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柔性触觉阵列传感器的信号处理及其补偿

作　者: 董万成
导　师: 黄英
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 触觉传感器阵列信号处理信号补偿
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要

首先简要阐述了国内外触觉传感器信号处理和补偿电路的研究现状及发展趋势。对基于力敏导电橡胶的新型三维力柔性阵列触觉传感器进行了信号处理电路和补偿电路的设计。采用ADC0809和AD670模数转换等芯片,实现了柔性阵列触觉传感器单维和多维阵列的信号处理电路的设计,并进行了三维柔性触觉传感器信号处理的实验研究。对加载的单维和多维力信息利用行列扫描法获取输出信号,获得触觉传感器阵列结构中各受力单元的位置及受力大小与输出电压关系,利用所设计的信号处理电路将获取的三维力进行放大、选通、模数转换,并通过URAT协议实现对PC的通讯。针对基于力敏导电橡胶的柔性触觉传感器存在的自身缺陷,本文以信号调理芯片MAX1452为硬件核心,对信号进行非线性和温度补偿。采用BP神经网络算法,对传感器的信号进行软件补偿。实验结果表明:BP神经网络算法和MAX1452芯片软硬件的结合能有效提高传感器的精度。本项研究中设计的信号处理与信号补偿电路具有结构简单,成本低,实用性强等特点。较适用于基于力敏导电橡胶的三维力柔性阵列触觉传感器的信号处理技术,并可应用于其它检测接触压力分布的阵列传感器信息获取等领域中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 柔性触觉传感器  12-14
    1.1.1 柔性触觉传感器概述  12-13
    1.1.2 柔性触觉传感器的应用及发展趋势  13-14
  1.2 柔性触觉阵列传感器的信号处理及其补偿的发展现状  14-16
    1.2.1 柔性触觉阵列传感器的信号处理的发展现状  14-15
    1.2.2 柔性触觉传感器的信号补偿国内外发展状况  15-16
  1.3 课题来源及主要研究内容  16-17
第二章柔性触觉阵列传感器结构  17-23
  2.1 触觉传感器单元  17-18
  2.2 传感器单元受力分析  18-19
  2.3 触觉传感器的阵列结构  19-20
  2.4 实验分析  20-23
第三章柔性触觉阵列传感器的信号处理电路  23-38
  3.1 单维触觉阵列传感器的信号处理电路  23-28
    3.1.1 电源电路  23
    3.1.2 信号处理电路设计  23-27
    3.1.3 实验分析  27-28
  3.2 多维柔性触觉阵列传感器的信号处理电路  28-34
    3.2.1 电路原理  28
    3.2.2 多路模拟转换芯片  28-29
    3.2.3 数模芯片AD670  29-31
    3.2.4 单片机的工作原理  31-32
    3.2.5 信号处理电路的工作原理  32-33
    3.2.6 通讯协议  33-34
  3.3 实验及其分析  34-36
  3.4 信号处理电路的 PCB 版设计  36-38
第四章柔性触觉传感器的信号补偿方法  38-52
  4.1 芯片的选择  38-39
  4.2 传感器信号补偿电路  39-42
    4.2.1 MAX1452 信号调理芯片的编程工作原理  39-40
    4.2.2 可编程仪器放大器  40-42
    4.2.3 数模转换器  42
  4.3 传感器信号补偿电路设计  42-43
  4.4 信号补偿电路的 PCB 版设计  43-44
  4.5 传感器信号的软件补偿  44-49
    4.5.1 BP 网络的结构设计  44-45
    4.5.2 BP 网络的训练过程  45
    4.5.3 BP 网络的训练方法  45-46
    4.5.4 BP 神经网络设计步骤  46-47
    4.5.5 数据融合技术的实现  47-49
  4.6 信号调理系统的测试  49-52
    4.6.1 测试内容  49
    4.6.2 测试结果及分析  49-52
第五章总结与展望  52-54
  5.1 结论  52
  5.2 下一步的工作及展望  52-54
参考文献  54-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56-57

柔性触觉阵列传感器的信号处理及其补偿

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