本申请涉及压力检测，特别是涉及一种基于压力传感阵列的压力分布检测系统及方法。
背景技术：
1、平衡能力是指维持身体姿势的能力，特别在较小的支撑面上，控制身体重心的能力。平衡能力是人类一切静态与动态活动的基础能力。人任何运动几乎都是在维持身体平衡的状态下进行的，其受着诸多因素的影响，各因素间又相互补偿和相互影响。其作为人体的一项基本能力，对我们正常人的日常生活也起着非常重要的作用，尤其对于一些老年人或患有某些疾病的人员，提前对其平衡能力经测定和了解，会有助于对某些疾病的提前预警，并进行针对性的训练。比如可以提前预警老年人的跌倒，并进行对应的训练减少跌倒的发生。
2、目前，平衡能力的检测依赖于足底压力感应点设备来实现，利用足底压力感应点设备检测人体在静态非扰动情况下的压力分布、以及人体处于运动状态时的足底压力分布，从而实现对人体的静平衡能力和动平衡能力的检测。但是，现有的足底压力检测设备较为局限，其压力分布采集面积小、分辨率低且动态性能较差，难以满足实际检测所需效果。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供一种基于压力传感阵列的压力分布检测系统及方法，以解决现有压力检测设备检测效果不佳的问题。
2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其包括：阵列式柔性压力传感器，包括交叉分布的多个横向带状导体和多个纵向带状导体，多个横向带状导体和多个纵向带状导体交叉处构成压力感应点阵列，压力感应点阵列用于将外界施加的实时物理压力转化为电阻变化并以电信号输出；数据采集模块，与阵列式柔性压力传感器电性连接，用于采集每个压力感应点的电信号，并对电信号进行模数变换，得到模拟信号；上位机，与数据采集模块电性连接，用于接收模拟信号，并基于模拟信号确定每个压力感应点阵列表面所受压力的幅值和时间特征。
3、作为本申请的进一步改进，数据采集模块包括高速扫描数据采集电路、电阻匹配电路、模数转换器和主处理器，高速扫描数据采集电路分别与纵向带状导体、横向带状导体电性连接，电阻匹配电路分别与高速扫描数据采集电路、模数转换器电性连接，模数转换器与主处理器电性连接，主处理器与上位机电性连接，高速扫描数据采集电路用于实时采集压力感应点阵列的电信号，电阻匹配电路用于将电信号转换为电压信号，模数转换器用于将电压信号转换为模拟信号，主处理将模拟信号发送至上位机。
4、作为本申请的进一步改进，高速扫描数据采集电路包括纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列，纵向高速模拟开关阵列包括多个第一通道且每个第一通道与一个纵向带状导体电性连接，横向高速模拟开关阵列包括多个第二通道且每个第二通道与一个横向带状导体电性连接，纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列均与主处理器电性连接，主处理器还用于控制纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列的通道的选通。
5、作为本申请的进一步改进，数据采集模块还包括电源电路，电源电路与主处理器电性连接，主处理器的电源端还设置有预设数量个相互并联的去耦电容。
6、作为本申请的进一步改进，数据采集模块还包括存储模块，存储模块与主处理器电性连接，主处理器还用于将逐个获取的压力感应点阵列中每个压力感应点的模拟信号存储至存储模块，并在每个压力感应点的模拟信号均被采集后，将存储模块中存储的模拟信号发送至上位机。
7、为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其应用于上述之一的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，基于压力传感阵列的压力分布检测系统包括阵列式柔性压力传感器、数据采集模块和上位机；该方法包括：数据采集模块进行初始化，并在初始化完成后等待上位机发送的数据采集命令；数据采集模块接收到上位机发送的采集命令后，按预先设定的采样帧数采集阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点输出的电信号，并对电信号进行模数变换，得到模拟信号；数据采集模块在所有的压力感应点均被采集完成后，将模拟信号发送至上位机；上位机基于模拟信号确定每个压力感应点阵列表面所受压力的幅值和时间特征。
8、作为本申请的进一步改进，数据采集模块包括高速扫描数据采集电路、电阻匹配电路、模数转换器和主处理器；按预先设定的采样帧数采集阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点输出的电信号，并对电信号进行模数变换，得到模拟信号，包括：高速扫描数据采集电路按预先设定的采样帧数采集阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点的电信号；电阻匹配电路将电信号转换为电压信号；模数转换器将电压信号转换为模拟信号。
9、作为本申请的进一步改进，高速扫描数据采集电路包括纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列；高速扫描数据采集电路按预先设定的采样帧数采集阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点的电信号，包括：主处理器控制纵向高速模拟开关阵列的所有第一通道逐个选通，并在每个第一通道选通时，对横向高速模拟开关阵列的每个第二通道进行采样，得到电信号；或者是，主处理器控制横向高速模拟开关阵列的所有第二通道逐个选通，并在每个第二通道选通时，对纵向高速模拟开关阵列的每个第一通道进行采样，得到电信号。
10、作为本申请的进一步改进，数据采集模块还包括存储模块；对电信号进行模数变换，得到模拟信号之后，还包括：主处理器将逐个获取的压力感应点阵列中每个压力感应点的模拟信号存储至存储模块，并在每个压力感应点的模拟信号均被采集后，将存储模块中存储的模拟信号发送至上位机。
11、作为本申请的进一步改进，数据采集模块进行初始化之前，还包括：对阵列式柔性压力传感器进行标定。
12、本申请的有益效果是：本申请的基于压力传感阵列的压力分布检测系统通过利用多个横向带状导体和多个纵向带状导体进行交叉分布，在交叉处构建压力感应点阵列，以确保该压力感应点阵列能够完全覆盖人体两只脚的脚底板，以对脚底板的压力分布进行充分检测，并且，对横向带状导体、纵向带状导体的粗细和带状导体之间的缝隙进行设定即可得到一个高密度分布的压力感应点阵列，提高了压力分布检测的分辨率，且能够实时检测每个压力感应点压力变化，大大提高了该基于压力传感阵列的压力分布检测系统的实用性。
1.一种基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括高速扫描数据采集电路、电阻匹配电路、模数转换器和主处理器，所述高速扫描数据采集电路分别与所述纵向带状导体、所述横向带状导体电性连接，所述电阻匹配电路分别与所述高速扫描数据采集电路、所述模数转换器电性连接，所述模数转换器与所述主处理器电性连接，所述主处理器与所述上位机电性连接，所述高速扫描数据采集电路用于实时采集所述压力感应点阵列的电信号，所述电阻匹配电路用于将所述电信号转换为电压信号，所述模数转换器用于将所述电压信号转换为模拟信号，所述主处理将所述模拟信号发送至所述上位机。
3.根据权利要求2所述的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其特征在于，所述高速扫描数据采集电路包括纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列，所述纵向高速模拟开关阵列包括多个第一通道且每个第一通道与一个纵向带状导体电性连接，所述横向高速模拟开关阵列包括多个第二通道且每个第二通道与一个横向带状导体电性连接，所述纵向高速模拟开关阵列和所述横向高速模拟开关阵列均与所述主处理器电性连接，所述主处理器还用于控制所述纵向高速模拟开关阵列和所述横向高速模拟开关阵列的通道的选通。
4.根据权利要求2所述的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括电源电路，所述电源电路与所述主处理器电性连接，所述主处理器的电源端还设置有预设数量个相互并联的去耦电容。
5.根据权利要求2所述的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括存储模块，所述存储模块与所述主处理器电性连接，所述主处理器还用于将逐个获取的所述压力感应点阵列中每个压力感应点的模拟信号存储至所述存储模块，并在每个压力感应点的模拟信号均被采集后，将所述存储模块中存储的模拟信号发送至所述上位机。
6.一种基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其特征在于，其应用于权利要求1-5之一所述的基于压力传感阵列的压力分布检测系统，所述基于压力传感阵列的压力分布检测系统包括阵列式柔性压力传感器、数据采集模块和上位机；所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其特征在于，所述数据采集模块包括高速扫描数据采集电路、电阻匹配电路、模数转换器和主处理器；所述按预先设定的采样帧数采集所述阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点输出的电信号，并对所述电信号进行模数变换，得到模拟信号，包括：
8.根据权利要求6所述的基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其特征在于，所述高速扫描数据采集电路包括纵向高速模拟开关阵列和横向高速模拟开关阵列；所述高速扫描数据采集电路按预先设定的采样帧数采集所述阵列式柔性压力传感器中每个压力感应点的电信号，包括：
9.根据权利要求6所述的基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其特征在于，所述数据采集模块还包括存储模块；所述对所述电信号进行模数变换，得到模拟信号之后，还包括：
10.根据权利要求6所述的基于压力传感阵列的压力分布检测方法，其特征在于，所述数据采集模块进行初始化之前，还包括：
