一种测头灵敏度放大装置及服装压力测试方法

摘要

本发明属于服装压力测试技术领域，提供了一种测头灵敏度放大装置及服装压力测试方法，应用于传感器式服装压力测试装置，该测头灵敏度放大装置包括由两个圆柱构成的硬质模片，其中第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径，第一圆柱设置于第二圆柱上表面；测量服装对人体表面的压力时，第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面；当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以n倍放大的压强进行压力传导施加于传感器表面，本发明通过增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

说明书

技术领域

本发明涉及服装压力测试技术领域，尤其涉及一种测头灵敏度放大装置及服装压力测试方法。

背景技术

本发明中的测头灵敏度放大装置用于服装压力测试仪，服装压力测试仪用于测量人体穿着服装的情况下，服装对人体表面施加的压力。由于服装对人体表面施加的压力因区域、骨骼、脂肪、肌肤等的分布不同而存在差异，人体表面不同分区对压力的承受能力和敏感程度也存在较大差异；因此，除特种功能性服装如压力袜、塑身衣等，一般服装压力最大值为5kPa，非常微小的压力变化就会对服装压力舒适性产生较大影响。

常用的服装压力测试仪器包括：弹性光纤装置、流体式压力测试装置、气囊式压力测试装置、气压式压力测试装置以及传感器式压力测试装置(包括电阻式压力测试装置、电容式压力测试装置或半导体压力测试装置)。其中美国F1exiForce传感器压力测试系统、日本AMI气囊式传感器压力测试系统和德国Novel pliance服装压力测试系统最常见，三者均可测量人体在不同姿势、不同运动状态下某个测试点的压力变化。

但是，目前的传感器式服装压力测试仪对于比较小的压力测量困难且不准确，主要原因在于传感器测头的大小以及传感器的最小触发值。气囊式传感器厚度一般约为3mm，对于紧身服装来说，配带气囊式传感器本身就会对皮肤产生一定的压力。薄膜压力传感器厚度小于0.3mm，配带后不会影响服装对人体的压力，但薄膜传感器在小压力下难以触发，对微小压力变化反应不够灵敏、不够迅速。在动态压力测量过程中，该缺点更加明显，很难准确得知很小时间间隔内，微小的局部压力的变化情况，给服装压力测试带来了阻碍。

目前大多数薄膜压力传感器的触发值包括2g、5g、10g或20g。以外径为7mm的薄膜压力传感器为例，其量程范围为2g～1500g，说明其压力的触发值为2g。经测试，当2g的压力均匀施加于传感器表面时，传感器根本无法触发，测量数值没有反应。只有当2g的压力施加于传感器表面一个很小的局部时，传感器才会被触发，测量数值才会有反应。经试验发现，该外径为7mm的薄膜压力传感器，如果压力相对比较均匀地施加在传感器上时，需压力达到50g左右时，传感器才会被触发，测量数值才有反应，其中，该传感器外径为7mm，其面积约为38.465mm

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种测头灵敏度放大装置及服装压力测试方法，应用于服装压力测试仪，主要解决现有薄膜压力传感器中测头对小压力感知不够敏感、反应不够迅速的问题。

具体的，主要通过以下技术方案来实现：

一方面，本发明提供了一种测头灵敏度放大装置，应用于传感器式服装压力测试装置，该测头灵敏度放大装置包括由两个圆柱构成的硬质模片，所述硬质模片通过3D建模技术制作，所述两个圆柱分别记为第一圆柱和第二圆柱，其中第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径，所述第一圆柱设置于第二圆柱上表面；测试时，所述第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，所述第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面；当服装对人体皮肤表面施加压力时，所述硬质模片用于将所施加的压力以n倍的压强进行压力传导施加于传感器表面，其中n为大于0的实数。

优选地，所述第一圆柱的直径为1～5mm，第二圆柱的直径为10mm。

优选地，所述第一圆柱以及第二圆柱的高度为0.2～1mm。

优选地，所述第一圆柱设置于第二圆柱上表面中心位置处。

另一方面，还提供了一种服装压力测试方法，利用如上述任一所述的一种测头灵敏度放大装置以及传感器式服装压力测试装置测量服装对人体表面的压力。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的一种测头灵敏度放大装置，用于测量服装对人体表面的压力时，第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面；第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径，通过增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，当服装对人体皮肤表面施加压力时，所述硬质模片将所施加的压力放大后进行压力传导施加于传感器表面，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升了传感器式服装压力测试装置的测头对压力感知的灵敏度。在测试服装压力或其他受压较小，接触面本身存在一定受力缓冲的测试场景中增强测头的测试性能，得到更加准确的数值，有益于更加科学、客观、量化的进行研究。尤其是针对服装松量接近0或小于0的服装压力能够进行更加客观的评测。

附图说明

1、图1为本发明实施例提供的测头灵敏度放大装置的俯视图；

2、图2为本发明实施例提供的测头灵敏度放大装置的侧视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚的理解本发明的核心思想，下面将结合附图对其进行详细的说明。

本发明提供的一种测头灵敏度放大装置，主要应用于传感器式服装压力测试装置，所述传感器式服装压力测试装置用于测量人体穿着服装的情况下，服装对人体表面施加的压力，具体包括如内衣、运动服装、紧身衣等服装。但由于服装对人体表面施加的压力因区域、骨骼、脂肪、肌肤等的分布不同而存在差异，人体表面不同分区对压力的承受能力和敏感程度也存在较大差异；因此，除特种功能性服装如压力袜、塑身衣等，一般服装压力最大值为5kPa，非常微小的压力变化就会对服装压力舒适性产生较大影响。而小压力又难以触发压力测试仪器，测头对微小压力变化反应不够灵敏、不够迅速，尤其在动态压力测量过程中，该缺点更加明显，很难准确得知很小时间间隔内，微小的局部压力的变化情况。具体的，由于外力对测头部分的挤压，造成测头部分的金属造成微小形变影响电阻值，从而感知压力变化，若测头均匀受压，变化较均匀，不宜于电阻产生较大影响，故不容易测出微小压力。但是服装压力本身就非常微小并且与皮肤接触时脂肪对压力的缓冲作用非常明显，所以该测头运用在服装压力测试场景中时存在对微小压力变化反应不够灵敏、不够迅速的问题。

因此，本发明公开一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，所述硬质模片通过3D建模技术制作，测量服装对人体表面的压力时，第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面，其中第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径，第一圆柱设置于第二圆柱上表面；当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数放大进行压力传导并施加于传感器表面，通过增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。尤其是针对于非常贴身、松量接近0或小于0的服装压力测试中，有利于提升测头对压力感知的灵敏度。

如图1和图2所示，一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，所述两个圆柱分别记为第一圆柱和第二圆柱，第一圆柱的直径记为R1，第一圆柱的高度记为H1，第二圆柱的直径记为R2，第二圆柱的高度记为H2，其中，R1＜R2，所述第一圆柱设置于第二圆柱上表面。测试服装对人体皮肤表面施加压力时，所述第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，所述第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面；当服装对人体皮肤表面施加压力时，所述硬质模片用于将所施加的压力以n倍的压强进行压力传导施加于传感器表面，其中n为大于0的实数。

在一个优选地实施例中，R1为1～5mm，R2为10mm。

在一个优选地实施例中，H1为0.2～1mm，H2为0.2～1mm。

在一个优选地实施例中，所述第一圆柱设置于第二圆柱上表面中心位置处。

需要说明的是，硬质模片可以增加测头的敏感度，但是相应的会对测头所能测定压力的量程造成影响，故制作了不同规格的模片，可以根据测量精度和量程的需求不同来进行选择。

实施例一

一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，R1为3mm，R2为10mm，H1为1mm，H2为1mm，服装压力测试装置的传感器为7mm的薄膜传感器，使用3D建模技术制作硬质模片。

需要说明的是，通过测试发现，薄膜压力传感器测头无法直接感知理论值均匀施加的压力最小值为2g。是因为接触压力时接触面大压强太小，无法触发反应，若接触面较小便可以触发反应。因此，本发明实施例是通过加大应力接受面来增加所受压力，利用硬质模片进行压力传导，增大测头受力；并通过应力接受面和应力输出面的面积差来定量的增加受压压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，从而触发测头，有利于提升对压力感知的灵敏度。应力接受面即第二圆柱接触人体皮肤或服装表面的面，即第二圆柱的底面面积，由第二圆柱的直径R2确定，R2为10mm，面积为78.5mm

测量服装对人体表面的压力时，当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数(设为n，n为大于0的实数)放大进行压力传导并施加于传感器表面，其中，

因此，本发明运用3D打印技术制作硬质模片来加强薄膜压力传感器测头的敏感度，通过设计新的应力接收面和应力输出面来扩大测头所测压力，增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

实施例二

一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，R1为1mm，R2为10mm，H1为0.2mm，H2为0.2mm，服装压力测试装置的传感器为7mm的薄膜传感器，使用3D建模技术制作硬质模片。

需要说明的是，通过测试发现，薄膜压力传感器测头无法直接感知理论值均匀施加的压力最小值为2g。是因为接触压力时接触面大压强太小，无法触发反应，若接触面较小便可以触发反应。因此，本发明实施例是通过加大应力接受面来增加所受压力，利用硬质模片进行压力传导，增大测头受力；并通过应力接受面和应力输出面的面积差来定量的增加受压压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，从而触发测头，有利于提升对压力感知的灵敏度。应力接受面即第二圆柱接触人体皮肤或服装表面的面，即第二圆柱的底面面积，由第二圆柱的直径R2确定，R2为10mm，面积为78.5mm

测量服装对人体表面的压力时，当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数(设为n，n为大于0的实数)放大进行压力传导并施加于传感器表面，其中，

因此，本发明运用3D打印技术制作硬质模片来加强薄膜压力传感器测头的敏感度，通过设计新的应力接收面和应力输出面来扩大测头所测压力，增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

实施例三

一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，R1为2mm，R2为10mm，H1为0.5mm，H2为0.5mm，服装压力测试装置的传感器为7mm的薄膜传感器，使用3D建模技术制作硬质模片。

需要说明的是，通过测试发现，薄膜压力传感器测头无法直接感知理论值均匀施加的压力最小值为2g。是因为接触压力时接触面大压强太小，无法触发反应，若接触面较小便可以触发反应。因此，本发明实施例是通过加大应力接受面来增加所受压力，利用硬质模片进行压力传导，增大测头受力；并通过应力接受面和应力输出面的面积差来定量的增加受压压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，从而触发测头，有利于提升对压力感知的灵敏度。应力接受面即第二圆柱接触人体皮肤或服装表面的面，即第二圆柱的底面面积，由第二圆柱的直径R2确定，R2为10mm，面积为78.5mm

测量服装对人体表面的压力时，当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数(设为n，n为大于0的实数)放大进行压力传导并施加于传感器表面，其中，

因此，本发明运用3D打印技术制作硬质模片来加强薄膜压力传感器测头的敏感度，通过设计新的应力接收面和应力输出面来扩大测头所测压力，增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

实施例四

一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，R1为4mm，R2为10mm，H1为1mm，H2为1mm，服装压力测试装置的传感器为7mm的薄膜传感器，使用3D建模技术制作硬质模片。

需要说明的是，通过测试发现，薄膜压力传感器测头无法直接感知理论值均匀施加的压力最小值为2g。是因为接触压力时接触面大压强太小，无法触发反应，若接触面较小便可以触发反应。因此，本发明实施例是通过加大应力接受面来增加所受压力，利用硬质模片进行压力传导，增大测头受力；并通过应力接受面和应力输出面的面积差来定量的增加受压压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，从而触发测头，有利于提升对压力感知的灵敏度。应力接受面即第二圆柱接触人体皮肤或服装表面的面，即第二圆柱的底面面积，由第二圆柱的直径R2确定，R2为10mm，面积为78.5mm

测量服装对人体表面的压力时，当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数(设为n，n为大于0的实数)放大进行压力传导并施加于传感器表面，其中，

因此，本发明运用3D打印技术制作硬质模片来加强薄膜压力传感器测头的敏感度，通过设计新的应力接收面和应力输出面来扩大测头所测压力，增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

实施例五

一种测头灵敏度放大装置，包括由两个圆柱构成的硬质模片，R1为5mm，R2为10mm，H1为1mm，H2为1mm，服装压力测试装置的传感器为7mm的薄膜传感器，使用3D建模技术制作硬质模片。

需要说明的是，通过测试发现，薄膜压力传感器测头无法直接感知理论值均匀施加的压力最小值为2g。是因为接触压力时接触面大压强太小，无法触发反应，若接触面较小便可以触发反应。因此，本发明实施例是通过加大应力接受面来增加所受压力，利用硬质模片进行压力传导，增大测头受力；并通过应力接受面和应力输出面的面积差来定量的增加受压压强，使得测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，从而触发测头，有利于提升对压力感知的灵敏度。应力接受面即第二圆柱接触人体皮肤或服装表面的面，即第二圆柱的底面面积，由第二圆柱的直径R2确定，R2为10mm，面积为78.5mm

测量服装对人体表面的压力时，当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数(设为n，n为大于0的实数)放大进行压力传导并施加于传感器表面，其中，

因此，本发明运用3D打印技术制作硬质模片来加强薄膜压力传感器测头的敏感度，通过设计新的应力接收面和应力输出面来扩大测头所测压力，增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。

实施例六

还提供了一种服装压力测试方法，利用如上述任一实施例所述的一种测头灵敏度放大装置以及传感器式服装压力测试装置测量服装对人体表面的压力。该测头灵敏度放大装置包括由两个圆柱构成的硬质模片，所述硬质模片通过3D建模技术制作，测量服装对人体表面的压力时，将第一圆柱紧贴于服装压力测试装置的传感器表面，将第二圆柱紧贴于人体皮肤或服装表面。当服装对人体皮肤表面施加压力时，硬质模片将所施加的压力以一定倍数放大进行压力传导并施加于传感器表面，通过增加应力接收面和应力输出面的面积差来定量的增加压强，使得服装压力测试装置的测头在感知微弱压力时电阻变化更明显，以便触发压力传感器，从而提升测头对压力感知的灵敏度。尤其是针对于非常贴身、松量接近0或小于0的服装压力测试中，有利于提升测头对压力感知的灵敏度。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。