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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京深謀科技有限公司申請(qǐng)的專利適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120232572B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-09發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510479214.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01L5/167；該發(fā)明授權(quán)適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置是由蔡海;張君娜;李印鵬;陳建平設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-04-16向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明提出了一種適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置，屬于信號(hào)測(cè)量與解耦技術(shù)領(lǐng)域；包括若干壓電式六維力傳感器，采集六維力原始信號(hào)，并通過(guò)線纜輸出電荷信號(hào)；前端信號(hào)采集單元，用于并行的接收若干壓電式六維力傳感器輸出的電荷信號(hào)，并將電荷信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后，向外輸出模擬信號(hào)；智能數(shù)據(jù)解耦單元，與前端信號(hào)采集單元電性連接，用于接收前端信號(hào)采集單元輸出的模擬信號(hào)，并通過(guò)內(nèi)置的解耦與誤差補(bǔ)償算法，對(duì)模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的六維力原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解耦和測(cè)量誤差補(bǔ)償，得到解耦后的六維力信號(hào)；其中，智能數(shù)據(jù)解耦單元還向前端信號(hào)采集單元提供電源。本發(fā)明引入自適應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)電荷泄漏校正與溫漂補(bǔ)償算法，從而改善解耦精度，還通過(guò)層疊的PCB結(jié)構(gòu)，消除信號(hào)串?dāng)_的同時(shí)，簡(jiǎn)化了設(shè)備的體積。

本發(fā)明授權(quán)適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種適用于壓電多維力測(cè)量系統(tǒng)的小型化智能信號(hào)解耦裝置，其特征在于，包括： 若干壓電式六維力傳感器，采集六維力原始信號(hào)，并通過(guò)線纜輸出電荷信號(hào)； 前端信號(hào)采集單元，用于并行的接收若干壓電式六維力傳感器輸出的電荷信號(hào)，并將電荷信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后，向外輸出模擬信號(hào)； 智能數(shù)據(jù)解耦單元，與前端信號(hào)采集單元電性連接，用于接收前端信號(hào)采集單元輸出的模擬信號(hào)，并通過(guò)內(nèi)置的解耦與誤差補(bǔ)償算法，對(duì)模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的六維力原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解耦和測(cè)量誤差補(bǔ)償，得到解耦后的六維力信號(hào)； 其中，智能數(shù)據(jù)解耦單元還向前端信號(hào)采集單元提供電源； 所述智能數(shù)據(jù)解耦單元包括主控制器、人機(jī)交互模塊、板載電源和通信模塊；主控制器與人機(jī)交互模塊和通信模塊連接，主控制器內(nèi)置的解耦與誤差補(bǔ)償算法，用于接收前端信號(hào)采集單元輸出的模擬信號(hào)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解耦和測(cè)量誤差補(bǔ)償，得到解耦后的六維力信號(hào)并分別發(fā)送給人機(jī)交互模塊和通信模塊；板載電源為主控制器和人機(jī)交互模塊供電，并作為若干電荷信號(hào)處理模塊的外部電源輸入；人機(jī)交互模塊用于輸出顯示解耦后的六維力信號(hào)；通信模塊用于參數(shù)配置、設(shè)備調(diào)試或者將解耦后的六維力信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī)或者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備； 解耦和測(cè)量誤差補(bǔ)償算法，包括如下內(nèi)容： S1：主控制器上配置有ADC模塊，ADC模塊的輸入通道與若干電荷信號(hào)處理模塊的輸出端一一對(duì)應(yīng)設(shè)置；主控制器調(diào)節(jié)程控電壓增益電路的增益檔位，確定程控增益后的電壓信號(hào)的量程； S2：主控制器使用基于漢寧窗函數(shù)的M階FIR帶通濾波算法對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行去噪，得到原始電壓信號(hào)Un并存入主控制器的FIFO緩沖區(qū)隊(duì)列，對(duì)滿足模擬信號(hào)的電壓量程的原始電壓信號(hào)Un進(jìn)行提取，補(bǔ)償ADC模塊各輸入通道輸入的原始電壓信號(hào)的增益：U1×n＝G1×nUn，n＝6，7，8，G1×n為增益補(bǔ)償，為補(bǔ)償增益后的原始電壓信號(hào)U1×n，然后根據(jù)各通道的電荷映射關(guān)系，計(jì)算與各向力線性相關(guān)的六維電荷累積積分量UFT：UFT＝[UFx，UFy，UFz，UMx，UMx，UMx]＝U1×nIn×6，UFx，UFy，UFz，UMx，UMx，UMx為六維電荷累計(jì)積分，In×6為通道映射矩陣； S3：使用線性回歸方法標(biāo)定的壓電式六維力傳感器壓電轉(zhuǎn)換增益系數(shù)向量A1×6和偏置系數(shù)向量b1×6：FT1×6＝A1×6UFT+b1×6，F(xiàn)T1×6為初步解耦的六維力原始信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)； S4：對(duì)初步解耦的六維力原始信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次解耦，基于最小二乘法對(duì)壓電式六維力傳感器的多軸耦合誤差進(jìn)行標(biāo)定，使用最優(yōu)估計(jì)得到的解耦系數(shù)矩陣求解壓電式六維力傳感器的六維力原始信號(hào)的精確測(cè)量結(jié)果FTd：FTd＝D6×6FT1×6，其中D6×6為解耦系數(shù)矩陣，為軸向標(biāo)定試驗(yàn)的真實(shí)測(cè)量值； S5：測(cè)量誤差補(bǔ)償算法包括準(zhǔn)靜態(tài)電荷泄露校正和溫漂補(bǔ)償；準(zhǔn)靜態(tài)電荷泄露校正是使用精密電荷放大電路中的電荷泄放模擬開(kāi)關(guān)SW1，待前端信號(hào)采集單元完成初始化并啟動(dòng)測(cè)量任務(wù)后，首先執(zhí)行一次電荷泄放復(fù)位操作，連續(xù)采集一段時(shí)間若干壓電式六維力傳感器的靜態(tài)電荷信號(hào)URaw，記錄當(dāng)前環(huán)境溫度T，當(dāng)測(cè)量的有效數(shù)據(jù)量達(dá)到設(shè)定閾值后，對(duì)若干輸入通道對(duì)應(yīng)的電荷泄漏系數(shù)進(jìn)行線性擬合，獲得當(dāng)前環(huán)境溫度參數(shù)下的電荷泄漏速度vN和準(zhǔn)靜態(tài)電荷偏置量sNT，主控制器通過(guò)下式計(jì)算實(shí)時(shí)補(bǔ)償電荷測(cè)量結(jié)果UN：UN＝vNURaw+sNT，N＝[1，2，...，n]； 溫漂補(bǔ)償是使用內(nèi)部溫度補(bǔ)償電路和當(dāng)前環(huán)境溫度T，待前端信號(hào)采集單元上電后，根據(jù)設(shè)定的溫度保持閾值，通過(guò)比例調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)加熱功率電阻陣列的輸出功率使前端信號(hào)采集單元達(dá)到設(shè)定的工作溫度，主控制器根據(jù)解算的溫度測(cè)量值與設(shè)定的溫度保持閾值的偏差，調(diào)節(jié)功率驅(qū)動(dòng)單元的加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，使前端信號(hào)采集單元的工作溫度保持恒定； S6：主控制器根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)時(shí)補(bǔ)償電荷測(cè)量結(jié)果修正，補(bǔ)償準(zhǔn)靜態(tài)電荷泄露和溫度漂移，并將當(dāng)前溫度下的補(bǔ)償量保存在主控制器中。

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