[发明专利]一种基于动态信号的压阻阵列及压力分布匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于动态信号的压阻阵列及压力分布匹配方法，压阻阵列包括柔性压力传感器阵列，动态信号获取处理单元，卷积神经网络判别单元和数据库单元；压力分布匹配方法包括如下步骤：1、数据库构建；2、利用数据库单元中的数据，训练构建的预训练过的神经网络判别单元；3、动态信号获取处理单元从柔性压力传感器阵列获取信号并处理，并将处理后的信号输入到神经网络判别单元中进行压力匹配的识别；4、神经网络输出压力分布点。本发明通过对n×n阵列特殊的参数和结构设计，显著减少了引线数量，降低了能耗。采用训练好的模型识别压力匹配模式，用时短，识别率高，可以适用于如特定压阻分布模式检测等各种特定的场合。

技术领域

本发明涉及柔性电子和压力传感器领域，具体涉及一种基于神经网络的压阻阵列，本发明还涉及一种压力分布匹配方法。

背景技术

新型的柔性电子技术通过将有机或无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上，在不损坏本身电子性能的基础上具有超高的伸展性和弯曲。借助其独特的延伸性，超高的电学性能和高效简单，低成本的制备工艺，柔性电子技术在军事，医疗，柔性显示，可穿戴设备，体育竞技辅助训练和机器人领域具有极大的潜在应用价值。

柔性压力传感器可以承受并感知多种形变和压力，按照感知工作机理可分为压阻式，压容式，压电式和摩擦电式。其中，压阻式压力传感器因其结构简单，灵敏度高等优点而被大量研究，其机理是将外界压力刺激转变为电阻的变化，其电阻的变化与压力形成单对应关系。

其中，柔性压力传感器阵列化是指，由柔性压力传感器作为传感单元，将若干单元集成在一定区域内，并通过电路控制实现寻址实时测量分布压力，柔性压力传感器只能测量单点的压力变化，而分布压力测量可以同时测量一定区域内多点的压力变化。

目前的柔性压力传感器阵列常用的技术包括：(1)冗线式，每个传感单元独立引出正负极引线，实现寻址；(2)薄膜晶体管式，即将传感单元与薄膜晶体管集成，(3)扫描电路式，即通过交叉的行列走线将所有传感单元接入，再控制行列的选通实现寻址晶体管实现寻址.

以上三种方式存在的问题是当阵列规模增大后，存在引线较多的问题，这就导致后续处理芯片单元需要浪费非常多的管脚，造成芯片设计的困难以及较大的功耗浪费。比如，假设有n×n的阵列，冗线式需要2n²根引线，薄膜晶体管式和扫描电路式需要4n根引线，但代价是：扫描电路行和列均需要选通器，会增加后端电路控制负担；采用薄膜晶体管式技术制备的阵列，存在制备工艺复杂困难，成本高昂，工作电压高的缺点。所以急需提出一种全新的阵列设计以及压力匹配方法，来降低引线数量，降低器件能耗。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于神经网络的压阻阵列，本发明的另一目的是提供一种压力分布匹配方法，以减少引线数量，提高芯片利用率，降低能耗。

技术方案：一种基于动态信号的压阻阵列，包括：

柔性压力传感器阵列，包括上层阵列，柔性基底层和下层阵列；在不同压力下，所述上层阵列和下层阵列分别输出一维动态电信号out_x和out_y；

动态信号获取处理单元，用于接收和处理所述一维动态电信号号out_x和out_y；

卷积神经网络判别单元，用于压力分布匹配；

数据库单元，用于训练所述卷积神经网络判别单元。

进一步的，对于n×n的压阻阵列，所述柔性压力传感器阵列采用n类传感器单元，各类传感器单元对同一压力具有不同响应；所述上层阵列共n行，各行采用不同类传感器单元，其中每行的n个传感器单元相同且串联，n行传感器单元子阵列并联，输出out_y信号；所述下层阵列共n列，各列采用不同的传感器单元，其中每列n个传感器相同且串联，n列传感器单元子阵列并联，输出为out_x信号。

所述n类传感器单元采用不同数量电阻串联的方式实现对同一压力进行不同响应。