專利名稱:沖擊傳感器和包括沖擊傳感器的系統(tǒng)的制作方法
沖擊傳感器和包括沖擊傳感器的系統(tǒng) 相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求2007年3月23日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/919,370的優(yōu)先權(quán)，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
、發(fā)明背景
本發(fā)明一般涉及沖擊傳感器和包括此類沖擊傳感器的系統(tǒng)，尤其涉及 供人員(諸如執(zhí)法人員、軍事人員等)在可能威脅生命的沖擊的狀況下使 用的沖擊傳感器和系統(tǒng)。
防彈盔甲被用在許多應(yīng)用中，包括例如保護(hù)車輛和個(gè)人免遭射彈和其
它威脅的沖擊。穿在人身上用于保護(hù)其免遭例如射彈、刀、朿u、長(zhǎng)釘以及 其它威脅的防彈衣已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)十年。 一般而言，防彈衣保護(hù)人體軀干的 關(guān)鍵部分免遭諸如由發(fā)射射彈產(chǎn)生的穿透和嚴(yán)重鈍傷。單片和多組件陶瓷 板已被用于多種硬防彈衣(即包括硬防彈組件或板的防彈衣)。例如參見(jiàn)
美國(guó)專利No. 6,253,655和加拿大專利No. 2,404,739，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通 過(guò)引用結(jié)合于此。在美國(guó)專利No. 7,284,470中公開(kāi)了改進(jìn)型的硬防彈衣系 統(tǒng)，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。為使用者提供提高的舒適度的 相對(duì)軟或柔性的防彈衣通常包括例如由杜邦公司的凱夫拉@0^^丫1^尺@)防 彈級(jí)纖維/織物制成的防彈板或包。在2006年4月17日提交且轉(zhuǎn)讓給本發(fā) 明的受讓人的美國(guó)專利申請(qǐng)S/N. 11/405,221中公開(kāi)了改進(jìn)的軟防彈衣系 統(tǒng)，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
雖然硬和軟防彈衣在防護(hù)射彈威脅方面都非常有效，但可能期望在射 彈或其它劇烈沖擊的情況下提供警報(bào)以例如通知指揮所或基地。在那方面 上，裝備了防彈衣的個(gè)體可能且的確發(fā)生受傷，從而要求向這些個(gè)體提供 幫助。而且，即使沒(méi)有受傷，沖擊仍表明該個(gè)體可能需要立即幫助。
除防彈衣領(lǐng)域之外，已經(jīng)多次嘗試提供感測(cè)穿戴者何時(shí)己經(jīng)受到對(duì)象的沖擊的系統(tǒng)。例如，在競(jìng)技比賽中，已經(jīng)使用可穿戴的壓電力傳感器來(lái)
監(jiān)測(cè)傳遞給競(jìng)賽者身體的力的量。參見(jiàn)例如IEEE CS的《普適計(jì)算(Pervasive Computing" (2005年6月一9月)中Chi, E.H.的"在競(jìng)技中引入可穿戴 的力傳感器(Introducing Wearable Force Sensors in Martial Arts)"。在這樣的 系統(tǒng)中，競(jìng)賽者所穿的身體防護(hù)裝置設(shè)置有這樣的力傳感器。 一旦感測(cè)到 沖擊，無(wú)線發(fā)射機(jī)就將感測(cè)到的沖擊的信號(hào)發(fā)送至裁判的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算 機(jī)記分并顯示點(diǎn)數(shù)。
可穿戴的力感測(cè)系統(tǒng)還已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用于可穿戴計(jì)算的領(lǐng)域。例如，可 從馬薩諸塞州沃爾瑟姆市的伊萊克森公司買到的ELEKTEX織物已經(jīng)用于 形成可穿戴的無(wú)線織物鍵盤和控制器。該織物通過(guò)檢測(cè)經(jīng)由其保持電流流 過(guò)的錯(cuò)綜導(dǎo)電纖維網(wǎng)上的導(dǎo)電性而工作。運(yùn)行專用軟件的處理器監(jiān)測(cè)該織 物，從而確定當(dāng)織物被按壓時(shí)哪里出現(xiàn)變形。
許多當(dāng)前可獲得的力傳感器系統(tǒng)具有功耗要求，這使傳感器系統(tǒng)不適 合與諸如裝備有防彈衣的人員之類的移動(dòng)人員一起使用。其它類型力傳感 器系統(tǒng)并不具有用來(lái)在例如射彈沖擊的情況下提供可靠的靈敏度的適當(dāng)?shù)?穩(wěn)健性。
因此，雖然已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了可穿戴的力和沖擊傳感器，但仍需 要開(kāi)發(fā)適于供處于可能威脅生命的沖擊情況下的人員——尤其是配備有防 彈衣系統(tǒng)的人員——使用的傳感器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種沖擊傳感器系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)沖
擊傳感器，該沖擊傳感器包括至少第一導(dǎo)電層、至少第二導(dǎo)電層、以及第 一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)絕緣層。絕緣層使第一導(dǎo)電層與第
二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系。在對(duì)第一導(dǎo)電層的沖擊(例如，諸如 預(yù)定力等之類的預(yù)定性質(zhì)的沖擊)之際第一導(dǎo)電層和絕緣層可變形，以使 得第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的間距在該沖擊之際減小。沖擊傳感器系 統(tǒng)還包括與沖擊傳感器相連接的電路系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量由第一導(dǎo)電層與第二 導(dǎo)電層之間的間距的減小引起的沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化。
7在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層的至少一部分在沖擊之際接觸第二導(dǎo)電層。在這樣的實(shí)施例中，沖擊傳感器可以開(kāi)關(guān)的方式工作，而電流僅在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間接觸之際流過(guò)該電路系統(tǒng)的至少一部分。在另一實(shí)施例中，該電路系統(tǒng)測(cè)量由第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的間距減小引起的沖擊傳感器的電容的變化。
沖擊傳感器系統(tǒng)還可包括至少第二絕緣層和至少第三導(dǎo)電層。第二絕緣層可位于第三導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間。第二絕緣層使第三導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系。在對(duì)第二導(dǎo)電層的沖擊(例如預(yù)定性質(zhì)的)之際第二導(dǎo)電層和第二絕緣層可變形，以使得第二導(dǎo)電層與第三導(dǎo)電層之間的間距在沖擊之際減小。電路系統(tǒng)還適于測(cè)量由第二導(dǎo)電層與第三導(dǎo)電層之間的間距減少引起的沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化。
在另一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層的至少一部分在沖擊之際接觸第三導(dǎo)電層。在這樣的實(shí)施例中，沖擊傳感器可以開(kāi)關(guān)的方式工作，而電流僅在第二導(dǎo)電層與第三導(dǎo)電層之間接觸之際流過(guò)該電路系統(tǒng)的至少一部分。在另一實(shí)施例中，該電路系統(tǒng)測(cè)量由第二導(dǎo)電層與第三導(dǎo)電層之間的間距減小引起的沖擊傳感器的電容的變化。
沖擊傳感器系統(tǒng)可包括定位成例如網(wǎng)格的多個(gè)沖擊傳感器。
本發(fā)明的沖擊傳感器的絕緣層可例如具有小于1 mm的厚度。被這樣的絕緣層分隔開(kāi)的導(dǎo)電層(例如第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層)可例如具有約20 pm到約1000 nm的范圍的厚度。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)，其包括至少第一導(dǎo)電層、至少第二導(dǎo)電層以及第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)絕緣層。絕緣層使第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系。在力(例如預(yù)定性質(zhì)的)對(duì)第一導(dǎo)電層的沖擊或作用之際第一導(dǎo)電層和絕緣層可變形，以使得在該力的沖擊或作用之際第一導(dǎo)電層接觸第二導(dǎo)電層。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于檢測(cè)對(duì)穿戴該系統(tǒng)的人的沖擊，其包括如上所述的沖擊傳感器、用來(lái)監(jiān)測(cè)該沖擊傳感器系統(tǒng)并確定是否已經(jīng)發(fā)生沖擊的至少一個(gè)控制系統(tǒng)、以及與控制系統(tǒng)操作連接的至少一個(gè)通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)例如可適于在控制系統(tǒng)確定沖擊之際發(fā)送信號(hào)。
控制系統(tǒng)可包括例如微處理器。通信系統(tǒng)例如可包括蜂窩電話或無(wú)線電模塊。該系統(tǒng)還可包括與控制系統(tǒng)操作連接的記錄系統(tǒng)。該記錄系統(tǒng)例如可適于在控制系統(tǒng)確定沖擊之際記錄環(huán)境聲音。
該系統(tǒng)還可包括致動(dòng)器，該致動(dòng)器適于在由人員手動(dòng)激活之際經(jīng)由通信系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)。
沖擊傳感器例如可適于感測(cè)射彈對(duì)傳感器的穿透。
在若干個(gè)實(shí)施例中，通信系統(tǒng)包括與控制系統(tǒng)連接的通信單元。通信單元包括無(wú)線發(fā)射機(jī)，其與遠(yuǎn)離該通信單元定位的通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它組件通信。通信系統(tǒng)例如還可包括遠(yuǎn)離該通信單元定位、且包括與通信單元通信的無(wú)線接收機(jī)的蜂窩電話或無(wú)線電模塊。
在又一方面中，本發(fā)明提供供人穿的防彈衣系統(tǒng)，其包括防彈衣的至少一部分和至少一個(gè)沖擊傳感器。沖擊傳感器例如可以是如上所述的沖擊傳感器。該防彈衣系統(tǒng)還可包括至少一個(gè)控制系統(tǒng)，其用來(lái)監(jiān)測(cè)沖擊傳感器以確定是否已經(jīng)發(fā)生沖擊。該防彈衣系統(tǒng)還可包括與如上所述的控制系統(tǒng)操作連接的通信系統(tǒng)。
在本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例中，可設(shè)置與控制系統(tǒng)通信連接的通信端口，其適于連接至計(jì)算機(jī)以允許輸入控制數(shù)據(jù)。此外，可設(shè)置與控制系統(tǒng)操作連接的諸如音頻源之類的指示器(例如揚(yáng)聲器)，以在控制系統(tǒng)確定沖擊之際或在手動(dòng)激活之際提供警報(bào)(例如聽(tīng)得見(jiàn)的警報(bào))。
根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明將能最好地領(lǐng)會(huì)和理解本發(fā)明及其屬性和其伴隨的優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1A示出本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例，其中以橫截面示出了本系統(tǒng)的沖擊傳感器。
圖1B示出以防彈背心(例如避彈背心、防刺背心和/或防扎背心)形式的包括本發(fā)明的系統(tǒng)的防彈衣的實(shí)施例，其中該系統(tǒng)的通信系統(tǒng)遠(yuǎn)離該系統(tǒng)的沖擊傳感器的若干其它組件。圖2示出在非刺穿沖擊之后的諸如在圖1中描述的之類的沖擊傳感器的實(shí)施例。
圖3A示出在被諸如子彈之類的物體穿透或刺穿之后的圖1的沖擊傳感器。
圖3B示出在包括操作為開(kāi)關(guān)的本發(fā)明的沖擊傳感器的電路中，測(cè)得電壓(v)與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的圖形化表示的屏幕截圖。
圖4示出本發(fā)明的多層沖擊傳感器的實(shí)施例。
圖5示出用于定位沖擊點(diǎn)的本發(fā)明的多部分沖擊傳感器的實(shí)施例。
圖6示出本發(fā)明的沖擊傳感器的一部分或截面的立體圖。
圖7示出與結(jié)合本發(fā)明的沖擊傳感器使用的控制軟件相關(guān)聯(lián)的設(shè)置頁(yè)的屏幕截圖。
圖8A示出使用無(wú)線電的通信系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
圖8B示出使用無(wú)線電的通信系統(tǒng)的另一實(shí)施例。
發(fā)明詳細(xì)描述
在本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例中， 一種例如開(kāi)路、開(kāi)關(guān)或電容器形式的沖擊傳感器在供人員(例如執(zhí)法人員、戰(zhàn)術(shù)小組人員、SWAT人員、軍事人員等)在可能威脅生命的沖擊的狀況下使用時(shí)提供高效的功耗特性、適當(dāng)?shù)撵`敏度以及適當(dāng)?shù)姆€(wěn)健性。在該方面，如圖1A中所示的本發(fā)明的系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例包括沖擊傳感器20，其包括第一導(dǎo)電層30和第二導(dǎo)電層40。在所示實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層30是相對(duì)于穿戴者身體的外層。第一導(dǎo)電層30和第二導(dǎo)電層40被保持成彼此隔開(kāi)的非接觸關(guān)系(例如通過(guò)圖1A中的間距"d"表示)，直到發(fā)生沖擊(例如預(yù)定水平的力)。 一旦物體沖擊第一導(dǎo)電層30，第一導(dǎo)電層30的至少一部分向第二導(dǎo)電層40變形。傳感器20的這種變形導(dǎo)致傳感器20的至少一個(gè)電學(xué)性質(zhì)(例如電阻、電容等)的可測(cè)量變化。例如，可通過(guò)例如諸如電池50之類的電源跨第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40保持電壓差。 一旦第一導(dǎo)電層30變形得足以接觸第二導(dǎo)電層40，就形成閉合電路，或其電阻相比于開(kāi)路狀態(tài)和可測(cè)量的電流結(jié)果減小。 一般而言，在發(fā)生充分的沖擊使第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40接觸之前，沒(méi)有電流流過(guò)傳感器20。因此，傳感器20的功率需求相對(duì)低(實(shí)
際上在沖擊之前為零)，而且電池50的壽命會(huì)持續(xù)延長(zhǎng)的時(shí)段。此外，可測(cè)量的電容值變化起因于沖擊開(kāi)始使傳感器20變形，從而減小了沖擊區(qū)域中絕緣層60的厚度。
在本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層30和第二導(dǎo)電層40被保持成通過(guò)定位在第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40之間的可變形絕緣層60 (即絕緣、非導(dǎo)電材料層)彼此隔開(kāi)的非接觸關(guān)系。絕緣層60防止第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40在正常(未沖擊)狀況下接觸，從而將傳感器20保持于開(kāi)路開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。 一旦有適當(dāng)?shù)牧Φ臎_擊，絕緣層60就變形以例如使得變形的第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40接觸。
圖2示出物體作用在傳感器20的第一導(dǎo)電層30上的沖擊的效果，以及產(chǎn)生的第一導(dǎo)電層30 (以及絕緣層60)的變形局部地減小了第一接觸層30與第二導(dǎo)電層40之間的間距(例如，使第一接觸層30與第二接觸層40接觸)。圖3A示出諸如子彈、刀刃、長(zhǎng)釘或刀之類的穿刺或穿透物體作用在傳感器20上的沖擊的效果。在不限制任何特定工作機(jī)制的情況下，認(rèn)為第一導(dǎo)電層30在傳感器20中的所產(chǎn)生孔的外圍周圍的部分與第二導(dǎo)電層40形成接觸，從而使該電路閉合，其中傳感器20電接觸從而以例如類似于開(kāi)關(guān)的方式起作用。在圖3B中示出了在該電路中測(cè)得的所得電壓的圖形表示。在時(shí)間O.O時(shí)，穿透沖擊發(fā)生，使電路閉合，且使電流流過(guò)該電路。超過(guò)預(yù)定閾值的電流或電壓變化可被確定為沖擊事件。
在導(dǎo)電層30和40中可使用各種材料。例如，這樣的材料可包括柔性金屬板。還可使用導(dǎo)電機(jī)織織物(例如金屬機(jī)織織物或鍍金屬的機(jī)織織物)、導(dǎo)電碳材料、聚合物/金屬?gòu)?fù)合材料以及導(dǎo)電聚合材料。多種絕緣材料也適合于在絕緣層60中使用。例如，可使用多種絕緣機(jī)織織物、絕緣凝膠、絕緣聚合物材料(包括但不限于開(kāi)孔泡沬、聚合物薄板或膜、彈性聚合物珠、聚合物織物以及其它聚合物材料)和/或其它絕緣材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，可通過(guò)選擇合適物理性質(zhì)的絕緣材料來(lái)容易地確定使傳感器20指示沖擊所需的力的大小。在該方面，絕緣層60的厚度和變形性決定提供諸如圖2和3A中所示之類的感測(cè)沖擊事件所需沖擊力的量。 一般而言，優(yōu)選將絕緣層60保持為相對(duì)薄或厚度最小化，從而將第一導(dǎo)電層30與第二導(dǎo)電層40之間的間距保持相對(duì)小，以提供改善的沖擊靈敏度。例如，絕緣層60的厚度可小于約1 mm、小于約0.5 mm以及甚至小于約0.25 mm。導(dǎo)電層30和40優(yōu)選有充分的厚度和韌性，從而在例如圖3A所示的傳感器20穿透時(shí)獲得正結(jié)果。例如，導(dǎo)電層30和/或40的厚度范圍可為約20pm到約1000 ,，或約20 jim到約500 |im。
在本發(fā)明的若干個(gè)研究中，傳感器20包括由被塑料分隔開(kāi)的鋁板形成的導(dǎo)電層30和40。在本發(fā)明的若干個(gè)其它研究中，可將能買到的雙面銅印刷電路板(PCB)材料用作傳感器20?？蓮挠?guó)的克羅斯和布雷德利有限公司(Cross and Bradley Ltd)買到零件號(hào)為PCL3-17/25-FR的柔性PCB材料，其中銅外層為17pm厚，而中間絕緣層為25 pm厚。在再其它研究中，可從韓國(guó)的Anjin電子(Anjinelectron)買到的導(dǎo)電織物(由鍍有金屬(例如鎳、銅、銀等)的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)纖維織成的織物)被用作導(dǎo)電外層，而絕緣聚合物膜的薄層被用作絕緣層。圖3B中所述的結(jié)果是包括用于其間具有用作絕緣層60的絕緣聚合物膜的導(dǎo)電層30和40的這種導(dǎo)電織物的沖擊傳感器的結(jié)果。導(dǎo)電層被粘附至絕緣層?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的雙面膠帶或其它粘合材料來(lái)粘合本發(fā)明的沖擊傳感器的多層。優(yōu)選避免縫合方法，因?yàn)榭p合會(huì)導(dǎo)致在導(dǎo)電層之間形成導(dǎo)電接觸。
圖4示出本發(fā)明的多層傳感器20'的實(shí)施例，其包括第一導(dǎo)電層30'、第二導(dǎo)電層40a，以及第三導(dǎo)電層40b'。第一絕緣層60a'將第一導(dǎo)電層30'與第二導(dǎo)電層40a,分開(kāi)。第二絕緣層60b，將第二導(dǎo)電層40a，和第三導(dǎo)電層40b，分開(kāi)。提供具有多層或?qū)盈B開(kāi)關(guān)的傳感器可例如提供冗余以便改善可靠性。而且，絕緣層厚度和組成的差別可提供由不同沖擊力引起的不同感測(cè)狀態(tài)，從而能分別或區(qū)別不同沖擊的本質(zhì)/力。 一旦對(duì)這樣的多層傳感器的外層施加沖擊力，外層的變形就將該力/沖擊傳送至傳感器的內(nèi)層，從而使其如上所述地變形。被絕緣層分開(kāi)的各組或各對(duì)導(dǎo)電層可例如如上所述地與電路電連接，以測(cè)量與對(duì)傳感器的沖擊相關(guān)的電性質(zhì)的任何變化。
例如，如圖5中所示，可將本發(fā)明的傳感器120劃分成電隔離的多個(gè)部分122。提供這樣的網(wǎng)格系統(tǒng)可允許確定穿戴者身體上發(fā)生沖擊的位置。圖6示出疊加在例如美國(guó)專利No. 6,253,655禾口/或美國(guó)專利申請(qǐng)S/N. 11/405,221中所描述的硬或軟防彈衣系統(tǒng)200的一部分上的諸部分122中的 一個(gè)。如以上結(jié)合例如傳感器20所討論地，傳感器120的諸部分122的每
一個(gè)包括通過(guò)中間絕緣層160與第二導(dǎo)電層140分開(kāi)的第一導(dǎo)電層130。 用于與本發(fā)明的防彈衣系統(tǒng)聯(lián)用的沖擊傳感器可按照除上述開(kāi)路或開(kāi)
關(guān)的方式或形式之外的方式或形式工作。在該方面，在若干實(shí)施例中，可 測(cè)量電容的變化。這樣的沖擊傳感器可具有類似于圖1A的沖擊傳感器40 的結(jié)構(gòu)。然而，代替如上所述地監(jiān)測(cè)短路或從基本開(kāi)路的電阻減至例如幾 千歐的電阻值(例如由導(dǎo)電層之間的接觸引起)，可監(jiān)測(cè)當(dāng)沖擊開(kāi)始使沖 擊傳感器變形并使絕緣厚度局部更薄時(shí)會(huì)出現(xiàn)的電容的突然變化。導(dǎo)電層 之間的間距"d"的變化使電容瞬間增大。例如，可使用將電容值用作頻率 發(fā)生電路的一部分的振蕩器來(lái)檢測(cè)電容值的變化。在這樣的系統(tǒng)中，可檢 測(cè)頻率的突然變化。
或者，本發(fā)明的沖擊傳感器可包括在沖擊時(shí)產(chǎn)生電壓的材料。例如，
本發(fā)明的防彈衣系統(tǒng)可包括一種沖擊傳感器，其包括毗鄰防彈衣的壓電材 料(例如聚偏氟乙烯或PVDF壓電膜)。該壓電膜可以是單層膜或薄板(相 對(duì)于層疊板)，其在膜、薄板或其它形式的沖擊傳感器變形或應(yīng)變時(shí)容易 產(chǎn)生電壓尖峰。不需要在膜或薄板上保持電壓。如果電壓例如高于與預(yù)定 性質(zhì)的沖擊相關(guān)聯(lián)的特定閾值，則可使用由沖擊傳感器的變形或應(yīng)變產(chǎn)生 的電壓來(lái)例如觸發(fā)電子電路"喚醒"并發(fā)送警報(bào)信號(hào)(如以下將進(jìn)一步描 述的)。
再者，沖擊傳感器可測(cè)量來(lái)自沖擊的沖擊波。這樣的沖擊傳感器可例 如包括凝膠層(例如用凝膠填充或注滿的泡沫材料)。當(dāng)發(fā)生沖擊時(shí)，沖 擊波穿過(guò)材料行進(jìn)(類似于在池塘中擲入卵石之后產(chǎn)生的波紋)。該沖擊 傳感器包括監(jiān)測(cè)這種沖擊波的傳感器。該傳感器可例如包括因沖擊波的抵 達(dá)而變形的壓電元件?；蛘?，傳感器可包括話筒。閾值可例如被設(shè)置成在 檢測(cè)到預(yù)定性質(zhì)的沖擊之際產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。
返回圖1A，本發(fā)明的系統(tǒng)10還可包括控制系統(tǒng)70?？刂葡到y(tǒng)70可例 如包括處理器72 (例如微處理器)。微處理器72可例如包括軟件，用來(lái)監(jiān)
13測(cè)一部分為傳感器20 (或如上所述的其它沖擊傳感器)的電路的狀態(tài)，從 而確定測(cè)得的電壓/電流或測(cè)得的其它信號(hào)是否高于閾值或在與沖擊事件相
關(guān)聯(lián)的范圍內(nèi)。系統(tǒng)10還可包括聲音記錄系統(tǒng)74 (包括例如話筒76和記 錄存儲(chǔ)器(諸如可移動(dòng)微磁盤或本領(lǐng)域中已知的其它數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)))。 一旦確定沖擊事件，記錄系統(tǒng)74可被激活，以使得話筒76在沖擊事件之 后的一時(shí)段內(nèi)測(cè)量/記錄與局部環(huán)境有關(guān)的聲音/語(yǔ)音。
系統(tǒng)10還可包括與其通信連接的通信系統(tǒng)80。通信系統(tǒng)80優(yōu)選可操 作地將沖擊事件的信號(hào)發(fā)送回指揮所或基地(例如在裝備有傳感器20的警 官的情況下，發(fā)送回警察局或控制中心)。在一個(gè)實(shí)施例中，由天線100 表示的現(xiàn)有蜂窩電話基礎(chǔ)設(shè)施被用來(lái)發(fā)送消息/信息。通信系統(tǒng)80可例如包 括用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻調(diào)撥號(hào)的雙頻調(diào)多頻(DTMF)解碼器系統(tǒng)82，其被大多數(shù) 公共交換電話網(wǎng)(PSTN)用于撥號(hào)，而且還被用來(lái)提供轉(zhuǎn)移少量數(shù)據(jù)。還 可提供與天線86通信連接的蜂窩電話模塊84。還可使用無(wú)線寬帶互聯(lián)網(wǎng)服 務(wù)，因?yàn)樗兊酶Ｓ?。還可在本發(fā)明中使用無(wú)線增強(qiáng)911 (E911)服務(wù)。
在另一實(shí)施例中，第一響應(yīng)者和其它應(yīng)急人員所攜帶的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線 電裝置被用來(lái)發(fā)送來(lái)自沖擊傳感器20的消息200和信息。通信模塊210通 過(guò)無(wú)線電裝置的遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器/話筒插孔連接至無(wú)線電裝置200。通信使用該 無(wú)線電裝置的電力。 一旦事件發(fā)生，話筒就對(duì)無(wú)線電裝置饋送并向預(yù)定的 無(wú)線電信道廣播用戶定義的危難呼叫和用戶位置，同時(shí)在預(yù)定時(shí)間量?jī)?nèi)連 續(xù)記錄實(shí)時(shí)饋送?？赏ㄟ^(guò)使用USB連接實(shí)現(xiàn)用戶編程?；蛘撸蓪⒂糜谕?信模塊的電子電路作為單獨(dú)的單元200包括進(jìn)來(lái)，該單元200可通過(guò)遠(yuǎn)程 揚(yáng)聲器/話筒插孔互連至警用無(wú)線電裝置200。該單元還可具有連接至用戶 選擇的遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器/話筒230的能力。
系統(tǒng)IO例如可包括通信端口 81 (例如USB端口或無(wú)線通信模塊)， 用于系統(tǒng)10連接至運(yùn)行有諸如微軟視窗⑧(MICROSOFT WINDOWS⑧)通用 操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)以如下所述地對(duì)系統(tǒng)10的某些方面編程。通信端口 81可例如是通信系統(tǒng)80的一部分。
除發(fā)送至指揮所或基地之外，在沖擊或穿透(諸如槍擊)的情況下， 通信系統(tǒng)80還可與其鄰近區(qū)或其范圍中的其它通信系統(tǒng)80通信。這樣的通信可例如通過(guò)通信單元80a (諸如如下進(jìn)一步描述的射頻發(fā)射機(jī)/接收機(jī)) 實(shí)現(xiàn)，而且可提供將接收警報(bào)消息并基于其迅疾行動(dòng)的附加保證。通信單 元80a可例如發(fā)送可被其范圍內(nèi)的類似系統(tǒng)10的所有系統(tǒng)接收的信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，第一響應(yīng)者和其它應(yīng)急人員所攜帶的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線 電裝置用來(lái)發(fā)送來(lái)自沖擊傳感器20的消息200和信息。通信模塊210通過(guò) 無(wú)線電的遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器/話筒插孔連接至無(wú)線電裝置200。通信模塊200使用 該無(wú)線電裝置的電力。 一旦有來(lái)自傳感器20的事件通知，模塊210就間歇 地偵聽(tīng)話筒對(duì)無(wú)線電裝置的饋送并向預(yù)定的無(wú)線電信道廣播用戶定義的危 難呼叫和用戶位置，同時(shí)在預(yù)定時(shí)間量?jī)?nèi)連續(xù)記錄實(shí)時(shí)饋送?？赏ㄟ^(guò)使用 USB連接實(shí)現(xiàn)用戶編程?；蛘撸蓪⒂糜谕ㄐ拍K的電子電路作為單獨(dú)的 單元220包括進(jìn)來(lái)，該單元200可通過(guò)遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器/話筒插孔互連至警用無(wú) 線電裝置200。該單元還可具有連接至用戶選擇的遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器/話筒230的 能力。
在若干實(shí)施例中，如上所述的通信系統(tǒng)80或其一部分遠(yuǎn)離系統(tǒng)10的 其它電子電路，但與它們無(wú)線地通信。例如，如圖1B所示，電子電路系統(tǒng) 的用來(lái)監(jiān)測(cè)部分為傳感器20的電路(在圖1B中示為防彈衣200內(nèi)的虛線 的周界)的狀態(tài)的那部分可與傳感器20有線連接，傳感器20與背心形式 的防彈衣相關(guān)聯(lián)。如此處所使用，術(shù)語(yǔ)"防彈衣"指的是穿在使用者身上 的防彈衣。這樣的防彈衣可防彈、防刺和/或防扎，例如在美國(guó)司法部的國(guó) 家司法研究所的個(gè)人防彈衣防彈NIJ標(biāo)準(zhǔn)一0101.06和國(guó)家司法研究所的個(gè) 人防彈衣NIJ標(biāo)準(zhǔn)一0115.00中所定義的一樣。在沖擊或刺穿事件的情況下 (或在其它數(shù)據(jù)將被發(fā)送的情況下)，無(wú)線信號(hào)可例如經(jīng)由通信單元80a 的RF發(fā)射機(jī)/收發(fā)機(jī)被發(fā)送至"遠(yuǎn)程"通信系統(tǒng)80。遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)80可例 如被保持在距傳感器20的短距離內(nèi)。在所示實(shí)施例中，通信系統(tǒng)80位于 附連至使用者褲腿的口袋內(nèi)。不過(guò)，通信系統(tǒng)可例如位于與用戶相關(guān)聯(lián)的 對(duì)其方便的任何位置。通信系統(tǒng)80例如可以是第一響應(yīng)者或其它應(yīng)急人員 攜帶的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電單元?；蛘?，它可以是蜂窩電話模塊。
無(wú)線通信單元80a可例如類似于經(jīng)由射頻(RF)與車輛(例如-汽車) 通信的車輛遙控鑰匙(key fob)地工作。這樣的設(shè)備需要非常低的功率。實(shí)際上，在這些設(shè)備中使用的電池很少(如果要的話)需要更換。各個(gè)系 統(tǒng)IO可具有其自身的序列碼或其它唯一標(biāo)識(shí)符。
通信系統(tǒng)80可例如"學(xué)習(xí)"與哪一個(gè)系統(tǒng)IO相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例
中，系統(tǒng)10可設(shè)置有其上具有唯一序列號(hào)的標(biāo)簽。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)10 抵達(dá)目的地(例如警察局、軍事指揮所等)時(shí)，可將系統(tǒng)10連接(例如通 過(guò)USB電纜、通過(guò)無(wú)線連接)至計(jì)算機(jī)并從計(jì)算機(jī)安裝所有相關(guān)數(shù)據(jù)，包 括例如系統(tǒng)序列號(hào)、文本和語(yǔ)音消息的電話號(hào)碼以及預(yù)記錄的語(yǔ)音消息(參 見(jiàn)圖7和以下討論)。可將各個(gè)系統(tǒng)的序列號(hào)例如保存到蜂窩電話模塊84 的存儲(chǔ)器中?；蛘?，可通過(guò)例如條形碼、RFID等將信息手動(dòng)地輸入和/或傳 送。
在另一實(shí)施例中，將開(kāi)關(guān)82a放置成與通信單元80a通信連接。當(dāng)系 統(tǒng)10從制造商處運(yùn)來(lái)時(shí)，系統(tǒng)10中的通信單元80a可例如處于非發(fā)射模 式。這種模式或狀態(tài)可例如幫助保存電池電力。而且，如果系統(tǒng)10的通信 單元80a處于發(fā)射模式，則規(guī)定可能不允許空運(yùn)。 一旦抵達(dá)其最終目的地， 可通過(guò)致動(dòng)開(kāi)關(guān)82a將通信單元80a激活。在若干實(shí)施例中，當(dāng)通信系統(tǒng) 80被放置成與計(jì)算機(jī)通信(例如通過(guò)USB連接)、而且開(kāi)關(guān)82a被開(kāi)動(dòng)(無(wú) 論它之前是否已被致動(dòng))時(shí)，通信單元80a發(fā)射RF能量的短突發(fā)，從而提 供與與系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的序列號(hào)和/或其它信息。此程序使制造商對(duì)所發(fā)射信 息的條型編碼或其它標(biāo)記不必要，而且避免了顧客處對(duì)相應(yīng)條形碼讀取器 (或其它傳感器/讀取器系統(tǒng))的需要。
將通信系統(tǒng)80定位在系統(tǒng)10的余下部分的遠(yuǎn)程可例如提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 例如，通信系統(tǒng)80與其它組件相比相對(duì)大，而且在不對(duì)用戶造成不方便的 情況下，難以將通信系統(tǒng)80定位在防彈衣200上或其中。如果通信系統(tǒng)80 是無(wú)線電裝置，則尤其有這種情況。而且，通信系統(tǒng)80的遠(yuǎn)程定位可簡(jiǎn)化 與防彈衣200相關(guān)聯(lián)的組件的布線和可靠性。而且，在系統(tǒng)10的其它組件 的功率要求低的情況下，電池50可被密封且不可替換。通信系統(tǒng)80可包 括它自己的電源88 (例如電池)。電池88可以是可替換和/或可充電的電 池。電池88可保持長(zhǎng)時(shí)間可操作(例如超過(guò)一年)。在若干實(shí)施例中，通 信系統(tǒng)80感測(cè)電池88何時(shí)電力低(使用本領(lǐng)域中已知的感測(cè)系統(tǒng))，并發(fā)信號(hào)給例如指揮站或基地告知應(yīng)更換電池88。
系統(tǒng)10還可包括用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)10的狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)。在如 圖1A所示的一個(gè)實(shí)施例中，可將電阻器34放置成跨兩個(gè)導(dǎo)電層30和40 電連接，優(yōu)選遠(yuǎn)離傳感器20的實(shí)際電勢(shì)觸點(diǎn)。電阻器34便于對(duì)系統(tǒng)IO中 的短路或開(kāi)路進(jìn)行電子檢查。在該方面，可將來(lái)自電池50的功率周期性地 跨導(dǎo)電層30和40施加，以檢查電流(優(yōu)選為非常小的電流，這是因?yàn)槭?用了具有相對(duì)高電阻的電阻器)在流動(dòng)以指示傳感器電路未中斷。或者， 可作出檢查以確定電容是否處于正確的量級(jí)。對(duì)電容的檢查具有不對(duì)電池 50加以連續(xù)消耗的優(yōu)點(diǎn)。這樣的系統(tǒng)檢査還將提供系統(tǒng)10中是否有短路的 指示。當(dāng)通信系統(tǒng)80與系統(tǒng)IO通信時(shí)，短路還會(huì)如上所述地觸發(fā)警報(bào)。 可將在系統(tǒng)10的周期性檢查中檢測(cè)到的任何問(wèn)題傳達(dá)給通信系統(tǒng)80，以告 知用戶，并因此提供與防彈衣/背心200相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)10可能沒(méi)有正常工作 的警告。
在其中使用商用蜂窩電話通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，通過(guò)使通信系統(tǒng)80呼叫 預(yù)定或固定電話號(hào)碼，然后在該號(hào)碼應(yīng)答之前掛掉，可避免系統(tǒng)測(cè)試發(fā)射 的文本或語(yǔ)音費(fèi)用。然而，接收的電話可使用通信領(lǐng)域已知的系統(tǒng)和方法 將傳入號(hào)碼記入日志或者另外記錄。
在另一實(shí)施例中，例如，通信系統(tǒng)80的蜂窩電話模塊84可被編程以 如上所述地呼叫預(yù)定電話號(hào)碼并掛斷。JE可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)激活。接電話系統(tǒng)可 在接收到呼叫之際，回?fù)芘c通信系統(tǒng)80相關(guān)聯(lián)的電話號(hào)碼。 一旦建立連接 (例如在數(shù)次響鈴之后)，呼叫的電話可掛斷。通信系統(tǒng)80對(duì)呼叫信號(hào)的 此接收完成了系統(tǒng)10和通信系統(tǒng)80的測(cè)試。 一旦成功完成這樣的測(cè)試， 則通信系統(tǒng)80的蜂窩電話模塊84上的諸如綠色LED之類的指示或其它指 示可被激活，從而指示該測(cè)試成功完成。如果已檢測(cè)到問(wèn)題(例如一個(gè)或 多個(gè)接觸中斷、電池50被確定為低，等等)，則通信系統(tǒng)80的蜂窩電話 模塊84不呼叫預(yù)定電話號(hào)碼(或多次呼叫且不掛斷)，從而提供對(duì)問(wèn)題的 指示。此外，成功測(cè)試指示器(例如蜂窩電話模塊84上的綠色LED)將不 被激活，而且用戶將知道存在問(wèn)題。
在另一實(shí)施例中，可將蜂窩電話模塊84編程為周期性地呼叫特定電話號(hào)碼(例如每24小時(shí))。如上所述，可將它編程為在例如兩次響鈴之后掛 斷(如果不存在故障或問(wèn)題)。在此實(shí)施例中，指揮所或總部可設(shè)置有電
話系統(tǒng)300 (參見(jiàn)圖1B)，后者適合于接收來(lái)自蜂窩電話模塊84的呼叫， 記錄其號(hào)碼并記錄呼叫時(shí)間。在于適當(dāng)?shù)臅r(shí)間限制內(nèi)未接收到呼叫的情況 下，電話系統(tǒng)300將突出顯示可能的故障，從而指揮所或總部將能夠與用 戶接觸以解決該問(wèn)題。如果已存在故障或要報(bào)告的問(wèn)題，則可將蜂窩電話 模塊84編程為當(dāng)它呼叫電話系統(tǒng)300時(shí)不掛斷。蜂窩電話模塊84可例如 等待若干或多次響鈴(例如六次響鈴)，直到電話系統(tǒng)300應(yīng)答然后報(bào)告 故障的細(xì)節(jié)。電話系統(tǒng)300可將報(bào)告的細(xì)節(jié)寫入日志，并在指揮所或總部 處突出顯示以便進(jìn)一步行動(dòng)。
替代地，可在這樣的自檢方法中使用可從商用蜂窩電話服務(wù)獲得的文 本和/或語(yǔ)音消息發(fā)送業(yè)務(wù)。
傳感器20有可能被無(wú)意地或意外地沖擊、穿透或刺破。在若干實(shí)施例 中，在如上所述的事件下，警報(bào)程序啟動(dòng)。此外，還啟動(dòng)可由使用者檢測(cè) 到的指示或本地警報(bào)。例如，可經(jīng)由音頻源78 (例如揚(yáng)聲器)啟動(dòng)諸如聽(tīng) 得見(jiàn)的警報(bào)之類的警報(bào)。此外，通信單元80可設(shè)置有振動(dòng)機(jī)構(gòu)89(如蜂窩 電話領(lǐng)域已知)，該振動(dòng)機(jī)構(gòu)例如可每數(shù)秒振動(dòng)(例如每15秒)以指示使 用者警報(bào)呼叫正在進(jìn)行。以此方式，用戶方便地獲知緊急呼叫已被發(fā)射。 此外，如果事件來(lái)自錯(cuò)誤的警報(bào)(例如傳感器20的無(wú)意刺穿)，則使用者 可呼叫指揮所或基地取消相關(guān)聯(lián)的警報(bào)，從而避-免實(shí)際的支援和/或營(yíng)救行 動(dòng)。
在本發(fā)明的若干個(gè)研究中，控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)包括可從西門子公司 獲得的MC56 GSM調(diào)制解調(diào)器(美國(guó)三帶版本)、PIC微控制器 (PIC16F6520) 、 ISD4001聲音記錄芯片、MT88L70 DTMF音頻解碼器(米 特爾半導(dǎo)體)、SSM2167音頻VOGAD (聲控增益調(diào)節(jié)器件)(模擬器件)、 CP2102 USB接口 (硅實(shí)驗(yàn)室)、電壓調(diào)節(jié)器、駐極體話筒、雙頻帶 800/1900 MHz天線以及SIM (訂戶識(shí)別模塊)卡和固定器。
可在本發(fā)明中使用任何數(shù)量的系統(tǒng)操作和通信方案。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，如上所述，話筒76—旦感測(cè)到?jīng)_擊事件就開(kāi)始記錄。 一旦與基地建立通信鏈路，就可經(jīng)由例如可從蜂窩電話服務(wù)獲得的短消息業(yè)務(wù)(SMS)
將文本SOS消息發(fā)送至一個(gè)或多個(gè)接收方。還可將預(yù)先記錄的消息發(fā)送至 基地。系統(tǒng)的話語(yǔ)標(biāo)識(shí)可便于操作員理解警報(bào)而不需要計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)或 等介入。同樣，還可發(fā)射在感測(cè)到?jīng)_擊事件之際啟動(dòng)的預(yù)定量的環(huán)境記錄。 在傳送任何記錄之后或一旦形成連接立即可使用話筒76來(lái)傳送實(shí)時(shí)聲音/ 音頻。不過(guò)，對(duì)時(shí)間的聲音記錄會(huì)繼續(xù)。還可通過(guò)蜂窩電話模塊84建立雙 向通信。還可使用蜂窩電話模塊84經(jīng)由因特網(wǎng)發(fā)送信息，或者可通過(guò)本領(lǐng) 域已知的例如處理器72和輔助硬件來(lái)直接建立無(wú)線因特網(wǎng)連接。
蜂窩式電話模塊84和無(wú)線電裝置200還可用作定位器(使用本領(lǐng)域已 知的三角測(cè)量法)。還可使用或者可替代地使用諸如GPS等其它定位系統(tǒng)。 可通過(guò)音頻源78發(fā)出警報(bào)以輔助定位各個(gè)穿用的傳感器20。
在本發(fā)明中可使用多種蜂窩電話協(xié)議，包括GSM、 CDMA、 GPRS、 UMTS、 PCS以及其它。例如，GSM通常提供相對(duì)快的連接時(shí)間。它在歐 洲廣泛使用，而且在美國(guó)受到歡迎。
圖7示出與蜂窩式電話模塊84通信連接的計(jì)算機(jī)所使用的圖形用戶界 面的示例，其用于對(duì)系統(tǒng)IO的操作的某些方面編程。用戶例如可使用該用 戶界面來(lái)輸入例如包括本發(fā)明的系統(tǒng)的防彈背心的穿戴者的姓名。還可輸 入主語(yǔ)音呼叫電話號(hào)碼和備用語(yǔ)音電話號(hào)碼以例如在沖擊事件之際呼叫。 同樣，可輸入用于短消息業(yè)務(wù)文本/數(shù)據(jù)消息的一個(gè)或多個(gè)(在所示實(shí)施例 中為三個(gè))電話號(hào)碼。如上所述，還可輸入系統(tǒng)IO的序列號(hào)，該序列號(hào)用 以將通信系統(tǒng)80與系統(tǒng)10的余下部分相關(guān)聯(lián)。還提供控制，用于啟動(dòng)警 報(bào)消息、輔助消息以及測(cè)試消息的記錄。 一旦輸入所需數(shù)據(jù)，就可致動(dòng)更 新按鈕以將數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)10 (例如通過(guò)通信/數(shù)據(jù)端口 81)。還可保存此 類數(shù)據(jù)，并從與計(jì)算機(jī)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)磁盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器再次調(diào)用它們。
雖然己經(jīng)結(jié)合包括蜂窩電話的通信系統(tǒng)一般地描述了本發(fā)明，但本發(fā) 明中的通信還可或替代地通過(guò)如警察和其它應(yīng)急人員通常攜帶的無(wú)線電系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖1A中所示，可提供模塊90以將系統(tǒng)10通信地連接至諸如警 用無(wú)線電系統(tǒng)之類的無(wú)線電系統(tǒng)，或連接至在軍事應(yīng)用中使用的安全無(wú)線 電系統(tǒng)。諸如圖1B的射頻通信單元80a之類的低功率發(fā)射機(jī)/收發(fā)機(jī)還可用作系統(tǒng)10與這樣的通信系統(tǒng)之間的中間通信鏈路。
除如上所述地在感測(cè)到?jīng)_擊事件之際建立通信鏈路之外，還可通過(guò)手
動(dòng)致動(dòng)器92手動(dòng)地建立靜默警報(bào)/通信鏈路，以在裝備有系統(tǒng)10的個(gè)人需
要幫助時(shí)發(fā)送靜默警報(bào)。
上述描述和附圖陳述了當(dāng)前的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。當(dāng)然，鑒于上述
示教，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，各種修改、添加、和替換設(shè)計(jì)對(duì) 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要
求而不是上述描述指示。落入權(quán)利要求
的等價(jià)物的含義和范圍的所有改變 和變化都包含在權(quán)利要求
的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種沖擊傳感器系統(tǒng)，包括
至少一個(gè)沖擊傳感器，其包括
至少一個(gè)第一導(dǎo)電層；
至少一個(gè)第二導(dǎo)電層；以及
所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)絕緣層，所述絕
緣層使所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系，在對(duì)
所述第一導(dǎo)電層的沖擊之際所述第一導(dǎo)電層和所述絕緣層可變形，以使得
所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的間距在所述沖擊之際減??；以及
與所述沖擊傳感器連接的電路系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量由所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的間距的減小引起的所述沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化。
2. 如權(quán)利要求
1所述的沖擊傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電 層的至少一部分在所述沖擊之際接觸所述第二導(dǎo)電層，而且其中電流僅在所述 第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間接觸之際流過(guò)所述電路系統(tǒng)的至少一部分。
3. 如權(quán)利要求
1所述的沖擊傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述電路系統(tǒng) 測(cè)量由所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的所述間距的減少引起的所述 沖擊傳感器的電容的變化。
4. 如權(quán)利要求
l所述的沖擊傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊傳感器還包括至少第二絕緣層和至少第三導(dǎo)電層，所述第二絕緣層被定位在所述第 三導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間，所述第二絕緣層使所述第三導(dǎo)電層和所述第 二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系，在對(duì)所述沖擊傳感器的沖擊之際所述第二 導(dǎo)電層與所述第二絕緣層可變形，以使得所述第二導(dǎo)電層與所述第三導(dǎo)電層之間的間距在所述沖擊之際減?。凰鲭娐废到y(tǒng)還適合于測(cè)量由所述第二導(dǎo)電層 與所述第三導(dǎo)電層之間的所述間距的減小引起的所述沖擊傳感器的至少一個(gè) 電性質(zhì)的變化。
5. 如權(quán)利要求
l所述的沖擊傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括定位成網(wǎng) 格的多個(gè)沖擊傳感器。
6. —種系統(tǒng)，其用于檢測(cè)對(duì)穿戴所述系統(tǒng)的人員的沖擊，所述系統(tǒng)包括沖擊傳感器系統(tǒng)，包括至少一個(gè)沖擊傳感器，其包括. 至少一個(gè)第一導(dǎo)電層； 至少一個(gè)第二導(dǎo)電層；以及所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)絕緣層，所 述絕緣層使所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸 關(guān)系，在對(duì)所述第一導(dǎo)電層的沖擊之際所述第一導(dǎo)電層和所述絕緣 層可變形，以使得所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的間距在 所述沖擊之際減??；以及與所述沖擊傳感器連接的電路系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量由所述第一導(dǎo)電層與 所述第二導(dǎo)電層之間的間距的減小引起的所述沖擊傳感器的至少一個(gè)電 性質(zhì)的變化；以及至少一個(gè)控制系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)控所述電路系統(tǒng)并確定是否已經(jīng)發(fā)生沖擊；以及與所述控制系統(tǒng)可操作地連接的至少一個(gè)通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)適于在 所述控制系統(tǒng)確定沖擊之際發(fā)射信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層的至少一 鄰分在所述沖擊之際接觸所述第二導(dǎo)電層，而且其中電流僅在所述第一導(dǎo)電層 與所述第二導(dǎo)電層之間接觸之際流過(guò)所述電路系統(tǒng)的至少一部分。
8. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電路系統(tǒng)測(cè)量由所述 第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的所述間距的減少引起的所述沖擊傳感器 的電容的變化。
9. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括微處理器。
10. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述控制系統(tǒng)可 操作地連接的記錄系統(tǒng)，所述記錄系統(tǒng)適于在所述控制系統(tǒng)確定沖擊之際記錄 環(huán)境聲音。
11. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器適于在由人員手動(dòng)激活之際經(jīng)由所述通信系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)。
12. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊傳感器適于感測(cè)射彈的穿透。
13. 如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信系統(tǒng)包括與所述 控制系統(tǒng)連接的通信單元，所述通信單元包括無(wú)線發(fā)射機(jī)，所述無(wú)線發(fā)射機(jī)與 遠(yuǎn)離所述通信單元定位的所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它組件通信。
14. 一種供人穿戴的防彈衣系統(tǒng)，包括防彈衣的至少一部分，以及與所述防彈衣的至少一部分相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)沖擊傳感器。
15. 如權(quán)利要求
14所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)沖擊傳感器毗鄰所述防彈衣的至少一個(gè)部分，且包括至少第一導(dǎo)電層； 至少第二導(dǎo)電層；以及所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)絕緣層，所述絕緣層使 所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系，在對(duì)所述第一導(dǎo) 電層的沖擊之際所述第一導(dǎo)電層和所述絕緣層可變形，以使得所述第一導(dǎo)電層 與所述第二導(dǎo)電層之間的間距在所述沖擊之際減小。
16. 如權(quán)利要求
15所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述沖擊傳感器連接的電路系統(tǒng)，其用來(lái)測(cè)量由所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的所述間距的減小引起的所述沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化；以及 至少一個(gè)控制系統(tǒng)，其用來(lái)監(jiān)控所述電路系統(tǒng)并確定是否已經(jīng)發(fā)生沖擊。
17. 如權(quán)利要求
16所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層 的至少一部分在所述沖擊之際接觸所述第二導(dǎo)電層，而且其中電流僅在所述第 一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間接觸之際流過(guò)所述電路系統(tǒng)的至少一部分。
18. 如權(quán)利要求
16所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，所述電路系統(tǒng)測(cè) 量由所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間的所述間距的減少引起的所述沖 擊傳感器的電容的變化。
19. 如權(quán)利要求
18所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少第二 絕緣層和至少第三導(dǎo)電層，所述第二絕緣層被定位在所述第三導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間，所述第二絕緣層使所述第三導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層保持成隔 開(kāi)的非接觸關(guān)系，在對(duì)所述沖擊傳感器的沖擊之際所述第二導(dǎo)電層與所述第二 絕緣層可變形，以使得所述第二導(dǎo)電層與所述第三導(dǎo)電層之間的間距在所述沖 擊之際減小，所述電路系統(tǒng)還適于測(cè)量由所述第二導(dǎo)電層與所述第三導(dǎo)電層之 間的所述間距的減小引起的所述沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化。
20.如權(quán)利要求
19所述的防彈衣系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述控制系統(tǒng)可操作地連接的通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)適于在所述控制系統(tǒng)確定沖擊 之際發(fā)射信號(hào)。
專利摘要
一種沖擊傳感器系統(tǒng)包括至少一個(gè)沖擊傳感器(20)，該至少一個(gè)沖擊傳感器包括至少第一導(dǎo)電層(30)、至少第二導(dǎo)電層(40)、以及在第一導(dǎo)電層(30)與第二導(dǎo)電層(40)之間的至少一個(gè)絕緣層(60)。絕緣層使第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層保持成隔開(kāi)的非接觸關(guān)系。在對(duì)第一導(dǎo)電層的沖擊之際第一導(dǎo)電層和絕緣層可變形，以使得第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的間距在預(yù)定性質(zhì)的沖擊之際減小。沖擊傳感器系統(tǒng)還包括與沖擊傳感器相連接的電路系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量由第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的間距的減小引起的沖擊傳感器的至少一個(gè)電性質(zhì)的變化。
文檔編號(hào)F41H1/02GKCN101641565SQ200880009175
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月14日
發(fā)明者E·J·貝克, J·A·亨德里克森, P·A·法蘭克, T·G·賈爾斯 申請(qǐng)人:礦井安全裝置公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan