磨牙症咬合力网络化测量仪的研究

摘要

临床研究表明，咬合力是反映咀嚼肌，口颌系统的重要标志之一。通过测定咬合力的大小可以帮助我们了解口颌系统的功能状况，并对多种疾病的诊断提供参考。咬合力还被用于外科手术治疗外伤、颞下颌关节紊乱、严重骨性错位咬合畸形等疾病的手术后咀嚼功能恢复情况的评价指标。但是，目前磨牙症的病因尚不明确，其诊断方法至今还未形成统一的标准。所以研制一套携带方便且能精确记录患者磨牙病发症状的测量仪器有着重要的经济价值和使用价值。 本文首先阐述了PVDF薄膜制作咬合垫内置压电膜传感器的理论基础，利用PVDF薄膜在厚度方向上有较大的纵向压电效应的原理来设计制作传感器。然后根据ZigBee协议及其在无线网络传感器方面的应用，同时结合ZigBee无线网络传感器技术和PVDF薄膜制作咬合垫内置压电膜传感器的技术，研究给出了磨牙症咬合力网络化测量仪系统的解决方案。由于PVDF薄膜的高灵敏度的特性，文章重点分析了前置电荷放大电路和信号调理电路部分设计及其具体实现。在信号的采集和处理中分析了系统中噪声的主要来源，提出了硬件和软件的上的解决方法。由于采用了多种滤波和屏蔽处理，提升了信号的质量和强度，使系统满足了对测量速度和精度的要求。 最后对本文设计的系统进行了性能测试和误差分析，并做了实际测量实验。实验中选取7名试验者分别对其切牙、第一双尖牙，第一磨牙的咬合力进行了测量。试验结果显示该测量仪能实时地反应咬合力曲线，准确显示一次咬合时咬合力的最大值和平均值；同时该测量仪使用方便，测量速度快，达到了本研究预期设想的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外发展状况

1.2.1 磨牙症咬合力测量仪的发展

1.2.2 国内外研究现状

1.3 磨牙症咬合力测量仪的种类及其研究

1.4 本文主要研究内容

第2章 磨牙症咬合力网络化测量仪设计及原理

2.1 用PVDF薄膜制作咬合垫传感的理论基础

2.1.1 PVDF压电膜的优点

2.1.2 PVDF压电薄膜的应用

2.1.3 PVDF压电特性

2.2 基于IEEE802.15.4／ZigBee的无线传感器网络

2.2.1 IEEE802.15.4／ZigBee协议

2.2.2 ZigBee无线网络开发系统

2.3 测量仪测量节点模块电路设计

2.3.1 测量仪测量节点模块总体框图

2.3.2 咬合垫内置压电膜传感器的制备

2.3.3 前置电荷放大器

2.3.4 信号调理电路设计

2.3.5 CC2430无线ZigBee模块电路

2.4 本章小结

第3章 信号的采集和处理

3.1 系统概述

3.2 测量节点传感器的标定问题

3.2.1 测量仪的静态标定原理

3.2.2 测量仪动态标定原理

3.3 信号的滤波

3.4 ZigBee 通信协议的实现

3.4.1 协议帧格式

3.4.2 ZigBee 网络地址分配

3.4.3 路由算法

3.5 软件设计流程

3.5.1 测量节点模块软件设计

3.5.2 网络中心节点模块软件设计

3.5.3 PC机监控软件设计

3.6 本章小结

第4章 实验数据处理与分析

4.1 静态标定试验

4.1.1 加载装置

4.1.2 试验方法及结果分析

4.2 动态标定试验

4.3 实际测量试验

4.4 系统误差来源和解决方法

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文