用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法技术

本发明专利技术涉及一种用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法，属于测量技术领域。该方法首先获取连通型压阻传感器阵列的每个敏感单元在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，进而得到每个敏感单元的电阻变化归一化值、上限阈值和下限阈值；在压力定位与测量过程中，首先把所有敏感单元电阻变化归一化值与上限阈值和下限阈值进行比较，进而确定承受压力的受力区域，然后利用该受力区域承受压力情况下的各敏感单元的压阻标定数据和各敏感单元的电阻值得到所受压力的大小。利用本发明专利技术提出的定位与测量压力的方法，可解决用于传统压阻传感器阵列的测量方法无法定位施加于盲区上的压力的局限，不但扩展了压阻阵列的测量区域、还提高了敏感单元的使用效率和可靠性，适合应用于人工电子皮肤研制和大面积压力测量等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量
，特别涉及到压力传感器阵列。
技术介绍
压阻传感器阵列在现代测量领域中起着重要的作用，与传统压阻传感器阵列相比，连通型压阻阵列中的压阻敏感薄膜将阵列中的所有敏感单元连通为一体。因此，作用于连通型压阻阵列上的任何一个区域的力，都会引起所有敏感单元输出信号的变化；连通型压阻阵列不但消除了测量盲区、扩展了压阻阵列的测量区域、还提高了敏感单元的使用效率和可靠性。但可用于传统压阻传感器阵列的压力测量方法无法探测到施加于盲区的压力，不能实现压力定位，因而不适用于连通型压阻传感器阵列，故而亟需一种能够用于连通型压阻阵列的测量方法，可以定位承受压力的区域，还可以测量出压力的大小。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法，该方法包括以下步骤：对含有M个受力区域和N个敏感单元的连通型压阻传感器阵列进行压阻标定，获取每个敏感单元在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，从而得到各个受力区域承受压力时每个敏感单元的电阻变化值；用m(1≤m≤M)号受力区域承受压力时n(1≤n≤N)号敏感单元的电阻变化值与所有敏感单元的最大电阻变化值的比值作为n号敏感单元在m号受力区域承受压力时的电阻变化归一化值；把压力直接作用于n号敏感单元电极上时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最强响应，把压力作用于与n号敏感单元电极距离最远的受力区域时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最弱响应，把N个敏感单元的最强响应的最小值作为上限阈值，把N个敏感单元的最弱响应的最大值作为下限阈值；在压力定位与测量过程中，首先把所有敏感单元的电阻变化归一化值与上限阈值和下限阈值进行比较，以确定承受压力的受力区域，然后利用该受力区域承受压力情况下的敏感单元的压阻标定数据和敏感单元的电阻值得到所受压力的大小。本专利技术的特点及效果：利用本专利技术提出的用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法，可以探测到施加于敏感单元之间的压力、定位压力施加的区域、并得到压力的大小，从而解决用于传统压阻传感器阵列的测量方法无法定位施加于盲区上的压力的局限，不但消除了测量盲区、扩展了压阻阵列的测量区域、还提高了敏感单元的使用效率和可靠性，适合应用于人工电子皮肤研制和大面积压力测量等领域。附图说明图1为连通型压阻传感器阵列的顶层封装薄膜上的敏感单元和受力区域分布示意图。图2为连通型压阻传感器阵列的压阻薄膜上的受力区域分布示意图。图3为连通型压阻传感器阵列的底层封装薄膜上的敏感单元和受力区域分布示意图。图1-图3中，a代表位于顶层封装薄膜上的1号敏感单元的电极，也代表位于顶层封装薄膜上的1号受力区域；b代表位于顶层封装薄膜上的2号受力区域；c代表位于顶层封装薄膜上的2号敏感单元的电极，也代表位于顶层封装薄膜上的3号受力区域；d代表位于顶层封装薄膜上的4号受力区域；e代表位于顶层封装薄膜上的5号受力区域；f代表位于顶层封装薄膜上的6号受力区域；g代表位于顶层封装薄膜上的3号敏感单元的电极，也代表位于顶层封装薄膜上的7号受力区域；h代表位于顶层封装薄膜上的8号受力区域；i代表位于顶层封装薄膜上的4号敏感单元的电极，也代表位于顶层封装薄膜上的9号受力区域；j代表位于压阻薄膜上的1号受力区域；k代表位于压阻薄膜上的2号受力区域；l代表位于压阻薄膜上的3号受力区域；m代表位于压阻薄膜上的4号受力区域；n代表位于压阻薄膜上的5号受力区域；o代表位于压阻薄膜上的6号受力区域；p代表位于压阻薄膜上的7号受力区域；q代表位于压阻薄膜上的8号受力区域；r代表位于压阻薄膜上的9号受力区域；a代表位于底层封装薄膜上的1号敏感单元的电极，也代表位于底层封装薄膜上的1号受力区域；b代表位于底层封装薄膜上的2号受力区域；c代表位于底层封装薄膜上的2号敏感单元的电极，也代表位于底层封装薄膜上的3号受力区域；d代表位于底层封装薄膜上的4号受力区域；e代表位于底层封装薄膜上的5号受力区域；f代表位于底层封装薄膜上的6号受力区域；g代表位于底层封装薄膜上的3号敏感单元的电极，也代表位于底层封装薄膜上的7号受力区域；h代表位于底层封装薄膜上的8号受力区域；i代表位于底层封装薄膜上的4号敏感单元的电极，也代表位于底层封装薄膜上的9号受力区域。具体实施方式对含有M个受力区域和N个敏感单元的连通型压阻传感器阵列进行压阻标定，获取每个敏感单元在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，从而得到各个受力区域承受压力时每个敏感单元的电阻变化值；用m(1≤m≤M)号受力区域承受压力时n(1≤n≤N)号敏感单元的电阻变化值与所有敏感单元的最大电阻变化值的比值作为n号敏感单元在m号受力区域承受压力时的电阻变化归一化值；把压力直接作用于n号敏感单元电极上时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最强响应，把压力作用于与n号敏感单元电极距离最远的受力区域时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最弱响应，把N个敏感单元的最强响应的最小值作为上限阈值，把N个敏感单元的最弱响应的最大值作为下限阈值；在压力定位与测量过程中，首先把所有敏感单元电阻变化归一化值与上限阈值和下限阈值进行比较，进而确定承受压力的受力区域，以M＝9和N＝4时的情况为例，如图1-3所示，如果1号敏感单元的归一化电阻变化值小于下限阈值，则可确定承受压力的受力区域是4号敏感单元的电极，即承受压力的受力区域的编号是9；如果2号敏感单元的归一化电阻变化值小于下限阈值，则可确定承受压力的受力区域是3号敏感单元的电极，即承受压力的受力区域的编号是7；如果3号敏感单元的归一化电阻变化值小于下限阈值，则可确定承受压力的受力区域是2号敏感单元的电极，即承受压力的受力区域的编号是3；如果4号敏感单元的归一化电阻变化值小于下限阈值，则可确定承受压力的受力区域是与1号敏感单元的电极，即承受压力的受力区域的编号是1；如果1号敏感单元的归一化电阻变化值大于上限阈值，而2号敏感单元的归一化电阻变化值小于上限阈值，承受压力的受力区域的编号可判断为4；如果1号、2号和3号敏感单元的归一化电阻变化值都大于上限阈值，则承受压力的受力区域的编号可判断为5；如果1号和2号敏感单元的归一化电阻变化值都大于上限阈值，而3号敏感单元的归一化电阻变化值小于上限阈值，则承受压力的受力区域的编号是2；如果1号敏感单元的归一化电阻变化值小于上限阈值，而2号敏感单元的归一化电阻变化值大于上限阈值，则承受压力的受力区域的编号是6；如果1号和2号敏感单元的归一化电阻变化值都小于上限阈值，则承受压力的受力区域的编号是8。确定了承受压力的受力区域之后，利用该受力区域承受压力情况下的各敏感单元的压阻标定数据和各敏感单元的电阻值得到所受压力的大小。实施例对含有9个受力区域和4个敏感单元的连通型压阻传感器阵列的每个敏感单元进行压阻标定，获取每个敏感单元分别在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，从而得到每个受力区域承受压力时每个敏感单元的电阻变化值，进而得到4个敏感单元在每个受力区域承受压力时的最大电阻变化值；用m(1≤m≤9)号受力区域承受压力时n(1≤n≤4)号敏感单元的电阻变化值与所有敏感单元的最大电阻变化值的比值作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：对含有M个受力区域和N个敏感单元的连通型压阻传感器阵列进行压阻标定，获取每个敏感单元在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，从而得到各个受力区域承受压力时每个敏感单元的电阻变化值；用m(1≤m≤M)号受力区域承受压力时n(1≤n≤N)号敏感单元的电阻变化值与所有敏感单元的最大电阻变化值的比值作为n号敏感单元在m号受力区域承受压力时的电阻变化归一化值；把压力直接作用于n号敏感单元电极上时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最强响应，把压力作用于与n号敏感单元电极距离最远的受力区域时的n号敏感单元的电阻变化归一化值作为n号敏感单元的最弱响应，把N个敏感单元的最强响应的最小值作为上限阈值，把N个敏感单元的最弱响应的最大值作为下限阈值；在压力定位与测量过程中，首先把所有敏感单元的电阻变化归一化值与上限阈值和下限阈值进行比较，以确定承受压力的受力区域，然后利用该受力区域承受压力情况下的敏感单元的压阻标定数据和敏感单元的电阻值得到所受压力的大小。

【技术特征摘要】
1.一种用连通型压阻传感器阵列定位与测量压力的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：对含有M个受力区域和N个敏感单元的连通型压阻传感器阵列进行压阻标定，获取每个敏感单元在各个受力区域承受压力时的压阻标定数据，从而得到各个受力区域承受压力时每个敏感单元的电阻变化值；用m(1≤m≤M)号受力区域承受压力时n(1≤n≤N)号敏感单元的电阻变化值与所有敏感单元的最大电阻变化值的比值作为n号敏感单元在m号受力区域承受压力时的电阻变化归一化值；把压力直接作用于n号敏感单元电极上时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐珩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43