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物理傳感器:三軸加速度計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2019/5/2 11:22:40 訪問次數(shù):1416

   物理傳感器:三軸加速度計(jì)

   調(diào)整到位置的SCS的關(guān)鍵設(shè)計(jì)輸人是測量動態(tài)治療滴定的合適的變量。如ATMEGA16A-PU在神經(jīng)刺激的建模中所討論的,阻抗的測量不是抵抗姿態(tài)效應(yīng)的理想信息源。我們需要的是一個(gè)測量工具,它可以捕捉電極和脊髓之間的距離的動態(tài)變化。超聲波或光散射等直接生物物理測量技術(shù)對于脊髓來講就已經(jīng)足夠了,但是目前由于功耗和組件等技術(shù)限制,它們是不實(shí)用的。一種間接的但又高度關(guān)的方法是通過三軸加速度計(jì)獲得一個(gè)測量值。由加速度計(jì)產(chǎn)生的慣性測量結(jié)果可以提供病人實(shí)時(shí)的日常生活中的姿態(tài)和活動量水平,滿足了滴定治療的需要。這類似于之前討論的起搏器的運(yùn)作方式,一個(gè)三軸加速度計(jì)提供了一個(gè)與目標(biāo)變量高度相關(guān)的信號,而且易于植入和制造集成。

   姿態(tài)響應(yīng)型控制系統(tǒng)中的硬件子系統(tǒng)便于將生理慣性傳感和分類嵌人到植入裝置中。子系統(tǒng)由一個(gè)三軸微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速度計(jì)傳感器、微功耗傳感接口電路和一個(gè)通用單片機(jī)構(gòu)成。它們聯(lián)合起來,組成了植人設(shè)備的智能傳感子系統(tǒng)。MEMS傳感器和接口電路檢測慣性信號,而單片機(jī)可將姿態(tài)進(jìn)行分類并運(yùn)行控制算法,以適當(dāng)調(diào)整刺激幅度。

   

   MEMS慣性傳感器的設(shè)計(jì)采用了業(yè)界最先進(jìn)的技術(shù),通過使用成熟的量產(chǎn)制造技術(shù)來保證高可靠性。MEMS元件是一個(gè)表面微機(jī)械加工的三軸加速度計(jì),可以應(yīng)對超過100OOG的沖擊,同時(shí)保持1/100g的分辨率。MEMs元件上可動梳齒可以與固定梳齒間形成一個(gè)變化的電容器。傳感器電容值隨著對應(yīng)方向上的重力和/或病人運(yùn)動[35]的變化而變化。如圖8.9所示,MEMS傳感器和接口電路通過引線鍵合實(shí)現(xiàn)互連。接口電路能將傳感器艿、γ和z軸的電容信號獨(dú)立地轉(zhuǎn)換為時(shí)間連續(xù)的模擬電壓信號,此信號再由單片機(jī)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)流。傳感器的靈敏度和補(bǔ)償在加工制造的過程中可以校正,校正的代碼存儲在設(shè)備的非易失性存儲器中[30]。下一節(jié)提供了實(shí)際接口電路的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

   

   物理傳感器:三軸加速度計(jì)

   調(diào)整到位置的SCS的關(guān)鍵設(shè)計(jì)輸人是測量動態(tài)治療滴定的合適的變量。如ATMEGA16A-PU在神經(jīng)刺激的建模中所討論的,阻抗的測量不是抵抗姿態(tài)效應(yīng)的理想信息源。我們需要的是一個(gè)測量工具,它可以捕捉電極和脊髓之間的距離的動態(tài)變化。超聲波或光散射等直接生物物理測量技術(shù)對于脊髓來講就已經(jīng)足夠了,但是目前由于功耗和組件等技術(shù)限制,它們是不實(shí)用的。一種間接的但又高度關(guān)的方法是通過三軸加速度計(jì)獲得一個(gè)測量值。由加速度計(jì)產(chǎn)生的慣性測量結(jié)果可以提供病人實(shí)時(shí)的日常生活中的姿態(tài)和活動量水平,滿足了滴定治療的需要。這類似于之前討論的起搏器的運(yùn)作方式,一個(gè)三軸加速度計(jì)提供了一個(gè)與目標(biāo)變量高度相關(guān)的信號,而且易于植入和制造集成。

   姿態(tài)響應(yīng)型控制系統(tǒng)中的硬件子系統(tǒng)便于將生理慣性傳感和分類嵌人到植入裝置中。子系統(tǒng)由一個(gè)三軸微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速度計(jì)傳感器、微功耗傳感接口電路和一個(gè)通用單片機(jī)構(gòu)成。它們聯(lián)合起來,組成了植人設(shè)備的智能傳感子系統(tǒng)。MEMS傳感器和接口電路檢測慣性信號,而單片機(jī)可將姿態(tài)進(jìn)行分類并運(yùn)行控制算法,以適當(dāng)調(diào)整刺激幅度。

   

   MEMS慣性傳感器的設(shè)計(jì)采用了業(yè)界最先進(jìn)的技術(shù),通過使用成熟的量產(chǎn)制造技術(shù)來保證高可靠性。MEMS元件是一個(gè)表面微機(jī)械加工的三軸加速度計(jì),可以應(yīng)對超過100OOG的沖擊,同時(shí)保持1/100g的分辨率。MEMs元件上可動梳齒可以與固定梳齒間形成一個(gè)變化的電容器。傳感器電容值隨著對應(yīng)方向上的重力和/或病人運(yùn)動[35]的變化而變化。如圖8.9所示,MEMS傳感器和接口電路通過引線鍵合實(shí)現(xiàn)互連。接口電路能將傳感器艿、γ和z軸的電容信號獨(dú)立地轉(zhuǎn)換為時(shí)間連續(xù)的模擬電壓信號,此信號再由單片機(jī)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)流。傳感器的靈敏度和補(bǔ)償在加工制造的過程中可以校正,校正的代碼存儲在設(shè)備的非易失性存儲器中[30]。下一節(jié)提供了實(shí)際接口電路的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

   

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