专利名称：多压电传感器点阵系统及多压电传感器阵列系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种传感器系统，具体来说，涉及一种多压电传感器系统。
背景技术：
接触压力分布的测量在许多应用领域都具有重要的价值，在汽车载重测量方面也得到了广泛的应用。目前，应用于汽车载重测量的压电传感器通常是被垂直放置于公路车流方向的一根同轴压电电缆，当车辆经过时，压电传感器受到压力产生电压或电流信号，这些信号经信号处理器并传输到计算机中，如图1所示。但这种压电传感器通常只有一根同轴压电电缆，其信号及数据结果单一，会造成较大的测量误差。因此，有必要提出一种信号及数据更丰富且测量更精确的多压电传感器系统。

发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种多压电传感器点阵系统，所述系统包括压电传感器点阵，由多个压电传感器按照预定涉及的规则排列组成，每个压电传感器通过信号线与信号处理器并行连接；逻辑控制单元，控制压电传感器点阵中各压电传感器的开和关状态；信号处理器，通过从压电传感器点阵采集到的特定的信息计算得到物体的物理信息。本发明还提供了一种多压电传感器阵列系统，所述系统包括压电传感器阵列，由多条压电传感器电缆按照预定设计的规则排列组成，每条压电传感器电缆通过信号线与信号处理器并行连接；逻辑控制单元，控制压电传感器阵列中压电传感器电缆的开和关状态； 信号处理器，通过从压电传感器阵列采集到的特定的信息计算得到物体的物理信息。本发明还提供了一种用于多压电传感器系统的数据统计方法，所述方法包括从压电传感器点阵或压电传感器阵列采集数据，将所述每项数据进行数据统计，其中所述数据统计的方法包括去除每项数据的最大值和最小值，计算剩余单项数据的平均值和误差， 所述单项数据的平均值为单项数据的输出值。通过本发明，采用多压电传感器点阵或多压电传感器阵列的方式采集到更多的数据，并可计算得到更多物体的物理信息，例如重量、速度、方向等，具有更高的测量精度和更丰富的数据。


图1示出了汽车载重测量的压电传感器系统的示意图；图2示出了根据本发明实施例的压电传感器系统的示意图；图3示出了根据本发明实施例的压电传感器点阵的示意图；图4-图6示出了根据本发明实施例的压电传感器阵列的示意图。
具体实施例方式为了解决上述问题，本发明提供了一种多压电传感器点阵系统，参考图2所示，所
4述系统包括压电传感器点阵200、逻辑控制单元100和信号处理器300。其中，压电传感器点阵200，由多个压电传感器按照预定设计的规则排列组成，每个压电传感器通过信号线与信号处理器并行连接。所述多个压电传感器的排列方式可以根据实际需求来确定，例如对速度的要求的实施例，对速度快的则将传感器间距离设置较大，速度慢的则设置较小间距，例如对形变的要求的实施例，可以按照形变的尺寸范围设置传感器的间距，以上仅为示例，不限于此。在一个实施例中，参考图3，所述压电传感器点阵 200包括一个5x9的压电传感器201点阵，每个压电传感器201间等间距排列，所述压电传感器201间还可以包括填充材料202以隔离和固定各传感器201，每个压电传感器201通过信号线并行连接至信号处理器300。此实施例仅为示例，本发明并不限于此。逻辑控制单元100，控制压电传感器点阵中各压电传感器的开和关状态。所述逻辑控制单元可以包括微处理器或单片微控制器，通过所述微处理器或单片控制器控制各压电传感器的开和关的状态，可以根据具体的需求开启和关闭部分或全部的所述点阵中的压电传感器。其中，所述信号处理器300，通过从压电传感器点阵采集到的特定的信息计算得到物体的物理信息。参考图3，当移动物体400进入压电传感器点阵200时，所述移动物体400 激活相应的压电传感器201，并将压力信号传至信号处理器300中，所述物体的物理信息可以包括物体的形状、物体的运动速度、物体的运动方向、物体的重量和物体的形状等。所述物体的形状，通过在物体全部进入传感器阵列后，激活的传感器连接形成的区域计算得到物体的大致形状。所述物体的运动速度，通过物体激活第一个传感器和第二个传感器之间所用的时间以及这两个传感器间的距离计算得到物体的运动速度。所述物体的运动方向， 通过物体激活的第一个传感器和第二个传感器的所在位置的连线来计算得到物体的运动方向。所述物体的重量，通过激活的传感器得到的压力信号计算得到物体的重量。所述物体的形状，通过在物体全部进入传感器阵列式时，激活的传感器得到的压力信号的分布计算得到物体的形状。上述激活的过程包括，当物体进入传感器点阵后，所述物体本身的重量作用在一个或多个传感器点上，在所述物体重力作用下，压电传感器产生的电荷会产生一个电脉冲，从而使逻辑控制单元检测到正在工作的压电传感器。以上对由压电传感器点阵形成的系统进行了详细的描述，此外，本发明还提供了一种多压电传感器阵列系统，参考图2所示，所述系统包括压电传感器阵列200、逻辑控制单元100和信号处理器300。其中，所述压电传感器阵列200，由多条压电传感器电缆按照预定设计的规则排列组成，每条压电传感器电缆通过信号线与信号处理器并行连接。同所述压电传感器点阵，所述压电传感器阵列的排列方式可以根据实际需求来确定，例如对速度的要求的实施例，对速度快的则将传感器电缆间距离设置较大，速度慢的则设置较小间距，例如对形变的要求的实施例，可以按照形变的尺寸范围设置传感器的间距，以上仅为示例，不限于此。在一个实施例中，参考图4，所述压电传感器点阵200包括水平方向设置和竖直方向设置的压电传感器电缆210，可以适用于来自至少两个方向的移动物体。参考图5，所述压电传感器点阵 200包括水平方向设置和竖直方向交错排列设置的压电传感器电缆210，可以适用于来自至少两个以上方向的移动物体。参考图6，所述压电传感器点阵200包括水平方向设置或竖直方向设置的压电传感器电缆210，可以适用于来自单一方向上的移动物体。以上实施例仅为示例，本发明并不限于此。逻辑控制单元100，控制压电传感器点阵中各压电传感器的开和关状态。所述逻辑控制单元可以包括微处理器或单片微控制器，通过所述微处理器或单片控制器控制各压电传感器电缆的开和关的状态，可以根据具体的需求开启和关闭部分或全部的所述点阵中的压电传感器电缆。其中，所述信号处理器300，通过从压电传感器阵列采集到的特定的信息计算得到物体的物理信息。参考图5，当移动物体400进入压电传感器阵列200时，所述移动物体400 激活相应的压电传感器电缆210，并将压力信号传至信号处理器300中，所述物体的物理信息可以包括物体的运动速度、物体的形状和物体的重量等。所述物体的运动速度，通过物体激活第一个传感器和第二个传感器之间所用的时间以及这两个传感器间的距离计算得到物体的运动速度。所述物体的重量，通过激活的传感器得到的压力信号计算得到物体的重量。所述物体的形状，通过物体全部进入传感器阵列式时，激活的传感器得到的压力信号的分布计算得到物体的形状。上述激活的过程包括，当物体进入传感器点阵后，所述物体本身的重量作用在一个或多个传感器电缆上，在所述物体重力作用下，压电传感器电缆产生的电荷会产生一个电脉冲，从而使逻辑控制单元检测到正在工作的压电传感器。以上对压电传感器点阵/阵列系统进行了详细的描述，通过本发明，采用多压电传感器点阵或多压电传感器阵列的方式采集到更多的数据，并可计算得到更多物体的物理信息，例如重量、速度、方向等，具有更高的测量精度和更丰富的数据。此外，本发明提供了一种用于多压电传感器系统的数据统计方法，所述方法包括 从压电传感器点阵或压电传感器阵列采集数据，将所述每项数据进行数据统计，其中所述数据统计的方法包括去除每项数据的最大值和最小值，计算剩余单项数据的平均值和误差，所述单项数据的平均值为单项数据的输出值。当所述每项数据的数据量为两个时，所述方法包括计算单项数据的平均值，所述单项数据的平均值为单项数据的输出值。通过采用上述统计方法，由于经过数据统计及计算，能够大大提高系统的测量精度。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中， 该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多压电传感器点阵系统，所述系统包括压电传感器点阵，由多个压电传感器按照预定设计的规则排列组成，每个压电传感器通过信号线与信号处理器并行连接，所述压电传感器点阵用于采集多个压电信号；逻辑控制单元，控制压电传感器点阵中各压电传感器的开和关状态；信号处理器，通过从压电传感器点阵采集到的信号计算得到物体的物理信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的形状，在物体全部进入传感器阵列后，通过激活的传感器连接形成的区域计算得到物体的大致形状。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的运动速度，通过的物体激活第一个传感器和第二个传感器之间所用的时间以及所述第一和第二传感器间的距离计算得到物体的运动速度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的运动方向，通过物体激活的第一个传感器和第二个传感器的所在位置的连线来确定物体的运动方向。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的重量，通过激活的传感器得到的压力信号计算得到物体的重量。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的形状，通过在物体全部进入传感器阵列式时，激活的传感器得到的压力信号的分布计算得到物体的形状。
7.根据权利要求1所述的系统，其中各压电传感器点为等间距的矩阵排列方式。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述逻辑控制单元包括微处理器或单片微控制器。
9.根据权利要求1所述的系统，通过数据统计方法计算得到物体的物理信息，所述数据统计方法包括从压电传感器点阵采集数据，将所述每项数据进行数据统计，其中所数据统计的方法包括去除每项数据的最大值和最小值，计算剩余单项数据的平均值和误差， 所述单项数据的平均值为单项数据的输出值。
10.一种多压电传感器阵列系统，所述系统包括压电传感器阵列，由多条压电传感器电缆按照预定设计的规则排列组成，每条压电传感器电缆通过信号线与信号处理器并行连接，所述压电传感器阵列用于采集多个压电信号；逻辑控制单元，控制压电传感器阵列中压电传感器电缆的开和关状态；信号处理器，通过从压电传感器阵列采集到的信号计算得到物体的物理信息。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的运动速度，通过物体激活第一个传感器电缆和第二个传感器电缆之间所用的时间以及所述第一和第二传感器电缆间的距离计算得到物体的运动速度。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的重量，通过激活的传感器电缆得到的压力信号计算得到物体的重量。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述物体的物理信息包括物体的形状，通过物体全部进入传感器阵列式时，激活的传感器得到的压力信号的分布计算得到物体的形状。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述压电传感器阵列由多个压电传感器电缆平行排列组成。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述压电传感器阵列由水平方向平行的一个或多个压电传感器电缆以及垂直方向平行的一个或多个压电传感器电缆组成。
16.根据权利要求10所述的系统，其中各压电传感器电缆为水平平行排列、竖直平行排列、交错排列或部分水平排列与部分竖直排列相组合的排列方式。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的系统，其中所述逻辑控制单元包括微处理器或单片微控制单元。
18.根据权利要求10所述的系统，通过数据统计方法计算得到物体的物理信息，所述统计方法包括从压电传感器阵列采集数据，将所述每项数据进行数据统计，其中所述数据统计的方法包括去除每项数据的最大值和最小值，计算剩余单项数据的平均值和误差，所述单项数据的平均值为单项数据的输出值。
全文摘要
本发明公开了一种多压电传感器点阵/阵列系统系统，所述多压电传感器点阵系统包括压电传感器点阵，由多个压电传感器按照预定涉及的规则排列组成，每个压电传感器通过信号线与信号处理器并行连接；逻辑控制单元，控制压电传感器点阵中各压电传感器的开和关状态；信号处理器，通过从压电传感器点阵采集到的特定的信息计算得到物体的物理信息。所述系统可计算得到更多物体的物理信息，并具有更高的测量精度和更丰富的数据。
文档编号G01D5/12GK102466489SQ20101054623
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者朱慧珑, 梁擎擎, 钟汇才 申请人:中国科学院微电子研究所