以及图6、图7可清楚地了解；为节省篇幅起见，此处不再赘述。相比图4的读出电 路，采用图6的读出电路，所有运放可以采用轨到轨的单极性运放，此时仅需要提供单极性 基准电压源，从而降低电源成本。
[0053]根据以上分析可知，扫描阻性传感器阵列中的任意一列，即可一次性得到该列中 所有阻性传感器的阻值，对于一个大小为MXN的共用行列线阻性传感器阵列，最多只需要 扫描N次即可检测出阻性传感器阵列中所有物理量敏感电阻的阻值，扫描测量速度高，周期 短，可以有效减小时间对阻性传感阵列带来的影响;更重要的是，由于本发明基于二线制等 电势法，共用行列线阻性传感器阵列中的任一被测单元的真实阻值可被准确测量出来，而 阻性传感器阵列的列线、行线的引线电阻及其接头的触点电阻和多路开关通道导通电阻导 致的影响被完全消除。
[0054]此外需要强调的是：上述行、列为相对概念，本领域技术人员完全可以将之互换， 而其中的列多路选择器也可利用其他具体结构实现；因此，基于本发明思路的类似此种简 单变形仍为本发明技术方案所涵盖。
【主权项】
1. 一种基于二线制等电势法的阻性传感器阵列快速读出电路，所述阻性传感器阵列为 共用行线和列线的M X N二维阻性传感器阵列;其特征在于，所述快速读出电路包括:列线驱 动运放、列多路选择器、基准电压源，与阻性传感器阵列的M条行线一一对应的M个等电流运 放和M个测试电流采样电阻，W及为所述阻性传感器阵列的每一条行线和列线分别设置的 两根连接线;每一条行线通过其一根连接线与其所对应等电流运放的反相输入端连接，并 通过其另一根连接线与其所对应测试电流采样电阻的一端连接，其所对应等电流运放的输 出端连接其所对应测试电流采样电阻的另一端;各等电流运放的同相输入端均与零电位连 接;所述列多路选择器可使得阻性传感器阵列中任意一条列线通过其一根连接线与列线驱 动运放的输出端连接/断开，同时通过其另一根连接线与列线驱动运放的反相输入端连接/ 断开;列线驱动运放的同相输入端连接基准电压源。2. 如权利要求1所述快速读出电路，其特征在于，所述列多路选择器包括与阻性传感器 阵列的N条列线一一对应的N个单刀单掷开关组;每个单刀单掷开关组包括一对联动的单刀 单掷开关，其所对应列线分别通过其两根连接线与运两个单刀单掷开关的一端连接，运两 个单刀单掷开关的另一端分别连接列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端。3. 如权利要求1或2所述快速读出电路的读出方法，其特征在于，首先选通当前待测列： 通过列多路选择器使得阻性传感器阵列中当前待测列的列线分别通过其两条连接线同时 与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端连接，同时使得其他列线与列线驱 动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端同时断开;然后根据W下公式计算当前待测 的第y列中每个阻性传感器的电阻值，y = l，2,…，N:式中，Rxy表示当前待测的第y列中的第X行阻性传感器的电阻值;化X表示阻性传感器阵 列中第X行行线所对应测试电流采样电阻的电阻值;Vi为基准电压源所提供的基准电压； Vxy、Vex分别表示在选通第y列的情况下，阻性传感器阵列中第X行行线所对应测试电流采样 电阻与相应等电流运放输出端所连接一端W及与第X行行线所连接一端的电势；X = I, 2, ... ,Md4. 一种基于二线制等电势法的阻性传感器阵列快速读出电路，所述阻性传感器阵列为 共用行线和列线的M X N二维阻性传感器阵列;其特征在于，所述快速读出电路包括:列线驱 动运放、列多路选择器、基准电压源，与阻性传感器阵列的M条行线一一对应的M个等电流运 放和M个测试电流采样电阻，W及为所述阻性传感器阵列的每一条行线和列线分别设置的 两根连接线;每一条行线通过其一根连接线与其所对应等电流运放的反相输入端连接，并 通过其另一根连接线与其所对应测试电流采样电阻的一端连接，其所对应等电流运放的输 出端连接其所对应测试电流采样电阻的另一端;各等电流运放的同相输入端均与基准电压 源连接;所述列多路选择器可使得阻性传感器阵列中任意一条列线通过其一根连接线与列 线驱动运放的输出端连接/断开，同时通过其另一根连接线与列线驱动运放的反相输入端 连接/断开;列线驱动运放的同相输入端连接零电位。5. 如权利要求4所述快速读出电路，其特征在于，所述列多路选择器包括与阻性传感器 阵列的N条列线一一对应的N个单刀单掷开关组;每个单刀单掷开关组包括一对联动的单刀 单掷开关，其所对应列线分别通过其两根连接线与运两个单刀单掷开关的一端连接，运两 个单刀单掷开关的另一端分别连接列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端。6. 如权利要求4或5所述快速读出电路的读出方法，其特征在于，首先选通当前待测列： 通过列多路选择器使得阻性传感器阵列中当前待测列的列线分别通过其两条连接线同时 与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端连接，同时使得其他列线与列线驱 动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端同时断开;然后根据W下公式计算当前待测 的第y列中每个阻性传感器的电阻值，y = l，2,…，N:式中，Rxy表示当前待测的第y列中的第X行阻性传感器的电阻值;化X表示阻性传感器阵 列中第X行行线所对应测试电流采样电阻的电阻值;Vi为基准电压源所提供的基准电压； Vxy、Vex分别表示在选通第y列的情况下，阻性传感器阵列中第X行行线所对应测试电流采样 电阻与相应等电流运放输出端所连接一端W及与第X行行线所连接一端的电势；X = I, 2, ... ,Md7. -种传感系统，包括阻性传感器阵列及相应的读出电路，其特征在于，所述阻性传感 器阵列为共用行线和列线的MXN二维阻性传感器阵列，所述读出电路为如权利要求1、2、4、 5中任一项所述基于二线制等电势法的阻性传感器阵列快速读出电路。
【专利摘要】本发明公开了一种基于二线制等电势法的阻性传感器阵列快速读出电路，属于传感器技术领域。针对共用行线和列线的<i>M</i>×<i>N</i>二维阻性传感器阵列，所述快速读出电路包括：列线驱动运放、列多路选择器、基准电压源，与阻性传感器阵列的<i>M</i>条行线一一对应的<i>M</i>个等电流运放和<i>M</i>个测试电流采样电阻，以及为所述阻性传感器阵列的每一条行线和列线分别设置的两根连接线。本发明还公开了上述快速读出电路的读出方法以及一种传感系统。相比现有技术，本发明以二线制等电势法为关键技术，可有效消除连接线缆引线电阻、线缆接头触点电阻以及多路开关通道导通电阻所产生的测量误差，大幅提高阻性传感器阵列的测量精度。
【IPC分类】G01D5/16
【公开号】CN105651315
【申请号】
【发明人】吴剑锋, 何赏赏, 李建清
【申请人】东南大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月28日