一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路制造技术

一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路，包括：共用行线和列线的二维电阻阵列、行多路选择器及列多路选择器、扫描控制器及反馈电路，其中二维电阻阵列中的物理敏感电阻按照M×N的二维结构分布，扫描控制器输出扫描控制信号，分别控制行多路选择器与列多路选择器阵列中任一待测电阻的单个选定。运算放大器与分压电路组成反馈电路，分压电路中电阻R1与电阻R2选用特定阻值的电阻，R1∶R2=Rr∶RS，Rr表示行多路选择器的通道内阻，RS表示采样电阻。在反馈电路与相应的连接方式的作用下，可以限制位于待测电阻所在行的相邻列电阻的两端电压相等，有效减小待测电阻的相邻列电阻和列多路选择器的内阻对被测电阻测量的干扰。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路，包括：共用行线和列线的二维电阻阵列、行多路选择器及列多路选择器、扫描控制器及反馈电路，其中二维电阻阵列中的物理敏感电阻按照M×N的二维结构分布，扫描控制器输出扫描控制信号，分别控制行多路选择器与列多路选择器阵列中任一待测电阻的单个选定。运算放大器与分压电路组成反馈电路，分压电路中电阻R1与电阻R2选用特定阻值的电阻，R1∶R2=Rr∶RS，Rr表示行多路选择器的通道内阻，RS表示采样电阻。在反馈电路与相应的连接方式的作用下，可以限制位于待测电阻所在行的相邻列电阻的两端电压相等，有效减小待测电阻的相邻列电阻和列多路选择器的内阻对被测电阻测量的干扰。【专利说明】—种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路
本专利技术涉及一种基于电阻式传感阵列的电压反馈隔离电路，属于电路
。本电路可以对有故障或有变化的器件的快速检测，且可以有效隔离待测器件的相邻列电阻和列多路选择器内阻对检测结果的影响，使得测量误差大大降低。
技术介绍
阵列式传感装置就是将具有相同性能的多个传感元件，按照二维阵列的结构组合在一起，它可以通过感测聚焦在阵列上的参数变化，改变或生成相应的形态与特征。这个特性被广泛应用于生物传感、温度触觉和基于红外传感器等的热成像等方面。阻性传感阵列被广泛应用于红外成像仿真系统、力触觉感知与温度触觉感知。以温度触觉为例，由于温度觉感知装置中涉及热量的传递和温度的感知，为得到物体的热属性，装置对温度测量精度和分辨率提出了较高的要求，而为了进一步得到物体不同位置材质所表现出的热属性，则对温度觉感知装置提出了较高的空间分辨能力要求。阻性传感阵列的质量或分辨率是需要通过增加阵列中的传感器的数量来增加的。然而，当传感器阵列的规模加大，对所有元器件的信息采集和信号处理就变得困难。一般情况下，要对一个MXN阵列的所有的传感器的进行逐个访问，而每个传感器具有两个端口，共需要2XMXN根连接线。共用行线与列线的二维阵列降低了器件互连的复杂性，但阵列网络的互串效应与为实现待测电阻单独选定引入的多路选择器也对检测精度带来不确定性；将扫描控制器与运算放大电路和多路选择器结合，虽然可以实现待测电阻的单个选定，仅仅是理想状态下的与阵列中其他电阻的虚拟隔离，但如果想屏蔽掉待测电阻所在公共行线与列线的其他相邻电阻引起的干扰，就需要在阵列的每一行都设置扫描控制器与运算放大电路，因此仅仅在扫描控制器与运算放大电路的控制下，阻性阵列的检测电路无法同时达到较低的器件互连的复杂性与较高的检测精度。关于电阻式传感阵列的检测研究,2006年R.S.Saxena等人提出了基于红外热成像的阵列检测技术，测试结构是基于电阻传感网络配置，基于电阻的线性与齐次性使用补偿网络定理和叠加网络定理开发了该电阻网络的理论模型。使用16X16阵列网络热辐射计阵列验证，仅使用32个引脚，已经证实，该模型针对器件损坏或器件值的微小变化都可以有效分辨，但是它对待测元件所在行与所在列的其他元件的串扰没有起到很好的隔离作用。2009年Y.J.Yang等人提出了一个32X32阵列的温度和触觉传感阵列，用于机械手臂的人造皮肤，在阵列网络中加入多路选择器，行选择与列选择速度大大加快，最大检测速率高达每秒3，000像素，但该电路为了保证检测精度，屏蔽阵列内非待测电阻的干扰，在阵列的每一列都引入了运算放大电路，其电路复杂，同时多个运放性能的微小差异也会导致多个通道间测量结果的一致性较差。基于阻性阵列检测的相关专利，目前国内并没有相关专利出现，与阻性阵列有关的专利也多有关于阵列的制备方面，专利CN201110148963.2公开了一种阵列式温度触觉传感装置，采用电阻传感阵列实现温度触觉的传感，其反馈驱动隔离电路将待测电阻所在行的电压经行选择器后的端电压Vse反馈回非选定行线与列线，虽然可以起到一定的隔离作用，但它的反馈电压Vse位于行选择器与列选择器的外侧，由于多路选择器中的内阻具有分压作用，因而待测电阻所在行线与列线上的相邻电阻两端电压不相等，电阻内有电流通过，会对测量结果产生干扰，因此该阵列中的反馈驱动隔离电路更倾向于如何实现将待测电阻从阵列中单个选出，并未从真正意义上实现对待测电阻所在行线与列线的相邻电阻的隔离。
技术实现思路
针对阻性传感阵列检测的需要，本专利技术提出一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路，本电路可以实现对有故障或有变化的器件的快速检测，且可以有效隔离待测器件所在行的其余器件对检测结果的影响，使得测量误差大大降低。本专利技术采用如下技术方案:一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路，包括:共用行线和列线的二维 电阻阵列、行多路选择器及列多路选择器、扫描控制器及反馈电路:所述二维电阻阵列包括分别作为共用行线和共用列线的两组正交线路及按照MXN的二维结构分布的物理敏感电阻阵列，阵列中的各个物理敏感电阻一端连接相应的行线，另一端连接相应的列线，处于第i行第j列的电阻用Ru表示，其中，M为行数，N为列数，阵列分布一般N>M，物理敏感电阻Rij的一端与行多路选择器的端相连接，温度敏感电阻Rij的另一端与列多路选择器的X。」端连接，行多路选择器的art、ar2,…、端口和列多路选择器的bu、bc2>…、1?端口与反馈电路的输出端相连,行多路选择器的brt、br2>…、brM端口与反馈电路的输入端相连，列多路选择器的ac2,…、a。,端口与测试电压V1相连，扫描控制器(4)输出扫描控制信号，行控制信号控制行多路选择器(2)，列控制信号控制列多路选择器(3)。所述反馈电路包括运算放大器与分压电路，所述运算放大器的同相输入端作为反馈电路的输入端，在反馈电路的输入端上连接有采样电阻Rs，并且，反馈电路的输入端与采样电阻Rs的一端相连，采样电阻Rs的另一端接地，分压电路由串联的电阻R1与电阻R2组成，电阻R1的一端与电阻R2的一端相连且与所述运算放大器的异相输入端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R1的另一端与所述运算放大器的输出端相连且作为反馈电路的输出端，所述分压电路中电阻R1与电阻R2选用特定阻值的电阻，将电阻R1与电阻R2的比值限定为R1: R2 = Rr: Rs，其中，Rr表示行多路选择器的通道内阻，Rs表示采样电阻。本专利技术的检测电路的工作原理在于:扫描控制器输出扫描控制信号，控制多路选择器内端口的连接方式，行控制信号控制行多路选择器的Vh端与端或是与bri端相连；列控制信号控制列多路选择器的Vcu.端与\端或是与h端相连。二维电阻传感阵列中的物理敏感电阻可将各自所处位置的待测物理量的变化转换为相应电阻阻值变化。当待测电阻Ru被选定，其处于阵列第i行第j列，列控制信号控制列多路选择器第j列的Vcj端与acJ端相连，acJ端与测试电压V1相连，而其他列与反馈电压Vf相连，行控制信号控制行多路选择器第i行的^端与端相连，bri端与反馈电路的输入端相连，输入电压为Vse，而其他行与反馈电压Vf相连。此时待测电阻Rij被选定。测试电压V1经过列多路选择器的选定通道作用于待测的电阻Rij后经由行多路选择器输出，行多路选择器的选定通道的端口电压为Vse，该电压被作为反馈电路的输入电压，经反馈电路作用后得到反馈电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路，包括：共用行线和列线的二维电阻阵列(1)、行多路选择器(2)及列多路选择器(3)、扫描控制器(4)及反馈电路(5)，所述二维电阻阵列(1)包括分别作为共用行线和共用列线的两组正交线路及按照M×N的二维结构分布的物理敏感电阻阵列，阵列中的各个物理敏感电阻一端连接相应的行线，另一端连接相应的列线，处于第i行第j列的电阻用Rij表示，其中，M为行数，N为列数，物理敏感电阻Rij的一端与行多路选择器(2)的yri端相连接，温度敏感电阻Rij的另一端与列多路选择器(3)的xcj端连接，行多路选择器(2)的ar1、ar2、…、arM端口和列多路选择器(3)的bc1、bc2、…、bcN端口与反馈电路(5)的输出端相连，行多路选择器(2)的br1、br2、…、brM端口与反馈电路(5)的输入端相连，列多路选择器(3)的ac1、ac2、…、acN端口与测试电压VI相连，扫描控制器(4)输出扫描控制信号，行控制信号控制行多路选择器(2)，列控制信号控制列多路选择器(3)，其特征在于，所述反馈电路(5)包括运算放大器与分压电路，所述运算放大器的同相输入端作为反馈电路(5)的输入端，在反馈电路(5)的输入端上连接有采样电阻RS，并且，反馈电路(5)的输入端与采样电阻RS的一端相连，采样电阻RS的另一端接地，分压电路由串联的电阻R1与电阻R2组成，电阻R1的一端与电阻R2的一端相连且与所述运算放大器的异相输入端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R1的另一端与所述运算放大器的输出端相连且作为反馈电路(5)的输出端，所述分压电路中电阻R1与电阻R2选用特定阻值的电阻，将电阻R1与电阻R2的比值限定为R1∶R2＝Rr∶RS，其中，Rr表示行多路选择器(2)的通道内阻，RS表示采样电阻。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑锋，李建清，李慧康，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32