[發明專利]一種增強電壓反饋的阻性傳感陣列的檢測電路

有效

• 申請號: 201410183065.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103925934A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 吳劍鋒;李建清;李慧康
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D5/16
• 分類號: G01D5/16
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種基于電阻式傳感陣列的電壓反饋隔離電路，屬于電路技術領域。本電路可以對有故障或有變化的器件的快速檢測，且可以有效隔離待測器件的相鄰列電阻和列多路選擇器內阻對檢測結果的影響，使得測量誤差大大降低。

背景技術

陣列式傳感裝置就是將具有相同性能的多個傳感元件，按照二維陣列的結構組合在一起，它可以通過感測聚焦在陣列上的參數變化，改變或生成相應的形態與特征。這個特性被廣泛應用于生物傳感、溫度觸覺和基于紅外傳感器等的熱成像等方面。

阻性傳感陣列被廣泛應用于紅外成像仿真系統、力觸覺感知與溫度觸覺感知。以溫度觸覺為例，由于溫度覺感知裝置中涉及熱量的傳遞和溫度的感知，為得到物體的熱屬性，裝置對溫度測量精度和分辨率提出了較高的要求，而為了進一步得到物體不同位置材質所表現出的熱屬性，則對溫度覺感知裝置提出了較高的空間分辨能力要求。

阻性傳感陣列的質量或分辨率是需要通過增加陣列中的傳感器的數量來增加的。然而，當傳感器陣列的規模加大，對所有元器件的信息采集和信號處理就變得困難。一般情況下，要對一個M×N陣列的所有的傳感器的進行逐個訪問，而每個傳感器具有兩個端口，共需要2×M×N根連接線。共用行線與列線的二維陣列降低了器件互連的復雜性，但陣列網絡的互串效應與為實現待測電阻單獨選定引入的多路選擇器也對檢測精度帶來不確定性；將掃描控制器與運算放大電路和多路選擇器結合，雖然可以實現待測電阻的單個選定，僅僅是理想狀態下的與陣列中其他電阻的虛擬隔離，但如果想屏蔽掉待測電阻所在公共行線與列線的其他相鄰電阻引起的干擾，就需要在陣列的每一行都設置掃描控制器與運算放大電路，因此僅僅在掃描控制器與運算放大電路的控制下，阻性陣列的檢測電路無法同時達到較低的器件互連的復雜性與較高的檢測精度。

關于電阻式傳感陣列的檢測研究，2006年R.S.Saxena等人提出了基于紅外熱成像的陣列檢測技術，測試結構是基于電阻傳感網絡配置，基于電阻的線性與齊次性使用補償網絡定理和疊加網絡定理開發了該電阻網絡的理論模型。使用16×16陣列網絡熱輻射計陣列驗證，僅使用32個引腳，已經證實，該模型針對器件損壞或器件值的微小變化都可以有效分辨，但是它對待測元件所在行與所在列的其他元件的串擾沒有起到很好的隔離作用。2009年Y.J.Yang等人提出了一個32×32陣列的溫度和觸覺傳感陣列，用于機械手臂的人造皮膚，在陣列網絡中加入多路選擇器，行選擇與列選擇速度大大加快，最大檢測速率高達每秒3,000像素，但該電路為了保證檢測精度，屏蔽陣列內非待測電阻的干擾，在陣列的每一列都引入了運算放大電路，其電路復雜，同時多個運放性能的微小差異也會導致多個通道間測量結果的一致性較差。

基于阻性陣列檢測的相關專利，目前國內并沒有相關專利出現，與阻性陣列有關的專利也多有關于陣列的制備方面，專利CN201110148963.2公開了一種陣列式溫度觸覺傳感裝置，采用電阻傳感陣列實現溫度觸覺的傳感，其反饋驅動隔離電路將待測電阻所在行的電壓經行選擇器后的端電壓V_SG反饋回非選定行線與列線，雖然可以起到一定的隔離作用，但它的反饋電壓V_SG位于行選擇器與列選擇器的外側，由于多路選擇器中的內阻具有分壓作用，因而待測電阻所在行線與列線上的相鄰電阻兩端電壓不相等，電阻內有電流通過，會對測量結果產生干擾，因此該陣列中的反饋驅動隔離電路更傾向于如何實現將待測電阻從陣列中單個選出，并未從真正意義上實現對待測電阻所在行線與列線的相鄰電阻的隔離。

發明內容

針對阻性傳感陣列檢測的需要，本發明提出一種增強電壓反饋的阻性傳感陣列的檢測電路，本電路可以實現對有故障或有變化的器件的快速檢測，且可以有效隔離待測器件所在行的其余器件對檢測結果的影響，使得測量誤差大大降低。

本發明采用如下技術方案：一種增強電壓反饋的阻性傳感陣列的檢測電路，包括：共用行線和列線的二維電阻陣列、行多路選擇器及列多路選擇器、掃描控制器及反饋電路：