CN112595352A - 骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，公开了一种骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质，分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；基于第一测试信号、第一标准信号确定第一偏差，若第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和第一测试信号确定增益值，并基于增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。由此，通过待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器对振动信号的响应偏差来判断待校准骨声纹传感器是否需要进行校准，并根据增益值对需要进行校准的待校准骨声纹传感器进行校准，降低了校准过程中系统误差带来的影响，提高了校准的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着人们生活品质的提高，人们对音频音质也提出了更高的要求。骨声纹传感器识别骨骼振动来获得声音信息。由于骨骼振动一般比较轻微，因此灵敏度高的骨声纹传感器才能获得准确丰富的声音信息。
骨声纹传感器在封装后、出厂前需要进行校准，才能保证每一个骨声纹传感器的灵敏度符合要求。但是当前的校准方法都是将检测结果与理论结果进行对比，未考虑到检测工装、检测环境等因素带来的系统误差，因此未降低消除校准过程中系统误差带来的影响，使得校准的准确性不够高。
发明内容
本发明提供一种骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质，旨在降低校准过程中系统误差带来的影响，提高校准的准确性。
为实现上述目的，本发明提供一种骨声纹传感器的校准方法，所述方法包括：
分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
可选地，所述分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号，之前还包括：
当所述待校准骨声纹传感器和所述标准骨声纹传感器置于测试工件的检测室后，通过置于所述测试工件下方的振动台发出所述第一振动信号。
可选地，所述若所述第一偏差在预设范围内，则基于所述第一测试信号与目标信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准，之后还包括：
通过校准后的骨声纹传感器响应第二振动信号输出第二测试信号；
基于所述第二测试信号和目标测试信息确定第二偏差，基于所述第二偏差判断所述骨声纹传感器是否合格；
若所述骨声纹传感器合格，则完成校准过程；
若所述骨声纹传感器不合格，则终止校准并发出提示信息。
可选地，所述判断所述第一偏差是否在预设范围内，之后还包括：
若所述第一偏差不在所述预设范围内，则重新测试获得新的第一测试信号，并确定新的第一偏差；
若测试次数达到最大限制次数后，所述新的第一偏差不在所述预设范围内，则终止校准并发出提示信息。
可选地，所述基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，包括：
将所述第一标准信号与所述第一测试信号的差值确定为所述第一偏差。
可选地，所述基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，包括：
将所述目标信号与所述第一测试信号的差值确定为偏置电压；或
将所述目标信号与所述第一测试信号的比值确定为放大倍数；
将所述偏置电压或所述放大倍数标记为所述增益值。
可选地，所述基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准，包括：
将所述增益值烧录至所述待校准骨声纹传感器的芯片中。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种骨声纹传感器的校准装置，所述装置包括：
获取模块，用于分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
判断模块，用于基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
校准模块，用于若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种骨声纹传感器的校准设备，所述骨声纹传感器的校准设备包括处理器，存储器以及存储在所述存储器中的骨声纹传感器的校准程序，所述骨声纹传感器的校准程序被所述处理器运行时，实现如上所述的骨声纹传感器的校准方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还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骨声纹传感器的校准程序，所述骨声纹传感器的校准程序被处理器运行时实现如上所述骨声纹传感器的校准方法的步骤。
相比现有技术，本发明提供一种骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质，分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。由此，通过待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器对振动信号的响应偏差来判断待校准骨声纹传感器是否需要进行校准，并根据增益值对需要进行校准的待校准骨声纹传感器进行校准，降低了校准过程中系统误差带来的影响，提高了校准的准确性。
附图说明
图1是本发明各实施例涉及的骨声纹传感器的校准设备的硬件结构示意图；
图2是本发明骨声纹传感器的校准方法第一实施例的流程示意图；
图3是本发明骨声纹传感器的校准装置第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是本发明各实施例涉及的骨声纹传感器的校准设备的硬件结构示意图。本发明实施例中，骨声纹传感器的校准设备可以包括处理器1001(例如中央处理器Central Processing Unit、CPU)，通信总线1002，输入端口1003，输出端口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；输入端口1003用于数据输入；输出端口1004用于数据输出，存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图1中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
继续参照图1，图1中作为一种可读计算机可读存储介质的存储器1005可以包括操作系统、网络通信模块、应用程序模块以及骨声纹传感器的校准程序。在图1中，网络通信模块主要用于连接服务器，与服务器进行数据通信；而处理器1001可以调用存储器1005中存储的骨声纹传感器的校准程序，并执行本发明实施例提供的骨声纹传感器的校准方法。
基于图1所示的硬件结构，本发明第一实施例提供了一种骨声纹传感器的校准方法。参照图2，图2是本发明骨声纹传感器的校准方法第一实施例的流程示意图，所述方法包括：
步骤S101：分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
一般地，骨声纹传感器包括壳体以及设置在所述壳体内腔中的质量元件和弹性元件。质量元件通过振膜悬挂在壳体内腔中，质量元件与振膜组成了振动元件。质量元件与弹性元件连接在一起后将所述壳体内腔分隔为第一腔室和第二腔室两部分。所述骨声纹传感器还包括由基板、外壳围成的具有容纳腔的封装的感测元件。所述容纳腔内或者外壳中置有MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)芯片、ASIC(ApplicationSpecificIntegrated Circuit，特殊应用集成电路)芯片。
骨声纹传感器广泛应用于耳机、助听器等穿戴设备。所述骨声纹传感器在使用时，被安装到以振动方式发出声音的被检测物体上，例如安装到人的关节、机器人的关节等位置。被检测物体的振动会带动壳体产生振动，在质量元件的惯性和弹性元件的弹性共同作用下，质量元件会相对壳体发生振动。质量元件和弹性元件的振动使得第一腔室和第二腔室内的气体的压强发生变化。所述感测元件检测到所述第一腔室与所述第二腔室的压强差，并将压强差转换为电信号，再对所述电信号进行解析获得待检测物体的振动状态。
本实施例通过检测工装对封装后、出厂前的待校准骨声纹传感器进行校准。所述检测工装包括工装底座，以及依次设置在所述工装底座上的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)检测单元、待校准骨声纹传感器固定单元和工装上盖；其中，在所述工装底座上设置有用于锁紧所述PCB检测单元、所述待校准骨声纹传感器固定单元和所述工装上盖的锁紧单元；所述PCB检测单元包括多个用于为所述待校准骨声纹传感器供电并接收所述待校准骨声纹传感器信号的PCB模块；所述待校准骨声纹传感器固定单元包括固定基座和设置在所述固定基座上的多个检测室，每个检测室对应一个PCB模块，在所述检测室底部设置有检测探针；所述待校准骨声纹传感器定位在所述检测室内，并通过所述检测探针与其对应的PCB模块电连接。需要说明的是，所述测试工装稳固放置于振动台上，所述振动台为待校准骨声纹传感器提供振动信号。
本实施例通过所述振动台发出所述第一振动信号。所述振动台可以将低频音频信号转换为振动信号。本实施例中所述第一振动信号可以是具有一定加速度固定频率以及固定幅值的电压信号。
在校准前，将所述待校准骨声纹传感器和所述标准骨声纹传感器置于测试工件的检测室，上电并输入第一振动信号后，所述待校准骨声纹传感器和所述标准骨声纹传感器响应所述第一振动信号分别输出第一测试信号和第一标准信号。具体地，所述第一测试信号或所述第一标准信号可以是对应加速度传感器采集的所述第一振动信号的加速度。
当获得所述第一测试信号和所述第一标准信号后，执行步骤S102：基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
本实施例中，将所述第一标准信号与所述第一测试信号的差值确定为所述第一偏差。也即第一偏差＝第一标准信号-第一测试信号。可以理解地，在实际校准过程中，所述测试工装有一定范围的可允许误差，若测试环境有干扰信号也会导致干扰误差的产生，虽然这些系统误差会对测试结果产生影响，但是这些系统误差是无法避免的。因此如果不利用所述标准骨声纹传感器，则每批次测试的系统误差不相同，在判断标准固定的情况下，会由于系统误差的原因导致判断不准确。
本实施例中，假设所述标准骨声纹传感器的灵敏度为100％，其自身误差为0，在理想情况下，所述标准骨声纹传感器发出的所述第一标准信号与所述第一振动信号相同。但是由于系统误差的存在，所述第一标准信号会略小于所述第一振动信号。所述第一标准信号与所述第一振动信号的差值即为系统误差。因此，将所述第一标准信号与所述第一测试信号的差值作为第一偏差即相当于消除了所述系统误差对所述第一测试信号带来的影响。
可以理解地，所述第一偏差越小，则说明所述待校准骨声纹传感器的自身误差越小，其灵敏度越高，但是刚刚封装好的骨声纹传感器往往会由于封装位置差异、封装方式等原因导致一定的自身误差，为了将自身误差降至最小，提高待校准骨声纹传感器的灵敏度，需要对封装后、出厂前的待校准骨声纹传感器进行校准。
本实施例设置所述第一偏差的预设范围，所述范围可以实际需要调整。例如将所述预设范围设置为小于或等于所述第一标准信号的5％，也即所述预设范围为[0，第一标准信号×5％]。
获得所述第一偏差是否在预设范围内的判断结果后，则执行步骤S103：若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
若所述第一偏差在预设范围内，则说明所述待校准骨声纹传感器的自身偏差比较小，值得进一步进行校准。
所述增益值包括偏置电压和/或放大倍数中。将所述目标信号与所述第一测试信号的差值确定为偏置电压；或将所述目标信号与所述第一测试信号的比值确定为放大倍数。其中，所述目标信号为能获得高灵敏度的骨声纹传感器的理想目标信号，校准后的骨声纹传感器的校准后信号越接近所述目标信号，则灵敏度越高。
本实施例以烧录的方式将所述增益值烧录至所述待校准骨声纹传感器的芯片中，如此烧录后的校准骨声纹传感器的信号即可接近甚至达到目标信号。
进一步地，若所述第一偏差不在所述预设范围内，则重新测试获得新的第一测试信号，并确定新的第一偏差；若测试次数达到最大限制次数后，所述新的第一偏差不在所述预设范围内，则终止校准并发出提示信息。若测试多次获得的第一偏差都不在预设范围内，则说明所述校准骨声纹传感器的自身误差比较大，属于完全不合格的产品，难以通过校准的方式获得较高的灵敏度，因此直接终止对不合格的待校准骨声纹传感器的校准流程，将其标记为不合格产品并发出提示信息。
当所述待校准骨声纹传感器烧录后，为了验证校准效果，进一步执行以下步骤：通过校准后的骨声纹传感器响应第二振动信号输出第二测试信号；基于所述第二测试信号判断所述骨声纹传感器是否合格；若所述骨声纹传感器合格，则完成校准过程；若所述骨声纹传感器不合格，则终止校准并发出提示信息。在烧录完成后，可能会由于烧录工艺或者增益值录入错误等原因导致烧录后的骨声纹传感器并不符合要求，因此需要进行二次验证。本实施例中，所述第二振动信号可以与所述第一振动信号相同，也可以与所述第一振动信号不相同。根据所述第二振动信号以及目标灵敏度确定第二测试信号的最低值，第二测试信号的最低值＝第二振动信号×目标灵敏度，若目标灵敏度是98％，则第二测试信号的最低值＝第二振动信号×98％。若所述第二测试信号大于或等于所述第二测试信号的最低值，则判定所述骨声纹传感器合格；反之，若所述第二测试信号小于所述第二测试信号的最低值，则判定所述骨声纹传感器不合格。
本实施例通过上述方案，分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。由此，通过待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器对振动信号的响应偏差来判断待校准骨声纹传感器是否需要进行校准，并根据增益值对需要进行校准的待校准骨声纹传感器进行校准，降低了校准过程中系统误差带来的影响，提高了校准的准确性。
此外，本实施例还提供一种骨声纹传感器的校准装置。参照图3，图3为本发明续保装置第一实施例的功能模块示意图。
本实施例中，所述骨声纹传感器的校准装置为虚拟装置，存储于图1所示的骨声纹传感器的校准设备的存储器1005中，以实现骨声纹传感器的校准程序的所有功能：用于分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；用于基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；用于若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
具体地，所述骨声纹传感器的校准装置包括：
获取模块10，用于分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
判断模块20，用于基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
校准模块30，用于若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
进一步地，所述获取模块还用于：
当所述待校准骨声纹传感器和所述标准骨声纹传感器置于测试工件的检测室后，通过置于所述测试工件下方的振动台发出所述第一振动信号。
进一步地，所述校准模块还用于：
通过校准后的骨声纹传感器响应第二振动信号输出第二测试信号；
基于所述第二测试信号和目标测试信息确定第二偏差，基于所述第二偏差判断所述骨声纹传感器是否合格；
若所述骨声纹传感器合格，则完成校准过程；
若所述骨声纹传感器不合格，则终止校准并发出提示信息。
进一步地，所述判断模块还用于：
若所述第一偏差不在所述预设范围内，则重新测试获得新的第一测试信号，并确定新的第一偏差；
若测试次数达到最大限制次数后，所述新的第一偏差不在所述预设范围内，则终止校准并发出提示信息。
进一步地，所述判断模块还用于：
将所述第一标准信号与所述第一测试信号的差值确定为所述第一偏差。
进一步地，所述校准模块还用于：
将所述目标信号与所述第一测试信号的差值确定为偏置电压；或
将所述目标信号与所述第一测试信号的比值确定为放大倍数；
将所述偏置电压或所述放大倍数标记为所述增益值。
进一步地，所述校准模块还用于：
将所述增益值烧录至所述待校准骨声纹传感器的芯片中。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有骨声纹传感器的校准程序，所述骨声纹传感器的校准程序被处理器运行时实现如上所述骨声纹传感器的校准方法的步骤。
相比现有技术，本发明提出的一种骨声纹传感器的校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质，分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。由此，通过待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器对振动信号的响应偏差来判断待校准骨声纹传感器是否需要进行校准，并根据增益值对需要进行校准的待校准骨声纹传感器进行校准，降低了校准过程中系统误差带来的影响，提高了校准的准确性。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种骨声纹传感器的校准方法，其特征在于，所述方法包括：
分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号，之前还包括：
当所述待校准骨声纹传感器和所述标准骨声纹传感器置于测试工件的检测室后，通过置于所述测试工件下方的振动台发出所述第一振动信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述第一偏差在预设范围内，则基于所述第一测试信号与目标信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准，之后还包括：
通过校准后的骨声纹传感器响应第二振动信号输出第二测试信号；
基于所述第二测试信号和目标测试信息确定第二偏差，基于所述第二偏差判断所述骨声纹传感器是否合格；
若所述骨声纹传感器合格，则完成校准过程；
若所述骨声纹传感器不合格，则终止校准并发出提示信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一偏差是否在预设范围内，之后还包括：
若所述第一偏差不在所述预设范围内，则重新测试获得新的第一测试信号，并确定新的第一偏差；
若测试次数达到最大限制次数后，所述新的第一偏差不在所述预设范围内，则终止校准并发出提示信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，包括：
将所述第一标准信号与所述第一测试信号的差值确定为所述第一偏差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，包括：
将所述目标信号与所述第一测试信号的差值确定为偏置电压；或
将所述目标信号与所述第一测试信号的比值确定为放大倍数；
将所述偏置电压或所述放大倍数标记为所述增益值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准，包括：
将所述增益值烧录至所述待校准骨声纹传感器的芯片中。
8.一种骨声纹传感器的校准装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于分别获取待校准骨声纹传感器和标准骨声纹传感器响应第一振动信号发出的第一测试信号和第一标准信号；
判断模块，用于基于所述第一测试信号、所述第一标准信号确定所述待校准骨声纹传感器的第一偏差，判断所述第一偏差是否在预设范围内；
校准模块，用于若所述第一偏差在预设范围内，则基于目标信号和所述第一测试信号确定增益值，并基于所述增益值对所述待校准骨声纹传感器进行校准。
9.一种骨声纹传感器的校准设备，其特征在于，所述骨声纹传感器的校准设备包括处理器，存储器以及存储在所述存储器中的骨声纹传感器的校准程序，所述骨声纹传感器的校准程序被所述处理器运行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的骨声纹传感器的校准方法的步骤。
10.一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骨声纹传感器的校准程序，所述骨声纹传感器的校准程序被处理器运行时实现如权利要求1-7中任一项所述骨声纹传感器的校准方法的步骤。
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