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《基于gprs的跌倒檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、1緒論1.3.2論文組織結(jié)構(gòu)第一章主要介紹了老齡社會的到來以及帶來的若干社會問題的背景，闡述了進行本課題研究的目的及意義，最后比較了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀得出本課題的研究方向。第二章主要對本課題研究所涉及的相關(guān)技術(shù)背景進行了介紹，并論證了采用這些技術(shù)的必要性和可行性。第三章主要內(nèi)容是對跌倒檢測算法進行研究，闡述了加速度和人體運動的關(guān)系以及通過加速度區(qū)分ADL和跌倒的方法，并設(shè)計了無線加速度采集實驗系統(tǒng)對跌倒檢測方法進行實驗。第四章主要介紹了人體跌倒檢測遠程報警系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)，跌倒檢測裝置硬件設(shè)計原理，軟件實現(xiàn)方法及流程。第五章是總結(jié)和展望，對本課題的研究進行總結(jié)，指出了
2、本課題的不足之處并對進一步研究進行了展望。1.4本章小結(jié)本章主要介紹了論文的研究背景和研究意義，概要性的敘述了老年人監(jiān)護和跌倒檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。簡要說明了論文的主要工作、研究方向以及基本研究。52相關(guān)技術(shù)背景2相關(guān)技術(shù)背景1.3.2加速度數(shù)與跌倒檢測加速度反映物體的運動變化的情況，人體的運動變化情況也同樣可以通過加速度反映，所以測量人體運動時候的加速度，將這些加速度數(shù)據(jù)以某種有效的跌倒檢測算法便能判斷出跌倒事件。加速度常采用絕對法測量，即把慣性型測量裝置安裝在運動體上進行測量。加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就
3、是重力。1.4加速度信號采集原理加速度傳感器測量原理是基于牛頓第二定律，加速度作用在敏感質(zhì)量上形成慣性力，間接測量加速度。線加速度傳感器的微結(jié)構(gòu)包括彈性梁、慣性質(zhì)量塊等，其基本力學模型是一個質(zhì)量—彈簧—阻尼系統(tǒng)，加速度通過敏感質(zhì)量形成慣性力作用于系統(tǒng)，如圖2.1示。圖2.1線性加速度傳感器的基本力學模型Fig.2.1Thebasicmechanicsmodeloflinearaccelerationsensor根據(jù)牛頓第二定律建立振動微分方程：dydy2mRkyFtmat
dtdt2++=()=()(2.1)式中m為振動質(zhì)量，R為動態(tài)阻尼系數(shù)，k為彈性環(huán)節(jié)的彈性系數(shù)，a為輸入加速度，y為質(zhì)
4、量相對于參考面的相對位移；F(t)表示支撐梁的彈性力。mdy2dt2表示慣性力，Rdydt表示動態(tài)阻力，由此可見測量加速度的方式，可以間接的通過對質(zhì)量塊位移的測量或者對支撐梁的彈性力的測量得到。常用的加速度測量裝置采用的方式有壓阻式、壓電式和電容式，其中電容式采用測量位移的方式間接測量加速度，壓電式和電容式采用對彈性力的測量間接測量加速度。6重慶大學碩士學位論文①壓電式壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計，是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。所謂的壓電效應(yīng)就是"對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場，這種由于機械力作用使介質(zhì)發(fā)
5、生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)[27]。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比，通過測壓電材料兩電極之間的電壓差來測定加速度，壓電式加速度傳感器的原理簡如圖2.2所示：圖2.2壓電式加速度計原理簡圖Fig.2.2PrinciplediagramofPiezoelectricAccelerometer圖2.2所示的是測定一維坐標的加速度，若要測定三軸加速度，則將三個測量裝置兩兩垂直放置即可。設(shè)：q為單位面積上壓電晶體產(chǎn)生的電荷i=1,2,3表示晶體的極
6、化方向j=1,2,3,4,5,6分別表示沿X,Y和Z軸防線作用的單位應(yīng)力和在垂直于X,Y和Z軸的平面內(nèi)作用的剪切應(yīng)力m為質(zhì)量塊的質(zhì)量a為加速度S為質(zhì)量塊對壓電材料的租用面積則：q=dσ(2.2)ijjmaσ=(2.3)S②壓阻式72相關(guān)技術(shù)背景壓阻式加速度傳感器屬于電阻式傳感器，其基本原理就是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路而最后顯示被測量值的變化。壓阻式加速度傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器，壓阻效應(yīng)指對半導體材料施加應(yīng)力，半導體的電阻率就會發(fā)生變化[28]。它的原理是單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于
7、力變化的電信號輸出，但壓阻效應(yīng)有著明顯的方向差異的特性，也就是說，在不同的方向?qū)ζ涫┘訅毫?，電阻率的變化不同，所以在不同的晶向上其壓阻系?shù)也不同。壓阻式加速度傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何?、加速度、重量、?yīng)變、流量、真空度）的測量和控制。圖2.3壓阻式加速度傳感器原理簡圖Fig.2.2Theprinciplediagramofpiezoresistiveaccelerometers壓
