力敏电阻（FSR）传感器的具体功能是作为智能鞋垫内的机电传感器，直接将物理负载转换为数字数据。这些传感器战略性地放置在高应力解剖部位——特别是 the hallux（大脚趾）、内侧和外侧前掌以及脚跟——可实时检测重量施加的变化。当运动过程中压力发生变化时，FSR 会改变其导电性，产生代表用户足底压力分布的可量化信号。
核心要点 FSR 传感器利用压阻特性，将机械压力转化为电信号，充当物理解剖结构与数字分析之间的桥梁。这种转换是使系统能够区分静态姿势和动态步态事件的关键步骤。
压力转换机制
压阻工作原理
驱动 FSR 的基本原理是压阻效应。这些通常是薄膜型传感器，在施加机械负载时会改变其电阻。
信号转换
在静止状态下，传感器保持高电阻。当脚部施加压力时，电阻会非线性下降。系统（通常使用分压器电路）会捕获这种物理变化，产生与施加力成比例的电压信号。
战略性解剖学定位
瞄准关键接触点
要使鞋垫提供有用的数据，传感器不能随意放置。主要参考资料指出，传感器嵌入在关键的承重位置：大脚趾（hallux）、内侧前掌、外侧前掌和脚跟。
捕捉步态周期
这种特定的排列方式使系统能够监测一步的完整过程。通过隔离这些区域，系统可以识别不同的运动阶段，例如脚跟着地、支撑中期和脚尖离地。
从原始信号到临床数据
分析压力分布
系统汇集来自这些离散点的数据，以创建足底压力分布图。这使得能够区分静态活动（如站立或坐着）和动态运动（如行走）。
校准的作用
FSR 的原始输出是一个数值（通常为 0 到 1023）。为了使数据具有物理意义，必须将其与已知重量进行校准。此过程建立了一个数学关系，将原始信号转换为标准压力单位，例如千帕（kPa）。
理解权衡
非线性响应
FSR 相对于力的输出信号并非完全线性。随着压力的增加，电阻下降遵循曲线而不是直线。这需要复杂的软件算法来准确解释数据，尤其是在压力谱的极端范围内。
依赖校准
由于原始输出与物理压力之间的关系是数学上的而不是固有的，因此系统的准确性在很大程度上取决于精确的校准。没有稳健的回归分析（校准曲线），数据仍然是相对的而不是绝对的。
为您的目标做出正确选择
优化 FSR 技术的使用取决于您的具体应用需求。
- 如果您的主要重点是临床诊断：优先考虑校准过程，以确保原始传感器数据准确转换为千帕（kPa），从而识别高风险压力梯度（例如，用于预防溃疡）。
- 如果您的主要重点是步态分析：关注脚跟和脚尖信号的时间精度，以精确标记脚跟着地和脚尖离地等事件。
通过正确放置和校准这些传感器，您可以将普通鞋垫转变为能够进行详细生物力学监测的精密仪器。
总结表：
| 特征 | 在智能鞋垫中的功能 |
|---|---|
| 核心机制 | 压阻效应：机械负载增加时电阻降低 |
| 主要功能 | 将物理足底压力转换为可量化的电信号 |
| 关键位置 | 大脚趾（hallux）、内侧/外侧前掌和脚跟 |
| 数据输出 | 足底压力分布映射和步态周期阶段检测 |
| 校准目标 | 将原始数值（0-1023）转换为标准单位（kPa） |
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参考文献
- Ho Won Kang, Dong Yeon Lee. Assessment of Validity and Reliability of Plantar Pressure in Smart Insole. DOI: 10.14193/jkfas.2022.26.3.130
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
