本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及皮肤表面油脂含量检测装置和方法。
背景技术：
皮肤皮脂腺所分泌的油脂在皮肤表面形成一层呈弱酸性的油脂膜，具有滋润皮肤和毛发、防止皮肤水分蒸发和皮肤过敏、抑制和杀灭皮肤表面细菌等功效。皮肤表面的油脂含量是判定皮肤类型的重要参考指标，其变化反映了人体的代谢情况。同时，皮肤油脂分泌异常会导致某些皮肤病的发生。因此，对皮肤油脂含量进行检测具有重要意义。
现阶段皮肤油脂测量方法中，国际上认可的测量方式是应用皮肤油脂测试仪器(sebumeter)进行测量。类似的油脂测试仪器主要用于专业检测机构，存在测量速度慢、测试设备昂贵、测试配件难找和普遍推广难度大等问题。因此研制一种便携、快速、准确的可用于普通大众的皮肤油脂检测装置，具有重要意义。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种皮肤表面油脂含量检测装置和方法。
第一方面，本发明提供一种皮肤表面油脂含量检测装置，包括：数据采集单元、数据处理单元、交互单元，以及外壳，其中：
所述数据采集单元，用于采集皮肤测试区域对应的石英晶体频率变化信息；
所述数据处理单元，用于将所述石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息，并将所述油脂含量信息发送给所述交互单元；
所述交互单元，用于根据用户输入的触发信息，显示所述油脂含量信息。
可选地，所述数据采集单元包括：油脂采集探头、频率采集模块，以及压力传感器，其中：
所述压力传感器，用于实时监测所述油脂采集探头与皮肤接触时的压力值；
所述油脂采集探头中设置有qcm传感器，所述qcm传感器用于采集压力值稳定情况下，皮肤测试区域对应的电信号；
所述频率采集模块，用于对所述电信号进行分析，识别出石英晶体频率变化信息。
可选地，所述数据处理单元包括：msp430处理器，其中：
所述msp430处理器根据通讯协议设置的内部时钟信息，对所述数据采集单元采集到的石英晶体频率变化信息进行处理，得到皮肤测试区域的油脂含量。
可选地，所述交互单元包括：显示面板，所述显示面板上设置有按键和显示器；其中：
所述显示器用于显示皮肤测试区域的油脂含量信息；
所述按键，用于接收用户输入的触发信息，所述触发信息包括：启动信息、关闭信息、计时信息。
第二方面，本发明提供一种皮肤表面油脂含量检测方法，其特征在于，应用于第一方面中任一项所述的皮肤表面油脂含量检测装置，所述方法包括：
将数据采集单元对准皮肤测试区域，并在预设的测试时间内采集对应的石英晶体频率变化信息；
将所述石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息；
显示所述油脂含量信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的皮肤表面油脂含量检测装置和方法，通过石英晶体微天平技术，进行油脂含量的电信号转换，实现对皮肤油脂信息的采集，从而更为准确快速地测量了皮肤表面的油脂含量，测量精度高，使用方便。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的皮肤表面油脂含量检测装置的结构示意图；
图中：
1-油脂采集探头；
2-压力传感器；
3-频率采集器；
4-数据信号处理器；
5-显示器；
6-按键；
7-外壳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种皮肤表面油脂含量检测装置，包括：数据采集单元、数据处理单元、交互单元，以及外壳，其中：数据采集单元，用于采集皮肤测试区域对应的石英晶体频率变化信息；数据处理单元，用于将石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息，并将油脂含量信息发送给交互单元；交互单元，用于根据用户输入的触发信息，显示油脂含量信息。
本实施例中，数据采集单元、数据处理单元、交互单元均设置在外壳内部，外壳起支撑和保护其内部元器件的作用。数据采集单元采集因所测区域的皮肤表面油脂质量变化引起的石英晶体频率变化信息；交互单元显示所测皮肤表面油脂含量的数据以及进行选择功能操作；数据处理单元与数据采集单元、交互单元电连接，用于对数据采集单元采集到的信息进行数据处理。
示例性的，数据采集单元包括：油脂采集探头、频率采集模块，以及压力传感器，其中：压力传感器，用于实时监测油脂采集探头与皮肤接触时的压力值；油脂采集探头中设置有qcm传感器，qcm传感器用于采集压力值稳定情况下，皮肤测试区域对应的电信号；频率采集模块，用于对电信号进行分析，识别出石英晶体频率变化信息。
本实施例中，数据采集单元中的油脂采集探头可以采用石英晶体微天平(qcm)传感器，当数据采集单元与皮肤接触时，感知所测区域的皮肤表面油脂质量变化，并将其转换为电信号。频率采集模块与qcm探头内部的振荡电路相连，通过数字计数器处理频率信号。可选地，在信号进入数字计数器之前对正弦模拟信号进行转换，以提高频率信号的识别度，并将采集到的频率信号数字化。压力传感器对数据采集单元与皮肤接触时的压力值进行实时监控，使得用户在测试时，皮肤与油脂采集探头接触的压力保持稳定(在同一压力值，或者在一个阈值范围内)，从而可以减小测量误差；以更为准确地测量皮肤表面的油脂含量。
本实施例中利用石英晶体微天平(qcm)传感器进行油脂含量的电信号转换，实现对皮肤油脂信息的采集，其依据的原理为：利用晶体的压电效应，实现对轻微质量检测的仪器。具体地，石英晶体在特定方向受力发生形变时，其两个相对表面会产生极性不同的电荷，因此，当受力晶体处于交变电压下，会产生受迫振荡。当石英晶体的表面电极上吸附轻微质量时，其频率就会发生相应的变化。因此，可通过压电谐振现象测量吸附在晶体表面的皮肤油脂含量的变化。
本实施例中，数据采集模块进行频率取读的准确度，会对整体测量精度产生影响。为了削弱这种影响，在本实施例中，拟采用串联型振荡电路，在振荡电路中设计滤波模块。具体地，设置前端的滤波电路和后端的电压变换电路，振荡电路供电端口设计了滤波电容先进行滤波，在其后设计了共模滤波电感进行电源滤波，最后再增加滤波电容进行滤波。滤波电路后是电压变换电路，其采用三端稳压器，降低电源的纹波，使振荡电路获得较为稳定的供电。
本实施例中，压力传感器采集所测皮肤与传感器之间的压力信息。由于皮肤具有弹性，测试装置与所测皮肤接触的力度不同，所测区域的油脂的附着含量会发生变化，导致所测频率数据也将不同，这将直接影响到所测的皮肤表面油脂含量。因此，本实施加入压力传感器后，通过读取特定压力下的测量结果，可极大减小测量误差。
示例性的，数据处理单元包括：msp430处理器，其中：msp430处理器根据通讯协议设置的内部时钟信息，对数据采集单元采集到的石英晶体频率变化信息进行处理，得到皮肤测试区域的油脂含量。
示例性的，交互单元包括：显示面板，显示面板上设置有按键和显示器；其中：显示器用于显示皮肤测试区域的油脂含量信息；按键，用于接收用户输入的触发信息，触发信息包括：启动信息、关闭信息、计时信息。
本发明实施例还提供一种皮肤表面油脂含量检测方法，其特征在于，应用于上述的皮肤表面油脂含量检测装置，该方法包括：将数据采集单元对准皮肤测试区域，并在预设的测试时间内采集对应的石英晶体频率变化信息；将石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息；显示油脂含量信息。
图1为本发明实施例提供的皮肤表面油脂含量检测装置的结构示意图，如图1所示，可以包括：油脂采集探头1、压力传感器2、频率采集器3、数据信号处理器4、显示器5、按键6、外壳7。具体地，频率采集器3用于对油脂采集探头1的频率信号进行采集，拟对信号连续采集10次，并对采集有效数据进行均值和方差运算，所得均值和方差作为采样结果；频率采集有效值范围为(10.1～9.9)mhz；频率每次采集时间长度为(1.2～1.5)s。
频率的计算公式主要运用sauerbrey方程：
式中：δf表示石英晶体谐振频率偏移，δm表示晶体电极表面质量变化量，f表示晶体的基准频率，a表示晶片表面电极厚度，μ表示晶体弹性刚度系数，ρ表示石英晶体的密度。
压力传感器2用于采集所测皮肤与仪器间的压力信息。在油脂采集探头1与皮肤表面接触的同时，反馈给主控芯片压力数据，使压力维持在恒定值。
本实施例将读取到的特定压力下的油脂含量作为测量结果，能够大幅度提高测量精度。
示例性的，数据处理单元可以包括ad采集芯片和单片机。ad采集芯片，专门用于频率测量，用于精确处理采集的频率值，可将频率信号转化为数字信号。
本实施例的单片机既适合超低功耗(最低至几微安)的测量，也适合高精度(达到21位有效位)的高性能测量，还可以进行最高达50万次/秒的快速测量。例如，单片机msp430为超低功耗芯片，其处理能力强大，外设资源丰富。
具体地，单片机msp430为ad采集芯片提供采样时钟，处理所测频率数据、压力数据，并计算出皮肤表面油脂含量，以及控制按键和显示器的正常工作。按键用于开关机和启动工作模式。显示器则用于显示皮肤油脂和压力等数据。当处于实时测量模式时，显示器可显示实时压力值和皮肤表面的油脂含量。
具体地，参见图1，测试时，长按左侧按键开机，然后按右侧按键切换至测量模式。将测试装置垂直放置在所测皮肤上，按压测试装置，显示器会有倒计时，直至计时结束。读取显示器上的皮肤表面油脂含量。若要测量其他位置的皮肤表面油脂含量，则更换测量头，重复以上操作。测量完毕后，长按左侧按键关机即可。
需要说明的是，本发明提供的皮肤表面油脂含量检测方法中的步骤，可以利用皮肤表面油脂含量检测装置中对应的模块、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照装置的技术方案实现方法的步骤流程，即，装置中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
1.一种皮肤表面油脂含量检测装置，其特征在于，包括：数据采集单元、数据处理单元、交互单元，以及外壳，其中：
所述数据采集单元，用于采集皮肤测试区域对应的石英晶体频率变化信息；
所述数据处理单元，用于将所述石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息，并将所述油脂含量信息发送给所述交互单元；
所述交互单元，用于根据用户输入的触发信息，显示所述油脂含量信息。
2.根据权利要求1所述的皮肤表面油脂含量检测装置，其特征在于，所述数据采集单元包括：油脂采集探头、频率采集模块，以及压力传感器，其中：
所述压力传感器，用于实时监测所述油脂采集探头与皮肤接触时的压力值；
所述油脂采集探头中设置有qcm传感器，所述qcm传感器用于采集压力值稳定情况下，皮肤测试区域对应的电信号；
所述频率采集模块，用于对所述电信号进行分析，识别出石英晶体频率变化信息。
3.根据权利要求1所述的皮肤表面油脂含量检测装置，其特征在于，所述数据处理单元包括：msp430处理器，其中：
所述msp430处理器根据通讯协议设置的内部时钟信息，对所述数据采集单元采集到的石英晶体频率变化信息进行处理，得到皮肤测试区域的油脂含量。
4.根据权利要求1所述的皮肤表面油脂含量检测装置，其特征在于，所述交互单元包括：显示面板，所述显示面板上设置有按键和显示器；其中：
所述显示器用于显示皮肤测试区域的油脂含量信息；
所述按键，用于接收用户输入的触发信息，所述触发信息包括：启动信息、关闭信息、计时信息。
5.一种皮肤表面油脂含量检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任一项所述的皮肤表面油脂含量检测装置，所述方法包括：
将数据采集单元对准皮肤测试区域，并在预设的测试时间内采集对应的石英晶体频率变化信息；
将所述石英晶体频率变化信息转换为皮肤表面的油脂含量信息；
显示所述油脂含量信息。
技术总结