[发明专利]传感器线性化的系统和方法

说明书

技术领域

本公开总体涉及用于感测物理量值的线性化技术。

背景技术

换能器可用于将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。例如，换能器可以用于将电信号转换到其他物理量(例如能量、力、扭矩、光、运动、位置、温度等)以及从其他物理量转换到电信号。具体地，可以基于与换能器相关联的输出信号来确定与换能器相关联的输入物理量的值。作为示例，称为热敏电阻器的依赖于温度的换能器可以基于热敏电阻器的温度变化而呈现电阻变化。以这种方式，可以至少部分地基于热敏电阻器在特定时间的电阻来确定与热敏电阻器相关联的温度。

热敏电阻器的电阻对比温度特性通常是指数和非线性的。此外，与具有热敏电阻器以及直接或间接耦合到热敏电阻器的一个或多个部件的感测网络相关联的电压对比温度特性也通常是指数和非线性的。类似地，与其他换能器相关联的输出特性也可以是指数和/或非线性的。这种非线性输出特性可能在感测与换能器相关的物理量值方面产生困难。换能器线性化技术可以用于通过以各种方式配置感测网络以提供经线性化的输出特性，来更容易地感测相关联的物理量值。这样的感测网络可以包括相对于热敏电阻器或其他换能器以各种合适的方式布置的对数放大器、脉冲发生器、模拟乘法器、时序电路、Δ-Σ模拟-数字转换器(ADC)、双斜率ADC等。

此外，换能器线性化技术还可以包括定义在一定值范围内的输出特性的线性近似，使得物理量值可以至少部分地基于线性近似来估计。例如，在一些实施方式中，这种线性近似技术可以包括在沿着输出特性的所选择点处找到输出特性的切线，使得切线在物理量值的一定范围内近似于输出特性。

发明内容

本公开的实施例的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中获悉，或者可以通过实施例的实践来了解。

本公开的一个示例方面涉及用于感测与物理量相关联的值的系统。该系统包括感测网络，该感测网络包括换能器。该系统还包括被配置为向感测网络提供电信号的源。该系统还包括耦合到换能器的模拟-数字转换器。模拟-数字转换器被配置为对与感测网络相关联的输出电压进行采样。该系统还包括一个或多个处理器，其被配置为至少部分地基于采样的与感测网络相关联的输出电压来确定与系统相关联的物理量的值。至少部分地基于与感测网络相关联的网络特性的线性近似来确定物理量的值。通过将网络特性上的所选择点的切线的斜率近似为2的幂来确定线性近似。应当理解，本公开的范围和内容还包括由该系统执行的方法，以及有形的非暂时的计算机可读介质和计算机程序，其使得该方法由一个或多个处理器执行。

本公开的另一示例方面涉及一种使与感测网络相关联的对网络特性进行线性化的方法。该方法包括通过源将信号施加于感测网络，感测网络包括热敏电阻器。该方法还包括由操作地耦合到感测网络的模拟-数字转换器将与感测网络相关联的输出电压转换为输出电压的数字表示。该方法还包括至少部分地基于与感测网络相关联的网络特性的线性近似，由一个或多个处理器确定与热敏电阻器相关联的温度值。通过将网络特性上的所选择点的切线的斜率近似为2的幂来确定网络特性的线性近似。应当理解，本公开的范围和内容还包括被配置为执行该方法的系统，以及有形的非暂时的计算机可读介质，其使得该方法由一个或多个处理器执行。

本公开的其他示例方面涉及用于线性化换能器特性的系统、装置、有形的非暂时性的计算机可读介质、用户接口、存储器设备和电子设备。

参考以下描述和所附权利要求，各种实施例的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与描述一起用于解释相关原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，说明书参考了附图，在附图中：

图1描绘了根据本公开的示例实施例的用于感测物理量的值的示例系统。

图2描绘了根据本公开的示例实施例的感测网络的示例。

图3描绘了根据本公开的示例实施例的示例网络特性的曲线图。

图4描绘了根据本公开的示例实施例的网络特性的示例线性近似的曲线图。

图5描绘了与根据本公开的示例实施例的示例线性近似相关联的示例温度误差的曲线图。

图6描绘了根据本公开的示例实施例的感测物理量的值的示例方法的流程图。

具体实施方式