【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电容压力传感，具体而言，涉及一种电容压力传感阵列的防串扰感测电路及其感测方法。
技术介绍
1、电容压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器。随着离子导电材料的研究发展，业内出现了基于离子导电材料的离子电容式压力传感器，这种电容压力传感器具有柔韧性好、高灵敏度、低功耗、低温度依赖等优点，可以构成电容压力传感阵列应用在消费电子、智能穿戴、医疗器械、工业检测等不同领域的高精度压力分布测量的场景。但是，由于电容压力传感阵列中同行或同列的感测电容在电容检测过程中共用电极或电介质层，当共用的电极或电介质层被施加电压，导致同行或同列的其他感测电容与待测电容之间存在寄生电容从而发生同行或同列之间的串扰现象，降低了常规的基于电容压力传感器阵列的电容感测电路对感测电容的检测精度，从而无法满足高精度压力分布测量的需求。因而，亟需一种改进的电容压力传感阵列的感测电路和感测方法来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提出一种电容压力传感阵列的防串扰感测电路及其感测方法，可以防止电容压力传感阵列的同行或同列之间的串扰现象，提高电容压力传感器阵列的感测电路对感测电容的检测精度，满足医疗器械等不同应用场景下的高精度压力分布测量的需求。
2、第一方面，本申请实施例提出一种电容压力传感阵列的防串扰感测电路，包括：
3、电容压力传感阵列，包括m行n列压力感测电容，所述m行n列压力感测电容中每一行压力感测电容的驱动端被配置为根据
4、至少一个容压转换单元，每个容压转换单元包括运算放大器和参考电容，所述参考电容的两端分别连接至所述运算放大器的反相输入端和输出端；所述运算放大器的正相输入端输入参考电压，所述运算放大器的输出端输出所述正向激励电压和负向激励电压分别对应的第一检测电压和第二检测电压；所述m行n列压力感测电容中每一列压力感测电容的检测端被配置为根据列选通状态分别连接对应的所述运算放大器的反相输入端和参考电压；
5、控制单元，连接所述运算放大器的输出端，用于基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值。
6、在一些实施方式中，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时输入所述激励电压，在所在行的行选通状态为非选通时输入所述参考电压。
7、在一些实施方式中，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时，通过行选通开关连接到所述激励电压的输入通路；在所在行的行选通状态为非选通时通过所述行选通开关连接到所述参考电压的输入通路。
8、在一些实施方式中，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，连接对应的所述运算放大器的反相输入端；在所在列的列选通状态为非选通时输入所述参考电压。
9、在一些实施方式中，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，通过列选通开关连接到所述运算放大器的反相输入端的输入通路；在所在列的列选通状态为非选通时，通过所述列选通开关连接到所述参考电压的输入通路。
10、在一些实施方式中，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
11、计算所述第一检测电压和第二检测电压的差值与所述正向激励电压和负向激励电压的幅值之和的比值，并基于所述比值与所述参考电容的电容值的乘积计算所述压力感测电容的电容值。
12、在一些实施方式中，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为根据行选通状态分别输入激励电压和参考电压包括：所述每一行压力感测电容的驱动端在所在行的行选通状态为选通时依次输入激励时间相同的、幅值相等的正向激励电压和负向激励电压，或者依次输入激励时间相同的、幅值相等的负向激励电压和正向激励电压。
13、在一些实施方式中，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
14、计算所述第一检测电压和第二检测电压的差值与所述正向激励电压和负向激励电压的两倍幅值之间的比值，并基于所述比值与所述参考电容的电容值的乘积计算所述压力感测电容的电容值。
15、在一些实施方式中，所述控制单元还被配置为：当目标行的行选通开关切换为非选通时，控制每一列的列选通开关切换为非选通，使得每一列压力感测电容的检测端输入参考电压，以清除所述目标行的压力感测电容的电荷。
16、在一些实施方式中，所述容压转换单元包括电容短接开关，所述电容短接开关的两端分别连接所述参考电容的两端，所述电容短接开关被配置为在所在列的列选通状态为非选通时闭合以清除所述参考电容的电荷。
17、在一些实施方式中，还包括多路选择单元，用于在所在列的列选通状态为选通时，将至少一列压力感测电容的检测端依次连接至至少一个运算放大器的反相输入端。
18、第二方面，本申请实施例提出一种电容压力传感阵列的感测方法，应用于如前述任一实施方式所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，包括：
19、根据目标行的行选通状态，向目标行的压力感测电容的驱动端分别输入激励电压和参考电压；其中，在所述目标行的行选通状态为选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端交替输入正向激励电压和负向激励电压；
20、在所述目标行的行选通状态为选通时，切换每一列的列选通状态为选通，将每一列压力感测电容的检测端连接至对应的运算放大器的反相输入端，以从每一列的运算放大器的输出端检测到所述正向激励电压和负向激励电压分别对应的第一检测电压和第二检测电压；
21、基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、第一检测电压和第二检测电压、参考电容的电容值计算得到所述目标行的压力感测电容的电容值。
22、在一些实施方式中，所述在所述目标行的行选通状态为选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端交替输入正向激励电压和负向激励电压包括：在所述目标行的行选通状态为选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端依次输入激励时间相同的、幅值相等的正向激励电压和负向激励电压，或者依次输入激励时间相同的、幅值相等的负向激励电压和正向激励电压。
23、在一些实施方式中，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、第一检测电压和第二检测电压、参考电容的电容值计算得到所述目标行的压力感测电容的电容值包括：
24、计算所述第一检测电压和第二检测电压的差值与所述正向激励电压和负向激励电压的幅值本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时输入所述激励电压，在所在行的行选通状态为非选通时输入所述参考电压。
3.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时，通过行选通开关连接到所述激励电压的输入通路；在所在行的行选通状态为非选通时通过所述行选通开关连接到所述参考电压的输入通路。
4.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，连接对应的所述运算放大器的反相输入端；在所在列的列选通状态为非选通时输入所述参考电压。
5.根据权利要求4所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，通过列选通开关连接到所述运算放大器的反相输入端
6.根据权利要求1所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
7.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为根据行选通状态分别输入激励电压和参考电压包括：所述每一行压力感测电容的驱动端在所在行的行选通状态为选通时依次输入激励时间相同的、幅值相等的正向激励电压和负向激励电压，或者依次输入激励时间相同的、幅值相等的负向激励电压和正向激励电压。
8.根据权利要求7所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
9.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述控制单元还被配置为：当目标行的行选通开关切换为非选通时，控制每一列的列选通开关切换为非选通，使得每一列压力感测电容的检测端输入参考电压，以清除所述目标行的压力感测电容的电荷。
10.根据权利要求9所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述容压转换单元包括电容短接开关，所述电容短接开关的两端分别连接所述参考电容的两端，所述电容短接开关被配置为在所在列的列选通状态为非选通时闭合以清除所述参考电容的电荷。
11.根据权利要求1所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，还包括多路选择单元，用于在所在列的列选通状态为选通时，将至少一列压力感测电容的检测端依次连接至至少一个运算放大器的反相输入端。
12.一种电容压力传感阵列的感测方法，应用于如权利要求1-11任一项所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的电容压力传感阵列的感测方法，其特征在于，所述在所述目标行的行选通状态为选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端交替输入正向激励电压和负向激励电压包括：在所述目标行的行选通状态为选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端依次输入激励时间相同的、幅值相等的正向激励电压和负向激励电压，或者依次输入激励时间相同的、幅值相等的负向激励电压和正向激励电压。
14.根据权利要求13所述的电容压力传感阵列的感测方法，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、第一检测电压和第二检测电压、参考电容的电容值计算得到所述目标行的压力感测电容的电容值包括：
15.根据权利要求13所述的电容压力传感阵列的感测方法，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、第一检测电压和第二检测电压、参考电容的电容值计算得到所述目标行的压力感测电容的电容值包括：
16.根据权利要求13所述的电容压力传感阵列的感测方法，其特征在于，所述方法包括：在所述目标行的行选通状态为非选通时向所述目标行的压力感测电容的驱动端输入参考电压，切换每一列的列选通状态为非选通，向每一列压力感测电容的检测端输入参考电压以清除所述目标行的压力感测电容的电荷，将每一列对应的容压转换单元中的参考电容短接以清除所述参考电容的电荷。
...【技术特征摘要】
1.一种电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时输入所述激励电压，在所在行的行选通状态为非选通时输入所述参考电压。
3.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为：在所在行的行选通状态为选通时，通过行选通开关连接到所述激励电压的输入通路；在所在行的行选通状态为非选通时通过所述行选通开关连接到所述参考电压的输入通路。
4.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，连接对应的所述运算放大器的反相输入端；在所在列的列选通状态为非选通时输入所述参考电压。
5.根据权利要求4所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一列压力感测电容的检测端被配置为：在所在列的列选通状态为选通时，通过列选通开关连接到所述运算放大器的反相输入端的输入通路；在所在列的列选通状态为非选通时，通过所述列选通开关连接到所述参考电压的输入通路。
6.根据权利要求1所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
7.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述每一行压力感测电容的驱动端被配置为根据行选通状态分别输入激励电压和参考电压包括：所述每一行压力感测电容的驱动端在所在行的行选通状态为选通时依次输入激励时间相同的、幅值相等的正向激励电压和负向激励电压，或者依次输入激励时间相同的、幅值相等的负向激励电压和正向激励电压。
8.根据权利要求7所述的电容压力传感阵列的防串扰感测电路，其特征在于，所述基于所述正向激励电压和负向激励电压的幅值、所述第一检测电压和第二检测电压、所述参考电容的电容值计算得到所述m行n列压力感测电容中目标行的压力感测电容的电容值包括：
9.根据权利要求2所述的电容压力传感阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾龙浩，佟超，陈立洋，郝精诚，陈立波，
申请(专利权)人：悟通感控北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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