1、多功能肌电传感器指导老师：张阿维学生：曹秦弟,设计调研,2015,二、现有产品分析 1、原理及技术 2、同类及相似产品,一、产品概念简述,三、消费者调研,四、产品使用环境分析,五、产品定位,六、总结,传感器概念简述,1、能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2、接受物理或化学变量(输入变量)形式的信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出信号的装置。 3、传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如雾），并将探知的信息传递给其 他装置或器官。 4、“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通
2、常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。 根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器Transducer”来称谓“传感器Sensor”。,2.2 传感器功能,常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：,视觉,听觉,嗅觉,味觉,触觉,光敏传感器,声敏传感器,气敏传感器,化学传感器,压敏、温敏、流体传感器,2.3 传感器分类,可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：,1、传感器工作原理的分类，
3、物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。,Title,2、化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。,Title,现有产品分析：,1、皮电反应传感器,2、血压传感器,3、HKT-09A体温传感器,4、脉搏传感器 HK-2000A集成化脉搏传感器 HK-2000B集成化脉搏传感器 HK-2000C集成化数字脉搏传感器 HK-2000G集成化数字脉搏传感器 HK-2000H集成化数字脉搏传感器 光电式脉搏传感器,5、心音传感器 HKY-06A型心音
4、传感器 HKY-06B型心音传感器 HKY-06C型心音传感器,一、原理及技术,二、同类及相似产品,皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器，通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。简单来说，人类的皮肤是一种导电体，当我们开始出汗，皮电反应传感器便可以检测出汗水率，配合加速度计及先进的软件算法，有利于更准确地监测用户的运动水平。,3.1 皮电反应传感器,应用领域： 工效学 体育研究 运动员测评 生物反馈 神经康复 预后评估等,3.2 血压传感器,(型号：BPS-BTA) 威尼尔血压传感器是用来 (非侵入性地) 测试人的系统动脉血压。当你使用 Logger Pro 3.4 or 更新的版本或 Lo
5、gger Lite 1.3.1 或更新的数据采集软件时，它可以测试动脉血压并运用示波式方法来计算心脏收缩和血压的舒张。,以下是可以执行使用这个传感器的活动和实验内容。 1、在运动前后测试血压。 2、当你站着或坐下时测试血压。 3、比较当你在自愿等量收缩 (举重) 后和在后进行有节奏的活动例如跑步 或骑车时你的血压。 4、调查消化如何影响血压。 5、研究咖啡因对血压的影响。 6、在吸烟者和非吸烟者之间比较他们各自的血压。,在这个传感器中有效的感应器是SenSym SDX05D4 压力转换器。它有一个随压力变形的膜。我们安排此传感器测量相差压力。传感器随着被测量的臂带压力的变化而产生电压。它包含了
6、特别的电路使温度的变化所做成的错误减至最小。我们提供放大电路来适应来自压力传感器的信号。通过这个电路，来自血压传感器的输出电压将与压力成正比。,HKT-09A体温传感器是一款USB接口，数字信号输出的的体温传感器。它采用了专业的体温测量热敏电阻敏感元件，和专业的电流驱动电路。具有温度测量精度高，响应时间较快等特点。该传感器适合各类基于计算机开发的体温实时测量系统。 HKT-09A体温传感器的主要特点与技术参数 1、USB接口，可直接与计算机连接，提供驱动程序，通信协议方便用户二次 开发。 2、USB 供电 3、支持在线温度校准。通过发指令操作上调或下调。 4、体温测量范围 25-50摄氏度 5
7、、体温测量精度 0.1摄氏度 6、通信波特率 57600,3.3 HKT-09A体温传感器,3.4 脉搏传感器,HK-2000系列集成化脉搏传感器，采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调整电路集成在传感器内。具有灵敏度高、抗干扰性能力强、过载能力大、一致性好、性能稳定、使用寿命长等特点。 HK-2000系列集成化脉搏传感器主要适用于体育、教育、科研、医疗卫生、保健等行业内有关脉率计算、脉搏波形采集、中医脉象诊断、心血管功能检测等方面的应用。,HK-2000系列脉搏传感器列表：,3.4/1 HK-2000A集成化脉搏传感器,HK-2000A集成化脉搏
8、传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。,主要特点： 模拟脉冲信号输出 灵敏度高 抗干扰性能力强 过载能力大 一致性好 性能稳定可靠，使用寿命长。,3.4/2 HK-2000B集成化脉搏传感器,传感器系列 HK-2000B集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出
9、完整的脉搏波电压信号，该产品主要应用于无创心血管功能检测、妊高征检测、中医脉象诊断等。,主要特点： 模拟电压信号输出 ； 灵敏度高； 抗干扰性能力强；过载能大 ； 一致性好 ； 性能稳定可靠，使用寿命长。,3.4/3 HK-2000C集成化数字脉搏传感器,传感器系列 HK-2000C集成化数字脉搏传感器是在HK-2000B的基础上增加了程控放大电路、基线调整电路、A/D转换电路、串行通信电路，方便用户集成及二次开发使用。压电式原理采集信号，数字信号输出，直接通过USB或串口输出脉搏波波形数据，该产品可应用于脉率检测、无创心血管功能检测、妊高征检测、中医脉象诊断等。,主要特点： 波形数据输出 ；
10、标准USB或RS-232输出接； 灵敏度高，一致性 好 ； 抗干扰性能力强 ； 过载能力大 ； 性能稳定可靠，使用寿命 长。,3.4/4 HK-2000G集成化数字脉搏传感器,HK-2000G压阻式脉搏传感器可由电压或电流驱动产生正比于输入压力的毫伏等级的电压输出信号，具有优异的可重复性和时间稳定性。该产品体积小巧，非常适合于脉率检测、无创心血管功能检测、妊高征检测、中医脉象诊断等领域的集成应用。,产品特点： 模拟电压信号 高度集成化，体积小巧 可靠性高， 使用寿命长 灵敏度高,3.4/5 HK-2000H集成化数字脉搏传感器,传感器系列 HK-2000H集成化数字脉搏传感器是在HK-2000
11、G的基础上增加了程控放大电路、信号调理电路、A/D转换电路、滤波电路、串行通信电路等，方便用户集成及二次开发使用。该产品采用高度集成化工艺，体积小巧、使用寿命长，具有优异的可重复性和时间稳定性。尤其适合中医脉象诊断之用，以及无创心血管功能检测、妊高征检测等应用,主要特点： 波形数据输出 标准USB接口 灵敏度高，一致性好 抗干扰性能力强 过载能力大 性能稳定可靠，使用寿命长,3.4/6 光电式脉搏传感器,光电式脉搏传感器作为是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点。根据光电容积法原理，从改善光源、消除
12、景光噪声、电磁屏蔽和提高信噪比四个方面出发，研究改进方法，对提高使用的灵活性和准确度有着重大意义。同样光电容积法是当今测量脉搏信号的一种有效方法，也可以用来测量血氧饱和度、氧分压和心搏出量等生理指标，为临床诊断提供强有力的技术支持。通过光电传感器对脉搏信号进行检测，并用单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试技术。这种技术具有先进性、实用性和稳定性，同时也是生物医学工程领域的发展方向。,脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的,在人体指尖,组织中的动脉成分含量高,而且指尖手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织,其中非血液组织的光吸收量是恒定的,而在血液中,静脉血的搏动相对于动脉血
13、是十分微弱的,可以忽略。因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源的照射下, 本设计利用透射式的测量方法，通过检测透过手指的光强可以间接测量到人体的脉搏信号。厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖,3.5 心音传感器,HKY系列心音传感器采用新型高分子聚合材料微音传感元件采集心脏搏动和其它体表动脉搏动信号，再经过高度集成化信号处理电路处理。高保真输出，稳定性、一致性好。产品可广泛应用于各类心音采集设备。,HKY系列心音传感器列表：,3.5/1 HKY-06A型心音传感器,HKY-06A型心音
14、传感器采用新型高分子聚合材料微音传感元件采集心脏搏动和其它体表动脉搏动信号，再经过高度集成化信号处理电路处理。输出低阻抗功率信号，可直接驱动耳机，也可以连接计算机进行录音。通过附送的录音软件可以记录心音信号并且看到心音图谱，进行图谱分析。该产品可用于临床听诊、心音分析、心音图谱分析等领域。,主要功能： 通过耳机进行临床听诊 通过录音信号电缆与计算机连接，实现对心音信号的记录、保存 软件界面可直观地看到心音音频信号及波形图谱 产品特点： 模拟功率信号输出 输出高保真、低阻抗、功率信号 集成度高，外形小巧 抗干扰性能力强 锂电池供电,3.5/2 HKY-06B型心音传感器,HKY-06B型心音传感
15、器采用新型高分子聚合材料微音传感元件采集心脏搏动和其它体表动脉搏动信号，再经过高度集成化信号处理电路处理。输出低阻抗音频信号。采用模块化设计，PCB插件方式封闭。可广泛应用于各类心音采集设备，如心音信号采集、胎音信号采集以及其它体表微音信号采集。,产品特点： 模拟电压信号输出 输出高保真、低阻抗、音频信号 集成度高，可靠性好 过载能力达到100倍 抗干扰性能力强,3.5/3 HKY-06C型心音传感器,HKY-06C型心音传感器采用新型高分子聚合材料微音传感元件采集心脏搏动和其它体表动脉搏动信号，再经过高度集成化信号处理电路处理、A/D转换、USB通信电路等，输出数字音频信号。该产品适用于各类
16、基于电脑的心音诊断或心音图谱分析系统。,产品特点： 波形数据输出 标准USB接口 集成度高，可靠性好 抗干扰性能力强,相似产品心率监控智能手表,生活科技的提高，对于我们身体监控的穿戴性智能设备也越来越多，在这里针对先天性心脏病患者所设计，他们随时都可能失去性命，所以这款设备会随时的检测心率的变化，在危险的时候提醒患者，并且也提供一个减缓心率的游戏，包括呼吸和平静的练习，能够让用户控制病情。,相似产品Mio心率表无胸带 跑步计步器运动手表 迈欧Fuse熔仕心率手环,心率功能：实时测量心率并显示，设置好心率区间后有心率震动报警计步功能：全天候计步（包含当前时间、步数、卡路里、速度、距离、目标完成度
17、等数据显示）运动功能：测量心率的同时显示速度、配速、距离、卡路里、当前时间、运动时间、心率等数据设置功能：通过手机app设置时间、个人信息、心率报警区间、自定义屏幕显示运动数据数据传输：可替代心率带通过蓝牙或者ANT+把实时心率数据传输到手机app或者其他运动手表数据存储：熔仕存储您14天的计步数据，和30小时的心率数据数据接收：手环存储的功能可传输至miogo平台，查看您的运动记录支持手机：苹果(4S以上手机、ipad4以上平板)，安卓（蓝牙4.0，安卓4.3以上系统）,相似产品提醒你吃药的手表,Print 是一个创新的设计，以确保你忘记吃药的时间，它甚至有一个存储药片的地方当做备用，通过旋
18、转即可取出。在手表上也会显示脉搏频率。,同类产品手腕式血压电子血压计,1、新材料的开发、应用,2、传感器的集成化、多功能化及智能化,3、传感器微小型化,4、传感器的无线网络化,未来发展方向,4.1 新材料的开发、应用,材料是传感器技术的重要基础和前提，是传感器技术升级的重要支撑，因而传感器技术的发展必然要求加大新材料的研制力度。事实上由于材料科学的不断发展，传感器材料的不断得到更新，品种不断得到丰富，目前除传统的半导体材料、陶瓷材料、光导材料、超导材料以外，新型的纳米材料的诞生有利于传感器向微型方向发展，随着科学技术的不断进步将有更多的新型材料诞生。 半导体材料在敏感技术中占有较大的技术优势，
19、半导体传感器不仅灵敏度高、响应速度快、体积小、质量轻，且便于实现集成化，在今后的一个时期，仍占有主要地位。 以一定化学成分组成、经过成型及烧结的功能陶瓷材料，其最大的特点是耐 热性，在敏感技术发展中具有很大的潜力。 此外，采用功能金属、功能有机聚合物、非晶态材料、固体材料、薄膜材料等，都可进一步提高传感器的产品质量及降低生产成本,4.2 传感器的集成化、多功能化及智能化,传感器的集成化分为传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。前者是在同一芯片上，或将众多同一类型的单个传感器件集成为一维线型、二维阵列（面）型传感器，使传感器的检测参数由点到面到体多维图像化，甚至能加上时序，变单参数检测为
20、多参数检测；后者是将传感器与调理、补偿等电路集成一体化，使传感器由单一的信号变换功能，扩展为兼有放大、运算、干扰补偿等多功能实现了横向和纵向的多功能。目前集成化传感主要使用硅材料，它可以制作电路，又可制作磁敏、力敏、温敏、光敏和离子敏器件。在制作敏感元件时要采用单硅的各向同性和各向异性腐蚀、等离子刻蚀、离子注入等工艺，利用微机械加工技术在单晶硅上加工出各种弹性元件。当今，发达国家正在把传感器与电路集成在一起进行研究。 智能化传感器是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信
21、号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。,4.3 传感器微小型化,为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取
22、代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度、加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等。,4.4 传感器的无线网络化,无线网络对我们来说并不陌生，比如手机，无线上网，电视机。传感器对我们来说也不陌生，比如温度传感器。但是，把二者结合在起来，提出无线传感器网络这个概念，却是近几年才发生的事情。这个网络的主要
23、组成部分就是一个个传感器节点。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是，每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机，它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号，进行编码，然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器。 传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。无线传感器网络有着十分广泛的应用前景它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来
24、无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。,消费者调研：,1、消费者分类2、购买动机3、使用过程4、总结消费者需求,运动员,病人,一般家庭,消费者调研,包括真正生病的人和固定时间做检查的人。,包括正式运动员和平时自己锻炼的人。,时常备着给家庭成员随时检查，包括老人、成年人、孩子。,消费者调研,4、要求产品真正能解决人们的问题，给人们带来健康的保障。,购买动机,1、追求产品的外观造型，不仅要求造型好看还要保证色彩美观。,2、要求产品检测的数值精确无误。,3、要
25、求产品在操作时简洁方便且有保障。,5、要球产品有一定的品牌知名度，给人们带来感觉上的安全保障。,消费者调研,容易收纳、充电等,使用前,使用时,检测值,使用后,使用过程,不仅要求产品操作简洁，而且每进行一步操作都有明确的指向性，操作后不会因无意触动而改变，造成误差。最重要的还是多功能，不会因测不同的目标而频频更换传感器。,要求检测的数值准确可靠且尽可能随时显示，并能通过无线传播与手机电脑等连接当然也要求导出方便。,要求产品能激起人们使用的欲望，使得想用。,消费者调研,50%,24%,10%,16%,实用性产品能够实实在在的满足人们需求,外观造型,品牌要求产品有一定的品牌知名度，给人们更多的保障,
26、趣味性,50%,24%,16%,10%,产品有一定的趣味性，使得人们不仅好用而且想用,要求产品外观造型好看，操作简洁，色彩优美,需求,消费者调研,50%,24%,10%,16%,实用性产品能够实实在在的给人们提供方便、带来安全。,操作简洁可靠,趣味性产品能在人们使用时带来一定的趣味性使人们不仅好用而且想用。,外部造型,50%,24%,16%,10%,需求,要求产品外观造型美观，色彩搭配合理，品牌商标有一定的突出性,要求产品操作简洁，有指向性，且操作后安全可靠。,产品使用环境分析,产品使用环境分析,能够准确检测到想要的数值并无线传达 不会轻易脱落，不会因无意触碰造成误差 携带方便舒适，不带来麻烦
27、,运动时,能够准确检测到想要的数值并无线传达 通过显示随时看到数据不会给人们带来不舒服感,静止时,能够准确检测到想要数值并无线传达 不影响人们从运动到静止再到运动的转换 不会对人们正在做的事造成影响,半运动时,产品定位,产品定位,借鉴已有技术，达到多功能要求,主要以黑色，蓝色、白色为主。整体协调美观,操作方便，整体美观,积极引导人们更加健康的生活。,有一定的趣味性，使人们想用,和我们的生活相融，多功能化，网络化、随时随刻检测我们的身体,总结,通过调研决定把这次设计的重点主要放在传感外观造型的简洁美观，操作界面的方便可靠，以及功能的多样化、携带的舒适方便化以及数据的无线传送显示。使人们敢用、好用、想用。,谢,谢,
