信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟与流程

本申请涉及压电传感器信号处理领域，特别是涉及一种信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟。

背景技术：

1、压电传感器，是一种将机械压力转换成电信号的传感器，其利用压电材料的特性，当外力施加在其表面时，内部电荷分布发生变化，从而产生电压。压电传感器将物理量转换成电信号，而电信号的处理需要依靠芯片。因此，在实际应用中，通常将压电传感器与信号处理电路互相组合，以增强传感器的功能以及测量精度，使其更好地满足不同行业的需求。

2、图1是相关技术中压电传感器的状态变化示意图。其中，图1a代表压电传感器受力时的状态变化过程。压电传感器通常是类平行板电容器结构，介质中有均匀的正负电荷。在不受外力的情况下，整体呈现电中性，当传感器受力时，正负电荷的几何中心发生错位，从而在两极板上呈现出感应电荷。受力越大，则正负电荷的几何中心的错位程度越大，极板上的电荷量也越大。若传感器承受相反方向的压力，与上同理，也产生电荷，但各极板对应的电荷符号会根据力的方向改变。压电传感器内部电荷变化时会输出电压，信号处理电路根据输出电压判定是否发生了压强事件。图1b代表压电传感器受温漂影响时的状态变化过程。当环境温度上升导致压电传感器的温度上升时，压电传感器也会产生感应电荷，导致压电传感器的基线电压(压电传感器不受力时的输出电压)抬升，有可能导致信号处理电路错误地判定发生了压强事件。

3、针对相关技术中存在压电传感器受温漂影响而误触发压强事件的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够消除压电传感器温漂影响的信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟。

2、第一方面，本申请提供了一种信号处理方法，包括：

3、检测压电传感器的输出电压是否小于第一阈值电压；

4、若是，对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿以趋近于基准值；

5、若否，中止对所述压电传感器的基线电压的周期性补偿；

6、其中，所述第一阈值电压小于等于第二阈值电压，所述第二阈值电压为能够表征所述压电传感器检测到压强事件的电压。

7、在其中一些实施例中，对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿，包括：在每一补偿周期，将所述基线电压减小第一补偿值。

8、在其中一些实施例中，对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿，包括：在当前补偿周期，将所述基线电压减小第二补偿值；其中，所述第二补偿值为在距离当前补偿周期的最近一个补偿周期中，对所述压电传感器的输出电压进行采样保持得到的电压值。

9、在其中一些实施例中，中止对所述压电传感器的基线电压的周期性补偿，包括：

10、中止对所述压电传感器的输出电压的周期性采样；

11、对最近一次采样保持得到的电压进行电荷补充。

12、在其中一些实施例中，所述周期性补偿的补偿周期小于预设时间，所述预设时间为所述压电传感器在未受压力情况下，因温漂效应使得输出电压从所述基线电压爬升至所述第一阈值电压时所需的时间。

13、在其中一些实施例中，所述周期性补偿的补偿周期大于所述压电传感器发生压强事件时输出电压的上升沿时间和/或下降沿时间。

14、第二方面，本申请提供了一种信号处理电路，包括：

15、控制模块，用于检测压电传感器的输出电压是否小于第一阈值电压，并生成控制信号；其中，所述第一阈值电压小于等于第二阈值电压，所述第二阈值电压为能够表征所述压电传感器检测到压强事件的电压；

16、补偿模块，与所述控制模块连接，用于响应所述控制信号，启动或者中止对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿，其中，所述补偿用于使得所述基线电压趋近于基准值。

17、在其中一些实施例中，所述控制模块包括：比较单元和逻辑单元；所述比较单元的输入端与所述补偿模块的输出端连接，所述比较单元的输出端与所述逻辑单元的输入端连接；所述逻辑单元的输出端与所述补偿模块的控制信号输入端连接；其中，

18、所述比较单元用于将所述补偿模块的输出电压和所述第一阈值电压进行比较，输出比较结果；

19、所述逻辑单元用于在所述比较结果为所述补偿模块的输出电压小于所述第一阈值电压的情况下，使能所述补偿模块。

20、在其中一些实施例中，所述补偿模块包括减法单元、第一电压产生模块和多路选通器；所述减法单元的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述减法单元的第二输入端与所述第一电压产生模块连接，所述多路选通器的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述多路选通器的第二输入端与所述减法单元的输出端连接，所述多路选通器的输出端与控制信号输入端分别与所述控制模块连接；其中，

21、所述第一电压产生模块用于生成第一补偿值大小的电压；

22、所述减法单元用于将所述压电传感器的基线电压与所述第一补偿值相减；

23、所述多路选通器用于选择其中一路输入电压进行输出。

24、在其中一些实施例中，所述补偿模块包括：减法单元和采样保持单元；所述采样保持单元的第一输入端与所述压电传感器连接，所述采样保持单元的控制信号输入端与所述控制模块连接，所述减法单元的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述减法单元的第二输入端与所述采样保持单元的输出端连接，所述减法单元的输出端与所述控制模块连接；其中，

25、所述采样保持单元用于对所述压电传感器的输出电压进行周期性采样保持，并将采样保持电压作为第二补偿值；

26、所述减法单元用于将所述压电传感器的基线电压与所述第二补偿值相减。

27、在其中一些实施例中，所述补偿模块还包括：刷新单元；所述刷新单元的控制信号输入端与所述控制模块连接，所述刷新单元的输出端与所述采样保持单元的第二输入端连接；其中，

28、所述刷新单元用于对所述采样保持单元进行电荷补充。

29、在其中一些实施例中，所述采样保持单元包括相互连接的采样开关和保持电容，所述刷新单元包括相互连接的充电开关和电流源；所述充电开关的一端连接至所述采样开关和所述保持电容的公共连接端。

30、第三方面，本申请提供了一种压电感应系统，包括：压电传感器和上述第二方面所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

31、第四方面，本申请提供了一种电子烟，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和上述第二方面所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

32、上述信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟，通过实时检测压电传感器的输出电压，并在压电传感器的输出电压小于第一阈值电压的情况下，周期性补偿压电传感器的基线电压以趋近于基准值，消除温漂影响，避免误触发压强事件。

技术特征：

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿，包括：

3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，对所述压电传感器的基线电压进行周期性补偿，包括：

4.根据权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，中止对所述压电传感器的基线电压的周期性补偿，包括：

5.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述周期性补偿的补偿周期小于预设时间，所述预设时间为所述压电传感器在未受压力情况下，因温漂效应使得输出电压从所述基线电压爬升至所述第一阈值电压时所需的时间。

6.根据权利要求1或5所述的信号处理方法，其特征在于，所述周期性补偿的补偿周期大于所述压电传感器发生压强事件时输出电压的上升沿时间和/或下降沿时间。

7.一种信号处理电路，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的信号处理电路，其特征在于，所述控制模块包括：比较单元和逻辑单元；所述比较单元的输入端与所述补偿模块的输出端连接，所述比较单元的输出端与所述逻辑单元的输入端连接；所述逻辑单元的输出端与所述补偿模块的控制信号输入端连接；其中，

9.根据权利要求7所述的信号处理电路，其特征在于，所述补偿模块包括减法单元、第一电压产生模块和多路选通器；所述减法单元的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述减法单元的第二输入端与所述第一电压产生模块连接，所述多路选通器的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述多路选通器的第二输入端与所述减法单元的输出端连接，所述多路选通器的输出端与控制信号输入端分别与所述控制模块连接；其中，

10.根据权利要求7所述的信号处理电路，其特征在于，所述补偿模块包括：减法单元和采样保持单元；所述采样保持单元的第一输入端与所述压电传感器连接，所述采样保持单元的控制信号输入端与所述控制模块连接，所述减法单元的第一输入端与所述压电传感器的输出端连接，所述减法单元的第二输入端与所述采样保持单元的输出端连接，所述减法单元的输出端与所述控制模块连接；其中，

11.根据权利要求10所述的信号处理电路，其特征在于，所述补偿模块还包括：刷新单元；所述刷新单元的控制信号输入端与所述控制模块连接，所述刷新单元的输出端与所述采样保持单元的第二输入端连接；其中，

12.根据权利要求11所述的信号处理电路，其特征在于，所述采样保持单元包括相互连接的采样开关和保持电容，所述刷新单元包括相互连接的充电开关和电流源；所述充电开关的一端连接至所述采样开关和所述保持电容的公共连接端。

13.一种压电感应系统，其特征在于，包括：压电传感器和权利要求7至12中任一项所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

14.一种电子烟，其特征在于，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和权利要求7至12中任一项所述的信号处理电路，所述压电传感器与所述信号处理电路连接。

技术总结
本申请涉及一种信号处理方法、信号处理电路、压电感应系统和电子烟，包括检测压电传感器的输出电压是否小于第一阈值电压；若是，对压电传感器的基线电压进行周期性补偿以趋近于基准值；若否，中止对压电传感器的基线电压的周期性补偿；其中，第一阈值电压小于等于第二阈值电压，第二阈值电压为能够表征压电传感器检测到压强事件的电压。通过本申请，能够保持基线电压，消除温漂影响，避免误触发压强事件。

技术研发人员：王志轩,刘茂强,杨佳锋,王佳鑫,赵勇
受保护的技术使用者：无锡微纳核芯电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8