壓電信號峰值檢測方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓電信號峰值檢測方法，包括：每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號；計算采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若是，則每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號；計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若是，則按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值并輸出。還提供一種壓電信號峰值檢測方法的裝置。避免了對當前壓電信號的峰值的錯誤判斷，對峰值的測量造成較大誤差，實現(xiàn)了簡單且較準確的峰值檢測。
【專利說明】壓電信號峰值檢測方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電信號檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種壓電信號峰值檢測方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應。電介質(zhì)壓電效應包括了正壓電效應和逆壓電效應，依據(jù)電介質(zhì)壓電效應研制的一類傳感器稱為壓電傳感器。
[0003]而壓電信號是由電介質(zhì)壓電效應產(chǎn)生的電荷信號，通常由壓電傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號形式的壓電信號。目前壓電傳感器的種類非常多，其中有一種壓電駐極體薄膜材料制備而成的壓電傳感器，傳統(tǒng)上對其轉(zhuǎn)換輸出的壓電信號的峰值檢測過程復雜，而且容易錯檢，以至于對該壓電信號的后續(xù)處理和應用帶來較大誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種簡單、較準確的壓電信號峰值檢測方法及其裝置。
[0005]一種壓電信號峰值檢測方法，包括如下步驟:
[0006]每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0007]計算所述采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷所述被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則返回所述每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則
[0008]每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0009]計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷所述兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則返回所述每隔第二預設周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則
[0010]按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0011]其中一個實施例中，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟具體包括:
[0012]在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0013]根據(jù)遞歸算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0014]其中一個實施例中，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟具體包括:
[0015]在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0016]根據(jù)分治算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0017]其中一個實施例中，其特征在于，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟之后還包括:
[0018]每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0019]判斷所述采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則返回所述每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則返回所述每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟。
[0020]一種壓電信號峰值檢測方法的裝置，包括:
[0021]第一信號采樣單元，用于每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0022]幅度判斷單元，用于計算所述采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷所述被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則通知所述第一信號采樣單元，若是，則通知第二信號采樣單元；
[0023]所述第二信號采樣單元，用于每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0024]差值判斷單元，用于計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷所述兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則通知所述第二信號采樣單元，若是，則通知計算單元；
[0025]所述計算單元，用于按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0026]其中一個實施例中，所述計算單元具體用于根據(jù)在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)遞歸算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0027]其中一個實施例中，所述計算單元具體用于在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)分治算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0028]其中一個實施例中，還包括:
[0029]第四信號采樣單元，用于每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0030]結(jié)束檢測單元，用于通知第四信號采樣單元，并判斷該所述第四信號采樣單元發(fā)送的采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則通知所述第四信號采樣單元，若是，則通知所述第一信號采樣單元。
[0031]其中一個實施例中,所述計算單元包括:
[0032]第三信號采樣單元，用于在所述預設的時間范圍內(nèi)每隔所述第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0033]峰值計算單元，用于根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算壓電信號的峰值，并輸出。
[0034]上述壓電信號峰值檢測方法和裝置通過預設差值判斷以及根據(jù)壓電信號各個時間段的特點選擇合適大小的預設采樣周期，避免了對當前壓電信號的峰值的錯誤判斷，對峰值的測量造成較大誤差，實現(xiàn)了簡單且較準確的峰值檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的步驟流程圖；
[0036]圖2為圖1中所示被采樣信號的波形示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明另一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的步驟流程圖；
[0038]圖4為本發(fā)明一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的裝置功能結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖5為本發(fā)明另一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的裝置功能結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0040]如圖1所示，其為本發(fā)明一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的步驟流程圖，包括如下步驟:
[0041]S101，每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0042]S102，計算采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度；
[0043]S103，判斷被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則返回步驟S101，若是，則進入步驟S104。
[0044]S104,每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0045]S105,計算相鄰米樣時刻的兩個米樣信號對應的兩個壓電信號幅度；
[0046]S106，判斷兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則返回步驟S104，若是，則進入步驟S107。
[0047]S107,按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0048]S108，根據(jù)預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出。
[0049]請參閱圖2，其為圖1中所示被采樣信號的波形示意圖，包括:兩個壓電駐極體薄膜壓電傳感器受外部壓力施加時輸出的壓電信號Wl，以及壓電駐極體薄膜壓電傳感器不受外部壓力施加時輸出的噪聲信號nl和n2。被米樣信號包括壓電信號和噪聲信號，峰值pv為壓電信號wl的理論最大幅度。
[0050]根據(jù)具有時間連續(xù)性的h時刻之前的噪聲信號nl、h時刻至t3時刻之間的壓電信號wl以及t3時刻之后的噪聲信號n2對本實施例之壓電信號峰值檢測方法的原理進行說明，如下:
[0051]初始狀態(tài)下，壓電駐極體薄膜壓電傳感器輸出噪聲信號nl，采樣信號需要以每隔第一預設周期對噪聲信號nl進行采樣，將計算得到的噪聲信號nl的幅度與第一預設值進行比較，判斷噪聲信號nl的幅度是否大于第一預設值，若不大于，認為壓電駐極體薄膜壓電傳感器輸出的還是噪聲信號nl，則繼續(xù)以每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號，若大于，認為壓電駐極體薄膜壓電傳感器輸出的是壓電信號，則轉(zhuǎn)而以相比第一預設采樣周期較短的每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號對壓電信號進行采樣。
[0052]基于每隔第二預設采樣周期的采樣信號進行采樣，計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度，由于在壓電信號wl產(chǎn)生的h時刻至壓電信號wl中波峰產(chǎn)生的t2時刻之間的Ta時間段內(nèi)，壓電信號幅度整體上處于增大趨勢，且壓電信號wl的曲率隨著靠近t2時刻而變得越小，即壓電信號幅度增大的速率越小，所以通過計算后一采樣時刻對應的壓電信號幅度減去前一采樣時刻對應的壓電信號幅度得到的差值，并判斷該差值是否小于預設差值，若不小于，認為此時還未接近波峰產(chǎn)生的t2時刻，則繼續(xù)以每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號進行采樣，防止錯誤的認為此時已達到波峰產(chǎn)生的t2時刻，造成對峰值PV的測量誤差較大。
[0053]若小于，認為此時已靠近t2時刻，為了更精確的計算出與峰值pv比較接近的壓電信號《I最大幅度，則根據(jù)壓電信號的脈寬，適應性的減小采樣信號的采樣周期，采用在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號。比如，以更高頻率在該時間范圍內(nèi)采樣多個壓電信號幅度，根據(jù)遞歸算法或分治算法計算出多個壓電信號幅度中的最大值，將該最大值作為當前壓電信號wl的峰值，檢測過程簡單且誤差較小。
[0054]計算出多個壓電信號幅度中的最大值的算法不限于遞歸算法和分治算法，也可以為最大值查找算法，即依次將多個壓電幅度中相鄰兩個壓電幅度進行大小比較得到該兩個壓電幅度中的第一輪最大值，然后將該第一輪最大值與下一個壓電幅度進行大小比較得到第二輪最大值，以此類推，直到將所有的壓電幅度進行了大小比較，從而計算出多個壓電信號幅度中的最大值。
[0055]如圖3所示，其為發(fā)明另一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的步驟流程圖，與圖1相比還包括:
[0056]S109，每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0057]S110，判斷采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則返回步驟S109，若是，則返回步驟S101。
[0058]再次參閱圖2，由于在壓電信號wl中波峰產(chǎn)生的t2時刻至壓電信號wl結(jié)束的t3時刻之間的Tb時間段內(nèi)，壓電信號幅度整體上處于減小趨勢，以較大的第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號，判斷采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，認為壓電信號wl還未結(jié)束，則繼續(xù)以每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號，若是，認為壓電信號wl結(jié)束，則以每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號。
[0059]如圖4所示，其為本發(fā)明一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的裝置20功能結(jié)構(gòu)圖，包括:
[0060]第一信號采樣單元210，用于每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0061]幅度判斷單元220，用于計算采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則通知第一信號采樣單元210，若是，則通知第二信號采樣單元230 ；
[0062]第二信號采樣單元230，用于每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0063]差值判斷單元240，用于計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則通知第二信號采樣單元230，若是，則通知計算單元250 ；
[0064]計算單元250，用于按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)預設的時間范圍中的采樣信號計算壓電信號的峰值，并輸出。
[0065]其它實施例中，計算單元250包括:
[0066]第三信號采樣單元251，用于在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0067]峰值計算單元252，用于根據(jù)預設的時間范圍中的采樣信號計算壓電信號的峰值，并輸出。
[0068]如圖5所示，其為本發(fā)明另一較佳實施例的壓電信號峰值檢測方法的裝置30功能結(jié)構(gòu)圖，包括:壓電信號峰值檢測方法的裝置20和
[0069]第四信號采樣單元310，用于每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號；
[0070]結(jié)束檢測單元320，用于通知第四信號采樣單元310，并判斷該第四信號采樣單元310發(fā)送的采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則通知第四信號采樣單元310，若是，則通知第一信號采樣單元210。
[0071]由于壓電駐極體薄膜壓電傳感器中的壓電駐極體薄膜材料柔軟輕薄，非常適合作為鞋墊的壓力傳感器，可以在鞋墊內(nèi)放置多個壓電駐極體薄膜壓電傳感器，以增加對足部多個施力點的檢測靈敏度，因此，在其它實施例的壓電信號峰值檢測方法的裝置中，還包括多通道輪詢單元，該多通道輪詢單元用于采用輪詢方法逐一選擇多個壓電駐極體薄膜壓電傳感器一一對應輸出的多個被采樣信號，并通知第一信號采樣單元210，從而實現(xiàn)了通過輪詢方法采集多個壓電駐極體薄膜壓電傳感器中壓電信號峰值，進而將壓電信號峰值進行數(shù)據(jù)封裝后經(jīng)由無線通信模塊輸出無線信號數(shù)據(jù)，可使用便攜電子設備，如手機、平板等，接收該無線信號數(shù)據(jù)，實時測量人們行走或跑步時的頻率和強度。其中無線通信模塊與計算單元250電連接。
[0072]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電信號峰值檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 計算所述采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷所述被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則返回所述每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則 每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷所述兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則返回所述每隔第二預設周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則 按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電信號峰值檢測方法，其特征在于，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟具體包括: 在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 根據(jù)遞歸算法 計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電信號峰值檢測方法，其特征在于，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟具體包括: 在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 根據(jù)分治算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓電信號峰值檢測方法，其特征在于，所述按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出的步驟之后還包括: 每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 判斷所述采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則返回所述每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟，若是，則返回所述每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號的步驟。
5.一種壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，包括: 第一信號采樣單元，用于每隔第一預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 幅度判斷單元，用于計算所述采樣信號對應的壓電駐極體薄膜壓電傳感器中被采樣信號幅度并判斷所述被采樣信號幅度是否大于第一預設值，若否，則通知所述第一信號采樣單元，若是，則通知第二信號采樣單元； 所述第二信號采樣單元，用于每隔第二預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 差值判斷單元，用于計算相鄰采樣時刻的兩個采樣信號對應的兩個壓電信號幅度并判斷所述兩個壓電信號幅度之間的差值是否小于預設差值，若否，則通知所述第二信號采樣單元，若是，則通知計算單元；所述計算單元，用于按照預設的時間范圍和第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算當前壓電信號的峰值，并輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，所述計算單元具體用于根據(jù)在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)遞歸算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，所述計算單元具體用于在預設的時間范圍內(nèi)每隔第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號，根據(jù)分治算法計算所述時間范圍內(nèi)的所有采樣信號對應的壓電信號幅度中的最大值，將所述最大值作為當前壓電信號的峰值，并輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，還包括: 第四信號采樣單元，用于每隔第四預設采樣周期發(fā)送采樣信號； 結(jié)束檢測單元，用于通知第四信號采樣單元，并判斷該所述第四信號采樣單元發(fā)送的采樣信號對應的被采樣信號幅度是否小于第二預設值，若否，則通知所述第四信號采樣單元，若是，則通知所述第一信號采樣單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，所述計算單元包括: 第三信號采樣單元，用于在所述預設的時間范圍內(nèi)每隔所述第三預設采樣周期發(fā)送采樣信號; 峰值計算單元，用于根據(jù)所述預設的時間范圍中的采樣信號計算壓電信號的峰值，并輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電信號峰值檢測方法的裝置，其特征在于，還包括: 多通道輪詢單元，用于當所述壓電駐極體薄膜壓電傳感器為多個時，采用輪詢方法逐一選擇多個所述壓電駐極體薄膜壓電傳感器一一對應的多個被采樣信號，并通知所述第一信號采樣單元。
【文檔編號】G01R19/04GK104076187SQ201410256631
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】盧俞平, 張煜 申請人:深圳市豪恩聲學股份有限公司