[發明專利]一種基于柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測系統

有效

• 申請號: 202110103353.4
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112985649B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李世彬;王燦;顧一丁;蒲煕
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 成都其高專利代理事務所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種基于柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測系統，設置有電源模塊，用于實現力學信息檢測系統的供電以及提供柔性分布式電容觸覺傳感器的偏置電壓；信號輸入模塊，接收柔性分布式電容觸覺傳感器的電容模擬信號，降噪后轉換為電容數字信號送入主控模塊；主控模塊，對輸送至其內的電容數字信號采用測量模式或實驗模式進行數據處理，并將處理后的數據傳輸至結果輸出模塊進行展示；結果輸出模塊，利用顯示屏、藍牙、USB接口輸出柔性分布式電容觸覺傳感器的物理模型或檢測到的力學信息，自動擬合柔性分布式電容觸覺傳感器的電學信號和力學信號的物理曲線，并根據擬合曲線自動解耦力學信號，識別感知到的力學信號模式。

技術領域

本發明涉及可穿戴電子技術領域，具體地說，是一種基于柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測系統。

背景技術

電容式傳感器因其靈敏度高，響應速度快，響應范圍大而被廣泛應用于電子設備中，用于感知施加在傳感器上的位置、運動、力、持續時間等信息。電容式傳感器的核心部分是電容傳感單元以及電容檢測電路，其中電容檢測電路部分包括檢測電容、積分器和模數轉換器。當用戶使用電容傳感器時，感測單元的電容值發生變化，積分器將用戶操作電容傳感器時所產生的電容信號轉換為電壓信號，電壓信號經模數轉換器采樣后轉換為數字信號，然后對該電容數字信號進行濾波、降噪等操作后，再根據傳感器的物理特性進行一系列的運算得到傳感器感測到的信息，反映真實的外界情況。

近年來，關于柔性分布式電容觸覺傳感器的研究引起了廣泛的關注，一些學者已經能夠制備重復性好、靈敏度高、響應時間短的柔性傳感器，但針對所述傳感器的研究還處于器件原理性驗證層面，所述傳感器存在輸出信號噪聲較大且有效信號比較小的問題，需要進行處理才能被有效采集。此外，所述傳感器目前只能夠通過昂貴的專用儀器采集到的原始電學數據進行手動分析來識別施加在所述傳感器上的力學信息。

發明內容

本發明的目的在于設計一種基于柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測系統，可以自動擬合柔性分布式電容觸覺傳感器的電學信號和力學信號的物理曲線，并根據擬合曲線自動解耦力學信號，識別柔性分布式電容觸覺傳感器感知到的力學信號模式，對柔性分布式電容觸覺傳感器的應用具有重要意義。

本發明通過下述技術方案實現：一種基于柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測系統，用于進行柔性分布式電容觸覺傳感器的力學信息檢測，設置有電源模塊、信號輸入模塊、主控模塊及結果輸出模塊，其中，

所述電源模塊，用于實現所述力學信息檢測系統的供電以及提供柔性分布式電容觸覺傳感器的偏置電壓；該模塊轉換USB接口電平，可選的提供RS232電平，TTL電平和傳感器偏置電平；

所述信號輸入模塊，接收柔性分布式電容觸覺傳感器的電容模擬信號，降噪后轉換為電容數字信號送入主控模塊；優選的，信號輸入模塊可以由具有所述功能的芯片或者分立元件組成；

所述主控模塊，對輸送至其內的電容數字信號采用測量模式或實驗模式進行數據處理(實現力學信息檢測)，并將處理后的數據傳輸至結果輸出模塊進行展示；所述主控模塊還用于控制整個力學信息檢測系統的運行，其中，力學信息的檢測根據柔性分布式電容觸覺傳感器的物理模型是否已知分為測量模式和實驗模式。其中，主控模塊可以采用MCU微處理器系統來組成，可以開放USB接口或者JTAG調試接口供使用者對力學信息檢測系統進行交互。