信号处理方法、模块、装置及存储介质与流程

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种信号处理方法、模块、装置及存储介质。

背景技术：

传感器是科学仪器等测量系统及自动化检测与控制等系统中用来测量(即感测)特定系统及其环境中的未知信号和参数的重要器件。

其中，柔性薄膜压力传感器是被用于测量界面之间压力的一种传感器。某些情况下，由于界面之间间隙较小，没有安装厚度太厚的传感器的空间，或者因为被测物体其中一个或两个是柔软的界面(如被测物是人体)，或者因为被测物的外形并非是平面，而是曲面或不规则面或体，这些都不具有安装硬性传感器的条件，因此这种柔性薄膜传感器被广泛用于测量界面之间的压力以及医疗器械，电子设备当中作为压力感知器件。

但是，薄膜压力传感器输出的信号为电阻信号，其变化规律为幂函数曲线，因此，线性特征不明显。同时，薄膜压力传感器由于其原材料纯度，工艺等原因，根据研究现状，无法通过改变传感器本身的方式解决其生产中个体之间的差异性问题。

技术实现要素：

本申请提供一种信号处理方法、模块、装置及存储介质，用于解决薄膜压力传感器在产业化使用中需要的一致性的技术问题。

第一方面，本申请提供一种信号处理方法，包括：

获取薄膜压力传感器输出的电阻信号；

根据所述电阻信号以及预设转换算法确定压力信号；

输出所述压力信号。

在一种可能的设计中，所述的信号处理方法，还包括：

获取目标型号的薄膜压力传感器在不同压力作用下的电阻值，以形成待处理实验数据；

利用预设转换算法集合中的各个转换算法对所述待处理实验数据进行数据拟合；

根据拟合结果确定所述预设转换算法，其中，所述预设转换算法为所述预设转换算法集合中拟合结果匹配程度符合预设匹配要求的转换算法。

在一种可能的设计中，所述预设转换算法为所述预设转换算法集合中拟合结果匹配程度最高的转换算法。

在一种可能的设计中，所述利用预设转换算法集合中的各个转换算法对所述待处理实验数据进行数据拟合，包括：

所述利用预设转换算法集合中的各个转换算法以及所述目标型号的薄膜压力传感器的特征参数对所述待处理实验数据进行数据拟合。

在一种可能的设计中，所述预设转换算法包括多个预设转换子算法；所述根据所述电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，包括：

根据所述电阻信号的电阻特征从所述多个预设转换子算法中确定目标转换子算法；

根据所述目标转换子算法以及所述电阻信号确定所述压力信号。

第二方面，本申请还提供一种信号处理模块，包括：输入接口、处理器以及输出接口；

所述输入接口，用于与薄膜压力传感器连接，以获取薄膜压力传感器输出的电阻信号；

所述处理器，用于根据所述电阻信号以及预设转换算法确定压力信号；

所述输出接口，用于输出所述压力信号。

在一种可能的设计中，所述信号处理装置为信号处理电路板，所述输入接口为接线端子；

所述信号处理电路板与所述薄膜压力传感器通过焊接所述接线端子进行连接。

在一种可能的设计中，所述输出接口为有线接口和/或无线接口。

在一种可能的设计中，所述信号处理电路板上还设置有输入引脚；

其中，所述输入引脚用于输入目标数据，所述目标数据包括所述预设转换算法。

在一种可能的设计中，所述处理器，具体用于：

获取目标型号的薄膜压力传感器在不同压力作用下的电阻值，以形成待处理实验数据；

利用预设转换算法集合中的各个转换算法对所述待处理实验数据进行数据拟合；

根据拟合结果确定所述预设转换算法，其中，所述预设转换算法为所述预设转换算法集合中拟合结果匹配程度符合预设匹配要求的转换算法。

在一种可能的设计中，所述预设转换算法为所述预设转换算法集合中拟合结果匹配程度最高的转换算法。

在一种可能的设计中，所述处理器，具体用于：

所述利用预设转换算法集合中的各个转换算法对所述待处理实验数据进行数据拟合，包括：

所述利用预设转换算法集合中的各个转换算法以及所述目标型号的薄膜压力传感器的特征参数对所述待处理实验数据进行数据拟合。

在一种可能的设计中，所述预设转换算法包括多个预设转换子算法；所述处理器，具体用于：

根据所述电阻信号的电阻特征从所述多个预设转换子算法中确定目标转换子算法；

根据所述目标转换子算法以及所述电阻信号确定所述压力信号。

第三方面，本申请还提供一种信号处理装置，包括：薄膜压力传感器以及如第二方面中任意一种可能的信号处理模块。

第四方面，本申请还提供一种信号处理装置装配方法，包括：

焊接信号处理电路板与薄膜压力传感器之间的接线端子，以连接所述信号处理电路板与所述薄膜压力传感器；

通过所述信号处理电路板的输入引脚输入目标数据，所述目标数据包括预设转换算法。

第五方面，本申请还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理装置执行时实现第一方面中任意一种所述的信号处理方法。

本申请提供一种信号处理方法、模块、装置及存储介质，通过先获取薄膜压力传感器输出的电阻信号，再根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，然后，将确定的压力信号进行输出，从而使得同型号薄膜压力传感器输出规律一致的数据，以实现薄膜压力传感器的产业化应用。并且，由于所输出的是数字压力值，在应用时无需再对传感器进行模拟信号的电路采集及模拟信号至压力的运算，可直接通过相关的通讯协议从输出接口获得薄膜压力传感器的压力数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本申请根据一示例实施例示出的信号处理装置的结构示意图；

图2为本申请实施例示出的一种薄膜压力传感器的结构示意图；

图3为本申请实施例示出的另一种薄膜压力传感器的结构示意图；

图4为本申请实施例示出的薄膜压力传感器的工作原理示意图；

图5为本申请根据一示例实施例示出的信号处理方法的流程示意图；

图6为本申请根据另一示例实施例示出的信号处理方法的流程示意图；

图7为本申请根据再一示例实施例示出的信号处理装置装配方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本申请中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

传感器是科学仪器等测量系统及自动化检测与控制等系统中用来测量(即感测)特定系统及其环境中的未知信号和参数的重要器件。其中，传感器可以用于操作及控制系统、过程监控、实验建模、产品测试和认证、产品质量评估、故障预测检测及诊断、监视等工程或产品中实现将被测量转化为电信号，以方便进行信号采集，传输及计算进而为控制及测量提供依据。

其中，压力传感器是传感器产品中的一种用途十分广泛的传感器，主要是用于感测外界对其施加的压力。压力传感器根据被感测的物质的特性可以分为测量流体内部的压力及界面之间压力两种，界面之间的压力可能发生在两种被约束的流体之间，也可能发生在被约束的流体与固体之间，以及固体与固体之间。

而本申请所涉及的柔性薄膜压力传感器是被用于测量界面之间压力的一种传感器。某些情况下，由于界面之间间隙较小，没有安装厚度太厚的传感器的空间，或者因为被测物体其中一个或两个是柔软的界面(如被测物是人体)，或者因为被测物的外形并非是平面，而是曲面或不规模面或体，这些都不具有安装硬性传感器的条件，因此这种柔性薄膜传感器被广泛用于测量界面之间的压力以及医疗器械，电子设备当中作为压力感知器件。

并且，薄膜压力传感器输出的信号为电阻信号，其变化规律为幂函数曲线，其线性特征不明显；同时，薄膜压力传感器由于其原材料纯度，工艺等原因，根据研究现状，无法通过改变传感器本身的方式解决其生产中个体之间的差异性问题，并且也很难使其个体之间的差异性减小到足以满足当把其应用在产品中时在满足一定测试精度条件下一个后端电路适配相同型号所有传感器的要求。正因为这个原因，薄膜压力传感器长期以来没能实现产业化的市场应用，常常只是用于实验室产品，其一致性差的缺点严重阻碍了其柔，薄，可挠性等优点在工程系统及电子产品等场景中发挥独特检测优势的作用。

具体的，在现有的一种方案中，会在薄膜压力传感器后端增加一个将电阻信号转为电压信号的电路，但是，这只是解决了信号类型的问题，未能解决大批量使用中薄膜压力传感器的一致性问题。

而在现有的另一种方案中，会在薄膜压力传感器后端增加一个将电阻信号转为数字信号的电路，但是，这也只是解决了信号类型的问题，同样未能解决大批量使用中薄膜压力传感器的一致性问题。

针对上述存在的各个问题，本申请实施例通过先获取薄膜压力传感器输出的电阻信号，再根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，然后，将确定的压力信号进行输出，从而使得同型号薄膜压力传感器输出规律一致的数据，以实现薄膜压力传感器的产业化应用。并且，由于所输出的是数字压力值，在应用时无需再对传感器进行模拟信号的电路采集及模拟信号至压力的运算，可直接通过相关的通讯协议从输出接口获得薄膜压力传感器的压力数据。下面通过几个具体实现方式对该数据查询方法进行详细说明。

图1为本申请根据一示例实施例示出的信号处理装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的信号处理装置，包括：薄膜压力传感器1以及信号处理模块。

具体的，上述信号处理模块可以包括：输入接口2、处理器3以及输出接口4。其中，输入接口2，用于与薄膜压力传感器1连接，以获取薄膜压力传感器1所输出的电阻信号，而薄膜压力传感器1则在压力的作用下生成该电阻信号。以及，上述的处理器3，用于根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，此外，输出接口4，则是用于输出压力信号。

可选的，上述信号处理装置可以为信号处理电路板，对应的，输入接口2则为接线端子。其中，信号处理电路板与薄膜压力传感器通过焊接接线端子进行连接。

在一种可能的设计中，上述的输出接口4可以为有线接口，也可以为无线接口，还可以为有线接口以及无线接口。值得说明的，在本实施例中，并不对输出接口4的形式进行限定，其形式可以根据其进行通信的对象的通信形式进行适应性设置。

而为了能够对预设转换算法进行输入，还可以在信号处理电路板上设置输入引脚0。从而通过输入引脚0输入目标数据，其中，目标数据中包括预设转换算法。

具体的，薄膜压力传感器1可以是采用涂有敏感材料及导电电极组合的结构，这种传感器受到压力p作用时，其压力大小f与其对应电阻r的呈幂函数关系。可以通过测试薄膜压力传感器1的方式，获取压力p与电阻r之间的关系式及相关参数。然后，在信号处理模块中存储传感器数据分析算法及薄膜压力传感器1的相关参数，从而使得信号处理模块可以结合压力p与电阻r之间的关系式及参数，通过信号处理板内的mcu进行计算及分析判断，从而通过信号输出端口4将压力数据进行输出。

而对于上述的薄膜压力传感器1可以是市面上选取的任意一种薄膜压力传感器，该薄膜压力传感器可以为双层薄膜结构，也可以为单层薄膜结构。

其中，图2为本申请实施例示出的一种薄膜压力传感器的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的薄膜压力传感器为双层薄膜结构，该双层薄膜结构上双层薄膜(第一薄膜51以及第二薄膜52)上均有导电电极层(第一导电电极层61以及第二导电电极层62)，导电电极层上设置有黑色的敏感材料层(第一敏感材料层71以及第二敏感材料层72)，双层薄膜通过中间胶水层8进行粘结。

图3为本申请实施例示出的另一种薄膜压力传感器的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的薄膜压力传感器还可以为单层薄膜结构，该单层薄膜结构上第一薄膜51上均布导电电极层6，在第二薄膜52上均布黑色的敏感材料层7，中间通过胶水层8进行粘结。

图4为本申请实施例示出的薄膜压力传感器的工作原理示意图。如图4所示，当压力p作用在这种薄膜压力传感器上时，黑色敏感材料会挤压，并引起导电接触电阻的变化，电阻通过附着在薄膜表面的银电极传出，通过万用表进行量测对应电阻值，获取不同压力情况下对应电阻输出，从而根据压力p以及测量的电阻值进行曲线拟合，以确定对应公式。

将拟合公式通过输入引脚0植入到信号处理电路板内部，并将薄膜压力传感器1通过金手指与信号处理电路板焊接连接，当薄膜压力传感器1输出电阻发生变化时，信号处理电路板即可输出对应压力值大小。

在本实施例中，信号处理模块先获取薄膜压力传感器输出的电阻信号，再根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，然后，将确定的压力信号进行输出，从而使得同型号薄膜压力传感器输出规律一致的数据，以实现薄膜压力传感器的产业化应用。并且，由于所输出的是数字压力值，在应用时无需再对传感器进行模拟信号的电路采集及模拟信号至压力的运算，可直接通过相关的通讯协议从输出接口获得薄膜压力传感器的压力数据。

此外，在上述实施例的基础上，还可以将上述的薄膜压力传感器以及信号处理模块进行装配，从而形成信号处理装置。即该信号处理装置包括：薄膜压力传感器以及上述实施例中任意一种信号处理模块。

图5为本申请根据一示例实施例示出的信号处理方法的流程示意图。如图5所示，本实施例提供的信号处理方法，包括：

步骤101、获取薄膜压力传感器输出的电阻信号。

具体的，薄膜压力传感器1在压力的作用下生成电阻信号，并将电阻信号输入至与其连接的信号处理模块中。

步骤102、根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号。

在信号处理模块获取到电阻信号之后，可以根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号。其中，预设转换算法可以是通过获取不同压力情况下对应电阻输出，然后根据压力以及测量的电阻值进行曲线拟合获得的。

信号处理模块中的存储芯片保存薄膜压力传感器的特征参数，然后，通过通过信号模块中的数据处理芯片计算得出压力值。

步骤103、输出压力信号。

在确定压力之后，可直接通过薄膜压力传感器的输出接口输出该压力信号。

在本实施例中，通过获取薄膜压力传感器输出的电阻信号，再根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，然后，将确定的压力信号进行输出，从而使得同型号薄膜压力传感器输出规律一致的数据，从而解决薄膜压力传感器输出信号规律不一致问题，实现薄膜压力传感器压力准确测量的产业化应用。

图6为本申请根据另一示例实施例示出的信号处理方法的流程示意图。如图6所示，本实施例提供的信号处理方法，包括：

步骤201、获取目标型号的薄膜压力传感器在不同压力作用下的电阻值。

步骤202、利用预设转换算法集合中的各个转换算法对待处理实验数据进行数据拟合。

步骤203、根据拟合结果确定预设转换算法。

具体的，可以根据拟合结果确定所述预设转换算法，其中，预设转换算法为预设转换算法集合中拟合结果匹配程度符合预设匹配要求的转换算法。其中，预设转换算法集合包括多种类型的拟合公式。可选的，可以是利用预设转换算法集合中的各个转换算法以及目标型号的薄膜压力传感器的特征参数对待处理实验数据进行数据拟合。并且，在一种可能的设计中，预设转换算法可以为预设转换算法集合中拟合结果匹配程度满足预设匹配程度的转换算法。进一步的，上述预设转换算法还可以为预设转换算法集合中拟合结果匹配程度最高的转换算法。

此外，在一种可能的实现方式中，上述的预设转换算法还可以是包括多个预设转换子算法。对应的，上述步骤中的根据电阻信号以及预设转换算法确定压力信号，可以是先根据电阻信号的电阻特征从多个预设转换子算法中确定目标转换子算法，然后在根据目标转换子算法以及电阻信号确定压力信号。

由此可见，在本实施中并不对信号处理模块中的预设转换算法中的公式类型以及公式的数量进行具体限定，只需保证其能够表达薄膜压力传感器上的压力与生成的电阻值之间的关系即可。

根据大量实验得知，对于某型号的薄膜压力传感器，其压力与电阻之间的变化，是符合一定的数学关系，并且可以找到最优拟合公式。通过对薄膜压力传感器的数据分析，可以找到这种关系，并可以筛选出最优的公式。例如，如针对某型号的薄膜压力传感器，采用p＝a(100/r)3+b(100/r)2+c(100/r)+d为最优公式，其中p为压力n(kg)，r为薄膜压力传感器输出电阻(kω)。a、b、c、d为薄膜压力传感器的特征参数。

图7为本申请根据再一示例实施例示出的信号处理装置装配方法的流程示意图。如图7所示，本实施例提供的信号处理装置装配方法，包括：

步骤301、焊接信号处理电路板与薄膜压力传感器之间的接线端子。

步骤302、通过信号处理电路板的输入引脚输入目标数据，目标数据包括预设转换算法。

此外，本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理装置执行时实现上述任意实施例中所提供的信号处理方法。

需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。

在本申请的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。