一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法，包括：构建RC微分待测电路；采用人工智能算法正向生成第一随机电压控制序列；用第一随机电压控制序列从零电位将待测电容充放电至白噪声；采用人工智能算法逆向生成第二随机电压控制序列；用第二随机电压控制序列从白噪声充放电至零电位；循环产生重复的噪声充放电过程，在待测电容的两端产生电压差，电压差与测量的输出电压之和等于输入的总电压；根据第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列拟合出电荷总量的变化系数；利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值。该方法减少杂散电容对测量的干扰，提高电容测量精度。提高电容测量精度。提高电容测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及电容测量
，具体涉及一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法及系统。

技术介绍

[0002]在石油、化工、冶金等工业领域中，电容传感器由于其结构简单及非侵入性等特点得到了广泛应用。例如在气力输送系统中可以用电容传感器来获得浓度信号和流动噪声信号，从而测量物料的质量流量；又如可以用电容传感器作为传感器阵列开发过程层析成像技术，获得物质内部的图像信息。在CT等技术中，可以用成像技术提高过程效率，降低CT里面X光对人体的损害。农业上也可以用成像技术做植物冠形的成像。许多农业传感器应用也是基于电容传感器，比如土壤水分传感器。在手机触摸屏的设计中，也不可避免地用到电容传感器。由于电容传感器的广泛采用，不可避免地要涉及到电容的测量问题。通常电容传感器的结构可以用图1来表示，图1中，C
x
为传感器两极板之间的电容，即待测电容；C
s1
和C
s2
为传感器两极板和屏蔽罩之间的分布电容。在所提及的这些电容测量系统中，待测电容值通常在0.01～1pF之间变化，但由于C
s1
和C
s2
，加上连接电缆引入的分布电容一般都大于100pF，由于待测电容值远远小于分布电容值，因此要求测量电路具有较高的灵敏度和抗分布电容特性，在测量电路中，存在待测电容充放电测量时周围各个杂散电容影响测量精度的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法及系统，解决一个简易电容充放电测量时周围各个杂散电容影响测量精度的问题，减少杂散电容对电容测量的干扰，提高电容测量精度。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法，包括：
[0005]构建RC微分待测电路；
[0006]采用人工智能算法正向生成第一随机电压控制序列；
[0007]用第一随机电压控制序列从零电位将待测电容充放电至白噪声；
[0008]采用人工智能算法逆向生成第二随机电压控制序列；
[0009]用第二随机电压控制序列从白噪声充放电至零电位；
[0010]循环产生重复的噪声充放电过程，在待测电容的两端产生电压差，所述电压差与测量的电阻两端的输出电压之和等于输入的总电压；
[0011]根据第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列拟合出电荷总量的变化系数；
[0012]利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值。
[0013]可选地，在利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值步骤之后还包括：选取设定的时间长度计算得到的待测电容值序列与单个时间点获得的待测电容值进行比较得到比较结果；
[0014]若比较结果不一致，则调整第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列；
[0015]若比较结果一致，则利用输出电压序列和待测电容值序列构建预设电容值的模型。
[0016]可选地，人工智能算法采用生成对抗网络。
[0017]可选地，人工智能算法采用扩散模型。
[0018]可选地，人工智能算法采用变分自编码模型。
[0019]可选地，人工智能算法采用基于流的模型。
[0020]第二方面，本专利技术实施例提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量系统，包括：测量电路构建模块、电压控制序列生成模块、充放电控制模块和计算模块，所述测量电路构建模块用于构建RC微分待测电路；
[0021]所述电压控制序列生成模块用于采用人工智能算法正向生成第一随机电压控制序列，采用人工智能算法逆向生成第二随机电压控制序列；
[0022]所述充放电控制模块利用第一随机电压控制序列从零电位将待测电容充放电至白噪声，利用第二随机电压控制序列从白噪声充放电至零电位；
[0023]所述计算模块根据循环产生重复的噪声充放电过程，在待测电容的两端产生电压差，所述电压差与测量的电阻两端的输出电压之和等于输入的总电压；
[0024]根据第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列拟合出电荷总量的变化系数；
[0025]利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值。
[0026]可选地，系统还包括模型构建模块，所述模型构建模块用于选取设定的时间长度计算得到的待测电容值序列与单个时间点获得的待测电容值进行比较得到比较结果；
[0027]若比较结果不一致，则调整第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列；
[0028]若比较结果一致，则利用输出电压序列和待测电容值序列构建预设电容值的模型。
[0029]可选地，人工智能算法采用生成对抗网络或扩散模型或变分自编码模型或基于流的模型。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术实施例提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法及系统，通过一个RC微分或者高频通过的方式连接的待测电容，不断使用人工智能生成过程在带噪声的环境里将低频与高频互相转换，解决远大于待测电容的杂散电容所带来的干扰问题，提高了电容测量的精度。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0033]图1示出了通常电容传感器的结构图；
[0034]图2示出了本专利技术第一实施例所提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法的流程图；
[0035]图3示出了本专利技术第一实施例构建的RC待测电路的电路结构图；
[0036]图4示出了本专利技术第一实施例中生成对抗网络的结构图；
[0037]图5示出了本专利技术第一实施例中另一种待测电路的电路结构图；
[0038]图6示出了本专利技术第一实施例中另一种待测电路的电路结构图；
[0039]图7示出了本专利技术另一实施例所提供的一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量系统的结构框图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能算法的简易充放电电容测量方法，其特征在于，包括：构建RC微分待测电路；采用人工智能算法正向生成第一随机电压控制序列；用第一随机电压控制序列从零电位将待测电容充放电至白噪声；采用人工智能算法逆向生成第二随机电压控制序列；用第二随机电压控制序列从白噪声充放电至零电位；循环产生重复的噪声充放电过程，在待测电容的两端产生电压差，所述电压差与测量的电阻两端的输出电压之和等于输入的总电压；根据第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列拟合出电荷总量的变化系数；利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用输出电压序列、第一随机电压控制序列、第二随机电压控制序列和电荷总量变化系数拟合出待测电容值步骤之后还包括：选取设定的时间长度计算得到的待测电容值序列与单个时间点获得的待测电容值进行比较得到比较结果；若比较结果不一致，则调整第一随机电压控制序列和第二随机电压控制序列；若比较结果一致，则利用输出电压序列和待测电容值序列构建预设电容值的模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工智能算法采用生成对抗网络。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工智能算法采用扩散模型。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工智能算法采用变分自编码模型。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：常松，盛建东，蒋平安，陈冰，张凯，程军回，王新军，张文洁，
申请(专利权)人：新疆海狸农牧业软件有限公司，
类型：发明
国别省市：