CN114113801B - 电容检测方法及电容检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电容检测方法和一种电容检测装置，所述电容检测方法包括：实时获取待测电容的原始测量值；判断当前的原始测量值的状态，并根据所述状态，计算当前补偿系数，包括：所述当前的原始测量值处于稳定状态时，更新补偿系数，以获得所述当前补偿系数；所述当前的原始测量值处于非稳定状态时，以上一时刻的补偿系数作为所述当前补偿系数；根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行补偿，以获得当前有效测量值。上述检测方法可以提高电容检测的准确性。

Description

电容检测方法及电容检测装置

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电容检测方法及一种电容检测装置。

背景技术

通过检测电容变化，实现接近检测是目前电子设备中常用的接近检测手段。例如SAR (Specific Absorption Rate) 传感器，用于区分无生命物体和人体的接近度，可用于便携式电子设备，如智能手机和可穿戴设备。SAR(Specific Absorption Rate；电磁波吸收率) 指的是单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量，SAR主要用于手机辐射的认证，是辐射被头部的软组织吸收的比率，SAR值越低，辐射被脑部吸收的量越少。SAR传感器主要原理是测量人体/物体与传感器电极之间形成的电容C_user，根据电容C_user的大小来判断是否有人体或物体接近。

在实际的检测系统中，传感器电极以及其所设置在的PCB板(Printed CircuitBoard，印刷电路板) 上的走线存在寄生电容C_para。理想状态下，可以通过在没有人体/物体靠近时，使用“校准”功能，消除寄生电容C_para，使得在没有人体/物体靠近时，检测到的电容值为零；而当有人体/物体接近时，人体/物体与传感器电极之间形成电容C_user，此时电容传感器测量的电容值即为C_user。

但是，实际的寄生电容C_para的大小会随着环境的温度或者湿度等环境变化而变化，其中温度变化起到主要作用。为能够更为准确的检测到人体的接近，还需要进一步消除由于环境变化导致的寄生电容值C_para的变化量。

而现有技术中，对于环境变化造成的寄生电容的影响的补偿效果较差，现有的电容检测准确性还有待进一步的提高。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电容检测方法以及电容检测装置，以提高电容检测的准确性。

本申请的电容检测方法，包括：实时获取待测电容的原始测量值；判断当前的原始测量值的状态，并根据所述状态，计算当前补偿系数，包括：所述当前的原始测量值处于稳定状态时，更新补偿系数，以获得所述当前补偿系数；所述当前的原始测量值处于非稳定状态时，以上一时刻的补偿系数作为所述当前补偿系数；根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行补偿，以获得当前有效测量值。

可选的，所述判断当前的原始测量值的状态包括：计算相邻两次获得的原始测量值的差值；若所述差值的绝对值小于变化阈值，则计数值加1，否则计数值清零；若所述计数值持续累积至大于阈值次数，则所述当前的原始测量值处于稳定状态，随后将所述计数值清零。

可选的，所述计数值清零时，设置动态标志位的状态值，所述状态值用于表征所述补偿系数是否需要更新；所述动态标志位为第一状态值时，表征保持所述补偿系数不变；所述动态标志位为第二状态值时，表征需要更新所述补偿系数。

可选的，根据所述动态标志位的状态值，判断是否需要更新所述补偿系数。

可选的，所述更新补偿系数包括：设定目标测量值，计算所述当前有效测量值与所述目标测量值之间的误差值err，err=valid-valid_tar，其中，valid为当前有效测量值，valid_tar为目标测量值；基于所述误差值err以及上一时刻的补偿系数，得到更新后的所述当前补偿系数：当err>0时，所述当前补偿系数大于所述上一时刻的补偿系数；当err<0时，所述当前补偿系数小于所述上一时刻的补偿系数。

可选的，采用如下公式得到更新后的所述当前补偿系数：coef=coef_last+KP*err，其中，coef_last为上一时刻的补偿系数，coef为当前补偿系数，KP为比例系数。

可选的，采用如下方式得到更新后的所述当前补偿系数：当err＞0时，在所述上一时刻的补偿系数基础上增加一固定步长，得到更新后的所述当前补偿系数；当err<0时，在所述上一时刻的补偿系数基础上减小一固定步长，得到更新后的所述当前补偿系数；当err=0，以所述上一时刻的补偿系数作为所述当前补偿系数。

可选的，还包括：对更新后的补偿系数进行限幅处理，包括：若更新后的补偿系数大于最大补偿系数，则以所述最大补偿系数作为所述当前补偿系数；若更新后的补偿系数小于最小补偿系数，则以所述最小补偿系数作为所述当前补偿系数；若更新后的补偿系数大于等于所述最小补偿系数且小于等于所述最大补偿系数，则以更新后的补偿系数作为所述当前补偿系数。

可选的，在传感芯片上电启动的初始时刻，采用预设的补偿系数作为待更新的补偿系数，以初始时刻的原始测量值作为上一时刻的原始测量值以及初始时刻的当前有效测量值；计算初始时刻的目标测量值：valid_tar0=raw0-coef0*comp，其中，valid_tar0为初始时刻的目标测量值，raw0为初始时刻的原始测量值，comp为预设的补偿值，coef0为预设的补偿系数。

可选的，在持续测量过程的中间时刻，当所述当前的原始测量值从非稳定状态进入稳定状态时，将所述当前有效测量值赋值给所述目标测量值；将所述当前补偿系数赋值给上一时刻的补偿系数，将所述当前的原始测量值赋值给上一时刻的原始测量值，以用于下一时刻的补偿系数的计算。

可选的，还包括：实时获取参考通道测量值；根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行补偿以获得当前有效测量值的计算公式为：valid=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)，valid为当前有效测量值，raw为当前的原始测量值，ref为当前的参考通道测量值，ref0为预设的参考通道初始测量值，comp为预设的补偿值，coef为当前补偿系数。

本申请还提供一种电容检测装置，包括：电容传感芯片，所述电容传感芯片与待测电容电极之间连接有测量通道，用于获取原始测量值；处理器及存储器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，能够执行如上述任一项所述的电容检测方法。

本申请上述电容检测方法，根据当前的原始测量值的状态，更新补偿系数，从而实现更准确的补偿：在当前的原始测量值处于稳定状态时，更新补偿系数；在当前的原始测量值处于非稳定状态时，保持补偿系数不变；可以尽可能提高当前补偿系数的准确性。且当前补偿系数通过计算方式进行更新，无需通过实验获得，易于实现，且对于产品的一致性要求较低，适于量产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例的电容检测装置的电路示意图；

图2是本申请一实施例的电容检测方法的流程示意图；

图3是本申请一实施例的电容检测方法的流程示意图；

图4是本申请一实施例的电容检测过程中的补偿算法的架构示意图；

图5是本申请一实施例的电容检测过程中的补偿算法的效果示意图；

图6是本申请一实施例的电容检测过程中的补偿算法的效果示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术对于环境变化产生的寄生电容的补偿效果不佳，导致电容检测结果准确性较差。

请参考图1，为本发明一实施例的电容检测装置的电路示意图。

所述电容检测装置包括：电容传感芯片100，所述电容传感芯片100与待测电容的电极101之间连接有测量通道102，用于获取原始测量值；所述电容传感芯片100还连接至参考通道103，用于获取参考通道测量值，所述参考通道103与所述测量通道102的走线一致，通常采用PCB板上走线方向相同，长度接近的两条PCB走线分别作为所述测量通道102和所述参考通道103，所述参考通道103另一端浮置。采用一个测量通道102和一个参考通道103进行电容检测，可以通过参考通道103的参考通道测量值对原始测量值受到的环境变化的影响进行补偿。

现有技术中，通常采用一个固定的补偿系数k去补偿，以消除寄生电容C_para。将测量通道102的原始测量值减去参考通道测量值与补偿系数k的乘积，得到有效测量值，计算公式为：valid=raw-ref*k，其中，raw为当前的原始测量值，valid为当前有效测量值，ref为当前的参考通道测量值，上述的过程可称为补偿过程。对补偿后得到的当前有效测量值valid进行判断，从而确定是否有物体或人体接近。

而在实际应用中，寄生电容值C_para随环境变化的曲线并非简单的线性关系，因此使用固定的补偿系数来实现补偿所达到的效果较差。此外，需要通过实验方式确定补偿系数的具体数值，过程较为复杂，且对于产品的一致性要求较高。

为了提高的电容检测的准确性，发明人提出一种新的电容检测装置及检测方法。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参考图2，为发明一实施例的电容检测方法的流程示意图。

所述电容检测方法包括如下步骤：

步骤S101：实时获取待测电容的原始测量值。

所述原始测量值对应于待测电容的实际电容以及寄生电容的总和。随着采样时间变化，会获得一系列的原始测量值，至少包括上一时刻的原始测量值以及当前的原始测量值。

步骤S102：判断当前的原始测量值的状态，并根据所述状态，计算当前补偿系数。

原始测量值与待测电容的电容值相关，当有人体或者物体靠近待测电容的电极101时，或物体处于动态且位置还未完全稳定时，待测电容的电容值不断发生变化，相应的，原始测量值也会不断发生变化。而当没有人体/物体靠近，或者人体/物体与待测电容的电极101之间相对位置关系稳定时，待测电容的电容值变化较小，相应的原始测量值也会趋于稳定。因此，原始测量值存在两种状态，分别为稳定状态和非稳定状态。

本发明中，当所述当前的原始测量值处于稳定状态时，实时更新补偿系数，以获得当前补偿系数；当所述当前的所述原始测量值处于非稳定状态，以上一时刻的补偿系数作为当前补偿系数。

步骤S103:根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行补偿，以获得当前有效测量值。

上述实施例中，通过判断当前的原始测量值处于稳定或非稳定状态，以获取更为准确的当前补偿系数对当前的原始测量值进行补偿，具体的：在稳定状态时，实时更新补偿系数；在非稳定状态下，保持补偿系数不变。与现有技术中采用固定的补偿系数进行补偿相比，本发明的实施例中，采用动态更新的当前补偿系数对当前的原始测量值进行补偿，可以更大程度消除不同温度、湿度等情况下造成的寄生电容的变化量，得到更为准确的当前有效测量值，由于无需通过实验确定补偿系数，方法更简单，对于产品的一致性要求低。

在一个实施例中，对应于步骤S101，通过测量通道实时获取待测电容的原始测量值，且同时还通过参考通道获取参考通道测量值。所述参考通道测量值对应于温度、湿度等环境对测量结果的影响量。本发明的实施例中，所述参考通道和所述测量通道的走线一致，使得所述参考通道测量值能够更为准确的反映出环境对测量通道的原始测量值的影响。

该实施例中，对应于步骤S103中，获得当前有效测量值的公式如下：

valid=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)，

其中，valid为当前有效测量值，raw为当前的原始测量值，ref为当前的参考通道测量值，ref0为预设的参考通道初始测量值，comp为预设的补偿值。

在本发明的另一实施例中，对应于步骤S102中判断当前的原始测量值的状态包括：计算相邻两次获得的原始测量值的差值，即当前的原始测量值raw减去上一时刻的原始测量值raw_last得到所述差值；若所述差值的绝对值|raw-raw_last|小于变化阈值RAW_TH，则计数值加1，否则计数值清零；若计数值持续累积至大于阈值次数DEB_NUM，则所述当前的原始测量值处于稳定状态，随后将计数值清零；若所述差值的绝对值大于等于变化阈值RAW_TH，则计数值为0，所述当前的原始测量值处于非稳定状态。

当所述差值的绝对值连续小于变化阈值RAW_TH的次数达到阈值次数DEB_NUM时，表明在一段时间内，每次测量的原始测量值的波动较小，因此处于稳定状态。测量间隔的时间通常是固定的，因此阈值次数DEB_NUM对应于一预设时间段。在其他实施例中，也可以当所述差值的绝对值持续小于变化阈值RAW_TH的时间大于预设时间时，判断当前的原始测量值处于稳定状态。

当差值的绝对值|raw-raw_last|大于变化阈值RAW_TH，表示两次测量过程中，原始测量值发生了较大的变化，通常发生在有物体或人体在接近过程中。因此，判断当前的原始测量值处于非稳定状态。

其中，变化阈值RAW_TH和阈值次数DEB_NUM，为提前设置的参数，根据稳定状态和非稳定状态时的原始测量值的变化幅度的经验值进行设置。所述变化阈值RAW_TH的取值范围可以根据实验获得，例如将芯片放入温箱中进行温度循环测试，按照温度25℃、55℃、-10℃、25℃……依次循环，分别检测由物体或人体接近过程时，|raw-raw_last|的变化范围，所述变化阈值RAW_TH可以为大于各个温度下|raw-raw_last|的最大值的某个量，且变化阈值RAW_TH的取值应小于额外设定的最大的接近判断阈值，避免变化阈值RAW_TH过大而无法起到有效的判断效果。

阈值次数DEB_NUM的范围为1~50，两次检测间隔时间无特殊要求，可以根据具体的应用场景进行设置，例如在用于接近检测应用中时，两次检测间隔时间范围一般为2ms~500ms。

在一些实施例中，当前的原始测量值raw处于非稳定状态时，计数值清零的同时，还可以设置一动态标志位prox_ind为第一状态值，用于表征保持补偿系数不变；否则，当前的原始测量值raw处于稳定状态时，设置所述动态标志位prox_ind为第二状态值，用于表征需更新补偿系数。在一个实施例中，第一状态值为1，第二状态值为0。可以直接通过读取所述动态标志位prox_ind的状态值判断是否需要更新补偿系数。

在一个实施例中，更新补偿系数包括：设定目标测量值valid_tar，计算所述当前有效测量值valid与所述目标测量值valid_tar之间的误差值err：

err=valid-valid_tar；

基于所述误差值err以及上一时刻的补偿系数coef_last，得到更新后的当前补偿系数coef，具体包括：当err>0时，增大补偿系数，使得所述当前补偿系数大于所述上一时刻的补偿系数；当err<0时，减小补偿系数，使得所述当前补偿系数小于所述上一时刻的补偿系数。

在一个实施例中，采用如下公式计算，得到更新后的当前补偿系数coef：

coef=coef_last+KP*err；

其中，KP为比例系数。所述比例系数KP根据经验值设定，可以根据检测效果进行调整。在一些实施例中，所述比例系数KP和具体的应用场景相关，一般设置为1E-6~1E-4范围内。

在另一实施例中，采用如下方式得到更新后的所述当前补偿系数：当err＞0时，在所述上一时刻的补偿系数coef_last基础上增加一固定步长step，得到更新后的所述当前补偿系数coef，即coef=coef_last+step；当err<0时，在所述上一时刻的补偿系数coef_last基础上减小一固定步长，得到更新后的所述当前补偿系数coef，即coef=coef_last-step；当err=0时，以所述上一时刻的补偿系数coef_last作为所述当前补偿系数coef，即coef=coef_last。所述固定步长step采用经验值，通常取值范围为0.0001~0.002。

由于测量通道直接得到的原始测量值中包括寄生电容的固定量，该固定量是由于走线等固定条件产生的。在一些实施例中，在检测的初始时刻，例如电容传感芯片上电时，还可以进行校准操作以补偿所述寄生电容的固定量，并以校准后的值作为所述原始测量值。在初始时刻，即接收到校准指令时，由于没有前次的测量数据，采用预设的补偿系数coef0作为待更新的补偿系数；并且，以初始时刻的原始测量值raw0赋值给上一时刻原始测量值raw_last，并作为初始时刻的当前有效测量值valid，即raw_last=raw0=valid；并计算初始时刻的目标测量值valid_tar0，valid_tar0=raw0-coef0*(|ref-ref0|+comp)，其中，ref为当前的参考通道测量值，ref0为预设的参考通道初始测量值，comp为预设的补偿值。所述补偿值comp可以根据实验确定，根据检测效果进行修正，可以为0 ，也可以为大于0或小于0的常数。

初始时刻，ref=ref0，coef=coef0，valid=raw0；此时，

valid_tar0=raw0-coef0*comp；

err=valid-valid_tar0

=valid-raw0+ coef0*comp

=coef0*comp;

在一个实施例中，对补偿系数进行更新后，得到当前补偿系数coef：

coef=coef_last+KP*err=coef0+KP*coef0*comp。

在另一实施例中，对补偿系数进行更新后，得到当前补偿系数coef：err>0时，coef=coef0-step；err<0时，coef=coef0-step。其中，step为固定步长。

在后续持续的测量过程的中间时刻，可以在检测过程中或者检测完成后，当所述当前的原始测量值从非稳定状态进入处于稳定状态时，将更新后的当前补偿系数coef赋值给上一时刻的补偿系数coef_last，将当前的原始测量值raw赋值给上一时刻的原始测量值raw_last，将当前有效测量值valid赋值给目标测量值valid_tar，以用于下一时刻的补偿过程的计算。上述从非稳定状态进入处于稳定状态，具体表现为：相邻两次获得的原始测量值的差值的绝对值从大于所述变化阈值RAW_TH逐渐减小至小于等于所述变化阈值RAW_TH，且持续小于等于所述变化阈值RAW_TH的时间达到预设时间或者持续小于等于所述变化阈值RAW_TH的次数达到阈值次数，此时对应于人体或物体从逐渐接近/远离的非稳定状态进入稳定状态。

为了避免更新后的补偿系数超出正常范围，本发明的实施例中，还包括对更新后的补偿系数进行限幅处理，包括：若更新后的补偿系数大于最大补偿系数coefmax，则以所述最大补偿系数coefmax作为当前补偿系数；若更新后的补偿系数小于最小补偿系数coefmin，则以所述最小补偿系数coefmin作为当前补偿系数；若更新后的补偿系数大于等于最小补偿系数coefmin且小于等于最大补偿系数coefmax，则以所述更新后的补偿系数作为当前补偿系数。

请参考图3，为本发明一实施例的电容检测方法的流程示意图。

该实施例中，首先执行步骤S201:判断是否接收到“校准”命令。通常，在传感芯片首次上电启动时，会进行校准，此时为电容检测的初始时刻。

步骤S201中，如接收到“校准”命令，则执行步骤S202: 将当前补偿系数coef初始化，并记录上一时刻的原始测量值raw_last。该步骤中，初始化当前补偿系数，即以预设的补偿系数coef0作为当前补偿系数coef，coef=coef0；将当前的原始测量值raw记录为上一时刻的原始测量值raw_last，即raw_last=raw。

随后执行步骤S203:计算目标测量值valid_tar：

valid_tar=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)。

对于校准之后的首次测量，即测量的初始时刻，coef=coef0，ref=ref0，其中，coef为当前补偿系数，coef0为预设的补偿系数，ref0为预设的参考通道初始测量值，ref为当前的参考通道测量值，从而valid_tar=raw-coef0*comp。

然后执行步骤S204:判断|raw-raw_last|≥RAW_TH是否成立。RAW_TH为相邻两次的原始测量值的差值的绝对值的变化阈值，即当前的原始测量值raw与上一时刻的原始测量值raw_last的差值的绝对值的变化阈值。若差值的绝对值小于变化阈值RAW_TH则表示当前的原始测量值raw为稳定状态，若大于等于RAW_TH，则表示当前的原始测量值raw处于非稳定状态。由于此时为检测的初始时刻，|raw-raw_last|=0，小于变化阈值RAW_TH，因此步骤S204的判断结果为否，继续执行步骤S206:判断动态标志位prox_ind是否为1。

动态标志位prox_ind用于表征是否有人体或物体处于接近或远离的动态过程中。在该实施例中，所述动态标志位prox_ind=1，表示人体或物体正处于接近或远离的动态过程中，即当前的原始检测值raw处于非稳定状态；prox_ind=0，表示人体或物体的位置稳定未处于动态过程中，当前的原始检测值raw处于稳定状态。该实施例中，动态标志位prox_ind初始化值为1。

初始时刻的检测过程中，步骤S206中，动态标志位prox_ind为1，进一步执行步骤S207:判断计数值是否达到阈值次数DEB_NUM。

若计数值持续累积至大于阈值次数DEB_NUM，则当前的原始测量值raw处于稳定状态，即人体或物体处于稳定状态；若某一次相邻两次的原始测量值的差值的绝对值|raw-raw_last|大于等于变化阈值RAW_TH，则计数值为0，当前的原始测量值raw处于非稳定状态，人体或物体正处于接近或远离的过程中。

初始时刻，步骤S207中，计数值为0，小于阈值次数DEB_NUM，因而执行后续步骤S215:判断|raw-raw_last|＜RAW_TH是否成立。由于初始时刻|raw-raw_last|=0，则继续执行步骤S216，计数值加1，随后执行步骤S213:将当前补偿系数coef赋值给上一时刻的补偿系数coef_last，将当前的原始测量值raw赋值给上一时刻的原始测量值raw_last，以用于下一次的检测计算过程。并执行步骤S214，计算当前有效测量值valid，valid=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)=raw-coef0*comp，初始时刻ref=ref0。

每一次检测过程，都自步骤S201开始执行，初始时刻之后的检测过程，为电容检测过程的中间时刻，步骤S201中不再接收到“校准”命令，直接执行步骤S204:判断|raw-raw_last|≥RAW_TH是否成立。

若当前的原始测量值raw处于稳定状态，|raw-raw_last|＜RAW_TH，则步骤S204的判断结果为否，执行步骤S206：判断动态标志位prox_ind是否为1。若prox_ind=0，则跳转到步骤S210，计算误差值err，err=valid-valid_tar；继续执行步骤S211，更新获得当前补偿系数coef。在得到更新后的当前补偿系数coef后，继续执行步骤S212至步骤S214，得到更新后的当前有效测量值valid。

若步骤S206中，动态标志位prox_ind=1，则执行步骤S207：判断计数值是否达到阈值次数DEB_NUM，若达到阈值次数DEB_NUM，则执行步骤S208，计数值清零，设置动态标志位prox_ind=0，表示当前的原始测量值从非稳定状态进入稳定状态；随后执行步骤S209，将当前有效测量值valid赋值给目标测量值valid_tar，以及继续执行后续的步骤S210~S214。

若步骤S207中，计数值未达到阈值次数DEB_NUM，则执行步骤S215，判断|raw-raw_last|＜RAW_TH是否成立，若成立，则进入步骤S216，计数值加1，随后继续执行步骤S213至步骤S214。若相邻两次检测得到的原始测量值变化幅度较大，即|raw-raw_last|≥RAW_TH，步骤S215的判断结果为否，继续步骤S217:计数值清零，设置动态标志位prox_ind=1，随后继续执行步骤S213至步骤S214。

上述方法中，只有在当前的原始测量值raw处于稳定状态下，即|raw-raw_last|＜RAW_TH的持续次数达到阈值次数DEB_NUM时，才会更新补偿系数，并根据更新后的当前补偿系数coef计算当前有效测量值valid，提高当前有效测量值valid的准确性。而在当前的原始测量值raw处于非稳定状态时，以上一时刻的补偿系数coef_last作为当前补偿系数coef进行补偿，获得当前有效测量值valid；之后，将当前补偿系数coef赋值给上一时刻的补偿系数coef_last、将当前的原始测量值raw赋值给上一时刻的原始测量值raw_last，以便进行下一时刻测量时的计算。

上述实施例的算法架构请参考图4。通过第一选择器401选择上一时刻的有效测量值valid_last以及上一时刻的目标测量值valid_tar_last中的其中一个，作为后续补偿过程的目标侧量值valid_tar。当更新标志updt_ind=1时，更新目标测量值，选择valid_last作为当前的目标测量值valid_tar，即valid_tar=valid_last；当updt_ind=0时，无需对目标测量值进行更新，以上一时刻的目标测量值作为目标测量值输出，即valid_tar=valid_tar_last。

目标测量值valid_tar减去后续得出的当前有效测量值valid，得到误差值err；再通过系统更新模块，基于误差值err计算得到新的补偿系数coef_new；然后通过第二选择器402选择输出新的补偿系数coef_new或者上一时刻的补偿系数coef_last中的一个作为当前补偿系数coef：当动态标志位prox_ind=1时，输出上一时刻的补偿系数coef_last作为当前补偿系数coef，不对补偿系数进行更新；当动态标志位prox_ind=0时，选择新的补偿系数coef_new输出作为当前补偿系数coef。基于当前补偿系数coef，再与（|ref-ref0|+comp）进行乘法运算，将乘法运算后得到的数值的符号取反后，与当前的原始测量值raw进行求和运算，得到当前有效测量值valid，valid=raw-coef*（|ref-ref0|+comp）。其中，系统更新模块可以包括具有计算能力的控制器或处理器，例如使用PID控制器、PI控制器、PD控制器、P控制器、MCU处理器等。

动态标志位prox_ind的初始值为1，后续根据判断当前的原始测量值处于稳定或非稳定状态对所述动态标志位prox_ind进行赋值。稳定状态下，prox_ind=0；非稳定状态下prox_ind=1，稳定状态以及非稳定状态的判断，请参考前述实施例中的具体描述，在此不作赘述。

请参考图5，为算法执行的效果示意图，展示当前有效测量值valid变化的一个典型的过程，整个过程分为5个阶段。由于当前有效测量值valid为当前的原始测量值raw经过补偿后的值，两者之间差别较小，因此valid的状态基本与raw的状态一致。在阶段1，valid处于稳定状态，此时实时更新当前补偿系数。在阶段2，有接近过程，valid处于非稳定状态，此时保持补偿系数不变。进入阶段3，valid数据趋于稳定，从非稳定状态进入稳定状态，更新当前有效测量值valid的目标值，即更新目标测量值valid_tar，随后实时计算当前补偿系数。阶段4，有远离过程，valid处于非稳定状态，补偿系数保持不变。进入阶段5，进入稳定状态，更新valid的目标值，即更新valid_tar，并实时计算当前补偿系数。

在无接近或远离过程，或者处于稳定状态时，目标测量值valid_tar保持不变，算法的执行效果如图6所示。

当前有效测量值valid值小于目标测量值valid_tar时，误差值err=valid-valid_tar＜0，此时计算得到的当前补偿系数较前一时刻变小；因此，根据当前有效测量值的计算公式，valid=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)，coef变小，使得valid值增大，逐步向valid_tar靠近。

同理，当前有效测量值valid大于目标测量值valid_tar时，误差值err大于零，计算得到的当前补偿系数coef较上一时刻变大，后续得到的当前有效测量值valid较上一时刻减小，从而也会逐渐靠近目标测量值valid_tar。

本发明的电容检测方法基于当前的原始测量值的状态，实时更新补偿系数，计算出更为准确的补偿量，用于对当前的原始测量值进行补偿，能够有效的减小温度或湿度等环境变化对于电容检测精度的影响，且使用简单，利于批量产品的使用。

本发明的实施例，还提供一种电容检测装置，包括图1所述的结构，以及处理器和存储器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，能够执行如上述实施例中所述的电容检测方法。

所述处理器和存储器可以集成于所述电容传感芯片101内部，也可以设置在外部，连接至所述电容传感芯片101，用于获取所述电容传感芯片101获得的原始检测值、参考通道测量值。所述处理器包括系统更新模块，用于更新当前补偿系数。所述系统更新模块包括具有计算能力的控制器或处理器，例如PID控制器、PI控制器、PD控制器、P控制器、MCU处理器等具有计算能力的电路或器件。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种电容检测方法，其特征在于，包括：

实时获取待测电容的原始测量值；

判断当前的原始测量值的状态，并根据所述状态，计算当前补偿系数，包括：所述当前的原始测量值处于稳定状态时，更新补偿系数，以获得所述当前补偿系数；所述当前的原始测量值处于非稳定状态时，以上一时刻的补偿系数作为所述当前补偿系数；

根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行实时补偿，以获得当前有效测量值；

其中，所述更新补偿系数包括：设定目标测量值，计算所述当前有效测量值与所述目标测量值之间的误差值err，err=valid-valid_tar，其中，valid为当前有效测量值，valid_tar为目标测量值；基于所述误差值err以及上一时刻的补偿系数，得到更新后的所述当前补偿系数：当err>0时，所述当前补偿系数大于所述上一时刻的补偿系数；当err<0时，所述当前补偿系数小于所述上一时刻的补偿系数。

2.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述判断当前的原始测量值的状态包括：计算相邻两次获得的原始测量值的差值；若所述差值的绝对值小于变化阈值，则计数值加1，否则计数值清零；若所述计数值持续累积至大于阈值次数，则所述当前的原始测量值处于稳定状态，随后将所述计数值清零。

3.根据权利要求2所述的电容检测方法，其特征在于，所述计数值清零时，设置动态标志位的状态值，所述状态值用于表征所述补偿系数是否需要更新；所述动态标志位为第一状态值时，表征保持所述补偿系数不变；所述动态标志位为第二状态值时，表征需要更新所述补偿系数。

4.根据权利要求3所述的电容检测方法，其特征在于，根据所述动态标志位的状态值，判断是否需要更新所述补偿系数。

5.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，采用如下公式得到更新后的所述当前补偿系数：coef=coef_last+KP*err，其中，coef_last为上一时刻的补偿系数，coef为当前补偿系数，KP为比例系数。

6.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，采用如下方式得到更新后的所述当前补偿系数：当err＞0时，在所述上一时刻的补偿系数基础上增加一固定步长，得到更新后的所述当前补偿系数；当err<0时，在所述上一时刻的补偿系数基础上减小一固定步长，得到更新后的所述当前补偿系数；当err=0时，以所述上一时刻的补偿系数作为所述当前补偿系数。

7.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，还包括：对更新后的补偿系数进行限幅处理，包括：若更新后的补偿系数大于最大补偿系数，则以所述最大补偿系数作为所述当前补偿系数；若更新后的补偿系数小于最小补偿系数，则以所述最小补偿系数作为所述当前补偿系数；若更新后的补偿系数大于等于所述最小补偿系数且小于等于所述最大补偿系数，则以更新后的补偿系数作为所述当前补偿系数。

8.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，在传感芯片上电启动的初始时刻，采用预设的补偿系数作为待更新的补偿系数，以初始时刻的原始测量值作为上一时刻的原始测量值以及初始时刻的当前有效测量值；计算初始时刻的目标测量值：valid_tar0=raw0-coef0*comp，其中，valid_tar0为初始时刻的目标测量值，raw0为初始时刻的原始测量值，comp为预设的补偿值，coef0为预设的补偿系数。

9.根据权利要求8所述的电容检测方法，其特征在于，在持续测量过程的中间时刻，当所述当前的原始测量值从非稳定状态进入稳定状态时，将所述当前有效测量值赋值给所述目标测量值；将所述当前补偿系数赋值给上一时刻的补偿系数，将所述当前的原始测量值赋值给上一时刻的原始测量值，以用于下一时刻的补偿系数的计算。

10.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，还包括：实时获取参考通道测量值；根据所述当前补偿系数，对所述当前的原始测量值进行补偿以获得当前有效测量值的计算公式为：valid=raw-coef*(|ref-ref0|+comp)，valid为当前有效测量值，raw为当前的原始测量值，ref为当前的参考通道测量值，ref0为预设的参考通道初始测量值，comp为预设的补偿值，coef为当前补偿系数。

11.一种电容检测装置，其特征在于，包括：

电容传感芯片，所述电容传感芯片与待测电容电极之间连接有测量通道，用于获取原始测量值；

处理器及存储器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，能够执行如权利要求1至10中任一项所述的电容检测方法。

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