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专利号: 2019102659232
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-06-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种食品摄入量检测装置,其特征在于:包括项带、检测模块和控制模块;所述的控制模块包括电源模块、电压放大模块、滤波模块和主控模块;电源模块为电压放大模块、滤波模块和主控模块供电;电压放大模块内放大芯片的输入接口与检测模块内的压电式传感器的输出接口连接;电压放大模块通过放大芯片将接收到的电压信号放大后传输给滤波模块;滤波模块通过滤波芯片将对电压放大模块传输来的电压信号进行滤波后,传输给主控模块内的主控芯片;

所述的检测模块包括弯曲壳体、上保护海绵、压电式传感器和下保护海绵;壳体的外侧面上开设有控制容纳腔,内侧面上开设有检测容纳腔;控制模块安装在壳体的控制容纳腔内;相互固定在一起的上保护海绵、压电式传感器、下保护海绵依次层叠设置在壳体的检测容纳腔内;上保护海绵与检测容纳腔固定;下保护海绵的中部开设有开口槽;壳体的两端与项带的两端分别固定。

2.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的电源模块包括电池、第一电源芯片和第二电源芯片;所述第一电源芯片的型号为LM1117-3.3;所述第二电源芯片的型号为MC34063;第一电源芯片的第一引脚及电池的负极均接地,第三引脚接第一电容CP1的正极及电池的正极,第二引脚及第四引脚均接第二电容CP2的正极;第一电容CP1及第二电容CP2的负极接地;第一电源芯片的第二引脚及第四引脚作为电源模块的正供电输出端;

第二电源芯片的第一引脚、第七引脚及第八引脚均接第三电阻RC3的一端,第六引脚接第三电阻RC3的另一端、第三电容CC1的一端和电池的正极;第三电容CC1的另一端接地;第二电源芯片的第五引脚接第一电阻RC1及第二电阻RC2的一端;第一电阻RC1的另一端接地;

第二电阻RC2的另一端接第二电源芯片的第四引脚、第四电容CC2、第五电容CC3的一端及第一二极管DC1的阳极;第五电容CC3的另一端接地;第二电源芯片的第二引脚接第一电感LC1的一端及第一二极管DC1的阴极,第二引脚接第四电容CC2的另一端;第一电感LC1的另一端接地;第一二极管DC1的阳极作为电源模块的负供电输出端。

3.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的电压放大模块包括放大芯片;所述放大芯片的型号为AD623;放大芯片的第一引脚接第三电阻RA1的一端;

第三电阻RA1的另一端接放大芯片的第八引脚;放大芯片的第二引脚接压电式传感器的第一引脚,第三引脚接压电式传感器的第二引脚,第四引脚接电源模块的负供电输出端,第五引脚均接地,第七引脚接第六电容CA1、第七电容CA2的一端及电源模块的正供电输出端;第六电容CA1及第七电容CA2的另一端均接地;放大芯片的第六引脚为电压放大模块的放大输出端。

4.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的滤波模块包括滤波芯片、第八电容CF1、第九电容CF2、第四电阻RF1和第五电阻RF2;所述滤波芯片的型号为OP07;第四电阻RF1的一端接电压放大模块的放大输出端,另一端接第八电容CF1及第五电阻RF2的一端;第八电容CF1的另一端接滤波芯片的第二引脚及第六引脚;第五电阻RF2的另一端接第九电容CF2的一端及滤波芯片的第三引脚;第九电容CF2的另一端接地;滤波芯片的第四引脚接电源模块的负供电输出端;滤波芯片的第七引脚接电源模块的正供电输出端;第二二极管D2的阳极接滤波芯片的第六引脚,阴极为滤波模块的滤波输出端,与主控模块内的主控芯片的模拟量采集引脚连接。

5.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的压电式传感器采用PVDF压电薄膜传感器。

6.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的控制模块还包括蓝牙发送模块;所述的蓝牙发送模块与主控模块内的主控芯片通过UART通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:主控模块内的主控芯片采用型号为STM32F103C8T6的单片机。

8.根据权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置,其特征在于:所述的项带采用弹性材料;所述上保护海绵及下保护海绵均采用EVA海绵;所述的上保护海绵、压电式传感器、下保护海绵均弯曲设置;所述的检测模块还包括壳盖;壳盖设置在壳体的外侧面处,且覆盖容纳腔的开口。

9.如权利要求1所述的一种食品摄入量检测装置的检测方法,其特征在于:在进行第一次检测前建立用于判断的决策树;其方法为,使用者将项带佩戴至颈部,并使得压电式传感器紧贴咽喉部;使用者依次吃下各种被测食物,压电式传感器分别采集使用者咀嚼、吞咽各种食物时咽喉部产生的振动信号,并将所得振动信号依次经过电压放大模块、滤波模块,传输给主控模块;主控模块根据使用者吃不同食物分别产生的振动信号,建立样本数据库,并根据样本数据库建立决策树;决策树建立完成后执行以下步骤;

步骤一、使用者将项带佩戴至颈部,并使得压电式传感器紧贴咽喉部;当压电式传感器检测到幅值大于阈值的振动信号时,执行步骤二至四;

步骤二、主控模块将检测到的被测振动信号放入决策树的根节点;被测振动信号的决策树中前进,确定该测振动信号是否为无效信号;若该测振动信号是无效信号,则返回步骤一;否则,将决策树中最接近被测振动信号的节点对应的食品种类判定为使用者所吃下食物,并进入步骤三;

步骤三、主控模块根据被测振动信号持续的时间判断使用者咀嚼吞咽对应食物的时长,进而确定该食物的摄入量;

步骤四、主控模块根据使用者所吃下食物的种类和摄入量计算出摄入的总热量。

10.根据权利要求9所述的一种食品摄入量检测装置的检测方法,其特征在于:步骤一中所述的阈值为特征信号的幅值的三分之二;特征信号为建立样本数据库时压电式传感器采集到的各振动信号中幅值最小的那个振动信号。