检测装置和检测方法技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种能够对生物体位置或生物
体局部位置，及其运动行为进行检测的检测装置和检测方法。
背景技术
生物体位置探测技术，已经广泛的应用于医疗、卫生、救援、安全监测
等多个领域。目前常用的生物体位置监测技术包括：红外感应和微波感应两
种方式。
红外感应器探头是靠探测人体或其他生物体发射的红外线而进行工作
的。将红外感应器探头收集的红外辐射聚集到红外感应源上，红外感应源通
常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射时温度发生变化时，向外释
放电荷，经处理后能够模拟出人体或其他生物体的位置信息。然而，红外探
测器通常主要用于感知生物体是否进入探测范围，而对于生物体是否移动或
生物体的大小尺寸则不能准确的检测出来，对于近距离的生物体位置感应或
生物体局部位置的感应，分辨度底，检测效果不好。
微波感应，是利用电磁波的多普勒原理来实现的。我们知道任何波都有
反射的特性，当一定频率的波碰到阻挡物的时候，就会有一部分的波被反射
回来，如果阻挡物是静止的，反射波的波长就是恒定的，如果阻挡物是向波
源运动，反射波的波长就比波源的波长来得短；如果阻挡物是向远离波源的
方向运动，反射波的波长就比波源的波长来的长。波长的变化，就意味着频
率的变化。微波感应主要对生物体的移动进行反应，适用于探测以一定速度
靠近或远离微波感应器的生物体，然而生物体一旦静止不动，便无法探测。
另一方面微波感应也无法探测出生物体的形状。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种检测装置和检测方法，
能够对生物体位置或生物体局部位置，及其运动行为进行准确检测。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种检测装置，包括：
感应器，包括多个感应单元和电极，每个电极连接对应的一组或多组感
应单元；当被感应物达到特定感应单元的感应距离的时候，与所述特定感应
单元形成耦合电容，从而使得所述特定感应单元的电位发生改变，在所述特
定感应单元和对应连接的电极之间产生电流，继而使得所述特定感应单元与
所述电极之间连接的多个感应单元的电位发生改变；
采集器，包括多个采集单元，每一所述感应单元对应一个采集单元，采
集单元用于采集对应感应单元的电位的电位信号；
信号处理器，用于接收所述采集单元发送的电位信号，对所述电位信号
进行处理，获取发送所述电位信号的采集单元以及对应的感应单元的物理位
置，并根据所述物理位置确定所述被感应物与所述检测装置之间的位置信息
和/或所述被感应物的运动信息。
优选的，所述信号处理器还用于，对多个所述采集单元发送的多个电位
信号和每个所述电位信号对应的采集单元以及对应的感应单元的物理位置的
信息进行处理，构建所述被感应物的三维形状模型。
优选的，所述检测装置还包括：
绝缘介质层，设置于每一所述感应单元和对应的采集单元之间；所述绝
缘介质层具有设定的介电常数和厚度。
进一步优选的，所述感应器具体为感应电路，所述感应电路印制在柔性
电路板上形成感应电路层；所述采集器具体为采集电路，所述采集电路印制
在柔性电路板上形成采集电路层；所述绝缘介质层为一层或多层，设置于所
述感应电路层与所述采集电路层之间。
进一步优选的，所述绝缘介质层为多层时，每两层绝缘介质层之间相互
黏贴形成多层绝缘介质层，所述多层绝缘介质层的一个表面与具有所述感应
电路层的柔性电路板相黏贴，所述多层绝缘介质层的另一个表面与具有所述
采集电路层的柔性电路板相黏贴。
进一步优选的，在所述柔性电路板上，所述感应电路与所述采集电路呈
相互交织的网状，在所述网状的每个结点包括一个环形走线的采集单元和一
个柱状导体的感应单元。
进一步优选的，所述采集单元包括模数转换器，用于将所述电位信号转
换为数字电位信号发送给所述信号处理器进行处理。
进一步优选的，所述检测装置还包括柱状或筒状的壳体，包覆在所述感
应器、绝缘介质层和采集器之外。
第二方面，本发明实施例提供了一种检测方法，包括：
将被感应物靠近检测装置，当达到感应距离范围内的时候，所述检测装
置产生电流；
根据所述电流，所述检测装置改变不同物理位置的电位信号；
对所述电位信号进行处理，获取所述电位信号对应在检测装置中的物理
位置，并根据所述物理位置确定所述被感应物与所述检测装置之间的位置信
息和/或所述被感应物的运动信息。
优选的，所述检测方法还包括：
对多个电位信号和每个所述电位信号对应在检测装置中的物理位置的信
息进行处理，构建所述被感应物的三维形状模型。
本发明实施例提供的检测装置，通过感应器与被感应物体形成耦合电容，
使被感应物体到达感应距离范围内时能够被有效感知，并引起感应器电位的
变化，将采集到的电位信号进行处理，确定被感应物与检测装置之间的位置
信息及被感应物相对于检测装置的运动信息，从而实现对被感应物的位置及
其运动行为的准确检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的检测装置的一种局部示意图；
图3本发明实施例提供的检测装置的另一种局部示意图；
图4为本发明实施例提供的检测装置与被检测物的一种位置关系示意图；
图5为本发明实施例提供的检测装置与被检测物的另一种位置关系示意
图；
图6为本发明实施例提供的检测装置的工作原理示意图；
图7为本发明实施例提供的检测装置的又一种局部结构示意图；
图8为本发明实施例提供的检测方法流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本实施例提供的检测装置，主要用于对生物体的位置或者生物体局部的
位置信息，以及生物体或生物体局部的运动信息进行检测。
图1为本发明实施例提供的一种检测装置的结构框图。如图1所示，本
发明实施例提供的检测装置包括：感应器1、采集器2和信号处理器3。
感应器1，包括多个感应单元和电极，每个电极连接对应的一组或多组感
应单元；
在没有感应到生物体时，感应器1内形成一个低电压交流电场，各个感
应单元的电位都相同。
当被感应的生物体或者生物体局部达到感应器1中的某个或某些感应单
元的感应距离内的时候，由于生物体电场，进入感应距离内的生物体或生物
体局部，与该感应单元形成耦合电容。为清楚明确的区分这些感应到生物体
的感应单元，在本申请中称之为特定感应单元。
对于高频电流来说，电容是直接导体，于是生物体(局部)从特定感应
单元吸走一个很小的电流，使得特定感应单元的电位发生改变。被吸走的电
流由与感应单元相连接的电极流出，从而在特定感应单元和对应连接的电极
之间产生了电流，使得特定感应单元与电极之间连接的多个感应单元的电位
发生改变。
采集器2，包括多个采集单元，每一感应单元对应一个采集单元，采集单
元用于采集对应感应单元的电位的电位信号；
信号处理器3，用于接收采集单元发送的电位信号，对电位信号进行处理，
获取发送所述电位信号的采集单元以及对应的感应单元在检测装置中的物理
位置，并根据物理位置确定生物体(局部)与检测装置之间的位置信息。
当信号处理器3记录了前后时间得到的生物体(局部)与检测装置之间
的位置信息，根据位置信息的变化，可以得知生物体(局部)的运动信息。
当感应器1中有多个感应单元都感应到了生物体(局部)时，多个特定
感应单元的电位都发生了变化。此时，采集单元发送采集到的多个特定感应
单元的电位信号给信号处理器3，通过信号处理器3对多个电位信号和每个电
位信号对应的采集单元以及对应的感应单元的物理位置的信息进行处理，构
建出被感应到的生物体(局部)的三维形状模型。
在具体的实现方式中，感应器1和采集器2之间没有直接的电连接，而
是通过在二者中间加入一层绝缘介质层4相连接在一起的，绝缘介质层4配
置有特定的介电常数和厚度，使得每一组相对应的感应单元和采集单元之间
也形成平板电容器的结构。当感应单元的电位发生变化时，采集单元采集到
的电位信息也随之发生变化。保证检测装置中每组相对应的感应单元和采集
单元之间的绝缘介质层4的介电常数和厚度都相同，以确保每组采集单元的
电位信息随该组感应单元电位变化的一致性和灵敏度。
在具体的实现中，结合图2所示，感应器可以具体为感应电路10，印制
在柔性电路板上形成感应电路层；采集器可以具体为采集电路20，印制在柔
性电路板上形成采集电路层；绝缘介质层4设置于感应电路层与采集电路层
之间，形成集成有感应器和采集器的柔性检测电路5。
绝缘介质层4可以为单层或者多层，具体根据需要进行实际配置。其中
单层绝缘介质层的情况在图2中示出。
如果是多层绝缘介质层，则如图3所示，每层绝缘介质层4之间依次相
互黏贴形成多层绝缘介质层40，将多层绝缘介质层40的一个表面与具有感应
电路10的柔性电路板相黏贴，并将多层绝缘介质层的另一个表面与具有采集
电路20的柔性电路板相黏贴，从而形成集成有感应器和采集器的柔性检测电
路5。
本发明提供的检测装置,主要适用于对近距离的生物体(局部)的位置和
运动进行检测，检测装置的外形包括但不限于筒状、柱状等。图4和图5分
别示出了两种可能的检测装置的形状，所示形状并不用于限定检测装置的外
形。
图4所示的检测装置具有长方体外壳6，外壳为绝缘体，在其中一个表面
上具有向长方体内的开孔，该孔的截面形状可以为圆形、椭圆形、长方形、
正方形、三角形或其他规则或不规则的形状。
柔性检测电路5环绕于开孔的表面垂直的四个侧面的外侧上，生物体(局
部)由开孔按箭头所示方向进入长方体内，当达到柔性检测电路5的某个或
某些感应单元的感应距离范围内的时候，在柔性检测电路5的感应单元中产
生电流；通过检测单元检测到柔性检测电路5在不同物理位置上的电位信号
及其变化，通过信号线传输到与柔性电路5相连接的信号处理器3，通过对电
位信号及其变化量进行分析处理，得到生物体(局部)在检测装置内的位置
和运动轨迹等等。该位置包括生物体(局部)与检测装置之间的空间距离，
以及包覆(接触或具有一定距离)在检测装置上的几何面积、形状等等。
图5所示的检测装置具有圆柱体外壳6，外壳为绝缘体，柔性检测电路5
环绕于圆柱体外表面内壁上，生物体(局部)由检测装置外侧任意方向接近
检测装置，当达到柔性检测电路5的某个或某些感应单元的感应距离范围内
的时候，在柔性检测电路5的感应单元中产生电流；通过检测单元检测到柔
性检测电路5在不同物理位置上的电位信号及其变化，发送到与柔性电路5
相连接的信号处理器3，通过对电位信号及其变化量进行分析处理，得到生物
体(局部)在检测装置内的位置和运动轨迹等等。
再进一步的，发送给信号处理器3的电位信号可以是模拟信号，也可以
是数字信号。当采用数字信号进行信号处理时，采集器2中的每个采集单元
都还包括有一模数转换器，用于将采集到的电位信号转换为数字电位信号，
发送给信号处理器3进行处理。
在柔性电路板上，感应电路10和采集电路20可以呈相互交织的网状设
置，如图6所示。其中图中纵向方向为感应电路10，当其中某个位置感应到
生物体(局部)时，在感应电路10到电极之间所连接的全部感应电路10中
产生电流。如图中A、B两点为感应位置，则电荷沿图中箭头所示方向补充到
感应位置。与感应电路10连接的方向相垂直设置的采集电路20，对感应电路
10中的每个感应单元的电位进行采集，发送给信号处理器进行处理。
图7所示为柔性电路板的网状结点上的局部放大的结构示意图。
在网状的每个结点上，采集单元20可以为环形走线；走线包括但不限于
实心或网状或其他形式的导体。感应单元10为柱状导体，每组感应单元的多
个感应单元10之间相互串接，从而通过相互串接的柱状导体形成补充电荷的
通道。
进一步的，在实际应用中，信号处理器3还可以具有显示功能的显示设
备相连接。
例如，通过与信号处理器3连接的显示设备对检测到的生物体(局部)
的位置信息、运动轨迹或构建的三维形状模型进行显示，使得用户能够更直
观的观察到生物体(局部)在检测装置中(旁)的动作行为或位置分布状态。
再进一步的，信号处理器3还可以智能终端设备相连接，智能终端设备
中具有处理芯片，可以根据信号处理器3发送的生物体(局部)的位置信息
和动作行为进行分析处理，产生控制信号控制智能终端设备改变其外形、运
动方向、频率等等。
因此，可以将本发明的检测装置应用于多个领域，如魔术帽、暗箱内的
手势辨识、动物行为监测、或人用智能产品，如女用自慰棒、按摩器、男用
飞机杯等等。
本发明实施例提供的检测装置，通过感应器与被感应物体形成耦合电容，
使被感应物体到达感应距离范围内时能够被有效感知，并引起感应器电位的
变化，将采集到的电位信号进行处理，确定被感应物与检测装置之间的位置
信息及被感应物相对于检测装置的运动信息，从而实现对被感应物的位置及
其运动行为的准确检测。
相应的，本发明实施例还提供了一种检测方法，能够执行在上述检测装
置中。
图8所示为该检测方法的方法流程图，如图所示，所述方法包括：
步骤810，将被感应物靠近检测装置，当达到感应距离范围内的时候，检
测装置产生电流；
具体的，被感应物在到达感应距离范围内时，与感应到被感应物的感应
单元形成耦合电容，从而在检测装置内产生对感应单元的电荷补充，形成电
流，因此导致与该感应单元相连接的其他感应单元的电位发生变化。
步骤820，根据所述电流，所述检测装置改变不同物理位置的电位信号；
具体的，检测单元对感应单元的电位信息进行采集，得到每个检测单元
所在物理位置上的电位信号。
步骤830，对所述电位信号进行处理，获取所述电位信号对应在检测装置
中的物理位置，并根据所述物理位置确定所述被感应物与所述检测装置之间
的位置信息和/或所述被感应物的运动信息。
具体的，如果接收到的电位信号是多个，则可以对多个电位信号和每个
电位信号对应在检测装置中的物理位置的信息进行处理，构建出被感应物的
位置信息、三维形状模型和动作行为。还可以将这些信息传送给显示设备进
行模拟现实，或者传送给其他智能终端执行相应的动作或操作等等。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的
各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来
实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能
一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来
执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每
个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为
超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理
器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器
(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、
寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式
的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行
了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而
已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做
的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。