[发明专利]压力敏感阵列标定装置及其方法

权利要求书

1.一种压力敏感阵列标定装置，其特征在于，包括：压敏阵列标定托板、压敏阵列标定孔板、砝码加载板和信号调理采集电路，其中：压敏阵列标定孔板和压敏阵列标定托板分别位于待标定的压力敏感阵列的上方和下方，压敏阵列标定孔板上设有对应压力敏感阵列位置的通孔阵列且砝码加载板设置于通孔阵列上并穿过通孔阵列对压力敏感阵列施加压力以进行标定，信号调理采集电路与压力敏感阵列相连并采集压力标定信号；所述的通孔阵列的孔距为待标定的压力敏感阵列的孔距的整数倍；

所述的信号调理采集电路包括：依次连接的行列扫描模块、信号调理采集模块和模数转换模块以及微处理器模块，其中：微处理器模块分别与行列扫描模块、信号调理采集模块和模数转换模块相连并分别传输行列扫描逻辑顺序、信号调理增益信号、模数转换频率信号，行列扫描模块与待标定压力敏感阵列输出行列电极相连并传输所选通行列信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的压敏阵列标定托板和压敏阵列标定孔板均为矩形板且四周设有定位凹槽，定位凹槽宽度为待标定的压力敏感阵列中的相邻两个敏感单元的间距。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的砝码加载板包括：顶板和柱状支撑，其中：顶板为矩形平板，顶板四角设有柱状支撑，砝码加载于顶板上，相邻柱状支撑之间的间距为压敏阵列标定孔板上通孔阵列的间距的整数倍，柱状支撑的截面大小形状与压敏阵列标定孔板上通孔阵列的通孔相适配。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的行列扫描模块采用改进的基于比率测量法行列扫描电路，包括：压力垫电阻阵列、第一多路模拟开关、第二多路模拟开关、电阻链、控制器和比较器阵列，其中：压力垫电阻阵列的输出端分别连接第一多路模拟开关和电阻链并传输电压响应信号，第二多路模拟开关的输出端与压力垫电阻阵列相连并传电压激励信号，控制器的输出端分别连接第一多路模拟开关和第二多路模拟开关并分别传输行列逻辑信号，第一多路模拟开关的输出端和电阻链的输出端均连接比较器阵列并分别传输采集信号和激励电压。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的第一多路模拟开关的输出端和比较器阵列的输入端之间设有用于将电压响应信号放大到模数转换器转换电压范围的串联的第一电阻和带有反馈电阻的放大器。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的控制器中：选通行电极设为悬空、非选通行电极设为接地、输入极点的激励电压作为模数转换模块的参考电压，其作用在于：消除非选通行列组成的阵列串扰影响和第二多路模拟开关导通电阻对测量精度的影响。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的比较器阵列通过将比较器阵列中的输入极点的激励电压作为模数转换模块的参考电压，将激励电压表示为V_E，阵列中被扫描压敏单元阻值表示为R_ij，其中：i表示行，j表示列，反馈电阻R_f恒定，并考虑模拟开关导通电阻R_on，可以得到测量电压值其中：R_∑为阵列串扰；激励电压Vref取自激励电压V_E，因此模数转换结果其中：n表示模数转换器的分辨率。

8.一种根据上述任一权利要求所述装置的标定方法，其特征在于，通过将待标定的压力敏感阵列放置于上述压敏阵列标定托板和压敏阵列标定孔板之间并调整压敏阵列标定托板和压敏阵列标定孔板的相对位置使得两板上对应位置的定位凹槽对齐；然后将上述砝码加载板的四个柱状支撑朝下放置于压敏阵列标定孔板上的通孔阵列中，并在砝码加载板的顶板上从零到满量程逐步加载砝码，由信号调理采集电路记录测量结果并信号处理，得到标定结果。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的信号处理是指采用最小二乘支持向量回归方法，建立施加于待标定的压力敏感阵列的压力信息与信号调理采集电路的电压输出信息之间的非线性关系模型，得到回归方程：其中：s_Sv为支持向量集合，k(x，x_i)为核函数，其中：x，x_i表示输入样本，w^T表示权值向量，b表示阈值。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的对齐是指：压敏阵列标定托板上、下边定位凹槽的右边边缘分别与压敏阵列标定孔板的上、下边定位凹槽的右边或左边边缘对齐，并且压敏阵列标定托板左、右边定位凹槽的下边边缘分别与压敏阵列标定孔板的左、右边定位凹槽的下边或上边边缘对齐。