一种柔性压力传感器的校准方法与流程

本发明涉及柔性压力传感器生产领域，尤其涉及一种柔性压力传感器的校准方法。

背景技术：

现代智能生活的基础，即智能设备，都离不开传感器的使用。其中，压力传感器起着关键性的作用，在接触应力的应用场合中都离不开压力传感器，压力传感器在智能领域发挥极大作用。近年来，随着微电子技术、新材料制备工艺的发展，柔性压力传感器因其柔软、高弹性、可拉伸等优点成为许多柔性电子器件的重要组成部分,而且能够方便地对复杂表面形状的物体之间的接触应力进行测量，因此广泛用于可穿戴电子、环境监测、人机接口等领域。

然而柔性压力传感器具有的一定限制，即蠕变性、漂移性、不一致性、重复性、衰减性等特性，导致其在准确性方面一直无法满足理想的需求，因此，压力传感器的准确性是其使用效果的关键，而对柔性压力传感器的定期计量校准作为保证测试设备量值准确可靠的必要手段作用已愈发凸显。

随着柔性压力传感器的广泛应用和需求，对于柔性压力传感器的性能和准确率的要求也日益提高，但是对于对柔性传感器的精确性影响特别大的不一致性和衰减性，如今的生产厂家或使用方，主要是通过挑拣来提高柔性传感器的一致性，导致成本很高且效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种柔性压力传感器的校准方法，解决现有技术中，对柔性传感器的不一致性和衰减性的校准方式较为原始，基本是靠人工挑拣来完成，不仅投入的人力成本增加，而校准的效率也极低，失误率也极高的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种柔性压力传感器的校准方法，包括以下步骤：

步骤一，根据柔性压力传感器类型及使用情况，确定响应特征值，在根据响应特征值，选择相应采集系统，所述响应特征值是根据传感器制作厂商给的规格书，可以知道传感器的特征响应值：电流值、电压值、电容值、电阻值、磁强度值等，根据这些响应特征值，选择的电路采集系统；

步骤二，使用气囊装置对柔性压力传感器使用同一压力值施加两次以上的压力，每次施压预定时间后采集相应的响应特征值，最后得到该压力值下相应响应特征值序列；

步骤三，对同一压力值下采集的响应特征值序列进行求平均值，得到一个误差较小的平均响应特征值，从而得到一个压力值和响应特征值的对应表；

步骤四，根据柔性压力传感器的特征曲线，选定柔性压力传感器标定校准线的类型，对压力值和响应特征值的对应表进行数据拟合得到校准线。

所述特征曲线为通过柔性传感器制作厂商的规格书给出的建议特征曲线或者用户自己实际测量特征值形成的特征曲线得到，特征曲线的类型包括线性、指数型、幂指数、对数、三角函数等。

进一步的，所述步骤二中，根据柔性压力传感器的压力使用量程，使用气囊装置对柔性压力传感器施加的压力值有两组以上，每组压力值均施加两次以上，并且每组压力值均得到相应响应特征值序列，进行压力分级，级数较多，准确性相应会提高。

进一步的，所述数据拟合是利用线性拟合算法来实现。

进一步的，所述线性拟合算法为插值法或最小二乘法。

进一步的，所述柔性压力传感器为薄膜压力传感器或织物压力传感器。

进一步的，所述柔性压力传感器的集分布方式为单点式采集或阵列式采集。

进一步的，使用气囊装置对柔性压力传感器施加压力时，是将柔性压力传感器平铺在平板上，利用尺寸大小与柔性压力传感器相适应的气囊装置均匀的向柔性压力传感器整体施加压力。

进一步的，所述气囊装置对柔性压力传感器施加压力时，柔性压力传感器有多个且均匀平铺在平板上。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：由于柔性传感器的接触面变化多样和所需点数不确定，对于施加压力的设备要求能适应多种接触面和能对多点同时均匀施力，才能保证高效率的进行校准，本发明通过充气气囊对单点或者多点柔性压力传感器施加均匀地压力，取得响应特征值进行处理后进行数据拟合得到校准线，整个过程可以通过数控或计算机即可实现操作和运算，校准效率得到显著提升，得到的结果准确率高。

附图说明

图1是本发明一种柔性压力传感器的校准方法中气囊装置对柔性压力传感器施加压力的状态示意图。

图2为柔性压力传感器是单点式传感器的示意图。

图3为柔性压力传感器是阵列式传感器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明一种柔性压力传感器的校准方法的一个实施例：一种柔性压力传感器的校准方法，包括以下步骤：

一种柔性压力传感器的校准方法，包括以下步骤：

步骤一，根据柔性压力传感器类型及使用情况，确定响应特征值，在根据响应特征值，选择相应采集系统，所述响应特征值是根据传感器制作厂商给的规格书，可以知道传感器的特征响应值：电流值、电压值、电容值、电阻值、磁强度值等，根据这些响应特征值，选择的电路采集系统；

步骤二，使用气囊装置对柔性压力传感器使用同一压力值施加两次以上的压力，每次施压预定时间后采集相应的响应特征值，最后得到该压力值下相应响应特征值序列；

步骤三，对同一压力值下采集的响应特征值序列进行求平均值，得到一个误差较小的平均响应特征值，从而得到一个压力值和响应特征值的对应表；

步骤四，根据柔性压力传感器的特征曲线，选定柔性压力传感器标定校准线的类型，对压力值和响应特征值的对应表进行数据拟合得到校准线。

所述特征曲线为通过柔性传感器制作厂商的规格书给出的建议特征曲线或者用户自己实际测量特征值形成的特征曲线得到，特征曲线的类型包括线性、指数型、幂指数、对数、三角函数等。

根据本发明一种柔性压力传感器的校准方法的一个实施例，本实施例与上一实施例的区别是：所述步骤二中，根据柔性压力传感器的压力使用量程，使用气囊装置对柔性压力传感器施加的压力值有两组以上，每组压力值均施加两次以上，并且每组压力值均得到相应响应特征值序列，进行压力分级，级数较多，准确性相应会提高。

根据本发明一种柔性压力传感器的校准方法的另一个实施例，一种柔性压力传感器的校准方法，包括以下步骤：

步骤一，根据柔性压力传感器类型及使用情况，确定响应特征值，在根据响应特征值，选择相应采集系统，所述响应特征值是根据传感器制作厂商给的规格书，可以知道传感器的特征响应值：电流值、电压值、电容值、电阻值、磁强度值等，根据这些响应特征值，选择的电路采集系统；

步骤二，使用气囊装置对柔性压力传感器使用同一压力值施加两次以上的压力，每次施压预定时间后采集相应的响应特征值，最后得到该压力值下相应响应特征值序列；

步骤三，对同一压力值下采集的响应特征值序列进行求平均值，得到一个误差较小的平均响应特征值，从而得到一个压力值和响应特征值的对应表；

步骤四，根据柔性压力传感器的特征曲线，选定柔性压力传感器标定校准线的类型，对压力值和响应特征值的对应表进行数据拟合得到校准线。

所述特征曲线为通过柔性传感器制作厂商的规格书给出的建议特征曲线或者用户自己实际测量特征值形成的特征曲线得到，特征曲线的类型包括线性、指数型、幂指数、对数、三角函数等；

作为优选，利用线性拟合算法所述线性拟合算法为插值法或最小二乘法。

根据本发明一种柔性压力传感器的校准方法的另一个实施例，所述柔性压力传感器为薄膜压力传感器或织物压力传感器。

如图2和图3所示，本发明一种柔性压力传感器的校准方法的另一个实施例，所述柔性压力传感器的集分布方式为单点式采集或阵列式采集。

图1示出了本发明一种柔性压力传感器的校准方法的另一个实施例：一种柔性压力传感器的校准方法，包括以下步骤：

步骤一，根据柔性压力传感器类型及使用情况，确定响应特征值，在根据响应特征值，选择相应采集系统，所述响应特征值是根据传感器制作厂商给的规格书，可以知道传感器的特征响应值：电流值、电压值、电容值、电阻值、磁强度值等，根据这些响应特征值，选择的电路采集系统；

步骤二，使用气囊装置对柔性压力传感器使用同一压力值施加两次以上的压力，每次施压预定时间后采集相应的响应特征值，最后得到该压力值下相应响应特征值序列；使用气囊装置对柔性压力传感器施加压力时，是将柔性压力传感器1平铺在平板2上，利用尺寸大小与柔性压力传感器1相适应的气囊装置3均匀的向柔性压力传感器1整体施加压力；

步骤三，对同一压力值下采集的响应特征值序列进行求平均值，得到一个误差较小的平均响应特征值，从而得到一个压力值和响应特征值的对应表；

步骤四，根据柔性压力传感器的特征曲线，选定柔性压力传感器标定校准线的类型，对压力值和响应特征值的对应表进行数据拟合得到校准线。

根据本发明一种柔性压力传感器的校准方法的另一个实施例，所述气囊装置对柔性压力传感器施加压力时，柔性压力传感器有多个且均匀平铺在平板2上。

本发明的原理：

由于柔性压力传感器的蠕变性、漂移性、不一致性、重复性、衰减性等特性，导致其在准确性方面一直无法满足理想的需求，需要对每个传感器进行校准，而且由于柔性压力传感器的接触面和点数多的问题，需要一个可以施加均匀压力的适应性强而且高效率的设备，因此本发明通过充气气囊对单点或者多点柔性压力传感器施加均匀地压力，取得响应特征值进行处理后进行数据拟合得到校准线。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。