一种电容式传感器的电量采集电路、装置及采集方法与流程

本申请涉及电容式传感器，特别是涉及一种电容式传感器的电量采集电路、装置及采集方法。

背景技术：

1、电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，由于被测量变化将导致电容器电容量变化，通过测量电路，可把电容量的变化转换为电信号输出。

2、因为电容式传感器的原始信号极其微弱，电容采样芯片采样范围仅有正负15pf，在实际应用中特别容易受到外部的噪声的干扰，从而导致信号的严重失真。一般微弱信号的处理，均需要对原始信号进行放大滤波，滤波方法主要是通过设置滤波器来实现，使用滤波器会不可避免的引起原始信号幅值的衰减和相位的偏差，严重的会导致信号的失真，从而对系统的稳定性产生影响。

技术实现思路

1、基于此，本申请实施例提供一种电容式传感器的电量采集电路、装置及采集方法，以提高电容式传感器电量信号采集的可靠性。

2、第一方面，本申请实施例提供一种电容式传感器的电量采集电路，具体包括以下技术方案：

3、一种电容式传感器的电量信号采集电路，用于对电容式传感器的电量信号进行采集，所述电路包括：电容数字转换器和控制器；所述控制器包括：微分模块、判断模块和拟合模块；

4、电容数字转换器的输入端连接电容式传感器的输出端，以通过所述电容数字转换器对电容式传感器的电量信号进行采样；

5、所述电容数字转换器的输出端连接所述控制器的输入端，以将所述电量采样值发送给所述控制器；

6、所述微分模块，用于对所述电量信号进行一阶数值微分处理，得到所述电量信号的微分处理结果；

7、所述判断模块，用于判断所述微分处理结果是否满足噪声存在的限定条件；

8、所述拟合模块，用于若满足噪声存在限定条件，剔除所述电量信号中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述电量信号重新拟合；

9、所述输出模块，用于若不满足噪声存在限定条件，输出所述电量信号。

10、进一步的，所述微分模块基于公式(1)实现所述对所述电量信号进行一阶数值微分处理；

11、((x(k)-x(k-1))/t)(1)

12、其中，t为采样周期，x(k)为当前采样值，x(k-1)为上一采样值。

13、进一步的，所述拟合模块基于公式(2)实现所述剔除所述电量信号中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述电量信号重新拟合；

14、x(k)＝2x(k-1)-x(k-2)                           (2)

15、其中，x(k)为当前采样值，x(k-1)为上一采样值，x(k-2)为上上采样值。

16、进一步的，所述微分模块为一阶数值微分器。

17、进一步的，所述电容数字转换器通过i2c与所述控制器连接。

18、第二方面，本申请实施例提供一种电容式传感装置，包括电容式传感器及上面所述电容式传感器的电量信号采集电路。

19、第三方面，本申请实施例提供一种电容式传感器的电量信号滤波方法，用于对电容式传感器的电量信号进行采集，所述方法包括下述步骤：

20、获取当前电量信号；

21、对所述当前电量信号进行一阶数值微分处理，得到所述当前电量信号的微分处理结果；

22、判断所述微分处理结果是否满足噪声存在的限定条件；

23、若满足噪声存在限定条件，剔除所述当前电量信号中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述当前电量信号重新拟合；

24、若不满足噪声存在限定条件，输出所述当前电量信号。

25、进一步的，基于公式(1)实现所述对所述当前电量信号进行一阶数值微分处理；

26、((x(k)-x(k-1))/t)(1)

27、其中，t为采样周期，x(k)为当前采样值，x(k-1)为上一采样值；和/或

28、基于公式(2)实现所述剔除所述当前电量信号中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述当前电量信号重新拟合；

29、x(k)＝2x(k-1)-x(k-2)                                        (2)

30、其中，x(k)为当前采样值，x(k-1)为上一采样值，x(k-2)为上上采样值。

31、第四方面，本申请实施例提供一种电容式传感器的电量信号滤波装置，包括：

32、微分模块，用于对所述电量采样值进行一阶数值微分处理，得到所述电量采样值的微分处理结果；

33、判断模块，用于判断所述微分处理结果是否满足噪声存在的限定条件；

34、拟合模块，用于若满足噪声存在限定条件，剔除所述电量采样值中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述电量采样值重新拟合，以所述拟合后的值作为所述当前电量采样值；

35、输出模块，用于若不满足噪声存在限定条件，输出所述电量采样值。

36、第五方面，本申请实施例提供一种控制器，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上面所述的电容式传感器的电量信号滤波方法的步骤。

37、第六方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上面所述的电容式传感器的电量信号滤波方法的步骤。

38、与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

39、本申请实施例通过对电容量的采样值信号进行一阶数值微分处理，由于一阶数值微分处理对电量信号具有求导的功能，而噪声信号绝大部分是属于陡峭、不连续的高斜率信号，而真实的电量信号又具备平缓、连续的特点，故可通过对电量信号的波形斜率进行识别，如果信号中存在一些不连续、突发的高斜率信号，则可将该信号当作噪声信号，从采样的电量信号中剔除，以达到滤波的效果，从而既可以保证的电量信号的幅值和相位的不失真，也可极大限度的抑制了噪声信号。

技术特征：

1.一种电容式传感器的电量信号采集电路，用于对电容式传感器的电量信号进行采集，其特征在于，所述电路包括：电容数字转换器和控制器；所述控制器包括：微分模块、判断模块和拟合模块；

2.根据权利要求1所述的电容式传感器的采样电路，其特征在于，所述微分模块基于公式(1)实现所述对所述电量信号进行一阶数值微分处理；

3.根据权利要求1或2所述的电容式传感器的采样电路，其特征在于，所述拟合模块基于公式(2)实现所述剔除所述电量信号中的噪声信号，并对剔除所述噪声信号后的所述电量信号重新拟合；

4.根据权利要求1或2所述的电容式传感器的采样电路，其特征在于，所述微分模块为一阶数值微分器。

5.根据权利要求1或2所述的电容式传感器的采样电路，其特征在于，所述电容数字转换器通过i 2c与所述控制器连接。

6.一种电容式传感装置，其特征在于，包括电容式传感器及权利要求1至5中任一项所述电容式传感器的电量信号采集电路。

7.一种电容式传感器的电量信号滤波方法，用于对电容式传感器的电量信号进行采集，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

8.根据权利要求7所述的电容式传感器的电量信号滤波方法，其特征在于，基于公式(1)实现所述对所述当前电量信号进行一阶数值微分处理；

9.一种电容式传感器的电量信号滤波装置，其特征在于，包括：

10.一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7或8所述的电容式传感器的电量信号滤波方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7或8所述的电容式传感器的电量信号滤波方法的步骤。

技术总结
本申请实施例属于传感器技术领域，涉及一种电容式传感器的电量信号采集电路。电容数字转换器的输入端连接电容式传感器的输出端；电容数字转换器的输出端连接控制器的输入端；微分模块，用于对电量信号进行一阶数值微分处理；判断模块，用于判断微分处理结果是否满足噪声存在的限定条件；拟合模块，用于若满足噪声存在限定条件，剔除电量信号中的噪声信号，并对剔除噪声信号后的电量信号重新拟合；输出模块，用于若不满足噪声存在限定条件，输出电量信号。本申请还涉及一种电容式传感器装置/电容式传感器的电量信号滤波方法等。本申请提供的技术方案能够提高电容式传感器电量信号采集的可靠性。

技术研发人员：张海滨,汤成,许晋诚
受保护的技术使用者：帕西尼感知科技（张家港）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15