[發明專利]一種基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測裝置及其探測方法

在審

• 申請號: 201611095815.8
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN107329005A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 馮躍;于澤杰;韓炎暉;唐緒松;魏冬冬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙)11200
• 代理人: 邱曉鋒

技術領域

本發明屬于非接觸式帶電體移動方向探測技術領域，具體涉及一種基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測裝置及方法。

背景技術

目前探測帶電體運動主要有以下典型方法：利用至少一個照相機、圖像處理單元，由照相機的攝像來探測被測物體的移動，并將此移動輸入到個人計算機(或上位機)內的控制部；或者在被測物體上布置加速度傳感器等設備，用其監測物體的運動。

但是，在利用照相機和圖像處理的方法中，硬件或軟件的成本高，并且，需要預先準備用于獲取照相機視頻圖像的特定的空間，對使用場地有限制。另外，在利用加速度傳感器的方法中，需要直接移動硬件，在移動硬件主體的情況下，有可能因為振動對設備造成影響；此外，即使是在使用加速度傳感器內置的小型輸入裝置等情況下，也需要將其嵌入被測物體中。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測方法和裝置，能夠利用駐極體效應實現移動帶電體的方向探測。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測裝置，包括駐極體靜電探測頭、濾波電路、放大電路、微控制器、顯示裝置，所述駐極體靜電探測頭連接所述濾波電路，所述濾波電路連接所述放大電路，所述放大電路連接所述微控制器，所述微控制器連接所述顯示裝置。

進一步地，所述駐極體靜電探測頭包括駐極體薄膜和金屬基底，其中駐極體薄膜貼覆在金屬基底表面。

進一步地，所述駐極體薄膜為特氟龍Teflon，派瑞林Parylene的聚合物派，二氧化硅，以及氮化硅的無機壓電駐極體材料中的一種，其極化方式采用射線或電暈極化。

進一步地，所述駐極體靜電探測頭為多個，形成駐極體靜電探測頭陣列。

進一步地，所述駐極體靜電探測頭陣列中所包含的駐極體靜電探測頭的數目n≥4，至少保證上下左右各一個探測頭。

一種采用上述裝置的基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測方法，包括以下步驟：

1)使帶電物體經過駐極體靜電探測頭，在駐極體靜電探測頭中產生感應電信號；

2)經過濾波電路將噪音及其他干擾產生的電信號濾掉；

3)通過放大電路將得到的濾波后的信號放大傳遞給微控制器，

4)微控制器通過模數轉換獲得該電信號的數字量后通過邏輯判斷得到移動帶電體的移動方向，并控制顯示裝置輸出判斷結果。

進一步地，所述駐極體靜電探測頭為多個，形成駐極體靜電探測頭陣列，通過所述駐極體靜電探測頭陣列獲得帶電體運動的方向。

進一步地，所述微控制器通過模數轉換芯片將感應電壓波形進行量化、編碼，然后將不同的金屬基底產生的感應電壓送到微控制器不同的管腳；微控制器接收到各個管腳電壓后，將從第一個不為0的數據開始記錄，直到最后一個不為0的數據，然后比較同一時刻各個金屬基底產生的感應電壓的大小，并將其順序排列；然后由感應電壓的大小以及矢量疊加得到帶電體的運動方向以及距離駐極體靜電探測頭陣列的距離。

本發明的有益效果如下：

本發明提出的基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測裝置及方法，具有高靈敏度、高集成度、體積微小、能夠實現自激勵、可以輸出數字信號的優點，可廣泛用于帶電物體移動方向的探測。

附圖說明

圖1為駐極體靜電探測頭的結構示意圖。

圖2為基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測機理及裝置的一個實施例示意圖。

圖3為駐極體靜電探測頭按照徑向排列形成駐極體靜電探測頭陣列的示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例和附圖，對本發明做進一步說明。

本發明的基于駐極體效應的移動帶電體的方向探測裝置包括：前端駐極體靜電探測頭、放大電路、濾波電路、微控制器、顯示裝置。其中前端駐極體靜電探測頭如圖1所示，包括：駐極體薄膜和金屬基底；微控制器采用單片機；顯示裝置采用LED屏幕。前端駐極體靜電探測頭與濾波電路電連接，駐極體靜電探測頭為多個，形成駐極體靜電探測頭陣列，駐極體靜電探測頭陣列輸出的微弱信號首先通過濾波電路，將噪音及其他干擾產生的信號濾掉之后進入放大電路，經過放大電路放大后進入微控制器，微控制器通過模數轉換芯片將得到的模擬信號轉換為數字信號后對其進行邏輯判斷并控制顯示裝置輸出判斷結果。