專利名稱：一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的觸覺(jué)感知，尤其是陣列式的溫度覺(jué)感知裝置， 該裝置可實(shí)現(xiàn)溫度覺(jué)的機(jī)器人感知，屬于機(jī)器人測(cè)控領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)，成為二十一世紀(jì)最令人鼓舞的信息應(yīng)用技術(shù)之一?！岸喔兄⒔换バ院团R場(chǎng)感”是理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所追求的目標(biāo)。技術(shù)的重要性已經(jīng)被廣泛認(rèn)識(shí)并得到深入研究，不斷優(yōu)化和完善的力觸覺(jué)算法及柔性、紋理觸覺(jué)復(fù)現(xiàn)裝置已能夠較好地模擬虛擬場(chǎng)景物體柔性、 紋理力觸覺(jué)特性，而形狀觸覺(jué)、溫度觸覺(jué)等觸覺(jué)可以感知物體的形狀特性、熱量屬性等，在該領(lǐng)域的人機(jī)交互技術(shù)研究尚少。觸覺(jué)是人類感知外部世界的重要手段。溫度覺(jué)作為觸覺(jué)的一種在人的整個(gè)感知系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，人手觸摸不同熱屬性的物體時(shí)有著不同的溫度感覺(jué)，據(jù)此人可以判斷出物體的熱屬性。到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)觸覺(jué)的研究都集中于力觸覺(jué)，力觸覺(jué)再現(xiàn)裝置的研究已比較透徹。而溫度覺(jué)作為力觸覺(jué)的主要輔助手段，在觸覺(jué)建立過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中加入溫度覺(jué)可以增強(qiáng)人的臨場(chǎng)感和沉浸感。溫度觸覺(jué)感知技術(shù)是一項(xiàng)新興的研究方向，所涉及的學(xué)科眾多，跨越的學(xué)科有機(jī)械、材料、電子學(xué)等多個(gè)方面。溫度觸覺(jué)感知技術(shù)的深入研究，將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)其在醫(yī)學(xué)、軍事、機(jī)器人仿真、工業(yè)制造、教育及其娛樂(lè)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。由于溫度覺(jué)感知裝置中涉及熱量的傳遞和溫度的感知，為得到物體的熱屬性，裝置對(duì)溫度測(cè)量精度和分辨率提出了較高的要求，而為了進(jìn)一步得到物體不同位置材質(zhì)所表現(xiàn)出的熱屬性，則對(duì)溫度覺(jué)感知裝置提出了較高的空間分辨能力要求，陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置能夠同時(shí)提供一定空間范圍內(nèi)的溫度信息，為實(shí)現(xiàn)材料熱傳導(dǎo)特性和多材質(zhì)物體熱屬性識(shí)別提供了手段。為實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通常采用集總參數(shù)傳感器陣列式分布測(cè)量和分布參數(shù)平面式傳感器直接測(cè)量實(shí)現(xiàn)，其中分布式通常采用電阻抗成像(EIT)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其具有空間解析連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)，但其單點(diǎn)測(cè)量易受相鄰位置參數(shù)的影響，因而很難實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。集總參數(shù)傳感器陣列式分布測(cè)量對(duì)各個(gè)單獨(dú)位置上的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，空間解析不連續(xù)，但傳感器所處位置的測(cè)量結(jié)果受附件參數(shù)交叉干擾小，可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，而沒(méi)有分布傳感器的位置可采用擬合的方法推導(dǎo)得到。目前國(guó)內(nèi)外在陣列式傳感器方面主要用于觸點(diǎn)位置定位以及該點(diǎn)壓力大小的研究，其傳感方式常用光電式、觸點(diǎn)式、電容式、電感式、壓阻式和微機(jī)械式等。就陣列式溫度覺(jué)傳感器而言，1995年Franco Castelli設(shè)計(jì)了一種8 X 8陣列尺寸為18mmX 18mm觸覺(jué)傳感器，其中包括的溫度覺(jué)感知元件采用銅熱敏電阻，可應(yīng)用于被接觸物體的材質(zhì)熱屬性識(shí)別。1996年Li Ping采用非掃描方式設(shè)計(jì)了一種具有快速響應(yīng)的非掃描方式的觸覺(jué)傳感器陣列，將力、壓力、溫度和生化傳感功能集成在一起，采用壓電諧振器作為感知元件。2005年Hidekimi Takao設(shè)計(jì)了硅基多功能智能觸覺(jué)圖像陣列傳感器，其具有應(yīng)力和溫度感知功能，在3. 04mmX 3. 04mm范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 6 X 6個(gè)傳感器的集成，在力、 壓力測(cè)量以及力和溫度觸點(diǎn)定位取得較好結(jié)果。2009年Chia Hsien Lin設(shè)計(jì)了一種具有熱、力和微振動(dòng)傳感功能的仿生觸覺(jué)傳感器陣列，同時(shí)采集溫度信號(hào)的交直流部分，主要通過(guò)交流部分材質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)銅、鋁、鋼和塑料取得了較好的識(shí)別效果。采用(FTI溫度*傳感*陣列)+ (FTI溫度觸覺(jué)傳感)檢索，國(guó)內(nèi)基于溫度的觸覺(jué)感知方面專利有CN200910034949和CN201010i;34052，CN200910034949基于單個(gè)點(diǎn)的溫度感知，其尺寸較大而不是陣列式。CN201010134052采用陣列波導(dǎo)光柵進(jìn)行溫度傳感，與本裝置采用的方法不同。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有基于溫度敏感電阻器件的陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)溫度觸覺(jué)感知的需要，本實(shí)用新型提出了一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置。該裝置可快速對(duì)一定空間范圍內(nèi)的溫度分布及其變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，具有溫度測(cè)量精度高、 速度快、空間分辨率好、抗干擾性能優(yōu)良的特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置，包括溫度敏感陣列、行多路選擇器及列多路選擇器、反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路，所述的溫度敏感陣列由按照陣列分布的作為溫度敏感單元的溫度敏感電阻Rij構(gòu)成，其中，I為行數(shù)，#為列數(shù)，i=l、2、…、見(jiàn)j=l、2、…、見(jiàn)溫度敏感電阻Ri j的一端與行多路選擇器的端連接，另一端與列多路選擇器的ym端連接，行多路選擇器的、、％、…、 %端口和列多路選擇器的bH1、bH2、…、bHN端口都與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路的輸出電壓Vf相連，列多路選擇器的％1、aH2、…、ara端口都與測(cè)試電壓V1相連，行多路選擇器的bu、bL2,…、端口相連并與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路的輸入端以及采樣電阻&的一端相連，采樣電阻&的另一端接地，行多路選擇器及列多路選擇器分別由行控制信號(hào)和列控制信號(hào)控制，所述反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路的輸入端作為測(cè)量電壓Vu的輸出端口。本實(shí)用新型采用溫度傳感陣列分布式結(jié)構(gòu)，陣列可大于5X5，陣列中每一個(gè)測(cè)溫電阻一端與所在的列線相連，另一端與所在的行線相連，其陣列分布的形狀可為矩形、圓形、橢圓形、三角形等形狀。溫度傳感器采用微小尺寸NTC溫度敏感電阻，單個(gè)NTC電阻的平面尺寸不大于2mmX2mm。為消除相鄰溫度點(diǎn)的測(cè)量干擾，設(shè)計(jì)了多路選擇器、反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路實(shí)現(xiàn)反饋驅(qū)動(dòng)隔離技術(shù)對(duì)每一個(gè)溫度敏感電阻進(jìn)行隔離測(cè)量，每秒鐘可掃描測(cè)量 100個(gè)以上的溫度點(diǎn)。本實(shí)用新型以溫度觸覺(jué)傳感器陣列作為溫度感知的核心，溫度敏感單元采用微小尺寸測(cè)溫型高精度NTC電阻，其平面尺寸不大于2mmX 2mm ；具有陣列交叉分布式結(jié)構(gòu)，共同組成一個(gè)NXM矩陣，陣列大于5X5，陣列中每一個(gè)測(cè)溫電阻一端與所在的列線相連，另一端與所在的行線相連，其陣列分布的形狀可為矩形、圓形、橢圓形、三角形等形狀；測(cè)量控制電路包括多路選擇器和反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路，多路選擇器、反饋驅(qū)動(dòng)電路采用逐一掃描方式從陣列式傳感器中隔離出所要測(cè)量的溫度傳感單元，并將該傳感單元的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，并把該電壓信號(hào)作為本裝置的輸出量。采用反饋驅(qū)動(dòng)隔離測(cè)量技術(shù)，對(duì)陣列中的每一個(gè)溫度傳感單元采用電路自動(dòng)先分壓驅(qū)動(dòng)，而后反饋，再分壓，再反饋的方式將溫度傳感單元從陣列中虛擬隔離出來(lái)測(cè)量，并將最終穩(wěn)定電壓輸出給后繼測(cè)量電路，單個(gè)溫度傳感器的隔離驅(qū)動(dòng)掃描測(cè)量時(shí)間小于10ms(l U s)。本實(shí)用新型裝置的工作原理行控制信號(hào)和列控制信號(hào)分別控制行多路選擇器 1、列多路選擇器2的每個(gè)選擇單元的選擇情況。陣列中溫度傳感器檢測(cè)各自所處位置的溫度，并將溫度變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻變化。根據(jù)所要測(cè)量的電阻在陣列中所處的位置，列控制信號(hào)控制列多路選擇器選擇被測(cè)電阻相應(yīng)列與所要加載測(cè)試電壓VI相連，忽略列多路選擇器的導(dǎo)通電阻，此時(shí)該列電壓與所加載測(cè)試電壓相等，而其它列j與反饋電壓VF相連，這些列上的電壓值與VF相等，而后行控制信號(hào)控制行多路選擇器選擇被測(cè)電阻相應(yīng)行i與分壓電阻RS相連，其它行也與反饋電壓線相連通，忽略行多路選擇器的導(dǎo)通電阻，這些行上的電壓值也與VF相等，測(cè)試電壓VI通過(guò)被測(cè)電阻Rij連接到分壓采樣電阻RS到信號(hào)地， 在被測(cè)電阻和分壓采樣電阻連接處的電壓Vij=RSVI/ (RS+Rij)，將該電壓通過(guò)運(yùn)放跟隨并進(jìn)行電流放大后輸出為反饋電壓VF，VF與Vij數(shù)值相等，但相互隔離，VF通過(guò)反饋電壓線傳輸給列多路選擇器和行多路選擇器進(jìn)行反饋，通過(guò)電路自動(dòng)反饋?zhàn)詈髮⒈粶y(cè)電阻Rij從陣列中隔離出來(lái)，其溫度所對(duì)應(yīng)的Vij與陣列上的其他溫敏電阻阻值無(wú)關(guān)，并把Vij作為本裝置的輸出量。而后再通過(guò)控制信號(hào)選擇下一個(gè)熱敏電阻進(jìn)行逐一掃描測(cè)量，最終完成陣列中所有熱敏電阻的測(cè)量。該裝置的行多路選擇器和列多路選擇器可互換，此時(shí)兩個(gè)多路選擇器與外圍測(cè)試電壓源，采樣電阻和反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路的連接方式相應(yīng)進(jìn)行互換。該隔離驅(qū)動(dòng)反饋技術(shù)要求，列多路選擇器和行多路選擇器的導(dǎo)通電阻阻值與被測(cè)電阻阻值和測(cè)量精度要求相比可忽略，反饋驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力足夠驅(qū)動(dòng)陣列中除被測(cè)電阻以外的電阻以實(shí)現(xiàn)虛擬隔離，同時(shí)反饋驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)致的溫敏電阻溫升影響可忽略。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于1、采用陣列式溫度傳感結(jié)構(gòu)，可對(duì)一定空間范圍內(nèi)的溫度分布及其變化進(jìn)行傳感；2、采用交叉式陣列結(jié)構(gòu)，與NXM個(gè)溫度傳感器的連線數(shù)目為N+M根，可大大減少溫度傳感器陣列檢測(cè)所需連線數(shù)目。3、陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置的溫度場(chǎng)空間分辨率高，相鄰點(diǎn)間距可優(yōu)于2mm ；采用反饋隔離驅(qū)動(dòng)測(cè)量技術(shù)，可快速對(duì)陣列中的所有溫度點(diǎn)的溫度及其變化進(jìn)行測(cè)量，每秒鐘可掃描測(cè)量陣列中100個(gè)以上的溫度點(diǎn)，相鄰溫度點(diǎn)交叉干擾小，測(cè)量精度高，抗噪聲干擾能力強(qiáng)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。

圖1是本實(shí)用新型單一個(gè)溫敏電阻測(cè)量電路示意圖；圖2是本實(shí)用新型的多路選擇器的示意圖；圖3是本實(shí)用新型的多路選擇器的控制時(shí)序圖；圖4是本實(shí)用新型反饋隔離驅(qū)動(dòng)測(cè)量電路示意圖；圖5是傳感器陣列的矩形排列方式示意圖；圖6是傳感器陣列的三角形排列方式示意圖；圖7是傳感器陣列的圓形排列方式示意圖；圖8是傳感器陣列的橢圓形排列方式示意5[0029]圖9為單個(gè)手指?jìng)?cè)按在溫度傳感器陣列表面的溫度傳感結(jié)果圖；圖10為四個(gè)手指按溫度傳感器陣列四個(gè)角的溫度傳感結(jié)果圖；圖11為單個(gè)手指按溫度傳感器陣列中心的溫度傳感結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置，包括溫度敏感陣列、行多路選擇器1及列多路選擇器2、反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3，所述的溫度敏感陣列由按照陣列分布的作為溫度敏感單元的溫度敏感電阻Rij構(gòu)成，其中，I為行數(shù)，#為列數(shù)，i=l、2、…、見(jiàn)j=l、2、…、見(jiàn)溫度敏感電阻Rij的一端與行多路選擇器的yu端連接，另一端與列多路選擇器2的端連接， 行多路選擇器1的 ^知、…、端口和列多路選擇器2的bH1、bH2、…、bra端口都與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3的輸出電壓Vf相連，列多路選擇器2的％1、aH2、…、aHN端口都與測(cè)試電壓 V1相連，行多路選擇器1的bu、bL2,…、端口相連并與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3的輸入端以及采樣電阻&的一端相連，采樣電阻&的另一端接地，行多路選擇器1及列多路選擇器2 分別由行控制信號(hào)和列控制信號(hào)控制，所述反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3的輸入端作為測(cè)量電壓Vij 的輸出端口，在本實(shí)施例中，反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3是由跟隨器和驅(qū)動(dòng)放大電路共同構(gòu)成，跟隨器的輸出端和驅(qū)動(dòng)放大電路輸入端連接，跟隨器的輸入端作為反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3的輸入端，驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出端作為反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路3的輸出端；所采用溫度傳感陣列分布式結(jié)構(gòu)，陣列大于5X5，其陣列分布的形狀可為矩形、 圓形、橢圓形、三角形等形狀。溫度傳感器陣列采用交叉結(jié)構(gòu)，陣列中每一個(gè)測(cè)溫電阻一端與所在的列線相連，另一端與所在的行線相連，NXM個(gè)溫度傳感器檢測(cè)所需的連線數(shù)目為 N+M根，可減少所有溫度點(diǎn)檢測(cè)所需的連線數(shù)。陣列中的單個(gè)溫度傳感器采用微小尺寸NTC溫度敏感電阻，其平面尺寸不大于 2mm X 2mm,其熱容量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響小。本實(shí)用新型的行多路選擇器能夠按照設(shè)定程序控制某一行的連通狀態(tài)，列多路選擇器也能夠按照設(shè)定程序控制某一列的連通狀態(tài)，選擇器切換速度快，靈敏度高，如此便能夠迅速定位到想要測(cè)量的溫度傳感單元。下面參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案做出更為詳細(xì)的說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型所采用的電阻測(cè)量電路原理圖，采樣分壓法測(cè)量。對(duì)采樣電阻 Rij和分壓電阻&加一精密恒定電壓V1到地，該電壓V1在兩電阻上產(chǎn)生分壓，在采樣電阻上取得的電壓值Vij與兩電阻的比值相關(guān)聯(lián)，最終值為Vij=IisV1/ (^+Rij)，通過(guò)已知電壓V1、已知電阻&和測(cè)量所得電壓Vij，可求解出1^_。通過(guò)對(duì)該電阻值查表可得該電阻所處位置對(duì)應(yīng)的溫度值。圖2為本實(shí)用新型所采用的多路選擇器的示意圖，如圖，多路選擇器的三根控制線S” S2, S3作為控制信號(hào)的輸入端， 、V a2、b2、a3、b3端為多路選擇器的輸入擇端，y” I2、端為多路選擇器的輸出端,S1控制選擇^ipb1兩個(gè)輸入的其中一個(gè)作為yi的輸出，&控制選擇％、b2兩個(gè)輸入的其中一個(gè)作為y2的輸出，&控制選擇a3、b3兩個(gè)輸入的其中一個(gè)作為％的輸出。[0041]圖3為本實(shí)用新型所采用的多路選擇器的控制，如圖，Si為多路選擇器輸入的控制信號(hào)線，Bi, bi為多路選擇器的輸入信號(hào)線，Yi為多路選擇器的輸出信號(hào)線，由Si輸入的控制信號(hào)來(lái)控來(lái)制選擇^ii兩個(gè)輸入信號(hào)的其中一個(gè)作為yi的信號(hào)輸出。如時(shí)序圖所示， 當(dāng)Si=O時(shí)Yi=A，當(dāng)Si=I時(shí)yi=bi，即當(dāng)Si輸入為0時(shí)，多路選擇器選擇 端與yi端相連， iSi輸入為1時(shí)，多路選擇器選擇h端與71端相連。由此可以得出邏輯方程71 = Si & Bi I Si & b”于是便可得出圖 2 中 yi = ^S1 & EI1 I S1 & b1;y2 = & & a2 | & & b2，y3 = S3 & a3 I S3 & b3。圖4為本實(shí)用新型所采用的反饋隔離驅(qū)動(dòng)測(cè)量電路原理圖。如果對(duì)單個(gè)或陣列中所有的測(cè)溫電阻都用兩根線單獨(dú)連接則可采用分壓法進(jìn)行測(cè)量(如圖1所示)，則所有的測(cè)溫電阻共需要2NXM根連接線才能完成測(cè)量。當(dāng)采用交叉式陣列結(jié)構(gòu)，即陣列中每一個(gè)測(cè)溫電阻一端與所在的列線相連，另一端與所在的行線相連，則NXM個(gè)溫度傳感器的連接線數(shù)目為N+M根，可大大減少電阻陣列測(cè)量所需連線數(shù)目。但該接線方式同時(shí)也給陣列中所有電阻的測(cè)量帶來(lái)了問(wèn)題，陣列中相鄰電阻對(duì)被測(cè)電阻的測(cè)量產(chǎn)生影響，使得該電阻測(cè)量難以準(zhǔn)確。為消除相鄰電阻對(duì)被測(cè)電阻的影響，通常需采用運(yùn)放放大器虛地隔離電流電壓轉(zhuǎn)換法進(jìn)行測(cè)量，該類方法需要在每根測(cè)試輸出線加上運(yùn)放放大器以實(shí)現(xiàn)虛地隔離，所需的運(yùn)放數(shù)將大大增加。在此采用了反饋隔離驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行虛擬隔離被測(cè)電阻，具體如下根據(jù)所要測(cè)量的電阻在陣列中所處的位置，列控制信號(hào)控制列多路選擇器選擇被測(cè)電阻相應(yīng)列與所要加載測(cè)試電壓V1相連，忽略列多路選擇器的導(dǎo)通電阻，此時(shí)該列電壓與所加載測(cè)試電壓相等，而其它列j與反饋電壓Vf相連，這些列上的電壓值與Vf相等，而后行控制信號(hào)控制行多路選擇器選擇被測(cè)電阻相應(yīng)行i與分壓電阻相連，其它行也與反饋電壓線相連通，忽略行多路選擇器的導(dǎo)通電阻，這些行上的電壓值也與Vf相等，測(cè)試電壓V1通過(guò)被測(cè)電阻Ru連接到分壓采樣電阻&到信號(hào)地，在被測(cè)電阻和分壓采樣電阻連接處的電壓Vu=RsV1/ (Rs+Rij)，將該電壓通過(guò)運(yùn)放跟隨并進(jìn)行電流放大后輸出為反饋電壓VF，Vf與Vij數(shù)值相等， 但相互隔離，Vf通過(guò)反饋電壓線傳輸給列多路選擇器和行多路選擇器進(jìn)行反饋，通過(guò)電路自動(dòng)反饋?zhàn)詈髮⒈粶y(cè)電阻Rij從陣列中隔離出來(lái)，其溫度所對(duì)應(yīng)的Vij與陣列上的其他溫敏電阻阻值無(wú)關(guān)，并把Vij作為本裝置的輸出量。而后通過(guò)控制信號(hào)選擇下一個(gè)熱敏電阻進(jìn)行測(cè)量，如此逐一掃描測(cè)量，最終完成陣列中所有熱敏電阻的測(cè)量。圖5為本實(shí)用新型所采用的矩形陣列分布形狀示意圖，熱敏電阻傳感器可按照需要排列成矩形陣列。圖6為本實(shí)用新型所采用的三角形陣列分布形狀示意圖，熱敏電阻傳感器可按照需要排列成三角形陣列。圖7為本實(shí)用新型所采用的圓形陣列分布形狀示意圖，熱敏電阻傳感器可按照需要排列成圓形陣列。圖8為本實(shí)用新型所采用的橢圓形陣列分布形狀示意圖，熱敏電阻傳感器可按照需要排列成橢圓形陣列。圖9為單個(gè)手指?jìng)?cè)按在溫度傳感器陣列表面的溫度傳感結(jié)果圖，圖中的平面坐標(biāo)為熱敏電阻傳感器所對(duì)在的位置，縱坐標(biāo)為AD的轉(zhuǎn)換值減去基數(shù)后的值。手指與溫度傳感器間存在熱傳導(dǎo)，因此溫度傳感器能夠感知其所處位置手指的溫度。同時(shí)陣列中相鄰溫度傳感器之間有熱傳導(dǎo)，在手指的邊界處溫度較低，而手指中心處溫度較高。[0048]圖10為四個(gè)手指按溫度傳感器陣列四個(gè)角的溫度傳感結(jié)果，圖中的平面坐標(biāo)為熱敏電阻傳感器所對(duì)在的位置，縱坐標(biāo)為AD的轉(zhuǎn)換值減去基數(shù)后的值?？梢?jiàn)該溫度觸覺(jué)傳感裝置能夠感受多個(gè)熱源的溫度分布。圖11為單個(gè)手指按溫度傳感器陣列中心的溫度傳感結(jié)果，圖中的平面坐標(biāo)為熱敏電阻傳感器所對(duì)在的位置，縱坐標(biāo)為AD的轉(zhuǎn)換值減去基數(shù)后的值。圖 Γ圖11的結(jié)果表明，陣列式溫度感知裝置能較好的溫度傳感能力，溫度場(chǎng)空間分辨率較高。
權(quán)利要求1.一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置，其特征在于，包括溫度敏感陣列、行多路選擇器 (1)及列多路選擇器(2)、反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)，所述的溫度敏感陣列由按照陣列分布的作為溫度敏感單元的溫度敏感電阻Rij構(gòu)成，其中，I為行數(shù)，#為列數(shù)，i=l、2、…、Μ, j=l、2、…、見(jiàn)溫度敏感電阻Rij的一端與行多路選擇器的yu端連接，另一端與列多路選擇器(2)的yHj端連接，行多路選擇器(1)的iiu、aL2,…、端口和列多路選擇器(2)的bH1、 bH2、…、bra端口都與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)的輸出電壓Vf相連，列多路選擇器(2)的知、 aH2>…、 %端口都與測(cè)試電壓V1相連，行多路選擇器(1)的bu、bL2、…、1 端口相連并與反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)的輸入端以及采樣電阻&的一端相連，采樣電阻&的另一端接地， 行多路選擇器(1)及列多路選擇器(2)分別由行控制信號(hào)和列控制信號(hào)控制，所述反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)的輸入端作為測(cè)量電壓Vu的輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置，其特征在于反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路 (3)是由跟隨器和驅(qū)動(dòng)放大電路共同構(gòu)成，跟隨器的輸出端和驅(qū)動(dòng)放大電路輸入端連接，跟隨器的輸入端作為反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)的輸入端，驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出端作為反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路(3)的輸出端。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置，采用微小尺寸NTC溫度敏感器件(如測(cè)溫型高精度NTC電阻)作為溫度敏感單元。采用溫度傳感器陣列分布式交叉結(jié)構(gòu)，陣列分布的形狀可為矩形、圓形、橢圓形、三角形等形狀，陣列中每一個(gè)測(cè)溫電阻一端與所在的列線相連，另一端與所在的行線相連，N×M個(gè)溫度傳感器檢測(cè)所需的連接線數(shù)目為N+M根，可大大減少溫度傳感器陣列檢測(cè)連線數(shù)。采用多路電子模擬開(kāi)關(guān)、反饋驅(qū)動(dòng)隔離電路從陣列中虛擬隔離出每一個(gè)溫度敏感電阻器件，并通過(guò)該溫度敏感電阻實(shí)現(xiàn)該點(diǎn)溫度的精確測(cè)量，通過(guò)逐一高速掃描測(cè)量陣列中的每個(gè)器件實(shí)現(xiàn)陣列上所有溫度點(diǎn)的快速測(cè)量。該陣列式溫度觸覺(jué)傳感裝置可同時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量一定空間范圍內(nèi)的溫度信號(hào)，具有溫度測(cè)量精度高、速度快，空間分辨率好，抗噪聲干擾性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K7/24GK202101786SQ20112018622
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者于忠洲, 吳劍鋒, 李建清 申請(qǐng)人:東南大學(xué)