[发明专利]一种用于面参数探测的传感器装置

说明书

本发明涉及一种用于面参数探测的传感器装置，包括控制模块、数据采集器、电流源驱动模块、电压测量模块、恒流源和传感器阵列，电流源驱动模块、电压测量模块均包括输出电位管脚并联连接的两片多路复用器，多路复用器的输出电位管脚并联后连接至传感器阵列的多个电极，使电流源驱动模块与电压测量模块组成多通道模拟开关；在对面电阻进行检测时，控制模块对多通道模拟开关与传感器阵列多个电极之间的连接进行选通切换，实现激励电流的输送与电压信号的采集，并根据接收到的电压数据获得电阻抗成像，将面电阻转化为相应的面参数。本发明采用电阻抗成像技术来测量压力分布、应力等参数，导通电阻低、漏电流小、采集精度高。

技术领域

本发明涉及传感技术，具体为一种用于面参数探测的传感器装置。

背景技术

智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容。随着智能制造的发展，特别是在机器人技术方面，对传感技术的灵敏度、精度、可靠性和环境适应性均有较高的要求，诸如量子测量、纳米聚合物传感、光纤传感等采用新原理、新材料、新工艺的传感技术，在微弱传感信号提取与处理方面显得尤为关键，这些参数的获取方式确实重中之重。一个精确、快速的参数测量、读取方式有利于我们后期的信息处理与分析。

电阻抗成像(EIT)技术是一种用于研究和检测不透明体(包括生物物种)的组成和功能的非侵入性成像技术。其基本原理是由于不同的生物组织具有不同的电阻抗，当生物体发生疾病或者进行生理活动都会引起其电阻抗的变化。由于EIT技术具有无损害、无辐射和非侵入性特征，在地球物理学、环境监测、无损探伤和医学检测等领域引起了广泛的研究。它通过相应的电极系统对生物体注入激励电流信号，从电极上获得电压信号，采用特定的算法重建出反应生物体内部电特性的图形，从而获得生物体内部组织器官的结构和功能等相关信息。

现有用于检测生物体的传感器，大多通过触摸产生压力的方式来检测生物体(如人类)行为的发生，但是对于面积较大的二维平面和曲面，单纯地排列大量的压敏点传感器来遍布整个面，将导致资源的浪费与能源的损耗。这类传感器一般采用易于形变的传感材料，比如薄膜形状的PVDF压电材料或者其他柔性压电材料，通过变换电路转换为电压变化从而得到相关的压力信息，用其中一个点所测量的压力值来代替周围的压力值，或者用多点测量的压力值来表征整个面的压力分布状况；一方面会导致压力分布检测情况不准确，另一方面由于传感器排布位置的特殊性，长时间的操作会导致阵列式传感器的电极断裂。因此，单纯地排列大量的压敏点传感器来遍布整个面以测量压力的大小，已经不太现实。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于面参数探测的传感器装置，采用电阻抗成像技术来测量压力分布、应力等参数，具有导通电阻低、漏电流小、采集精度高等优点。

本发明传感器装置的技术方案如下：一种用于面参数探测的传感器装置，包括控制模块、数据采集器、电流源驱动模块、电压测量模块、恒流源和传感器阵列，控制模块分别与电流源驱动模块、电压采集电路连接，电流源驱动模块、电压采集电路与传感器阵列连接，恒流源与电流源驱动模块连接，数据采集器与电压测量模块连接；

电流源驱动模块包括输出电位管脚并联连接的第一片多路复用器与第二片多路复用器，第一片多路复用器的COM端口与恒流源连接，第二片多路复用器的COM端口接地；电压测量模块包括输出电位管脚并联连接的第三片多路复用器与第四片多路复用器，第三片多路复用器的COM端口、第四片多路复用器的COM端口分别与数据采集器连接；第一片多路复用器与第二片多路复用器的输出电位管脚并联后，复用第三片多路复用器与第四片多路复用器的输出电位管脚并联后的连接线，并连接至传感器阵列的多个电极，从而使电流源驱动模块与电压测量模块组成多通道模拟开关；传感器阵列的电极数量与多通道模拟开关的通道数量一致；