一种信号补偿方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本文涉及信号处理技术，尤指一种信号补偿方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

压电传感器的电容值易受环境变化而变化，进而导致压电传感器输出信号发生变化，影响压电传感器输出信号的准确性。

发明内容

本申请提供了一种信号补偿方法、装置、系统和存储介质，可以提高压电传感器输出信号的精度。

本申请实施例提供的一种信号补偿方法，所述方法包括：

获得影响压电传感器输出信号的综合电容测量值；

根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数；

根据所述目标补偿系数对所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号进行补偿。

在一示例性实施例中，所述综合电容值为由压电传感器电容值和所述压电传感器所在的电路线路电容值确定的综合电容值；

所述不同的综合电容值与基准补偿系数之间的对应关系，包括：

在电路线路电容值确定的情况下，不同的综合电容值和将所述不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号分别补偿至基准综合电容值对应的压电传感器输出信号所需的补偿系数之间的对应关系。

在一示例性实施例中，根据所述目标补偿系数对所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号进行补偿，包括以下一种或多种：

所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数，将所述压电传感器输出信号除以所述目标幅值补偿系数后得到的信号作为经过幅值补偿的压电传感器输出信号；

所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，将所述压电传感器输出信号按照1/(1+Cf)的倍率进行采样后得到的信号作为经过频率补偿的压电传感器输出信号；其中，Cf为所述目标频率补偿系数。

在一示例性实施例中，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

在所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数，所述基准补偿系数包括基准幅值补偿系数，所述目标综合电容值为所述基准综合电容值的情况下：

将所述基准幅值补偿系数作为所述目标幅值补偿系数。

在一示例性实施例中，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

在所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数，所述基准补偿系数包括基准幅值补偿系数，所述目标综合电容值为非所述基准综合电容值的情况下：

获得将目标综合电容值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的第一目标幅值补偿系数；

获得将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的第二目标幅值补偿系数；

将所述第二目标幅值补偿系数除以所述第一目标幅值补偿系数的结果作为所述目标幅值补偿系数。

在一示例性实施例中，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

在所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，所述基准补偿系数包括基准频率补偿系数，所述目标综合电容值为所述基准综合电容值的情况下：

将所述基准频率补偿系数作为所述目标频率补偿系数。

在一示例性实施例中，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

在所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，所述基准补偿系数包括基准频率补偿系数，所述目标综合电容值为非所述基准综合电容值的情况下：

获得将所述目标综合电容值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应压电传感器输出信号的第一目标频率补偿系数Cf1；

获得将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应压电传感器输出信号的第二目标频率补偿系数Cf2；

将((1+Cf2)-(1+Cf1))/(1+Cf1)作为所述目标频率补偿系数。

本申请实施例提供的一种计算机可读写存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前任一实施例所述的信号补偿的步骤。

本申请实施例提供的一种信号补偿装置，包括：

存储器，用于存储计算机可执行指令；

处理器，用于执行所述计算机可执行指令，以实现如前任一实施例所述的信号补偿的步骤。

本申请实施例提供的一种信号补偿系统，包括：

电容测量装置，设置为获得影响压电传感器输出信号的综合电容测量值；

如前实施例所述的信号补偿装置，设置为接收所述综合电容测量值，并根据所述综合电容测量值对所述压电传感器输出信号进行补偿。

与相关技术相比，本申请实施例记载的技术方案，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的关系，可以将影响压电传感器输出信号的综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至设定的目标综合电容值对应的压电传感器输出信号，有效的弥补了因综合电容测量值相对目标综合电容值不同，导致的综合电容测量值对应的压电传感器输出信号相对目标综合电容值对应的压电传感器输出信号出现偏差的缺陷。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1A-1B为本申请实施例提供的电路线路长度为1m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值分别补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值所需的频率补偿系数和幅值补偿系数；

图2A-2B为本申请实施例提供的电路线路长度为2m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值分别补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值所需的频率补偿系数和幅值补偿系数；

图3A-3B为本申请实施例提供的电路线路长度为3m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值分别补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率和幅值所需的频率补偿系数和幅值补偿系数；

图4为本申请实施例提供的一种信号补偿方法流程图；

图5A本申请实施例提供的综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号与基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的对比图；

图5B为本申请实施例提供的经过补偿的压电传感器输出信号与基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的对比图；

图6A为本申请实施例提供的综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号与目标综合电容值2000pF对应的压电传感器输出信号的对比图；

图6B为本申请实施例提供的经过补偿的压电传感器输出信号与目标综合电容值2000pF对应的压电传感器输出信号的对比图；

图7为本申请实施例提供的信号补偿装置结构图；

图8为本申请实施例提供的信号补偿系统组成图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本申请发明人发现，当影响压电传感器输出信号的综合电容值(所述综合电容值为由压电传感器电容值和所述压电传感器所在的电路线路电容值确定的综合电容值)发生变化时，压电传感器输出信号的幅值和频率也会发生变化；且在压电传感器所在电路线路长度确定的情况下(此情况所述电路线路电容值确定)，随着所述综合电容值相对基准综合电容值发生变化，所述压电传感器输出信号的幅值和频率相对基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的幅值和频率存在确定的变化规律。

本申请发明人以综合电容值1850pF为基准电容值(实际实施时，也可以以其他综合电容值为基准电容值)，分别以电路线路长度为1m、2m和3m进行试验，试验结果如图1A-1B，图2A-2B，图3A-3B所示。其中，图1A为电路线路长度为1m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率所需的频率补偿系数；图1B为电路线路长度为1m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号幅值补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号幅值所需的幅值补偿系数；图2A为电路线路长度为2m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率所需的频率补偿系数；图2B为电路线路长度为2m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号幅值补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号幅值所需的幅值补偿系数；图3A为电路线路长度为3m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号频率补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号频率所需的频率补偿系数；图3B为电路线路长度为3m的情况下，不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号幅值补偿到基准电容值对应的压电传感器输出信号幅值所需的幅值补偿系数。

基于以上研究结果，本申请实施例提供了一种信号补偿方法，如图4所示，所述方法包括：

步骤S401获得影响压电传感器输出信号的综合电容测量值；

步骤S402根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数；

所述不同的综合电容值与基准补偿系数之间的对应关系，可以为：在电路线路电容值确定的情况下，不同的综合电容值和将所述不同的综合电容值对应的压电传感器输出信号分别补偿至基准综合电容值对应的压电传感器输出信号所需的补偿系数之间的对应关系；

所述目标综合电容值可以是基准综合电容值，也可以是非基准综合电容值；

步骤S403根据所述目标补偿系数对所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号进行补偿。

本申请实施例记载的技术方案，根据不同的综合电容值与基准补偿系数的关系，可以将影响压电传感器输出信号的综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至设定的目标综合电容值对应的压电传感器输出信号，有效的弥补了因综合电容测量值相对目标综合电容值不同，导致的综合电容测量值对应的压电传感器输出信号相对目标综合电容值对应的压电传感器输出信号出现偏差的缺陷。

在一示例性实施例中，根据所述目标补偿系数对所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号进行补偿，包括以下一种或多种：

所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数At，将所述压电传感器输出信号除以所述目标幅值补偿系数At后得到的信号作为经过幅值补偿的压电传感器输出信号；当At小于1时，经过补偿的压电传感器输出信号的幅值被放大；当At大于1时，经过补偿的压电传感器输出信号的幅值被缩小；

所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，将所述压电传感器输出信号按照1/(1+Cf)的倍率进行采样后得到的信号作为经过频率补偿的压电传感器输出信号；其中，Cf为所述目标频率补偿系数；当Cf为正值时，1/(1+Cf)小于1，经过补偿的压电传感器输出信号相对补偿前的压电传感器输出信号进行了频率压缩；当Cf为负值时，1/(1+Cf)大于1，经过补偿的压电传感器输出信号相对补偿前的压电传感器输出信号进行了频率扩张。

对于幅值补偿，可以在目标综合电容为基准综合电容和非基准综合电容两种情况下进行说明：

在一示例性实施例中，在所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数，所述基准补偿系数包括基准幅值补偿系数，所述目标综合电容值为所述基准综合电容值的情况下，步骤S402根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：将所述基准幅值补偿系数作为所述目标幅值补偿系数。

在另一实施例中，在所述目标补偿系数包括目标幅值补偿系数，所述基准补偿系数包括基准幅值补偿系数，所述目标综合电容值为非所述基准综合电容值的情况下，步骤S402根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

获得将目标综合电容值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的第一目标幅值补偿系数；

获得将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的第二目标幅值补偿系数；

将所述第二目标幅值补偿系数除以所述第一目标幅值补偿系数的结果作为所述目标幅值补偿系数。

对于频率补偿，也可以在目标综合电容为基准综合电容和非基准综合电容两种情况下进行说明：

在一示例性实施例中，在所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，所述基准补偿系数包括基准频率补偿系数，所述目标综合电容值为所述基准综合电容值的情况下，步骤S402根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：将所述基准频率补偿系数作为所述目标频率补偿系数。

在另一实施例中，在所述目标补偿系数包括目标频率补偿系数，所述基准补偿系数包括基准频率补偿系数，所述目标综合电容值为非所述基准综合电容值的情况下，步骤S402根据不同的综合电容值与基准补偿系数的对应关系以及所述综合电容测量值，确定将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至目标综合电容值对应的压电传感器输出信号的目标补偿系数，包括：

获得将所述目标综合电容值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应压电传感器输出信号的第一目标频率补偿系数Cf1；

获得将所述综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿至所述基准综合电容值对应压电传感器输出信号的第二目标频率补偿系数Cf2；

将((1+Cf2)-(1+Cf1))/(1+Cf1)作为所述目标频率补偿系数。

下面分别以2个应用示例对本申请实施例记载的信号补偿方案进行说明。

应用示例一：

将综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿到基准综合电容值(1850pF)对应的压电传感器输出信号；

步骤1：通过多次测量取平均值，得到综合电容测量值为2100pF；

步骤2：当前电路线路长度为1m，根据图1A和图1B所示的综合电容值与频率补偿系数、幅值补偿系数之间的对应关系查找2100pF对应的频率补偿系数和幅值补偿系数；

其中，频率补偿系数为Cf＝0.3065，幅值补偿系数为At＝0.95；

步骤3：对综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号按照1/(1+Cf)的倍率进行采样；

步骤4：将采样后的信号除以At，得到的信号为经过频率和幅值补偿后的信号。

本应用示例中，步骤3和步骤4的顺序可以调换，即可先将综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号除以At，再按照1/(1+Cf)的倍率进行采样，得到经过频率和幅值补偿后的信号。

图5A为综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号与基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的对比图；图5B为经过补偿的压电传感器输出信号与基准综合电容值对应的压电传感器输出信号的对比图。从图5A和图5B可以看出，当综合电容测量值相对基准综合电容值发生变化后，综合电容测量值对应的压电传感器输出信号相对基准综合电容值对应的压电传感器输出信号发生了较为明显的变化；而按照本申请实施例记载的方案进行信号补偿后，补偿后的压电传感器输出信号与基准综合电容值对应的压电传感器输出信号差异变小，可见本申请实施例记载的信号补偿方案可以有效弥补电容值变化带来的压电传感器输出信号失真。

应用示例二：

将综合电容测量值对应的压电传感器输出信号补偿到非基准综合电容值(2000pF)对应的压电传感器输出信号；

步骤1：通过多次测量取平均值，得到综合电容测量值为2100pF；

步骤2：当前电路线路长度为1m，根据图1A和图1B所示的综合电容值与频率补偿系数、幅值补偿系数之间的对应关系，查找2000pF对应的第一频率补偿系数Cf1@2000＝0.1386和第一幅值补偿系数At@2000＝0.99；以及查找2100pF对应的第一频率补偿系数Cf2@2100＝0.3065和第二幅值补偿系数At@2100＝0.95；

步骤3：目标幅值补偿系数为At@2100/At@2000＝0.95/0.99

目标频率补偿系数为((1+Cf2@2100)-(1+Cf1@2000))/(1+Cf1@2000)＝((1+0.3065)-(1+0.1386))/(1+0.1386)＝(0.3065-0.1386)/(1+0.1386)

步骤4：对综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号按照1/(1+Cf)的倍率进行采样；Cf＝0.15，为目标频率补偿系数；

步骤5：将采样后的信号除以At，得到的信号为经过频率和幅值补偿后的信号，At＝0.96，为目标幅值补偿系数。

同样，本应用示例中的步骤4和步骤5的顺序可以对调。

图6A为综合电容测量值为2100pF对应的压电传感器输出信号与目标综合电容值2000pF对应的压电传感器输出信号的对比图；图6B为经过补偿的压电传感器输出信号与目标综合电容值2000pF对应的压电传感器输出信号的对比图。

本申请实施例还提供了一种信号补偿装置，如图7所示，包括：

存储器701，用于存储计算机可执行指令；

处理器702，用于执行所述计算机可执行指令，以实现如前任一实施例所述的信号补偿的步骤。

本申请实施例还提供了一种信号补偿系统，如图8所示，包括：

电容测量装置801，设置为获得影响压电传感器输出信号的综合电容测量值；

作为一示例，所述电容测量装置可以为包含RC振荡电路的装置；

如前实施例所述的信号补偿装置802，设置为接收所述综合电容测量值，并根据所述综合电容测量值对所述压电传感器输出信号进行补偿。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。