CN109697398B - 一种传感器传感方法、电子装置、存储介质和终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种传感器校正方法、电子装置、存储介质和终端设备，传感器单元满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元的输入值，y为所述传感器单元的输出值，获取各个传感器单元的未知输入值的步骤为：使各个传感器单元感测已知输入值，获取各个传感器单元的第一输出值；使各个传感器单元感测未知输入值，获取各个传感器单元的第二输出值；对于每个传感器单元，通过以下公式计算该传感器单元的未知输入值：未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值‑1/第一输出值)+已知输入值。本发明提供了传感方程满足y＝k/(ax+b)的传感器的传感方法，计算过程中，b值被抵消，因而不需要考虑b的具体数值。

Description

一种传感器传感方法、电子装置、存储介质和终端设备
技术领域
本发明实施例涉及传感器技术，尤其涉及一种传感器传感方法、电子装置、存储介质和终端设备。
背景技术
专利CN105046194A提出的C-Q-T传感器电路的传感方程满足T＝Qr/(Cf*V+Qb)，其中Cf为输入值，T为输出值，对于单个的传感器单元，V、Qb、Qr为特征常数，目前没有针对输入输出为倒数关系的传感器的获取未知输入值的方法。
传统的传感器的输入输出是线性的，即满足y＝kx+b，其中x为输入值，y为输出值，如果输入输出不能满足线性关系(即非线性)，传统的获取未知输入值的方法是：对输出结果进行函数补偿，以使输入输出接近线性关系，然后利用线性关系的传感方程获取输入值，该方法很复杂。
因此对于输入输出关系满足y＝k/(ax+b)的传感器，需要提供一种简易的传感方法。
发明内容
本发明摒弃传统的非线性传感器的传感思路，针对输入输出关系满足y＝k/(ax+b)的传感器，提出一种传感方法。
本发明获取未知输入值的方法具体如下：
一种传感器传感方法，所述传感器包括至少一个传感器单元，所述传感器单元满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元的输入值，y为所述传感器单元的输出值，k，a，b为传感器单元的特征常数，获取各个传感器单元的未知输入值包括以下步骤：使各个传感器单元感测已知输入值，获取各个传感器单元的第一输出值；使各个传感器单元感测未知输入值，获取各个传感器单元的第二输出值；对于每个传感器单元，计算该传感器单元的未知输入值，计算公式为：未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值-1/第一输出值)+已知输入值。
优选地，所述传感器为指纹传感器，其包括多个指纹传感器单元以及积分电路，所述输入值x是所述指纹传感器单元感测的目标电容的电容值Cf，所述输出值y为积分电路的积分电容与目标电容之间转移定额电量所需的时间T，并且Cf和T满足：T＝Qr/(Cf*V+Qb)，对于单个的指纹传感器单元，所述Qr、V和Qb为特征常数。
本发明提供了一种输入和输出为倒数关系的传感器的传感方法，简单易行。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种传感器传感方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的“C-Q-T”型指纹传感器的电路结构示意图。
图3是本发明实施例提供的一种电子装置的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种传感器传感方法的流程图。
本发明涉及一种传感器的传感方法，所述传感器包括至少一个传感器单元，所述传感器单元满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元的输入值，y为所述传感器单元的输出值，k，a，b为传感器单元的特征常数，每个传感器单元的特征常数可以不相同。
以下是传感器传感流程：
步骤110、使各个传感器单元感测已知输入值，获取各个传感器单元的第一输出值；
对于每个传感器单元，其第一输出值和已知输入值满足：
a*已知输入值+b＝k/第一输出值 (1)
其中，不同传感器单元的已知输入值相同或不相同，优选地，不同传感器单元的已知输入值相同且为零。
步骤120、使各个传感器单元感测未知输入值，获取各个传感器单元的第二输出值；
对于每个传感器单元，其未知输入值和第二输出值满足：
a*未知输入值+b＝k/第二输出值 (2)
步骤130、对于每个传感器单元，计算该传感器单元的未知输入值，计算公式为：
未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值-1/第一输出值)+已知输入值。 (3)
特别地，该传感方法适用于“C-Q-T”型指纹传感器，本发明的指纹传感器应用专利CN105046194A中的“C-Q-T”型指纹传感器电路(以下简称引用专利1)，图2为该指纹传感器的电路图，指纹传感器包括指纹传感器单元阵列1，指纹传感器单元感测目标电容的大小，输出值为比较器32的输出翻转的时间，具体可参考引用专利1，即输入值为感测的目标电容的电容值，输出值为时间值。
根据电荷平衡原理和积分器工作原理，可以得到积分电容21每次向目标电容放电的电荷量ΔQ：
ΔQ＝(ΔVREF-V1)*Cf+(ΔVREF-V2)*Cd+ΔVREF*Cb (4)
其中Cf是目标电容，Cd为驱动电容，Cb为背景电容，ΔVREF、V1、V2为系统设置的电压(参考引用专利1)。
指纹传感器单元输出的为时间量T，其为：
T＝(Qr.end-Qr.rst)/ΔQ (5)
其中Qr.end-Qr.rst为比较器32的输出翻转时积分电容21的放电量，其为积分电路2的积分电容21向所述目标电容释放的定额电量，时间量T为积分电路2的积分电容21向所述目标电容释放定额电量所需的时间。
令式(4)中，V＝ΔVREF-V1，Qb＝(ΔVREF-V2)*Cd+ΔVREF*Cb，Qr＝Qr.end-Qr.rst，对于单个的传感器单元，Qr、V和Qb是特征常数，其中Qr和V是已知的，而Qb值较难获得。
结合式(4)和式(5)：
T＝Qr/(Cf*V+Qb) (6)
从式(6)可以看出，T与目标电容的电容值Cf是倒数关系。
那么将公式(6)反推回去，则有
V*Cf+Qb＝Qr/T (7)
以下是指纹传感器的传感流程：
首先，在已知输入Cf0时，读出每个指纹传感器单元输出的时间T0，此时每个指纹传感器单元感测的目标电容Cf0满足：
V*Cf0+Qb＝Qr/T0 (8)
其中每个指纹传感器单元的已知输入Cf0相同或者不相同，优选地，已知输入Cf0相同且为零，即没有感测目标。
优选地，在安装有指纹传感器的电子设备出厂之前，执行该步骤，即只需要采集一次已知输入时每个指纹传感器单元的时间输出值。
然后，在未知输入时，读出每个指纹传感器单元输出的时间T1，其中未知输入可表示指纹传感器的感应面上存在指纹等探测目标时指纹传感器单元感测的目标电容Cf1，此时对于每个指纹传感器单元，感测的目标电容Cf1满足：
V*Cf1+Qb＝Qr/T1 (9)
最后，根据时间T1、时间T0以及已知输入Cf0计算目标电容Cf1，其满足：
Cf1＝(Qr/V)*(1/T1-1/T0)+Cf0 (10)
多个指纹传感器单元获取的目标电容Cf1构成了指纹图像。
引用专利1中为了消除背景电容和驱动电容，需要设置ΔVREF＝V2＝0，而本发明在最后的计算公式(10)中背景电容和驱动电容(对应于Qb值)被抵消，因而不需要设置ΔVREF＝V2＝0，从而减少了对电路设计的限制。
本发明还提供一种电子装置，图3是本发明实施例提供的一种电子装置的结构示意图。该电子装置包括传感器10，所述传感器10包括至少一个传感器单元11，所述传感器单元11满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元11的输入值，y为所述传感器单元11的输出值，k，a，b为所述传感器单元11的特征常数，其特征在于，该装置还包括：输出获取单元20、控制单元30和解算单元40，该装置执行以下方法步骤：
(1)控制单元30控制各个传感器单元11感测已知输入值，输出获取单元20获取各个传感器单元11的第一输出值；
其中，对于不同的传感器单元11，所述已知输入值相同或不相同，优选地，对于不同的传感器单元11，所述已知输入值相同且为零。
(2)各个传感器单元11感测未知输入值，输出获取单元20获取各个传感器单元11的第二输出值；
(3)解算单元40解算各个传感器单元11的未知输入值，具体解算公式为：未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值-1/第一输出值)+已知输入值。
该电子装置特别适用于指纹传感器，所述传感器10为指纹传感器，其包括多个指纹传感器单元11以及积分电路2，所述输入值x是所述指纹传感器单元11感测的目标电容的电容值Cf，所述输出值y为积分电路2的积分电容21与目标电容之间转移定额电量所需的时间T，并且Cf和T满足：T＝Qr/(Cf*V+Qb)，对于单个的指纹传感器单元11，所述Qr、V和Qb为特征常数。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行以执行本发明任意实施例中的传感器传感方法。
本发明还提供一种终端设备，图4是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图，参见图4，其包括存储器100、处理器200以及存储在存储器100上并可在处理器200运行的计算机程序，该处理器200执行该计算机程序以实现本发明任意实施例中的传感器传感方法。该终端设备可以是传感器设备，例如指纹传感器，也可以是集成有指纹传感器的终端，例如移动终端。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种传感器传感方法，所述传感器包括至少一个传感器单元，所述传感器单元满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元的输入值，y为所述传感器单元的输出值，k，a，b为传感器单元的特征常数，其特征在于，获取各个传感器单元的未知输入值包括以下步骤：
使各个传感器单元感测已知输入值，获取各个传感器单元的第一输出值；
使各个传感器单元感测未知输入值，获取各个传感器单元的第二输出值；
对于每个传感器单元，计算该传感器单元的未知输入值，计算公式为：未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值-1/第一输出值)+已知输入值。
2.根据权利要求1所述的传感器传感方法，对于各个传感器单元，所述已知输入值相同或不相同。
3.根据权利要求1所述的传感器传感方法，对于各个传感器单元，所述已知输入值相同且为零。
4.根据权利要求1-3任一项所述的传感器传感方法，其特征在于，所述传感器为指纹传感器，其包括多个指纹传感器单元以及积分电路，所述输入值x是所述指纹传感器单元感测的目标电容的电容值Cf，所述输出值y为积分电路的积分电容与目标电容之间转移定额电量所需的时间T，并且Cf和T满足：T＝Qr/(Cf*V+Qb)，对于单个的指纹传感器单元，所述Qr、V和Qb为特征常数；V＝ΔVREF-V1，Qb＝(ΔVREF-V2)*Cd+ΔVREF*Cb，Qr＝Qr.end-Qr.rst，ΔVREF、V1、V2为系统设置的电压，Qr.end-Qr.rst为比较器的输出翻转时积分电容的放电量，Cd为驱动电容，Cb为背景电容。
5.一种电子装置，该电子装置包括传感器，所述传感器包括至少一个传感器单元，所述传感器单元满足y＝k/(ax+b),其中x为所述传感器单元的输入值，y为所述传感器单元的输出值，k，a，b为所述传感器单元的特征常数，其特征在于，该装置还包括：输出获取单元、控制单元和解算单元，该装置执行以下方法步骤：
(1)控制单元控制各个传感器单元感测已知输入值，输出获取单元获取各个传感器单元的第一输出值；
(2)各个传感器单元感测未知输入值，输出获取单元获取各个传感器单元的第二输出值；
(3)解算单元解算各个传感器单元的未知输入值，具体解算公式为：未知输入值＝(a/k)*(1/第二输出值-1/第一输出值)+已知输入值。
6.根据权利要求5所述的电子装置，对于各个传感器单元，所述已知输入值相同或不相同。
7.根据权利要求5所述的电子装置，对于各个传感器单元，所述已知输入值相同且为零。
8.根据权利要求5-7任一项所述的电子装置，其特征在于，所述传感器为指纹传感器，其包括多个指纹传感器单元以及积分电路，所述输入值x是所述指纹传感器单元感测的目标电容的电容值Cf，所述输出值y为积分电路的积分电容与目标电容之间转移定额电量所需的时间T，并且Cf和T满足：T＝Qr/(Cf*V+Qb)，对于单个的指纹传感器单元，所述Qr、V和Qb为特征常数；V＝ΔVREF-V1，Qb＝(ΔVREF-V2)*Cd+ΔVREF*Cb，Qr＝Qr.end-Qr.rst，ΔVREF、V1、V2为系统设置的电压，Qr.end-Qr.rst为比较器的输出翻转时积分电容的放电量，Cd为驱动电容，Cb为背景电容。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的传感器传感方法。
10.一种终端设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一所述的传感器传感方法。
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