雙層形狀，下表面和單層類似，上表面為屏蔽平面，該平面有導(dǎo)體構(gòu)成，且與上表面在同一電路系統(tǒng)內(nèi)，上表面可以有效屏蔽來(lái)自于外部的干擾，也能夠減少在下部測(cè)量電容的時(shí)候產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體的影響，另外一種方式是采用一個(gè)極板作為發(fā)射平面，另外一個(gè)極板作為接受平面，采用該方法測(cè)量，上極板為發(fā)射平面，下極板為接收平面，上極板的布置至少需要一層電路，可以整面布置，也可以采用分布式發(fā)射接收，為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定并減少對(duì)人體的輻射，可以采用雙層設(shè)計(jì)，雙層布置方式就是在上極板的上表面布置一層屏蔽導(dǎo)電平面，并接入電路系統(tǒng)中。

所述傳感安置及支撐模塊主要作用是支撐上極板和下極板，并起到電介質(zhì)的功能，在模組受到壓力之后，該彈性模塊受到擠壓，在外部壓力釋放掉之后，該支撐模塊的彈性使得上極板和下極板之間的距離恢復(fù)原狀。

所述控制模塊101主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，給各模塊發(fā)送控制信號(hào)，使得各模塊按照順序工作，并負(fù)調(diào)整各模塊的參數(shù)以及工作狀態(tài)矯正；電源模塊102主要負(fù)責(zé)給整個(gè)電源系統(tǒng)提供供電，保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定，以及較少的電源噪聲；激勵(lì)模塊103主要負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)試的表面電容體施加可控的激勵(lì)信號(hào)，并把激勵(lì)信號(hào)傳遞到輸出模塊；輸出模塊104主要負(fù)責(zé)接收激勵(lì)模塊的信號(hào)，并連接到相應(yīng)的被測(cè)試的表面電容體的激勵(lì)端；輸入模塊105主要負(fù)責(zé)在輸出模塊產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)到被測(cè)試表面電容體之后，測(cè)量有激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的輸入信號(hào)；信號(hào)輸入梳理模塊106主要負(fù)責(zé)讀取輸入模塊的輸入，進(jìn)行信號(hào)的放大、縮小、偏置的處理，使得輸入的模擬信號(hào)能夠處于后端模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的最佳工作點(diǎn)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊107主要負(fù)責(zé)接收信號(hào)輸入梳理模塊106調(diào)整輸出過(guò)的信號(hào)，并把模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理模塊108主要負(fù)責(zé)把模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的輸入進(jìn)行數(shù)字濾波，特征提取的處理工作；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊109主要負(fù)責(zé)把處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，轉(zhuǎn)換，根據(jù)采集的信號(hào)和所需要的表面高度的關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換；通訊模塊110主要負(fù)責(zé)把采集到的信息進(jìn)行傳輸，傳送到主機(jī)做進(jìn)一步處理，并接收主機(jī)的指令通知控制模塊進(jìn)行控制操作。

一個(gè)模組可能構(gòu)成形狀為感應(yīng)點(diǎn)狀或多點(diǎn)條狀，每個(gè)感應(yīng)點(diǎn)提供不同位置的高度數(shù)據(jù)，這樣通過(guò)多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)的組合，就可以提供分布式的數(shù)據(jù)，多個(gè)支撐模塊提供的床墊表面不同位置高度數(shù)據(jù)，可描述床墊表面高度及形變狀態(tài)，通過(guò)表面高度的數(shù)據(jù)變化，經(jīng)濾波和信號(hào)處理，也可以抽取獲得用戶的心率、呼吸、體動(dòng)等生理數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)高度數(shù)據(jù)，變換為表面壓力數(shù)據(jù)。

本發(fā)明以電容檢測(cè)方式測(cè)量支撐表面高度，測(cè)量裝置和支撐模塊一體化設(shè)計(jì)，極板采用屏蔽層，對(duì)人體無(wú)輻射，檢測(cè)精度高，被測(cè)表面可以傾斜放置，支持任意大小，任意配置的智能床墊設(shè)計(jì)，且成本低，制造工藝簡(jiǎn)單，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，功耗低，可以用于床墊、靠墊、坐墊、枕頭等相關(guān)產(chǎn)品。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。