[發明專利]基于柔性材料的壓力分布測量分析系統及方法

有效

• 申請號: 201810220164.3
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108731853B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王興松;岳尚軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

1.一種基于柔性材料的壓力分布測量分析系統，其特征在于，包括：

柔性壓敏傳感陣列，由m行n列的柔性壓敏傳感單元構成；

行多路選擇電路，依次選擇第i行的柔性壓敏傳感單元，i＝1,2,…,m，將參考電壓接入該行的每個柔性壓敏傳感單元的驅動端，所述行多路選擇電路包括多路模擬選擇開關，所述多路模擬選擇開關的第i個輸出端與第i行的所有柔性壓敏傳感單元的驅動端連接，所述多路模擬選擇開關的輸入端與信號采集處理模塊連接；

電壓鏡掃描電路，將所述行多路選擇電路選擇的第i行的柔性壓敏傳感單元的驅動端連接高電平，其余行的柔性壓敏傳感單元的驅動端連接低電平，所述電壓鏡掃描電路包括譯碼器和三態門反向模擬緩沖器，所述譯碼器的輸入端與信號采集處理模塊連接，譯碼器的輸出端與三態門反向模擬緩沖器的輸入端連接，三態門反向模擬緩沖器的第i個輸出端與第i行的所有柔性壓敏傳感單元的驅動端連接；

信號放大調理電路，所述信號放大調理電路包括n個運算放大器，所述同一列的柔性壓敏傳感單元的信號端與同一運算放大器的反相輸入端連接，所有運算放大器的同相輸入端接地，所述運算放大器的輸出端為信號放大調理電路的輸出端，信號放大調理電路的n個輸出端與信號采集處理模塊連接；

信號采集處理模塊，控制所述行多路選擇電路和電壓鏡掃描電路第i行的柔性壓敏傳感單元接收信號放大調理電路的輸出信號轉換為壓力測量結果發送至顯示模塊；

顯示模塊，顯示壓力測量結果。

2.根據權利要求1所述的基于柔性材料的壓力分布測量分析系統，其特征在于，所述柔性壓敏傳感陣列包括壓敏單元以及依次設置的上柔性電路板、中間固定層和下柔性電路板，所述上柔性電路板設有m行n列的驅動端電極，所述下柔性電路板設有m行n列的信號端電極，所述中間固定層設有m行n列的固定通孔，所述壓敏單元設置于所述固定通孔內，所述上柔性電路板和下柔性電路板貼合于所述中間固定層的上表面和下表面，所述驅動端電極、壓敏單元以及信號端電極的位置一一對應。

3.根據權利要求1所述的基于柔性材料的壓力分布測量分析系統，其特征在于，所述壓敏單元為導電橡膠片。

4.根據權利要求1所述的基于柔性材料的壓力分布測量分析系統，其特征在于，所述信號采集處理模塊包括：

采集模塊，定時接收第i行的所有柔性壓敏傳感單元的數據并打包成數據幀；

數據隊列存儲模塊，接收采集模塊發送的數據幀并轉換為壓力值以隊列方式存儲；

數據提取轉換模塊，從數據隊列存儲模塊的隊列提取壓力值并轉換為用于顯示的壓力測量結果發送給顯示模塊。

5.基于柔性材料的壓力分布測量分析方法，其特征在于，包括步驟：由行多路選擇電路逐行將m行n列的柔性壓敏傳感陣列的第i行柔性壓敏傳感單元接入參考電壓，由電壓鏡掃描電路對第i行柔性壓敏傳感單元接入高電平，并對其余各行柔性壓敏傳感單元接入低電平；第i行柔性壓敏傳感單元中每列柔性壓敏傳感單元產生的信號送入信號采集處理模塊轉換為壓力值并打包成數據幀壓入隊列，然后接收第i+1行柔性壓敏傳感單元產生的信號；從隊列提取壓力值并轉換為用于顯示的壓力測量結果發送給顯示模塊。

6.根據權利要求5所述的基于柔性材料的壓力分布測量分析方法，其特征在于，所述從隊列提取壓力值并轉換為用于顯示的壓力測量時，根據所述壓力值進行雙線性內插值運算并匹配色碼表發送給顯示模塊顯示壓力分布云圖。