CN113532501B - 一种体表传感器固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种体表传感器固定装置，包括：固定单元、复合带、监测单元，智能单元和计算单元；固定单元用于固定传感器；复合带用于将固定单元固定于体表；监测单元用于采集体表受力指数；智能单元用于确定瞬时阈值；计算单元用于获取第一比值；第一比值用于指示固定单元与体表之间的受力状态。本发明提供的体表传感器固定装置，利用复合带固定传感器于人体体表，并通过体表受力指数与所述瞬时阈值的比值表征体表的受力状态，以供试验操控人员调节复合带松紧程度，可满足具有不同体征参数的受试群体固定要求，且对人体体表无损伤，在提高受试人员受试舒适性的同时，有效防止试验过程中传感器的倾斜脱落，进而确保检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及智能监测领域，尤其涉及一种体表传感器固定装置。
背景技术
车辆、船舶及载人航空器等在使用过程中会引发乘坐环境振动，处于振动环境中的人体，其生理和心理健康都会受到影响。因此，振动环境下的人因工程问题日益引起关注。传感器通过采集振动环境下的人体加速度、位移、力等物理量可有效分析人体振动响应特性，所以被广泛应用于人因工程领域的人体振动与人机交互模拟等研究中。
目前，在人体振动试验过程中，传感器一般通过胶带粘贴的方法固定于受试人员的腿部、臀部、腹部、胸部、头部等位置，但因人体皮肤表层存在毛发且易分泌汗液，传感器不易固定于人体体表，尤其在振动环境下传感器易倾斜脱落，可能影响振动试验数据采集的准确性。传感器固定于人体体表还需满足舒适性要求，通过胶带或胶水粘合方式易造成体表损伤，不满足人体保护原则及试验伦理要求，
同时因人体振动试验测试周期长，传感器需在人体体表固定较长时间，受试人员常产生局部肌体不适感，这也将进一步影响受试人员主观舒适性评价测试的准确性。
目前针对人体体表传感器固定普遍采用试前静态固定方式，但因振动激励影响固定装置在试验时的可靠性难以保证，固定装置在试验时易产生松动情况，其固定参数易受振动幅频特性影响产生波动，因此在传感器状态监测时需对其固定参数进行动态调整。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种体表传感器固定装置，以解决传感器固定问题及其固定状态监测问题。
本发明提供一种体表传感器固定装置，包括：固定单元、复合带、监测单元，智能单元和计算单元；固定单元，用于固定传感器；复合带与固定单元固定连接，用于将固定单元固定于体表；监测单元，用于采集固定单元与体表之间的体表受力指数；智能单元，用于根据振动台的振动幅频，在受力频率曲线中确定瞬时阈值；计算单元，用于获取体表受力指数与瞬时阈值的第一比值；所述第一比值用于指示所述固定单元与体表之间的受力状态。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，智能单元，还用于基于均值聚类法，根据预试验中有效体表受力指数和振动台的振动幅频，生成受力频率曲线；受力频率曲线包括多个振动幅值下的受力指数均值-频率曲线。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，监测单元，还用于监测传感器的横向受力指数、纵向受力指数和垂向受力指数。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，计算单元，还用于获取横向受力指数与固定阈值的第二比值、纵向受力指数与固定阈值的第三比值和垂向受力指数与固定阈值的第四比值；所述第二比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在横向的受力状态；所述第三比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在纵向的受力状态；所述第四比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在垂向的受力状态。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，还包括：告警单元；在第一比值超出预设范围的情况下，生成第一告警信息；在任一第二比值、第三比值或第四比值超出预设值的情况下，生成第二告警信息。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，复合带包括尼龙材料层、聚氯乙烯材料层和棉质材料层；聚氯乙烯材料层的一端面贴合于尼龙材料层；聚氯乙烯材料层的另一端面贴合于棉质材料层；棉质材料层背离聚氯乙烯材料层的端面用于贴合体表。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，固定单元包括壳体；壳体为顶部开口的中空结构体；传感器位于壳体内部，传感器的检测端位于顶部开口处；壳体的外表面与复合带固定连接。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，壳体包括本体和挡板，挡板与本体非固定连接；本体侧面设有开口，用于将传感器自开口放入本体；挡板，用于在将传感器放置于本体中的情况下，封住本体的开口。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，固定单元还包括弹性紧固件；弹性紧固件用于限制传感器在垂直于壳体底部方向上的位移。
根据本发明提供的一种体表传感器固定装置，弹性紧固件包括压板和弹簧组件；弹簧组件的第一端固设于壳体内壁的内侧，弹簧组件的第二端与压板的端面固定连接；压板背离弹簧组件的端面用于贴合传感器的外表面。
本发明提供的体表传感器固定装置，利用复合带固定传感器于人体体表，并通过体表受力指数与所述瞬时阈值的比值表征体表的受力状态，以供试验操控人员调节复合带松紧程度，可满足具有不同体征参数的受试群体固定要求，且对人体体表无损伤，在提高受试人员受试舒适性的同时，有效防止试验过程中传感器的倾斜脱落，进而确保检测结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种体表传感器固定装置的结构示意图；
图2是本发明提供的一种传感器的结构示意图；
图3是本发明提供的一种固定单元的结构示意图；
图4是本发明提供的一种均值聚类算法的流程示意图；
图5是本发明提供的一种应变片的布置位置示意图；
图6是本发明提供的一种复合带结构示意图；
图7是本发明提供的一种体表传感器固定装置的整体结构示意图；
图8是本发明提供的一种体表传感器固定装置的主视图；
图9是本发明提供的一种体表传感器固定装置的俯视图；
其中，附图标记为：
01：信号线接口； 02：传感器本体 03：传感器底座；
11：壳体； 111：本体； 112：挡板；
12：弹性紧固件； 121：弹簧组件； 122：压板；
21：尼龙材料层； 22：PVC材料层； 23：棉质材料层；
24：收带夹； 31：第一应变片模块； 32：第二应变片模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图9描述本发明实施例所提供的体表传感器固定装置。
图1是本发明提供的一种体表传感器固定装置的结构示意图，如图1所示，包括但不限于：固定单元10、复合带20、监测单元30，智能单元40和计算单元50；固定单元10，用于固定传感器；复合带20与固定单元10固定连接，用于将固定单元10固定于体表；监测单元30，用于采集固定单元10与体表之间的体表受力指数；智能单元40，用于根据振动台的振动幅频，在受力频率曲线中确定瞬时阈值；计算单元50，用于获取体表受力指数与瞬时阈值的第一比值；第一比值用于指示固定单元10与体表之间的受力状态。
在人体振动试验过程中，振动台的振动幅频可以通过振动台操控设备直接读取。振动幅频包括振动的幅值和振动的频率。
针对不同的受试人员，振动试验分为预试验和正式试验。在预试验的过程中，监测单元30所采集的体表受力指数，用于根据振动台的振动幅频，构建受力频率曲线。在正式试验的过程中，监测单元30所采集的体表受力指数和振动台的振动幅频，用于监测正式人体振动试验中传感器的固定状态，以便于提示试验操控人员及时对复合带20的松紧程度进行调节，进而保证试验过程中所采集到数据的准确性。
图2是本发明提供的一种传感器的结构示意图，图3是本发明提供的一种固定单元的结构示意图，如图2和图3所示，将传感器本体02固设于传感器底座03之上，传感器的信号线接口01裸露于固定单元10之外，传感器底座03设置于固定单元10内，以固定传感器。
可选地，在固定单元10的外表面两侧部位，分别设置有与固定单元10固定连接的环状结构，以便于复合带20通过环状结构与固定单元10固定连接。最后，可以通过复合带20将固定单元10固定于受试人员的体表。
例如：固定于受试人员的手臂、腿部、头部等多处区域。
复合带20可以是松紧结构，也可以是带有收带夹的非弹性结构。
监测单元30包括第一应变片模块31，第一应变片模块31位于固定单元10和体表之间，用于监测传感器固定装置对体表的体表压力指数，以评估传感器固定装置的固定可靠性及舒适性。
在预试验和正式试验的准备阶段，试验操控人员首先设定瞬时阈值的初始值，通过与第一应变片模块31监测到的体表受力指数比较，便于试验操控人员根据比较结果，判断复合带20在静态固定状态过紧、过松或合适。
其中，瞬时阈值的初始值可以根据GB/T 13441.1-2007《机械振动与冲击-人体暴露于全身振动的评价》、ISO 2631-5-2004《Mechanical vibration and shock-Evaluationof human exposure to whole-body vibration》、ISO/TR 10687-2012《Mechanicalvibration-Description and determination of seated postures with reference towhole-body vibration》确定。
在正式试验中，智能单元40根据振动台的振动幅频，在受力幅频曲线中确定瞬时阈值。受力幅频曲线包括受力指数均值-频率曲线。
计算单元50将监测单元30得到的体表受力指数和智能单元40确定的瞬时阈值进行比值计算，获取第一比值，第一比值用于指示固定单元与体表之间的受力状态。
可选地，试验操控人员可以根据获取到的第一比值，来判断是否对复合带20的松紧程度进行调整。
可选地，体表传感器固定装置含独立且可拆装的储能电源，可使装置独立于振动台等振动设备单独供电，且供电电压、电流稳定，应变片等传感设备数据采集准确性可明显提高，同时因储能电源可拆装方便后续电源更换、设备检查、设备维修。
本发明提供的体表传感器固定装置，利用复合带固定传感器于人体体表，并通过体表受力指数与瞬时阈值的比值表征体表的受力状态，以供试验操控人员调节复合带松紧程度，可满足具有不同体征参数的受试群体固定要求，且对人体体表无损伤，在提高受试人员受试舒适性的同时，有效防止试验过程中传感器的倾斜脱落，进而确保检测结果的准确性。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，受力幅频曲线是基于均值聚类法，根据受力指数均值与特性频率幅值生成的；受力幅频曲线包括多个幅值下的受力指数均值-频率曲线。
振动幅值在一般情况下是不会发生改变的，但随着受试人员的坐姿会调整等突发原因，振动台的振动幅值也会随之发生改变，制作多个幅值下的受力指数均值-频率曲线可以应对突发状况导致的振动幅值变化，进而保证振动试验中测得数据的准确性。
智能单元40通过均值聚类算法分析计算不同振动频率、幅值下受力指数的变化情况，以实现根据瞬时阈值对复合带20松紧程度进行实时调整。
由于受力指数随振动幅频特性改变而改变，但受力指数在数值上的变化具有一定相似性，因此可结合均值聚类算法得到受力幅频曲线，进而从当前幅值下的受力指数均值-频率曲线中确定振动频率对应的瞬时阈值，以满足振动环境实时监测要求。
首先，在预试验过程中，采集振动台不同振动幅频下的体表受力指数，在确定受试人员所使用的复合带20松紧程度合适的情况下，当前振动幅频下的受力指数为有效；在确定受试人员当前使用的复合带20过紧或过松的情况下，当前振动幅频下的受力指数为无效；然后，由所有有效的体表受力指数构建成数据集。
然后，根据振动台不同的振动幅值，将数据集分为多组原始数据。
其中，在同一振动幅值下，根据振动频率，设定k个整数值，作为初始质心{μ1，μ2，…，μk}，以第一应变片模块31所监测体表受力指数的位置为测量点，m个测量点可视为m个训练样本{x(1)，x(2)，…，x(m)}，根据不同振动频率下的受力指数相似性划分，重复将每个测量点所测得的体表受力指数分配至最近质心，形成k个簇。
图4是本发明提供的一种均值聚类算法的流程示意图，如图4所示，首先，基于均值聚类算法，将任一组原始数据进行预处理得到数据。将个测量点所测得的体表受力指数作为样例，对于每一样例i所属于的簇c(i)，其计算公式为：
c(i)＝arg minj||x(i)-μj||2；
进一步地，进行数据相似度计算。具体地，对于每一簇j，需要重复计算每个簇的质心μj，并观察质心是否发生变化，其中，质心μj的计算公式为：
其中，x(i)为第i个训练样本，m为训练样本个数。
进一步地，进行聚类，获取聚类结果。选取欧式距离作为相似度指标，聚类平方和最小化公式为：
验算每个簇中质心的偏移程度，在质心偏移过大的情况下，将导致质心偏移过大的样例从当前簇中提取出来，重新分配到质心偏移方向的相邻簇中，并验算重新分配后的质心偏移，当没有(或最小数目)对象被重新分配给不同的聚类、没有(或最小数目)聚类中心再发生变化、误差平方和局部最小时，分簇结束。
进一步地，对聚类结果进行聚类评估。聚类结束后，计算各个簇的受力指数均值，并表征为特定频率f下受力指数F均值，其计算公式如下：
其中，为一特定簇均值频率，xf为一特定簇中所有样本频率数，N为一特定簇中所有样本个数，/>为一特定簇均值受力指数，yF为一特定簇中所有样本受力指数。
受力指数均值与特性频率生成二维图，并根据多项式最小二乘法拟合受力指数均值-频率曲线，其计算如下：
由上述计算给定一组数据集设多项式为受力指数均值-频率函数曲线；其中，m为样本维度，n为多项式阶数，θj(j＝1，2，3，…，n)为多项式的各项系数。
样本数据集P内数据点的误差平方和公式为：
由误差平方和S转为矩阵形式，令：
则误差平方和可写成：
其中，Xv是一个范德蒙矩阵，是多项式系数构成的系数向量，Yr是样本数据集输出向量，对于最优函数，应满足：
可求得最优函数的多项式系数向量为：
所述数值代入多项式可求解受力指数均值-频率函数。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，基于均值聚类法，根据预试验采集的数据生成受力频率曲线，用以确定瞬时阈值，便于实试验操控人员实时调整复合带30，以满足振动环境实时监测要求。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，监测单元，还用于监测传感器的横向受力指数、纵向受力指数和垂向受力指数。
监测单元30还包括第二应变片模块32，第二应变片模块32位于固定单元10的内壁与传感器之间，用于监测传感器与固定单元10之间的压力指数。
图5是本发明提供的一种应变片的布置位置示意图，如图5所示，监测单元30包括位于固定单元10的外壁底部的第一应变片模块31的和位于固定单元10的内壁的第二应变片模块32。
可选地，第二应变片模块32包括5个应变片，其中，垂直于X轴设置的2个应变片，用于采集固定单元10内壁沿X轴向的横向受力指数；垂直于Y轴设置的2个应变片，用于采集固定单元10内壁沿Y轴向的纵向受力指数，垂直于Z轴设置的1个应变片位于固定单元10内壁底部，用于采集固定单元10内壁沿Z轴向的垂向受力指数，以评估固定单元10对传感器的固定可靠性。
监测单元30中的应变片模块及智能单元40供电独立。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过在固定单元内壁设置应变片，监测传感器的受力指数，进而监测传感器的固定状态，能及时发现传感器的松动，进而确保检测结果的准确性。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，计算单元，还用于获取横向受力指数与固定阈值的第二比值、纵向受力指数与固定阈值的第三比值和垂向受力指数与固定阈值的第四比值；第二比值用于指示传感器与固定单元之间在横向的受力状态；第三比值用于指示传感器与固定单元之间在纵向的受力状态；第四比值用于指示传感器与固定单元之间在垂向的受力状态。
可选地，在预试验和正式试验的准备阶段，试验操控人员首先设定固定阈值，通过与第二应变片模块32监测到的传感器的横向、纵向和垂向受力指数比较，便于试验操控人员根据比较结果，判断传感器静态固定状态是否为有效固定。
其中，固定阈值是根据GB/T 13441.1-2007《机械振动与冲击-人体暴露于全身振动的评价》、ISO 2631-5-2004《Mechanical vibration and shock-Evaluation of humanexposure to whole-body vibration》、ISO/TR 10687-2012《Mechanical vibration-Description and determination of seated postures with reference to whole-bodyvibration》设定的。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过获取传感器的受力指数与固定阈值的比值，将传感器的固定状态数值化，进而达到实时监测传感器各方向的受力状态，使传感器被有效固定，最终保证检测结果的准确性。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，还包括：告警单元；在第一比值超出预设范围的情况下，生成第一告警信息；在任一第二比值、第三比值或第四比值小于预设值的情况下，生成第二告警信息。
第一告警信息可以包括固定过松告警和固定过紧告警。
可选地，当第一应变片模块31采集的体表受力指数不应比瞬时阈值超出±5％的范围，当第一比值处于95％-105％的范围内时，为第一状态；当第一比值超出95％-105％的范围内时，为第二状态。当第一应变片模块31处于第二状态时，在第一比值小于95％的情况下，告警单元发出固定过松告警；在第一比值大于105％的情况下，告警单元发出固定过紧告警。试验操控人员应对处于过松或过紧状态下的复合带进行适当调整，直至满足第一比值处于95％-105％的范围内。
当传感器横向受力指数大于等于固定阈值的情况下，传感器横向固定为第一状态；在横向受力指数小于第一阈值的情况下，则为第二状态；
可选地，预设值设置为1，在第二比值大于等于1的情况下，传感器横向固定为第一状态；在第二比值小于1的情况下，传感器横向固定为第二状态。
在第三比值大于等于1的情况下，传感器纵向固定为第一状态；在第三比值小于1的情况下，传感器纵向固定为第二状态。
在第四比值大于等于1的情况下，传感器垂向固定为第一状态；在第四比值小于1的情况下，传感器垂向固定为第二状态。
当传感器横向、纵向、垂向固定均为第一状态时，则传感器固定有效；若存在某向为第二状态则固定无效，传感器需根据固定情况调整。试验操控人员应对处于第二状态下的固定装置进行适当调整，直至满足第一状态要求。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过告警装置对第二状态进行告警，进而提醒试验操控人员对装置进行调整，进而保证检测结果的准确性。
图6是本发明提供的一种复合带结构示意图，如图6所示，复合带主要包括：尼龙材料层21、聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)材料层22和棉质材料层23；聚氯乙烯材料层22的一端面贴合于尼龙材料层21；聚氯乙烯材料层22的另一端面贴合于棉质材料层23；棉质材料层23背离聚氯乙烯材料层22的端面用于贴合体表。
固定单元10通过复合带20固定于人体体表，复合带20结构包含尼龙材料层21、PVC材料层22和棉质材料层23共三层，各材料层通过线性缝合连接，复合带20通过PVC材料实现与人体体表复杂且具弹性曲面贴合。
复合带20的中间层采用PVC材料层22，可根据人体体表曲面结构调整贴合面为相应的拟合曲面，当含PVC材料的复合带靠近人体体表时，PVC可使复合带自行弯曲，当复合带曲面弯曲曲率与人体体表曲面曲率接近且两者曲面充分贴合时，复合带将不再形变，其中复合带对人体无明显压迫感，且可提高数据采集精度。
复合带20的内层靠近人体体表侧采用棉质材料层23，棉质结构层设计一方面可减轻固定装置对人体体表的压迫感，防止勒伤，提高受试人员试验舒适性，另一方面因棉质材料摩擦系数较大，可增大复合带与人体体表的摩擦力避免两者的相对滑动。
复合带20的外层采用尼龙结构层21，可调整复合带工作直径使之适应不同体征的受试人员及不同测试部位要求，提高固定效率。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过在复合带中加入PVC层，使复合带曲与人体体表曲面充分贴合，提高数据采集精度。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，固定单元包括壳体11；壳体11为顶部开口的中空结构体；传感器位于壳体11内部，传感器的检测端位于顶部开口处；壳体11的外表面与复合带固定连接。
图7是本发明提供的一种体表传感器固定装置的整体结构示意图，如图7所示，复合带20共两段，两段的前端均采用折叠缝合方法固定复合带20于壳体11上，复合带20还包括尾部的收带夹24。
固定单元10包括壳体11，壳体11底面及外壁采用合金结构，壳体11内壁为硬质硅胶且厚度较薄(硅胶可压缩形变量微小)，振动信号通过人体体表传递至传感器衰减较小，因此可应用于振动环境。固定单元10材料选用轻质材料，可减轻固定单元10对传感器出厂灵敏度影响，提高试验数据可靠性；固定单元10对传感器本体02及传感器底座03无损伤，传感器可重复拆卸应用于其他地方；固定单元10采用简单组合结构，安装及拆卸传感器简单快捷，可有效节省试验前期准备时间，提高试验效率。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过设置顶部开口中空结构的壳体，能将传感器有效嵌套固定于壳体中，有效防止传感器在试验过程中滑落，进而保证试验的顺利进行。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，壳体11包括本体111和挡板112，挡板112与本体111非固定连接；本体111侧面设有开口，用于将传感器自开口放入本体111；挡板112，用于在将传感器放置于本体111中的情况下，封住本体111的开口。
壳体11包括本体111及挡板112两部分，主要作用为限制传感器横向、纵向运动。本体111、挡板112均采用分层式设计，包括内层和外层，本体111的外层为刚性合金结构体，其侧面四周内层含硬质硅胶层可限制传感器底座03的横向运动；挡板112外层为刚性合金结构体，内壁为与本体111材质相同的硅胶层，可进一步限制传感器的纵向运动。内层硅胶结构用于将传感器底座03牢固限制于壳体11内，还可以减小振动信号衰减；外层的合金结构以确保固定装置使用寿命。
本体111与挡板112可分离，传感器可在固定单元10上实现快捷装卸，对传感器及固定装置均无损伤破坏。
传感器在固定时，试验操控人员将传感器放入本体111后，用挡板112封住本体111的开口，挡板112内部硅胶层被压缩进而限制传感器底座03运动，以上通过壳体11封闭结构及硅胶挤压作用，传感器的纵向、横向运动可被有效限制。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过将壳体设置为可开口的结构，便于传感器的固定，实现传感器的快捷装卸，避免传感器及固定装置的损伤破坏。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，固定单元还包括弹性紧固件12；弹性紧固件12用于限制传感器在垂直于壳体11底部方向上的位移。
可选地，弹性紧固件12可以设置4组，分别位于壳体11的顶部的四个角。
如图3所示，因传感器底座03纵向截面面积大于壳体11纵向截面面积，所以可通过弹性紧固件12作用传感器底座03限制其垂向运动。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，通过在固定单元增加弹性紧固件，限制传感器在垂直方向上的位移，确保传感器的有效固定，进而保证试验的顺利进行。
基于上述实施例，作为一个可选的实施例，弹性紧固件12包括压板122和弹簧组件121；弹簧组件121的第一端固设于壳体11内壁的内侧，弹簧组件121的第二端与压板122的端面固定连接；压板122背离弹簧组件121的端面用于贴合传感器的外表面。
弹性紧固件12，由压板122和弹簧组件121组成，弹簧组件121可以为刚性弹簧(刚性弹簧可压缩形变量微小)，振动信号通过人体体表传递至传感器的衰减较小，因此可应用于振动环境。
当传感器固定于本体111内部时，固定于本体111顶部的弹簧组件121被压缩，弹簧组件121对压板122产生竖直向下的作用力，且作用力均匀分布于传感器底座03(接触压板122处)，以限制传感器的垂向运动。其中，本体111及挡板112内壁处硅胶层通过胶合方式固定传感器于本体111及挡板112内壁；固定单元10内壁顶部弹性紧固件12可以通过焊接方式固定于装置内壁顶部，弹簧组件121要求长度较短，且具有较高硬度。弹簧组件121可以通过焊接方式连接压板122。
壳体11内壁为硬质硅胶且厚度较薄(硅胶可压缩形变量微小)，弹性紧固件12采用刚性弹簧(弹簧可压缩形变量微小)，振动信号通过人体体表传递至传感器衰减较小，因此可应用于振动环境。
根据本发明提供的体表传感器固定装置，利用弹簧组件和压板限制传感器的垂向位移，使振动信号衰减较小，适用于振动环境。
图8是本发明提供的一种体表传感器固定装置的主视图，图9是本发明提供的一种体表传感器固定装置的俯视图，如图8和图9所示，作为一个可选的实施例，在需要进行预试验或正式试验时，传感器底座03(底面及顶面)尽量保持水平，传感器底座03应保持干净，且传感器底座03及其本体111要求固定可靠(无转动情况)。同时在固定传感器时应注意以下几点：传感器底座03(底面及顶面)尽量保持水平，其底面、顶面要求无异物存在，传感器底座03及其本体111要求固定可靠，两者无相对运动。
振动试验开始之前，试验操控人员应先分离本体111及挡板112，在调整并确定传感器位置后，将传感器底座03与固定单元10的压板122接触。传感器底座03与压板122相互作用，使传感器底座03固于本体111内，其中要求传感器底座03水平贴合于本体111内表面底部，传感器底座03应有效接触到本体111内表面底部。传感器底座03完全进入本体111内，试验操控人员通过挡板112进一步固定传感器底座03。
进一步地，传感器固定后，试验操控人员应检查第二应变片模块32(固定于壳体11的内壁)的受力指数，在三个方向均满足第一状态要求的情况下，则传感器固定可靠，若存在一个方向上传感器为第二状态，则需重新调整传感器位置，直至完全满足三个方向第一状态要求，确认传感器被有效固定。
进一步地，在传感器被有效固定后，试验操控人员还应通过胶带粘贴方式固定整个装置(传感器及体表传感器固定装置)于振动台的台面，以测量传感器的振动灵敏度。由于体表传感器固定装置附加质量使得传感器出厂灵敏度不满足数据标定要求，因此需对整个装置(传感器及体表传感器固定装置)灵敏度进行重新检测标定，并将检测后的灵敏度输入至振动信号数据采集设置页面。
进一步的，在重新检测标定灵敏度后还应再次检查第二应变片模块32(固定于壳体11内壁的应变片)受力指数，如满足三个方向均为第一状态，则进行下一步。
进一步地，通过复合带20及收带夹24固定于受试人员体表，试验操控人员根据试验要求选定将传感器固定在受试人员体表的具***置，并将复合带20环绕于受试人员受试区域，其中要求传感器尽量水平或垂直固定，以减少固定时的倾斜角度。试验操控人员通过应变片受力指数(固定于壳体11外壁底部)调整复合带20松紧程度，当满足第一状态要求时，受试人员可将外层尼龙结构固定。
进一步地，在将本发明提供的体表传感器固定装置固定于人体体表后，试验操控人员可进行人体振动预试验，通过再次对固定装置的复合带20松紧程度进行适当调整，以确定受试人员所使用的复合带20松紧程度合适。
本发明提供的体表传感器固定装置，主要用于人体振动试验，试验期间会应用到多自由振动平台，在进行人体振动试验时，所有试验操控人员应远离振动台工作区域，振动台面上所有物体应固定于台面上避免物体跳动造成损坏。
在试验进行期间仍保持工作，试验操控人员应注意各应变片受力指数变化情况，并及时调整试验情况，如有应变片产生不满足第一状态情况，应立即停止试验并进行检查。
本发明提供的体表传感器固定装置，利用复合带固定传感器于人体体表，并通过体表受力指数与瞬时阈值的比值表征体表的受力状态，以供试验操控人员调节复合带松紧程度，可满足具有不同体征参数的受试群体固定要求，且对人体体表无损伤，在提高受试人员受试舒适性的同时，有效防止试验过程中传感器的倾斜脱落，进而确保检测结果的准确性。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种体表传感器固定装置，其特征在于，包括：固定单元、复合带、监测单元，智能单元和计算单元；
所述固定单元，用于固定传感器；
所述复合带与所述固定单元固定连接，用于将所述固定单元固定于体表；
监测单元，用于采集所述固定单元与体表之间的体表受力指数；
智能单元，用于根据振动台的振动幅频，在受力频率曲线中确定瞬时阈值；
计算单元，用于获取所述体表受力指数与所述瞬时阈值的第一比值；所述第一比值用于指示所述固定单元与体表之间的受力状态；
所述智能单元，还用于基于均值聚类法，根据预试验中有效体表受力指数和振动台的振动幅频，生成所述受力频率曲线；
所述受力频率曲线包括多个振动幅值下的受力指数均值-频率曲线。
2.根据权利要求1所述的体表传感器固定装置，其特征在于，所述监测单元，还用于监测所述传感器的横向受力指数、纵向受力指数和垂向受力指数。
3.根据权利要求2所述的体表传感器固定装置，其特征在于，所述计算单元，还用于获取所述横向受力指数与固定阈值的第二比值、所述纵向受力指数与所述固定阈值的第三比值和所述垂向受力指数与固定阈值的第四比值；
所述第二比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在横向的受力状态；
所述第三比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在纵向的受力状态；
所述第四比值用于指示所述传感器与所述固定单元之间在垂向的受力状态。
4.根据权利要求3所述的体表传感器固定装置，其特征在于，还包括：告警单元；
在所述第一比值超出预设范围的情况下，生成第一告警信息；
在任一所述第二比值、所述第三比值或所述第四比值超出预设值的情况下，生成第二告警信息。
5.根据权利要求1所述的体表传感器固定装置，其特征在于，
所述复合带包括尼龙材料层、聚氯乙烯材料层和棉质材料层；
所述聚氯乙烯材料层的一端面贴合于所述尼龙材料层；
所述聚氯乙烯材料层的另一端面贴合于所述棉质材料层；
所述棉质材料层背离聚氯乙烯材料层的端面用于贴合体表。
6.根据权利要求1所述的体表传感器固定装置，其特征在于，所述固定单元包括壳体；
所述壳体为顶部开口的中空结构体；
所述传感器位于所述壳体内部，所述传感器的检测端位于所述顶部开口处；
所述壳体的外表面与所述复合带固定连接。
7.根据权利要求6所述的体表传感器固定装置，其特征在于，
所述壳体包括本体和挡板，所述挡板与所述本体非固定连接；
所述本体侧面设有开口，用于将传感器自所述开口放入本体；
所述挡板，用于在将传感器放置于本体中的情况下，封住所述本体的开口。
8.根据权利要求1所述的体表传感器固定装置，其特征在于，所述固定单元还包括弹性紧固件；所述弹性紧固件用于限制传感器在垂直于壳体底部方向上的位移。
9.根据权利要求8所述的体表传感器固定装置，其特征在于，
所述弹性紧固件包括压板和弹簧组件；
所述弹簧组件的第一端固设于所述壳体内壁的内侧，所述弹簧组件的第二端与所述压板的端面固定连接；
所述压板背离弹簧组件的端面用于贴合传感器的外表面。
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