RU2811329C2 - Quasi-distribted rc sensor and method for measuring distribted physical fields - Google Patents
Quasi-distribted rc sensor and method for measuring distribted physical fields Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811329C2 RU2811329C2 RU2022112040A RU2022112040A RU2811329C2 RU 2811329 C2 RU2811329 C2 RU 2811329C2 RU 2022112040 A RU2022112040 A RU 2022112040A RU 2022112040 A RU2022112040 A RU 2022112040A RU 2811329 C2 RU2811329 C2 RU 2811329C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensitive
- quasi
- distributed
- sensor
- probing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области распределенных измерений физических величин, а именно к квазираспределенным датчикам и способам измерения параметров распределенных физических величин на основе таких датчиков. The invention relates to the field of distributed measurements of physical quantities, namely to quasi-distributed sensors and methods for measuring parameters of distributed physical quantities based on such sensors.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Известен способ реализации квазираспределенных резистивных датчиков (Ó. Oballe-Peinado et al., "FPGA-Based Tactile Sensor Suite Electronics for Real-Time Embedded Processing," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 12, pp. 9657-9665, Dec. 2017, doi: 10.1109/TIE.2017.2714137), основанный на использовании резистивных чувствительных элементов и конденсаторов постоянной емкости. Суть данного способа заключается в использовании переходного процесса разряда конденсатора через сопротивление исследуемого резистивного чувствительного элемента. При этом для анализа переходного процесса не используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и время разряда конденсатора определяется по смене логического уровня на входе микросхемы программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). При этом, для исключения влияния погрешностей, связанных с непостоянством величины емкости конденсаторов и неодинаковым уровнем смены логического уровня на различных входах ПЛИС, в каждую измерительную цепь дополнительно вводят высокоточный резистор с постоянным сопротивлением. There is a known method for implementing quasi-distributed resistive sensors (O. Oballe-Peinado et al ., “FPGA-Based Tactile Sensor Suite Electronics for Real-Time Embedded Processing,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics , vol. 64, no. 12, pp. 9657 -9665, Dec. 2017, doi: 10.1109/TIE.2017.2714137), based on the use of resistive sensing elements and constant capacitors. The essence of this method is to use the transient process of capacitor discharge through the resistance of the resistive sensitive element under study. In this case, an analog-to-digital converter (ADC) is not used to analyze the transient process, and the discharge time of the capacitor is determined by the change in the logic level at the input of the programmable logic integrated circuit (FPGA) microcircuit. At the same time, to eliminate the influence of errors associated with the variability of the capacitance value of the capacitors and the unequal level of change in the logical level at different inputs of the FPGA, a high-precision resistor with a constant resistance is additionally introduced into each measuring circuit.
Недостатком данного способа является использование только резистивных чувствительных элементов и измерение только поля одной распределенной физической величины.The disadvantage of this method is the use of only resistive sensitive elements and the measurement of only the field of one distributed physical quantity.
Известен метод считывания показаний емкостного датчика, состоящего из множества емкостных чувствительных элементов (патент США №7755683B2, МПК H04N 5/335 (2006.01), H04N 3/14 (2006.01), опубл. 13.07.2010). Одиночные емкостные чувствительные элементы в данном случае соединены в матричную структуру, причем на пересечении одной линии строк и одной линии столбов находится только один емкостной чувствительный элемент. Способ измерения включает в себя: предварительный сброс выходного напряжения усилителя заряда; подключение всех линии строк и столбцов не сканируемых емкостных чувствительных элементов к опорному напряжению; подключение исследуемого емкостного чувствительного элемента и конденсатора обратной связи к инвертирующему входу усилителя; подачу ступенчатого напряжения на исследуемый емкостной чувствительный элемент, подключенный к инвертирующему входу усилителя; считывание напряжения в установившемся режиме.There is a known method for reading the readings of a capacitive sensor consisting of a plurality of capacitive sensing elements (US patent No. 7755683B2, IPC
Недостатком данного способа является использование только емкостных чувствительных элементов и измерение поля только одной распределенной физической величины. Также применение матричной структуры приводит к появлению перекрестных помех в процессе измерения и требует дополнительных технических решении для уменьшения влияния перекрестных помех на результаты измерения.The disadvantage of this method is the use of only capacitive sensing elements and the measurement of the field of only one distributed physical quantity. Also, the use of a matrix structure leads to the appearance of crosstalk during the measurement process and requires additional technical solutions to reduce the influence of crosstalk on the measurement results.
Известен распределенный датчик прикосновений и способ измерений (патент США №9024909B2, МПК G06F 3/045 (2006.01), G06F 3/044 (2006.01), G06F 3/041 (2006.01), опубл. 05.05.2015), в котором используются емкостные чувствительные элементы совместно с резистивными чувствительными элементами для получения большей измерительной информации по сравнению с использованием только емкостных чувствительных элементов. Данный распределенный датчик прикосновений состоит из множества чувствительных ячеек, объединенных в матричную структуру, состоящую из линии строк и столбцов. Причем на пересечении одной линии строк и одной линии строк находится только одна чувствительная ячейка. Чувствительная ячейка в свою очередь состоит из параллельно соединенных резистивного и емкостного чувствительных элементов. Процесс сканирования чувствительных элементов аналогичен тому, как это выполняется в резистивных матричных структурах, а именно выбирается исследуемая ячейка и с помощью мультиплексоров линии строк и столбцов обеспечивается доступ к исследуемой ячейке матрицы. В процессе измерений определяется полное электрическое сопротивление исследуемой чувствительной ячейки. При этом полное электрическое сопротивление может быть определено на различных частотах. Из полученной величины полного электрического сопротивления выделяют реальную и мнимую части и по заранее полученной калибровочной характеристики определяют сопротивление резистивного чувствительного элемента и емкость емкостного чувствительного элемента соответствующей ячейки.A distributed touch sensor and measurement method are known (US patent No. 9024909B2, IPC G06F 3/045 (2006.01), G06F 3/044 (2006.01), G06F 3/041 (2006.01), published 05.05.2015), which uses capacitive sensors elements together with resistive sensing elements to obtain greater measurement information compared to using only capacitive sensing elements. This distributed touch sensor consists of multiple sensing cells combined into a matrix structure consisting of a line of rows and columns. Moreover, at the intersection of one row line and one row line there is only one sensitive cell. The sensitive cell, in turn, consists of resistive and capacitive sensitive elements connected in parallel. The process of scanning sensitive elements is similar to how it is performed in resistive matrix structures, namely, the cell under study is selected and, using row and column line multiplexers, access to the matrix cell under study is provided. During the measurement process, the total electrical resistance of the sensitive cell under study is determined. In this case, the total electrical resistance can be determined at various frequencies. From the obtained value of total electrical resistance, the real and imaginary parts are separated and, using the previously obtained calibration characteristic, the resistance of the resistive sensitive element and the capacitance of the capacitive sensitive element of the corresponding cell are determined.
Недостаток данного решения связан с недостатком матричных структур, а именно с возникновением перекрестных помех в процессе измерения. Данная особенность уменьшает точность измерений и требует технических решений для уменьшения или исключения влияния перекрестных помех.The disadvantage of this solution is associated with the disadvantage of matrix structures, namely the occurrence of crosstalk during the measurement process. This feature reduces the accuracy of measurements and requires technical solutions to reduce or eliminate the influence of crosstalk.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является квазираспределенный резистивный датчик с древовидной структурой (Денисов Е. С., Шафигуллин И. Д., Евдокимов Ю. К. Квазираспределённый резистивный датчик с древовидной структурой //Автометрия. – 2021. – Т. 57. – №. 2. – С. 117-121.). Данный квазираспределенный резистивный датчик может использоваться в системах, где для подключения измерительного оборудования доступны только внешние выводы датчика. Квазираспределенный резистивный датчик состоит из электрически соединенных в древовидную структуру резистивных чувствительных элементов. Применение древовидной структуры обеспечивается возможность измерения величин сопротивлений отдельных резистивных чувствительных элементов по методу «вольтметра-амперметра» с обеспечением различных путей протекания тока для зондирующего и измерительного сигналов. Древовидная структура позволяет сделать квазираспределенный датчик однослойным. Способ измерения распределенных физических величин основан на коммутации источника зондирующего сигнала и измерителя напряжения. При этом пути протекания токов для зондирующего и измерительного сигнала разные.The closest to the claimed technical solution in terms of technical essence and achieved technical result is a quasi-distributed resistive sensor with a tree structure (Denisov E. S., Shafigullin I. D., Evdokimov Yu. K. Quasi-distributed resistive sensor with a tree structure // Autometry. - 2021 . – T. 57. – No. 2. – P. 117-121.). This quasi-distributed resistive sensor can be used in systems where only the external terminals of the sensor are available for connecting measurement equipment. A quasi-distributed resistive sensor consists of resistive sensing elements electrically connected in a tree-like structure. The use of a tree structure provides the ability to measure the resistance values of individual resistive sensitive elements using the “voltmeter-ammeter” method, providing different current flow paths for the probing and measuring signals. The tree structure allows the quasi-distributed sensor to be made into a single layer. The method for measuring distributed physical quantities is based on switching the source of the probing signal and the voltage meter. In this case, the paths of current flow for the probing and measuring signals are different.
Недостатком данного способа является использование только резистивных датчиков, за счёт которого имеется возможность проводить измерения поля только одной распределенной физической величины. В случае использования разнородных резистивных чувствительных элементов, чувствительных к различным физическим величинам, уменьшается разрешающая способность по площади квазираспределенного резистивного датчика для соответствующего поля физической величины.The disadvantage of this method is the use of only resistive sensors, due to which it is possible to measure the field of only one distributed physical quantity. In the case of using heterogeneous resistive sensor elements that are sensitive to different physical quantities, the area resolution of a quasi-distributed resistive sensor for the corresponding field of the physical quantity decreases.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Известны конструкции и способы, позволяющие измерять поле распределенной физической величины на основе квазираспределенных резистивных или квазираспределенных емкостных датчиков. Однако они не позволяют проводить одновременное измерение полей нескольких распределенных физических величин.There are known designs and methods that make it possible to measure the field of a distributed physical quantity based on quasi-distributed resistive or quasi-distributed capacitive sensors. However, they do not allow simultaneous measurement of fields of several distributed physical quantities.
Также известны резистивно-емкостные датчики, позволяющие одновременно измерять распределение поля нескольких физических величин. Однако такие датчики реализованы на основе матричных структур, в которых основным недостатком является возникновение перекрестных помех, влияющих на точность измерений.Resistive-capacitive sensors are also known that allow simultaneous measurement of the field distribution of several physical quantities. However, such sensors are implemented on the basis of matrix structures, in which the main disadvantage is the occurrence of crosstalk that affects the accuracy of measurements.
Предложенное изобретение позволяет исключить указанные недостатки.The proposed invention eliminates these disadvantages.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является обеспечение возможности одновременного измерения нескольких распределенных физических величин.The technical result achieved when using the claimed invention is to provide the possibility of simultaneous measurement of several distributed physical quantities.
Технический результат достигается путем использования отдельных резистивных R и емкостных C чувствительных элементов, соединенных параллельно между собой и образующих отдельные чувствительные RC-элементы, при этом отдельные чувствительные RC-элементы соединены в древовидную структуру и образуют квазираспределенный RC датчик.The technical result is achieved by using separate resistive R and capacitive C sensitive elements, connected in parallel to each other and forming separate sensitive RC elements, while the individual sensitive RC elements are connected in a tree structure and form a quasi-distributed RC sensor.
Квазираспределенный RC датчик включает в себя набор электрически соединенных резистивных и емкостных чувствительных элементов, чувствительных к определенным физическим величинам. Отдельные резистивный R и емкостной C чувствительные элементы соединены параллельно между собой и образуют чувствительный RC-элемент, при этом отдельные чувствительные RC-элементы соединены в древовидную структуру, обеспечивающую различные пути протекания токов зондирующего и измерительного сигналов, с возможностью измерения сопротивления отдельного чувствительного RC-элемента по методу «вольтметра-амперметра» в установившемся, после коммутации источника зондирующего сигнала, режиме и величины емкости отдельного чувствительного RC-элемента по постоянной времени разряда емкостного С чувствительного элемента через подключенный параллельно резистивный R чувствительный элемент, возникающего после отключения источника зондирующего сигнала.A quasi-distributed RC sensor includes a set of electrically connected resistive and capacitive sensing elements that are sensitive to specific physical quantities. Separate resistive R and capacitive C sensitive elements are connected in parallel to each other and form a sensitive RC element, while the individual sensitive RC elements are connected in a tree structure that provides different paths for the flow of currents of the probing and measuring signals, with the ability to measure the resistance of a separate sensitive RC element according to the “voltmeter-ammeter” method in a steady state, after switching the source of the probing signal, and the value of the capacitance of a separate sensitive RC element according to the time constant of the discharge of the capacitive C sensitive element through a parallel connected resistive R sensitive element, which occurs after turning off the source of the probing signal.
В одной внутренней точке квазираспределенного RC датчика соединяются n чувствительных RC-элементов, где n – целое число больше 2. При этом отдельный чувствительный RC-элемент могут быть выполнены в едином конструктивном исполнении.At one internal point of a quasi-distributed RC sensor, n sensitive RC elements are connected, where n is an integer greater than 2. In this case, a separate sensitive RC element can be made in a single design.
Способ измерения физических величин на основе квазираспределенного RC датчика включает в себя следующие этапы:A method for measuring physical quantities based on a quasi-distributed RC sensor includes the following steps:
этап 1, на котором подключают источник зондирующего сигнала к двум терминалам квазираспределенного RC датчика таким образом, чтобы ток зондирующего сигнала, формируемого источником электрического зондирующего сигнала, протекал через измеряемый чувствительный RC-элемент;
этап 2, на котором подключают измеряемый чувствительный RC-элемент к измерителю напряжения с высоким входным сопротивлением через другие два терминала квазираспределенного RC датчика таким образом, чтобы ток измерительной цепи и ток зондирующего сигнала протекали только через один общий измеряемый чувствительный RC-элемент;
этап 3, на котором ожидают промежуток времени, необходимый для завершения переходных процессов, связанных с зарядом емкостных C чувствительных элементов на пути протекания тока зондирующего сигнала;
этап 4, на котором определяют величину зондирующего тока;stage 4, at which the value of the probing current is determined;
этап 5, на котором определяют падение напряжения на исследуемом чувствительном RC-элементе посредством измерителя напряжения;
этап 6, на котором определяют величину сопротивления исследуемого чувствительного RC-элемента путем деления показаний измерителя напряжения на величину зондирующего тока;
этап 7, на котором обеспечивают размыкание зондирующего тока для появления переходного процесса разряда емкостного C чувствительного элемента в исследуемом чувствительном RC-элементе;
этап 8, на котором измеряют переходной процесс на исследуемом чувствительном RC-элементе с помощью измерителя напряжения, при этом этапы 7 и 8 синхронизированы между собой и выполняются одновременно;
этап 9, на котором производят аппроксимацию полученного в этапе 8 переходного процесса функцией: (где – постоянная составляющая напряжения; – амплитудное значение напряжения; – постоянная времени RC-элемента) и определяют постоянную времени для данного RC-элемента;
этап 10, на котором определяют величину емкости исследуемого RC-элемента согласно формуле: , по известной величине постоянной времени , определенной на этапе 9, и рассчитанной на этапе 6 величине сопротивления ;
этап 11, на котором пересчитывают величину сопротивления и емкости измеряемого чувствительного RC-элемента в соответствующие физические величины;
этап 12, на котором повторяют этапы 1-11 для измерения величины сопротивления и емкости других чувствительных RC-элементов в структуре квазираспределенного RC датчика и пересчитывают их в соответствующие физические величины.
Заявляемый способ поясняется на фигурахThe inventive method is illustrated in the figures
На фиг. 1 приведена реализация квазираспределенного RC датчика, состоящего из 7 чувствительных RC-элементов.In fig. Figure 1 shows an implementation of a quasi-distributed RC sensor consisting of 7 sensitive RC elements.
На фиг. 2 приведена иллюстративная схема квазираспределенного RC датчика, состоящего из 7 чувствительных RC-элементов, с указанием путей протекания токов формирователя зондирующего сигнала и измерительной цепи при проведений измерений сопротивления и емкости чувствительного RC-элемента RC2.In fig. Figure 2 shows an illustrative diagram of a quasi-distributed RC sensor, consisting of 7 sensitive RC elements, indicating the current flow paths of the probing signal driver and the measuring circuit when measuring the resistance and capacitance of the sensitive RC element RC2.
На фиг. 3 приведена структурная схема устройства для проведения измерений сопротивления и емкости чувствительных RC-элементов в структуре квазираспределенного RC датчика.In fig. Figure 3 shows a block diagram of a device for measuring the resistance and capacitance of sensitive RC elements in the structure of a quasi-distributed RC sensor.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Квазираспределенный RC датчик состоит из резистивных R и емкостных C чувствительных элементов. Отдельные резистивный R и емкостной C чувствительные элементы, соединенные параллельно между собой, образуют чувствительный RC-элемент. При этом отдельные чувствительные RC-элементы соединены в древовидную структуру, обеспечивающую различные пути протекания токов зондирующего и измерительного сигналов, с возможностью измерения сопротивления отдельного чувствительного RC-элемента по методу «вольтметра-амперметра» в установившемся, после коммутации источника зондирующего сигнала, режиме и величины емкости отдельного чувствительного RC-элемента по постоянной времени разряда емкостного С чувствительного элемента через подключенный параллельно резистивный R чувствительный элемент, возникающего после отключения источника зондирующего сигнала.The quasi-distributed RC sensor consists of resistive R and capacitive C sensing elements. Separate resistive R and capacitive C sensing elements, connected in parallel to each other, form a RC sensing element. In this case, individual sensitive RC elements are connected in a tree-like structure, providing different paths for the flow of currents of the probing and measuring signals, with the ability to measure the resistance of an individual sensitive RC element using the “voltmeter-ammeter” method in a steady state, after switching the source of the probing signal, mode and value the capacity of an individual sensitive RC element according to the time constant of the discharge of the capacitive C sensitive element through a parallel connected resistive R sensitive element, which occurs after the source of the probing signal is turned off.
На фиг. 1 представлен один из возможных способов реализации квазираспределенного RC датчика, состоящего из 7 чувствительных RC-элементов. В каждой внутренней точке представленного квазираспределенного RC датчика соединяются 3 чувствительных RC-элемента, которые в свою очередь состоят из резистивного R и емкостного C чувствительных элементов. В других вариантах реализации квазираспределенного RC датчика количество чувствительных элементов может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от особенностей процесса и объекта измерений.In fig. Figure 1 shows one of the possible ways to implement a quasi-distributed RC sensor consisting of 7 sensitive RC elements. At each internal point of the presented quasi-distributed RC sensor, 3 sensitive RC elements are connected, which in turn consist of resistive R and capacitive C sensors. In other implementations of a quasi-distributed RC sensor, the number of sensitive elements can increase or decrease depending on the characteristics of the process and the measurement object.
На фиг. 2 представлено распределение зондирующего тока и тока измерительной цепи при проведении измерений сопротивления и емкости исследуемого чувствительного RC-элемента RC2. При этом формирователь зондирующего сигнала подключен между выводами T1 и T2 и обеспечивает протекание зондирующего тока через чувствительные RC-элементы RC1, RC2 и RC4. Измеритель напряжения подключен между выводами T5 и T3, чтобы обеспечить тока измерительной цепи через исследуемый чувствительный RC-элемент RC2. В данном случае ток измерительной цепи протекает через чувствительные RC-элементы RC7, RC3, RC2 и RC5. При таких коммутациях формирователя зондирующего сигнала и измерителя напряжения получается измерительная схема аналогичная четырехпроводной схеме измерения, в котором влияние измерительных проводов и других чувствительных элементов на результаты измерения падения напряжения на исследуемом чувствительном RC-элементе сведено к минимуму.In fig. Figure 2 shows the distribution of the probing current and the current of the measuring circuit when measuring the resistance and capacitance of the sensitive RC element RC2 under study. In this case, the probe signal driver is connected between
На фиг. 3 представлена структурная схема устройства для измерения распределенных физических полей на основе квазираспределенного RC датчика с древовидной структурой. Данная схема включает в себя: 1 – Формирователь зондирующего сигнала; 2 – Измеритель величины зондирующего тока; 3 – Коммутатор зондирующего сигнала; 4 – Квазираспределенный RC датчик с древовидной структурой; 5 – Коммутатор измерителя напряжения; 6 – Измеритель напряжения; 7 – Блок управления и обработки данных.In fig. Figure 3 shows a block diagram of a device for measuring distributed physical fields based on a quasi-distributed RC sensor with a tree structure. This circuit includes: 1 – Probing signal generator; 2 – Probe current meter; 3 – Probing signal switch; 4 – Quasi-distributed RC sensor with tree structure; 5 – Voltage meter switch; 6 – Voltage meter; 7 – Control and data processing unit.
Иллюстрации на фиг.1 – фиг.3 представлены исключительно в целях понимания сущности изобретения и никак не ограничивают объема данного изобретения.The illustrations in Fig. 1 - Fig. 3 are presented solely for the purpose of understanding the essence of the invention and do not in any way limit the scope of this invention.
Процесс измерения распределенных физических полей на основе квазираспределенного RC датчика с древовидной структурой состоит из следующих этапов:The process of measuring distributed physical fields based on a quasi-distributed RC sensor with a tree structure consists of the following steps:
этап 1, на котором подключают формирователь зондирующего сигнала 1 к двум терминалам квазираспределенного RC датчика с помощью коммутатора зондирующего сигнала 3 таким образом, чтобы ток зондирующего сигнала, формируемого формирователем зондирующего сигнала 1, протекал через измеряемый чувствительный RC-элемент квазираспределенного RC датчика 4 с древовидной структурой. При этом настройка формирователя зондирующего сигнала 1 и коммутатора зондирующего сигнала 3 проводится с помощью блока управления и обработки данных 7;
этап 2, на котором подключают измеряемый чувствительный RC-элемент квазираспределенного RC датчика 4 к измерителю напряжения 6, с высоким входным сопротивлением, за счет соответствующих коммутации внешних выводов квазираспределенного RC датчика 4 и входов измерителя напряжения 6 между собой с помощью коммутатора измерителя напряжения 5. Настройка коммутатора измерителя напряжения 5 проводится с помощью блока управления и обработки данных 7. При этом подключение измерителя напряжения 6 к внешним выводам квазираспределенного RC датчика 4 происходит таким образом, чтобы ток измерительной цепи и ток зондирующего сигнала протекали только через один общий измеряемый чувствительный RC-элемент;
этап 3, на котором ожидают промежуток времени, необходимый для завершения переходных процессов, связанных с зарядом емкостных C чувствительных элементов на пути протекания тока зондирующего сигнала;
этап 4, на котором, с помощью измерителя величины зондирующего тока 2, определяют величину зондирующего тока, протекающего через исследуемый чувствительный RC-элемент квазираспределенного RC датчика 4. После чего величина зондирующего тока передается в блок управления и обработки данных 7;stage 4, at which, using the probing
этап 5, на котором определяют падение напряжения на исследуемом чувствительном RC-элементе посредством измерителя напряжения 6. После чего величина падения напряжения на исследуемом чувствительном RC-элементе передается в блок управления и обработки данных 7;
этап 6, на котором, с помощью блока управления и обработки данных 7, рассчитывают величину сопротивления исследуемого чувствительного RC-элемента путем деления показания измерителя напряжения 6 на показания измерителя величины зондирующего тока 2;
этап 7, на котором, с помощью коммутатора зондирующего сигнала 3, обеспечивают размыкание зондирующего тока для появления переходного процесса разряда емкостного C чувствительного элемента в исследуемом чувствительном RC-элементе. При этом управление коммутатором зондирующего сигнала 3 происходит с помощью блока управления и обработки данных 7;
этап 8, на котором измеряют переходной процесс на исследуемом чувствительном RC-элементе с помощью измерителя напряжения 6. Далее полученные данные с измерителя напряжения передаются в блок управления и обработки данных. При этом этапы 7 и 8 синхронизированы между собой и выполняются одновременно;
этап 9, на котором, с помощью блока управления и обработки данных 7, производят аппроксимацию полученного в этапе 8 переходного процесса функцией: (где – постоянная составляющая напряжения; – амплитудное значение напряжения; – постоянная времени RC-элемента) и определяют постоянную времени для данного RC-элемента;
этап 10, на котором, с помощью блока управления и обработки данных 7, определяют величину емкости исследуемого RC-элемента согласно формуле: , по известной величине постоянной времени , определенной на этапе 9, и рассчитанной на этапе 6 величине сопротивления ;
этап 11, на котором, с помощью блока управления и обработки данных 7, пересчитывают величину сопротивления и емкости измеряемого чувствительного RC-элемента в соответствующие физические величины;
этап 12, на котором повторяют этапы 1-11 для измерения величины сопротивления и емкости других чувствительных RC-элементов в структуре квазираспределенного RC датчика и пересчитывают их в соответствующие физические величины.
Claims (2)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022112040A RU2022112040A (en) | 2023-11-07 |
RU2811329C2 true RU2811329C2 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507562C2 (en) * | 2008-04-23 | 2014-02-20 | Моторола Мобилити, Инк. | Multi-touch detection panel with disambiguation of touch coordinates |
CN104678186A (en) * | 2015-02-12 | 2015-06-03 | 深圳市精智达技术有限公司 | Measurement system of capacitive touch screen sensor |
RU2565595C2 (en) * | 2010-04-22 | 2015-10-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Detector of contact with skin |
RU2597519C2 (en) * | 2010-07-16 | 2016-09-10 | Персептив Пиксел Инк. | Capacitive touch sensor having correlation with receiver |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507562C2 (en) * | 2008-04-23 | 2014-02-20 | Моторола Мобилити, Инк. | Multi-touch detection panel with disambiguation of touch coordinates |
RU2565595C2 (en) * | 2010-04-22 | 2015-10-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Detector of contact with skin |
RU2597519C2 (en) * | 2010-07-16 | 2016-09-10 | Персептив Пиксел Инк. | Capacitive touch sensor having correlation with receiver |
CN104678186A (en) * | 2015-02-12 | 2015-06-03 | 深圳市精智达技术有限公司 | Measurement system of capacitive touch screen sensor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Денисов Е.С., Шафигуллин И.Д., Евдокимов Ю.К., Квазираспределенный резистивный датчик с древовидной структурой, Автометрия, 2021, т. 57, N 2, с. 117-121. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8862426B2 (en) | Method and test system for fast determination of parameter variation statistics | |
Wu | Scanning approaches of 2-D resistive sensor arrays: A review | |
CN102970007B (en) | For the method and apparatus of time current conversion | |
US20050182584A1 (en) | Method and system for identifying and locating defects in an integrated circuit | |
WO2004040324A2 (en) | A method of and apparatus for testing for integrated circuit contact defects | |
Lopez et al. | A proposal to eliminate the impact of crosstalk on resistive sensor array readouts | |
Yang et al. | Analysis of the effect of stray capacitance on an ac-based capacitance tomography transducer | |
RU2811329C2 (en) | Quasi-distribted rc sensor and method for measuring distribted physical fields | |
CN109581062A (en) | High-precision impedance measurement system for oscilloscope calibrator probe | |
US20070108975A1 (en) | Magnetic-field-measuring probe | |
US3448378A (en) | Impedance measuring instrument having a voltage divider comprising a pair of amplifiers | |
Duzevik | Preliminary results of passive component measurement methods using an IEEE 1149.4 compliant device | |
US20190310736A1 (en) | Evaluation of touch screen display capacitance using a touch screen controller | |
CN107677894A (en) | Nonlinear-load power output device | |
Shafigullin et al. | Automated System for Physical Fields Measurements Based on a Quasi-distributed Resistive Sensor | |
RU2152622C1 (en) | Two-port device parameter meter | |
RU2471197C2 (en) | Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices | |
RU2807963C1 (en) | Multichannel temperature measuring device | |
RU2022112040A (en) | Quasi-distributed RC sensor and method for measuring distributed physical fields | |
CN205941869U (en) | Measurement device for coil sensor resonance parameter | |
RU2766991C2 (en) | Quasi-distributed resistive sensor and method for measuring distributed parameters of physical quantities based thereon | |
Denisov et al. | Rc Quasi-Distributed Sensor With Tree-Like Structure Adaptable for Physical Fields Measurement | |
RU2495441C2 (en) | Measuring device of parameters of bipoles | |
RU2541423C1 (en) | Bridge meter of parameters of dipoles | |
WO2023233889A1 (en) | Measurement apparatus, measurement circuit, and measurement method |