專利名稱：多壓電傳感器點陣系統(tǒng)及多壓電傳感器陣列系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種傳感器系統(tǒng)，具體來說，涉及一種多壓電傳感器系統(tǒng)。
背景技術：
接觸壓力分布的測量在許多應用領域都具有重要的價值，在汽車載重測量方面也得到了廣泛的應用。目前，應用于汽車載重測量的壓電傳感器通常是被垂直放置于公路車流方向的一根同軸壓電電纜，當車輛經(jīng)過時，壓電傳感器受到壓力產(chǎn)生電壓或電流信號，這些信號經(jīng)信號處理器并傳輸?shù)接嬎銠C中，如圖1所示。但這種壓電傳感器通常只有一根同軸壓電電纜，其信號及數(shù)據(jù)結果單一，會造成較大的測量誤差。因此，有必要提出一種信號及數(shù)據(jù)更豐富且測量更精確的多壓電傳感器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種多壓電傳感器點陣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓電傳感器點陣，由多個壓電傳感器按照預定涉及的規(guī)則排列組成，每個壓電傳感器通過信號線與信號處理器并行連接；邏輯控制單元，控制壓電傳感器點陣中各壓電傳感器的開和關狀態(tài)；信號處理器，通過從壓電傳感器點陣采集到的特定的信息計算得到物體的物理信息。本發(fā)明還提供了一種多壓電傳感器陣列系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓電傳感器陣列，由多條壓電傳感器電纜按照預定設計的規(guī)則排列組成，每條壓電傳感器電纜通過信號線與信號處理器并行連接；邏輯控制單元，控制壓電傳感器陣列中壓電傳感器電纜的開和關狀態(tài)； 信號處理器，通過從壓電傳感器陣列采集到的特定的信息計算得到物體的物理信息。本發(fā)明還提供了一種用于多壓電傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，所述方法包括從壓電傳感器點陣或壓電傳感器陣列采集數(shù)據(jù)，將所述每項數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法包括去除每項數(shù)據(jù)的最大值和最小值，計算剩余單項數(shù)據(jù)的平均值和誤差， 所述單項數(shù)據(jù)的平均值為單項數(shù)據(jù)的輸出值。通過本發(fā)明，采用多壓電傳感器點陣或多壓電傳感器陣列的方式采集到更多的數(shù)據(jù)，并可計算得到更多物體的物理信息，例如重量、速度、方向等，具有更高的測量精度和更豐富的數(shù)據(jù)。


圖1示出了汽車載重測量的壓電傳感器系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電傳感器系統(tǒng)的示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電傳感器點陣的示意圖；圖4-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電傳感器陣列的示意圖。
具體實施例方式為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多壓電傳感器點陣系統(tǒng)，參考圖2所示，所
4述系統(tǒng)包括壓電傳感器點陣200、邏輯控制單元100和信號處理器300。其中，壓電傳感器點陣200，由多個壓電傳感器按照預定設計的規(guī)則排列組成，每個壓電傳感器通過信號線與信號處理器并行連接。所述多個壓電傳感器的排列方式可以根據(jù)實際需求來確定，例如對速度的要求的實施例，對速度快的則將傳感器間距離設置較大，速度慢的則設置較小間距，例如對形變的要求的實施例，可以按照形變的尺寸范圍設置傳感器的間距，以上僅為示例，不限于此。在一個實施例中，參考圖3，所述壓電傳感器點陣 200包括一個5x9的壓電傳感器201點陣，每個壓電傳感器201間等間距排列，所述壓電傳感器201間還可以包括填充材料202以隔離和固定各傳感器201，每個壓電傳感器201通過信號線并行連接至信號處理器300。此實施例僅為示例，本發(fā)明并不限于此。邏輯控制單元100，控制壓電傳感器點陣中各壓電傳感器的開和關狀態(tài)。所述邏輯控制單元可以包括微處理器或單片微控制器，通過所述微處理器或單片控制器控制各壓電傳感器的開和關的狀態(tài)，可以根據(jù)具體的需求開啟和關閉部分或全部的所述點陣中的壓電傳感器。其中，所述信號處理器300，通過從壓電傳感器點陣采集到的特定的信息計算得到物體的物理信息。參考圖3，當移動物體400進入壓電傳感器點陣200時，所述移動物體400 激活相應的壓電傳感器201，并將壓力信號傳至信號處理器300中，所述物體的物理信息可以包括物體的形狀、物體的運動速度、物體的運動方向、物體的重量和物體的形狀等。所述物體的形狀，通過在物體全部進入傳感器陣列后，激活的傳感器連接形成的區(qū)域計算得到物體的大致形狀。所述物體的運動速度，通過物體激活第一個傳感器和第二個傳感器之間所用的時間以及這兩個傳感器間的距離計算得到物體的運動速度。所述物體的運動方向， 通過物體激活的第一個傳感器和第二個傳感器的所在位置的連線來計算得到物體的運動方向。所述物體的重量，通過激活的傳感器得到的壓力信號計算得到物體的重量。所述物體的形狀，通過在物體全部進入傳感器陣列式時，激活的傳感器得到的壓力信號的分布計算得到物體的形狀。上述激活的過程包括，當物體進入傳感器點陣后，所述物體本身的重量作用在一個或多個傳感器點上，在所述物體重力作用下，壓電傳感器產(chǎn)生的電荷會產(chǎn)生一個電脈沖，從而使邏輯控制單元檢測到正在工作的壓電傳感器。以上對由壓電傳感器點陣形成的系統(tǒng)進行了詳細的描述，此外，本發(fā)明還提供了一種多壓電傳感器陣列系統(tǒng)，參考圖2所示，所述系統(tǒng)包括壓電傳感器陣列200、邏輯控制單元100和信號處理器300。其中，所述壓電傳感器陣列200，由多條壓電傳感器電纜按照預定設計的規(guī)則排列組成，每條壓電傳感器電纜通過信號線與信號處理器并行連接。同所述壓電傳感器點陣，所述壓電傳感器陣列的排列方式可以根據(jù)實際需求來確定，例如對速度的要求的實施例，對速度快的則將傳感器電纜間距離設置較大，速度慢的則設置較小間距，例如對形變的要求的實施例，可以按照形變的尺寸范圍設置傳感器的間距，以上僅為示例，不限于此。在一個實施例中，參考圖4，所述壓電傳感器點陣200包括水平方向設置和豎直方向設置的壓電傳感器電纜210，可以適用于來自至少兩個方向的移動物體。參考圖5，所述壓電傳感器點陣 200包括水平方向設置和豎直方向交錯排列設置的壓電傳感器電纜210，可以適用于來自至少兩個以上方向的移動物體。參考圖6，所述壓電傳感器點陣200包括水平方向設置或豎直方向設置的壓電傳感器電纜210，可以適用于來自單一方向上的移動物體。以上實施例僅為示例，本發(fā)明并不限于此。邏輯控制單元100，控制壓電傳感器點陣中各壓電傳感器的開和關狀態(tài)。所述邏輯控制單元可以包括微處理器或單片微控制器，通過所述微處理器或單片控制器控制各壓電傳感器電纜的開和關的狀態(tài)，可以根據(jù)具體的需求開啟和關閉部分或全部的所述點陣中的壓電傳感器電纜。其中，所述信號處理器300，通過從壓電傳感器陣列采集到的特定的信息計算得到物體的物理信息。參考圖5，當移動物體400進入壓電傳感器陣列200時，所述移動物體400 激活相應的壓電傳感器電纜210，并將壓力信號傳至信號處理器300中，所述物體的物理信息可以包括物體的運動速度、物體的形狀和物體的重量等。所述物體的運動速度，通過物體激活第一個傳感器和第二個傳感器之間所用的時間以及這兩個傳感器間的距離計算得到物體的運動速度。所述物體的重量，通過激活的傳感器得到的壓力信號計算得到物體的重量。所述物體的形狀，通過物體全部進入傳感器陣列式時，激活的傳感器得到的壓力信號的分布計算得到物體的形狀。上述激活的過程包括，當物體進入傳感器點陣后，所述物體本身的重量作用在一個或多個傳感器電纜上，在所述物體重力作用下，壓電傳感器電纜產(chǎn)生的電荷會產(chǎn)生一個電脈沖，從而使邏輯控制單元檢測到正在工作的壓電傳感器。以上對壓電傳感器點陣/陣列系統(tǒng)進行了詳細的描述，通過本發(fā)明，采用多壓電傳感器點陣或多壓電傳感器陣列的方式采集到更多的數(shù)據(jù)，并可計算得到更多物體的物理信息，例如重量、速度、方向等，具有更高的測量精度和更豐富的數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明提供了一種用于多壓電傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，所述方法包括 從壓電傳感器點陣或壓電傳感器陣列采集數(shù)據(jù)，將所述每項數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法包括去除每項數(shù)據(jù)的最大值和最小值，計算剩余單項數(shù)據(jù)的平均值和誤差，所述單項數(shù)據(jù)的平均值為單項數(shù)據(jù)的輸出值。當所述每項數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量為兩個時，所述方法包括計算單項數(shù)據(jù)的平均值，所述單項數(shù)據(jù)的平均值為單項數(shù)據(jù)的輸出值。通過采用上述統(tǒng)計方法，由于經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計及計算，能夠大大提高系統(tǒng)的測量精度。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中， 該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。以上所述僅是本發(fā)明的實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種多壓電傳感器點陣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓電傳感器點陣，由多個壓電傳感器按照預定設計的規(guī)則排列組成，每個壓電傳感器通過信號線與信號處理器并行連接，所述壓電傳感器點陣用于采集多個壓電信號；邏輯控制單元，控制壓電傳感器點陣中各壓電傳感器的開和關狀態(tài)；信號處理器，通過從壓電傳感器點陣采集到的信號計算得到物體的物理信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的形狀，在物體全部進入傳感器陣列后，通過激活的傳感器連接形成的區(qū)域計算得到物體的大致形狀。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的運動速度，通過的物體激活第一個傳感器和第二個傳感器之間所用的時間以及所述第一和第二傳感器間的距離計算得到物體的運動速度。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的運動方向，通過物體激活的第一個傳感器和第二個傳感器的所在位置的連線來確定物體的運動方向。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的重量，通過激活的傳感器得到的壓力信號計算得到物體的重量。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的形狀，通過在物體全部進入傳感器陣列式時，激活的傳感器得到的壓力信號的分布計算得到物體的形狀。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中各壓電傳感器點為等間距的矩陣排列方式。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述邏輯控制單元包括微處理器或單片微控制器。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法計算得到物體的物理信息，所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法包括從壓電傳感器點陣采集數(shù)據(jù)，將所述每項數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中所數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法包括去除每項數(shù)據(jù)的最大值和最小值，計算剩余單項數(shù)據(jù)的平均值和誤差， 所述單項數(shù)據(jù)的平均值為單項數(shù)據(jù)的輸出值。
10.一種多壓電傳感器陣列系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓電傳感器陣列，由多條壓電傳感器電纜按照預定設計的規(guī)則排列組成，每條壓電傳感器電纜通過信號線與信號處理器并行連接，所述壓電傳感器陣列用于采集多個壓電信號；邏輯控制單元，控制壓電傳感器陣列中壓電傳感器電纜的開和關狀態(tài)；信號處理器，通過從壓電傳感器陣列采集到的信號計算得到物體的物理信息。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的運動速度，通過物體激活第一個傳感器電纜和第二個傳感器電纜之間所用的時間以及所述第一和第二傳感器電纜間的距離計算得到物體的運動速度。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的重量，通過激活的傳感器電纜得到的壓力信號計算得到物體的重量。
13.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述物體的物理信息包括物體的形狀，通過物體全部進入傳感器陣列式時，激活的傳感器得到的壓力信號的分布計算得到物體的形狀。
14.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述壓電傳感器陣列由多個壓電傳感器電纜平行排列組成。
15.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述壓電傳感器陣列由水平方向平行的一個或多個壓電傳感器電纜以及垂直方向平行的一個或多個壓電傳感器電纜組成。
16.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中各壓電傳感器電纜為水平平行排列、豎直平行排列、交錯排列或部分水平排列與部分豎直排列相組合的排列方式。
17.根據(jù)權利要求10至16中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述邏輯控制單元包括微處理器或單片微控制單元。
18.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法計算得到物體的物理信息，所述統(tǒng)計方法包括從壓電傳感器陣列采集數(shù)據(jù)，將所述每項數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法包括去除每項數(shù)據(jù)的最大值和最小值，計算剩余單項數(shù)據(jù)的平均值和誤差，所述單項數(shù)據(jù)的平均值為單項數(shù)據(jù)的輸出值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多壓電傳感器點陣/陣列系統(tǒng)系統(tǒng)，所述多壓電傳感器點陣系統(tǒng)包括壓電傳感器點陣，由多個壓電傳感器按照預定涉及的規(guī)則排列組成，每個壓電傳感器通過信號線與信號處理器并行連接；邏輯控制單元，控制壓電傳感器點陣中各壓電傳感器的開和關狀態(tài)；信號處理器，通過從壓電傳感器點陣采集到的特定的信息計算得到物體的物理信息。所述系統(tǒng)可計算得到更多物體的物理信息，并具有更高的測量精度和更豐富的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01D5/12GK102466489SQ20101054623
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者朱慧瓏, 梁擎擎, 鐘匯才 申請人:中國科學院微電子研究所