信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟与流程

本申请涉及压电传感器信号处理领域，特别是涉及一种信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟。

背景技术：

1、压电传感器，是一种将机械压力转换成电信号的传感器，其利用压电材料的特性，当外力施加在其表面时，内部电荷分布发生变化，从而产生电压。压电传感器将物理量转换成电信号，而电信号的处理需要依靠芯片。因此，在实际应用中，通常将压电传感器与信号处理电路互相组合，以增强传感器的功能以及测量精度，使其更好地满足不同行业的需求。

2、图1是相关技术中压电传感器的状态变化示意图。其中，图1a代表压电传感器受力时的状态变化过程。压电传感器通常是类平行板电容器结构，介质中有均匀的正负电荷。在不受外力的情况下，整体呈现电中性，当传感器受力时，正负电荷的几何中心发生错位，从而在两极板上呈现出感应电荷。受力越大，则正负电荷的几何中心的错位程度越大，极板上的电荷量也越大。若传感器承受相反方向的压力，与上同理，也产生电荷，但各极板对应的电荷符号会根据力的方向改变。压电传感器内部电荷变化时会输出电压，信号处理电路根据输出电压判定是否发生了压强事件。图1b代表压电传感器受温漂影响时的状态变化过程。当环境温度上升导致压电传感器的温度上升时，压电传感器也会产生感应电荷，导致压电传感器的基线电压(压电传感器不受力时的输出电压)抬升，有可能导致信号处理电路错误地判定发生了压强事件。

3、针对相关技术中存在压电传感器受温漂影响而误触发压强事件的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够消除压电传感器温漂影响的信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟。

2、第一方面，本申请提供了一种信号处理方法，包括：

3、将压电传感器的输出电压进行差分变换，得到第一差分电压；

4、将所述第一差分电压和阈值电压进行比较；其中，所述阈值电压的绝对值大于对所述压电传感器在未受压力情况下对温漂电压进行差分变换后得到的绝对值；

5、在所述第一差分电压的绝对值不小于所述阈值电压的绝对值的情况下，判定所述压电传感器发生压强事件。

6、在其中一些实施例中，所述阈值电压的绝对值小于第二差分电压的绝对值，所述第二差分电压为所述压电传感器发生压强事件时对输出电压进行差分变换后得到的最大差分电压或者最小差分电压。

7、在其中一些实施例中，所述阈值电压包括第一阈值电压，所述第一阈值电压大于零且小于所述最大差分电压。

8、在其中一些实施例中，判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

9、在所述第一差分电压大于零且不小于所述第一阈值电压的情况下，判定所述压电传感器处于施压状态。

10、在其中一些实施例中，所述阈值电压包括第二阈值电压，所述第二阈值电压小于零且大于所述最小差分电压。

11、在其中一些实施例中，判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

12、在所述第一差分电压小于零且不大于所述第二阈值电压的情况下，判定所述压电传感器处于撤力状态。

13、在其中一些实施例中，所述阈值电压包括第一阈值电压和第二阈值电压，所述第一阈值电压大于零且小于所述最大差分电压，所述第二阈值电压小于零且大于所述最小差分电压；判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

14、将所述第一差分电压和所述第一阈值电压进行比较；

15、响应于所述第一差分电压不小于所述第一阈值电压的比较结果，将所述第一差分电压和所述第二阈值电压进行比较；

16、响应于所述第一差分电压不大于所述第二阈值电压的比较结果，判定所述压电传感器发生压强事件。

17、第二方面，本申请提供了一种信号处理电路，包括：差分模块和控制模块，所述差分模块与所述控制模块连接；其中，

18、所述差分模块，用于对压电传感器的输出电压进行差分变换，得到第一差分电压；

19、所述控制模块，用于执行上述第一个方面所述的信号处理方法。

20、在其中一些实施例中，所述差分模块包括：采样单元和减法单元，所述采样单元与所述减法单元连接；其中，

21、所述采样单元，用于按照预设周期采集所述压电传感器的输出电压，得到采样信号；

22、所述减法单元，用于对前后相邻的两个采样信号作差，得到所述第一差分电压。

23、在其中一些实施例中，所述控制模块包括：比较单元和逻辑单元，所述比较单元与所述逻辑单元连接；其中，

24、所述比较单元，用于将所述第一差分电压与阈值电压进行比较，得到比较结果；

25、所述逻辑单元，用于根据所述比较结果输出判定结果，其中，所述判定结果包括是否发生压强事件。

26、在其中一些实施例中，所述比较单元包括：第一比较器和第二比较器，所述第一比较器和所述第二比较器的输入端分别与所述差分模块的输出端连接，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端分别与所述逻辑单元的输入端连接；

27、其中，

28、所述第一比较器用于将所述第一差分电压和第一阈值电压进行比较；

29、所述第二比较器用于将所述第一差分电压和第二阈值电压进行比较。

30、在其中一些实施例中，还包括：放大单元，与所述差分模块连接，用于对所述压电传感器的输出电压和/或所述第一差分电压进行放大处理。

31、第三方面，本申请提供了一种压电感应系统，包括：压电传感器和权利要上述第二方面所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

32、第四方面，本申请提供了一种电子烟，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和上述第二方面所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

33、上述信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟，由于压强引起的输出电压的斜率较大，差分后的值也较大，而温漂引起的输出电压的斜率较小，差分后的值也较小，如此，可以通将压电传感器的输出电压进行差分变换，设置阈值电压来区分压强引起的输出电压差分值和温漂电压差分值，消除温漂影响，避免误触发压强事件。

技术特征：

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述阈值电压的绝对值小于第二差分电压的绝对值，所述第二差分电压为所述压电传感器发生压强事件时对输出电压进行差分变换后得到的最大差分电压或者最小差分电压。

3.根据权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，所述阈值电压包括第一阈值电压，所述第一阈值电压大于零且小于所述最大差分电压。

4.根据权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

5.根据权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，所述阈值电压包括第二阈值电压，所述第二阈值电压小于零且大于所述最小差分电压。

6.根据权利要求5所述的信号处理方法，其特征在于，判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

7.根据权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，所述阈值电压包括第一阈值电压和第二阈值电压，所述第一阈值电压大于零且小于所述最大差分电压，所述第二阈值电压小于零且大于所述最小差分电压；判定所述压电传感器发生压强事件，包括：

8.一种信号处理电路，其特征在于，包括：差分模块和控制模块，所述差分模块与所述控制模块连接；其中，

9.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，所述差分模块包括：采样单元和减法单元，所述采样单元与所述减法单元连接；其中，

10.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，所述控制模块包括：比较单元和逻辑单元，所述比较单元与所述逻辑单元连接；其中，

11.根据权利要求10所述的信号处理电路，其特征在于，所述比较单元包括：第一比较器和第二比较器，所述第一比较器和所述第二比较器的输入端分别与所述差分模块的输出端连接，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端分别与所述逻辑单元的输入端连接；其中，

12.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，还包括：放大单元，与所述差分模块连接，用于对所述压电传感器的输出电压和/或所述第一差分电压进行放大处理。

13.一种压电感应系统，其特征在于，包括：压电传感器和权利要求8至12中任一项所述信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

14.一种电子烟，其特征在于，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和权利要求8至12中任一项所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

技术总结
本申请涉及一种信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟，通过将压电传感器的输出电压进行差分变换，得到第一差分电压；将第一差分电压和阈值电压进行比较；其中，阈值电压的绝对值大于对压电传感器在未受压力情况下对温漂电压进行差分变换后得到的绝对值；在第一差分电压的绝对值不小于阈值电压的绝对值的情况下，判定压电传感器发生压强事件。通过本申请，能够消除压电传感器温漂影响，避免误触发压强事件。

技术研发人员：王志轩,刘茂强,杨佳锋,王佳鑫,赵勇
受保护的技术使用者：无锡微纳核芯电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29