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人体压力分布测量系统（BPMS）
 
兰民国
北京奥泰格科技有限公司
2004.02.09
 
美国Tekscan公司开发研制的压力分布测量系统为许多行业提供了一种最先进的诊断工具，可广泛应用于多种领域中的压力分布测量与分析。此系统可对任何接触面的压力分布进行静态和动态测量，以直观、形象的二维、三维彩色图象实时显示压力分布的轮廓和各种数据，并对整个测量过程进行"录像"、存储，用户可随时对测量记录进行查看、分析。

Tekscan压力分布测量系统的独特之处在于其专利技术--柔性薄膜网格状触觉压力传感器。这种传感器薄可达0.1mm，且柔性很好，因而为测量各种接触面之间的压力创造了更好的条件。与以往传统的测量方法相比，这是一种经济、高效、精确、快速、直观、方便的压力分布测量工具。 GM, Ford, Toyota, Honda, BMW, Peugeot, Citroen, Renault, Volvo, Delphi, Johnson Controls, Bertrand Faure, and Magna 等许多公司使用Tekscan的人体压力测量系统。

得益于Tekscan公司独特的传感器技术，BPMS成为测量人体压力分布的最佳工具。座椅传感器的空间分辨率为每平方厘米1个传感点，每片传感器含2000多个传感点，这是任何其他相关测量系统无法比拟的。这种密度的空间分辨率使得用户能够确定座椅的接缝、垫子、支撑物、泡沫硬度和支撑结构对压力分布和乘员舒适度的影响。系统的动态采样率为127Hz，随时采集车辆行驶期间乘员对座椅的压力分布的变化。
借助于BPMS系统，座椅的设计者和制作者能够优化材料的选择，分析身体进出座位时的压力变化，优化司机的坐姿，记录司机在现场行驶试验过程中姿势的变化；研究高速和低速行驶时的振动变化，从而确定悬挂减震系统的司机的作用。BPMS和可测量人体坐骨等的尺寸信息。

使用BPMS 系统研究座椅舒适性时需要两片传感器，其中一片放在坐垫上，另一片放在靠背上，并分别与两个连接器相连。Tescan传感器厚度仅为0.28 mm ，丝毫不影响人体对座椅的感觉。
图 1. 两片座椅传感器放置在座椅上
下图屏幕显示出，在行驶试验过程中刹车时座椅靠背和坐垫上的压力关系。图2显示司机准备刹车时身体对座椅的压力分布。司机准备刹车时的抬脚动作引起身体底部的压力分布不均。图3显示正在刹车时身体的压力分布。注意此时高压区从臀部转移到了腰部。图4为试验过程中座椅的总受力随时间变化的曲线。图5为司机右侧腰部和坐骨的压力分布变化。
图2 司机准备刹车时身体对座椅的压力分布
系统组成：

BPMS系统由硬件和软件组成。其中硬件包括数据采集卡、传感器和传感器连接器。

PCI数据采集卡插入用户PC机的16bit扩展插槽中。用户也可选用笔记本电脑专用的数据采集卡。

系统特性

* 精度：±5%
* 重复性：±2.5％
* 滞后：<4.5％
* 漂移：<3％
* 上升时间：<20usec
* 工作温度：－9℃--60℃
* 数据随温度变化：0.36％/℃
* 传感器厚度：0.28mm
* 压力范围：0－350g/cm2
* 8 bit分辨率（256 levels）
* 空间分辨率：1个传感点/cm2
* 每片传感器测量面积：43cm x 49cm
* 每片传感器包含传感点：2016个

软件功能：

BPMS软件为32位应用软件，适用于Windows95/98/2000/NT。

* 实时显示压力分布状况。如：传感器上每点（坐标或行列）的压力数值和受力面积等。
* 随时记录测量数据。用户可根据需要，对指定时段内的测量过程以录像的形式进行记录并保存，用于事后查看、分析。可使用record和stop控制开始和停止记录，或设置数据采集参数进行记录，也可设置触发条件进行记录。记录的最大帧数由计算机内存和传感器连接器（handle）的数量决定。记录的数据可以影片形式保存，也可以ASCII文档形式保存。
* 对记录的"影片"进行各种方式的播放，如：前放、回放、单帧播放、连续播放等等。
* 各种彩色显示方式：
二维显示：直观显示传感器各个传感点的受力情况。
二维等高线显示：显示不同压力范围的分布轮廓，简明清晰。
三维线框和三维实体显示：可直接观察压力峰值的分布和大小。
三维颠倒显示：便于观察传感器的受力区轮廓。
二维显示
等高线显示
三维显示
压力平均值显示
力心（COF）显示：显示传感器受力的中心点。
力心轨迹（COF Trajectory）显示：播放记录的"影片"时，选择此项功能，可显示出整个测量过程中力心的变化轨迹。
最大受力面积显示：显示某一测量过程中的最大受力面积。
峰值显示：显示某一测量过程中传感器每个传感点所受的最大压力。
* 复制 用户可根据需要复制"影片"窗口、实时窗口、图形窗口中的内容以及压力刻度图例，并以位图或ASCII文件形式进行粘贴，用于生成报告。也可把整个屏幕包括各种打开的窗口复制，以位图进行粘贴。
* 在整个受力面上添加各种对象，指定某一区域或几个区域，对其中的各种数据进行分析，作出曲线，单独研究。

* 编辑 对实时窗口或"影片"窗口中的行、列，某一区域，某个或多个传感点的压力数据进行各种编辑，如删除或取平均值等，也可去除记录"影片"中的指定帧。
* 打印

Tekscan中国总代理：www.ultitechltd.com
北京奥泰格科技有限公司
朝阳区慧忠北里219号楼华秦大厦309室
电话 010-64861423
传真 010-64861424
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