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基于虚拟仪器的人体平衡动态测量系统的研制

作　者: 靳莹瑞
导　师: 张宇翔
学　校: 郑州大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 人体平衡压力测量 LabVIEW 数据采集
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

我国已步入较为严重的老龄化社会。高龄人群的医疗救治及护理成本大为提高,成为社会及家庭的一大负担。其中因个人行动能力失衡,造成跌倒、骨折性治疗及引发其他病痛花费的人力物力占较大部分。本研究所设计的人体平衡动态测量系统主要通过测量脚底板的控制作用力,来检测人体直立的平衡状态,以及身体不平衡所产生的晃动惯性力。测量设备包含前、后、左、右二维的自由度。左右两片压力感测板上设有三个压力传感器。当左右两脚分别踏于两片压力感测板上时可测量到作用力的向量值。测量包括被测者静止站立、无外来干扰与刺激时的静态平衡检测及当被测者受到外在因素的影响,如提供外力干扰与刺激,或要求被测者接受睁眼、闭眼或单脚站立等指令时进行的动态检测。对这些情况下的力的数据进行采集,经过设计好的LabVIEW程序极其配套的数据采集卡,进行数据分析及平衡计算框图程序,获得具体的人体静态平衡与动态平衡数据如“稳定平衡时间”、“重心晃动范围”、“最大控制力”、“控制力动作频率”、“控制重心位置”、“左右脚控制能力”、“身体倾斜角变化”、以及“视觉干扰的控制反应时间”等,作为判断平衡能力或健康状况的依据,也可以提醒被测者及时纠正或做针对性的治疗。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-14
  1.1 课题背景  8
  1.2 研究目的和意义  8-12
  1.3 系统的整体结构与要求  12-13
  1.4 论文层次结构  13-14
2 总体方案论证  14-20
  2.1 系统功能分析与系统构建  14
  2.2 研究与设计方法  14-16
    2.2.1 硬件系统的设计方案  16
    2.2.2 软件系统的工作流程  16
  2.3 工作目标  16-20
    2.3.1 硬件系统的工作目标  16-17
    2.3.2 测量设备和测量电路工作内容  17-18
    2.3.3 软件系统的工作目标  18
    2.3.4 软件功能与流程  18-20
3 压力传感器设计及其特性参数分析  20-31
  3.1 电阻应变片构造及其工作原理  20-21
  3.2 应变式传感器特性优点及应用  21
  3.3 传感器静态特性测试  21-24
  3.4 弹性敏感元件  24-30
  3.5 ADAM-3016信号调理电路模块  30-31
4 数据采集NI-DAQmx  31-34
  4.1 数据采集卡PCI-6014  33
  4.2 LabVIEW编程及界面制作环境  33-34
5 程序编写与人机界面设计  34-42
  5.1 相关算法  34-36
    5.1.1 平衡重心演法  34-35
    5.1.2 人体重心计算  35-36
  5.2 界面工作项目计划  36-42
    5.2.1 系统规划  36-37
    5.2.2 信号采集与偏压校正  37-38
    5.2.3 重心轨迹计算  38-40
    5.2.4 平衡重心轨迹显示  40-42
6 实验设计与调试  42-48
  6.1 压力测量系统的调试实验  42
  6.2 软件功能的验证性测量  42-44
  6.3 动态平衡测量项目  44-48
    6.3.1 重心位置测量  44-45
    6.3.2 重心轨迹极限范围测量  45-46
    6.3.3 闭眼站立平衡  46-48
7 结论与展望  48-49
参考文献  49-50
个人简历及在学期间发表的学术论文及研究成果  50-51
致谢  51

基于虚拟仪器的人体平衡动态测量系统的研制

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