[发明专利]一种增强电压反馈的阻性传感阵列的检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电阻式传感阵列的电压反馈隔离电路，属于电路技术领域。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。

背景技术

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M×N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2×M×N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16×16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32×32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V_SG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V_SG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。

发明内容

针对阻性传感阵列检测的需要，本发明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。

本发明采用如下技术方案：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：