颅脑损伤在战争环境和生活生产中时常发生。战争环境中,爆炸产生的冲击波、弹碎片击伤是导致颅脑损伤的主要原因;在生产生活中,车辆伤害、高空坠落以及各种机械伤害会导致不同程度的颅脑损伤。由于轻、中度颅脑损伤往往很难及时发现,容易被忽略而错过最佳治疗时间,给受伤害者造成潜在的健康威胁。为此,及时准确检测颅脑损伤对人的健康具有重要意义。本文基于MEMS传感器和高性能单片机技术,设计开发可穿戴式冲击检测设备,可对冲击事件进行检测记录,根据头部判伤标准对伤情进行初步分级,使得受害者及时得到医疗干预,采集存储的数据也可用于后期处理与分析。本文的主要内容有:(1)分析比较了国内外对颅脑损伤原因和头部判伤标准的研究进展,结合实用性和经济性等因素,提出了可穿戴式冲击检测设备的总体方案,选择压力和加速度作为导致颅脑伤害的主要衡量参数。利用压力传感器和三轴加速度传感器,检测头部受到冲击超压和加速度,并经单片机进行数据处理分析、伤害分级后,将数据存入Micro SD卡中,为后期数据处理提供了技术支持。(2)完成了硬件和软件架构的设计以及原理样机的制作。通过选择功耗较低的硬件器件和系统不同工作状态自动转换以及自主检测冲击事件,实现系统低功耗设计,延长了系统的待机时间。此外,在数据存储过程中提出了具有软件模拟先入先出(FIFO)缓存器的通信模块设计方法,减少数据的丢失,提高软件的执行效率,增加了系统用于真实冲击环境下的实用性。(3)经过Multisim电路仿真,检测系统压力模块的静态特性和动态特性。通过仿真实验,完成了系统压力模块的灵敏度标定,检验了压力传感器外围电路时域特性和频域特性,在1～100 Hz频率范围内系统跟随性较好,时间响应约2ms,相位偏差为20°,可以满足系统在实际冲击环境下的技术要求。