本发明涉及臂带测量，具体为一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统及其方法。
背景技术：
1、随着社会的发展，人们越来越注重自己的健康，通过不断的运动来锻炼身体是必不可少的。在锻炼中，用户的心率是一项非常重要的指标，不但可以体现出运动的强度，还可以防止过激运动。ppg心率臂带广泛的应用于各种运动中，给运动进行科学的指导。
2、在使用ppg臂带运动的时候经常会因为佩戴的原因导致测量出来的运动数据异常。这是因为佩戴得太松或者太紧导致ppg的信号质量变得很差，通过算法后得出了数据就异常了。而市面上的臂带都没有指导用户佩戴如何才是合理的。为了解决这个问题，我们提出通过检测臂带佩戴时的松紧度，给用户一个科学合理的佩戴指标。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，包括数据处理单元、力学传感器模块、无线传输模块以及用户交互模块，所述力学传感器的输出端信号连接在数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端信号连接在无线传输模块的输入端，所述无线传输模块的输出端信号连接在用户交互模块的输入端；
3、所述数据处理单元，包括数据采集模块、信号处理模块以及状态分析模块，并基于处理后的数据用于判断臂带的佩戴状态，并通过算法计算出合理的佩戴紧度；
4、所述力学传感器模块，包括佩戴检测模块，负责实时监测臂带对皮肤的压力，即臂带的松紧度；
5、所述无线传输模块，用于将处理后的数据通过蓝牙发送到用户交互模块，这使得用户实时查看臂带的佩戴状态，并根据建议指导调整臂带；
6、所述用户交互模块，用于接收并展示臂带的佩戴状态，以及给出佩戴建议，界面会实时显示当前的佩戴状态，并指导用户如何调整臂带以达到最佳的佩戴紧度。
7、进一步优化本技术方案，所述力学传感器模块中的佩戴检测模块进一步包括以下具体功能内容：
8、传感器激活与自校正：确保力学传感器在启动时能够自动校正，以适应不同环境条件；
9、初次压力基线建立：记录初始佩戴时的压力值作为后续比较的基线，所述基线压力值由初次佩戴时力学传感器读数的平均值确定。
10、进一步优化本技术方案，所述数据处理单元中：
11、数据采集模块，根据设定频率持续采集数据，连续采集臂带压力数据，捕捉任何由于运动或佩戴方式变化导致的压力变化；
12、信号处理模块，应用滤波算法去除噪声，然后通过放大器增强信号强度，最后adc将其转换为数字信号；
13、状态分析模块，基于数字信号分析臂带的松紧度，运用预设阈值判断当前佩戴的松紧度。
14、进一步优化本技术方案，所述信号处理模块中的滤波算法基于低通滤波器，滤波器公式如下所示：
15、(p_{f i ltered}[n]＝\a l pha\cdot p[n]+(1-\a l pha)\cdot p_{f iltered}[n-1])
16、其中(p[n])为当前采样点的压力值，(p_{f i ltered}[n-1])为上一个采样点的滤波后压力值，(\a l pha)为滤波系数。
17、进一步优化本技术方案，所述状态分析模块进一步包括以下具体内容：
18、实时松紧度计算：根据最新数据计算当前佩戴的松紧度；
19、状态判断与分类：将松紧度分为过紧、合适、过松以及脱腕的状态；
20、所述状态分析模块中，松紧度(t)根据压力值与基线压力的偏差计算得出，计算公式如下所示：
21、(t＝\frac{|p_{current}-p_{base l i ne}|}{p_{base l i ne}})，
22、其中，(p_{current})为当前压力值。
23、进一步优化本技术方案，所述用户交互模块进一步包括以下具体内容：
24、状态数据传输：将佩戴状态通过无线传输模块发送到用户设备，用户设备为手机app；
25、调整建议生成：根据佩戴状态提供调整建议；
26、用户交互界面：展示佩戴状态和调整建议，收集用户反馈；
27、其中，调整建议基于逻辑模型进行生成：
28、如果(t>t_{h igh})建议松开；
29、如果(t<t_{l ow})建议紧一点；
30、其中，(t_{h igh})和(t_{l ow})分别为松紧度的上下阈值。
31、一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的方法，基于上述的基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统进行操作，包括以下具体步骤：
32、s1、用户将臂带戴上后，力学传感器开始检测当前的松紧度，并将数据发送至数据处理单元；
33、s2、力学传感器实时采集臂带对皮肤的压力数据，数据经过滤波、放大、并转化为数字信号，数据处理单元分析数据；
34、s3、根据处理后的数据，判断臂带的佩戴状态；
35、s4、判断出的佩戴状态通过无线传输模块发送到用户的手机app
36、进一步优化本技术方案，所述步骤s1中，用户将臂带戴于手臂上，尽量保证臂带位置正确，接触面积适中；臂带开机后，自动进行自检，包括力学传感器状态、系统运行状况和无线传输模块连接状况的检测，确保所有系统正常工作；完成自检后，力学传感器开始采集初次佩戴状态下的数据，为后续的调整提供基准。
37、进一步优化本技术方案，所述步骤s3中，根据数据处理结果，数据处理单元将佩戴状态分类为过紧、合适、过松、脱腕四种情况之一；通过与预设的压力阈值比较，确定当前的佩戴状态。
38、进一步优化本技术方案，所述步骤s4中，确定的佩戴状态通过蓝牙实时发送至用户的手机app，app接收到数据后，以图形或文字形式展示当前佩戴状态，并根据状态给出具体的调整建议，如果状态为过松，app会提示用户适当增加臂带的紧度；反之，如果过紧，则建议适当减轻紧度；用户根据app的指导调整臂带后，系统将重新采集数据并分析，如此循环，直至达到合适的佩戴状态。
39、与现有技术相比，本发明提供了一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统及其方法，具备以下有益效果：
40、该基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统及其方法，能够实时监测并准确评估臂带的松紧度，自动提供调整建议，从而确保臂带始终保持在最佳的佩戴状态，这不仅显著提升了用户的佩戴舒适感，还通过确保数据采集的准确性，提高了监测结果的可靠性，进一步拓宽了臂带在健康监测、体育训练等领域的应用范围，具有显著的社会和经济效益。
1.一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，包括数据处理单元、力学传感器模块、无线传输模块以及用户交互模块，所述力学传感器的输出端信号连接在数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端信号连接在无线传输模块的输入端，所述无线传输模块的输出端信号连接在用户交互模块的输入端；
2.根据权利要求1所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，所述力学传感器模块中的佩戴检测模块进一步包括以下具体功能内容：
3.根据权利要求1所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，所述数据处理单元中：
4.根据权利要求3所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，所述信号处理模块中的滤波算法基于低通滤波器，滤波器公式如下所示：
5.根据权利要求3所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，所述状态分析模块进一步包括以下具体内容：
6.根据权利要求1所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统，其特征在于，所述用户交互模块进一步包括以下具体内容：
7.一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的方法，基于权利要求1-6任一项所述的基于力学传感器检测臂带佩戴状态的系统进行操作，其特征在于，包括以下具体步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的方法，其特征在于，所述步骤s1中，用户将臂带戴于手臂上，尽量保证臂带位置正确，接触面积适中；臂带开机后，自动进行自检，包括力学传感器状态、系统运行状况和无线传输模块连接状况的检测，确保所有系统正常工作；完成自检后，力学传感器开始采集初次佩戴状态下的数据，为后续的调整提供基准。
9.根据权利要求7所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据数据处理结果，数据处理单元将佩戴状态分类为过紧、合适、过松、脱腕四种情况之一；通过与预设的压力阈值比较，确定当前的佩戴状态。
10.根据权利要求7所述的一种基于力学传感器检测臂带佩戴状态的方法，其特征在于，所述步骤s4中，确定的佩戴状态通过蓝牙实时发送至用户的手机app，app接收到数据后，以图形或文字形式展示当前佩戴状态，并根据状态给出具体的调整建议，如果状态为过松，app会提示用户适当增加臂带的紧度；反之，如果过紧，则建议适当减轻紧度；用户根据app的指导调整臂带后，系统将重新采集数据并分析，如此循环，直至达到合适的佩戴状态。
