CN102892354A - 用于从压力感测系统中的压力传感器快速收集数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于管理从压力感测设备收集数据的系统和方法。该系统允许快速地测量施加于一个表面上的压力，并且可以在预防被束缚在床上的受试者中的褥疮形成中有用。

Description

用于从压力感测系统中的压力传感器快速收集数据的系统和方法

技术领域

本文所描述的系统和方法涉及从压力感测系统中的压力传感器快速并且有效地收集数据。

背景技术

压疮（例如，褥疮性溃疡，褥疮性溃疡通常称为压力性溃疡或褥疮）是软组织的局部区域在骨突起与外表面之间受到长时间挤压时形成的损伤。压力性溃疡可能出现在人体各部位上，且其形成受到多种因素的影响，如无法释放的压力、摩擦、剪切力、湿度和温度。

当前，估计有大约10%到15%的住院患者在任何时候都有褥疮（来源：医疗保障网站2009）。然而，遭受压疮折磨的不仅仅是住院患者：例如，被限制在轮椅里的人容易生压疮，尤其是在他们的骨盆、下背部和踝部处。尽管容易预防并且如果发现得早可完全治好，但是褥疮让人痛苦不堪，而且治疗是困难和昂贵的。在许多情况下，褥疮可证明是致命的，甚至在医疗保健的支持下也是如此。

处理压疮最有效的方式是预防压疮。现有的预防性解决方案是被动的（例如，各种类型的软垫）或主动的。

主动的预防性解决方案包括手动或自动地重新分布压力。最常见的主动预防性途径是维持每隔大约两到三个小时便从患者的敏感身体区域释放压力的严格例行程序。可以在持续的医疗保健下为患者维持此例行程序，然而，这是困难、劳动密集和高成本的任务，这种任务不满足不需要看护员的持续照看的个人的需要。

另一种主动褥疮预防性途径包括使用动态空气垫，动态空气垫交替地对气囊进行充气和放气，以便重新分布对患者的支持压力。然而，此类空气垫典型地以与患者无关的方式来重新分布压力，包括从较不敏感的区域，由此无用地或甚至实际上有害地在敏感区域中形成更高的压力。

通过引用结合在此的申请人的共同待决的国际专利申请案WO2010/119441披露了一种用于在预防褥疮性溃疡或褥疮中使用的压力感测系统，该压力感测系统包括感测垫，该感测垫包括多个传感器，该多个传感器被配置成检测施加到躺在例如床或椅子等表面上的受试者的身体部位上的压力。由该系统来分析从这些传感器接收到的信息，该系统进一步根据传感器读数来发出告警。

从测量传感器获得准确的值可能是困难的。另外，测量可能要花费大量时间，例如，当传感器要花费时间来响应于压力改变而稳定于静止位置中时。在实时情景中，从压力改变发生的时刻到得到稳定的传感器读数所逝去的时间可谓至关重要的。延误的传感器读数可能会阻止系统以实时的方式发出相关告警。

尽管可以使用快速对改变作出响应的高成本材料或技术来遏止此问题，但是这些材料是昂贵的，并且常常过于容易折旧。因此，集成复杂的技术可能会增加成本并且降低基于传感器的系统的耐用性。

应当认识到因此需要一种用于以实时的方式从传感器获得准确的读数值的经济、可靠的方法。下文披露的系统和方法解决了这个需要。概述

解决可靠地并且实时地记录所测量的参数的需要，在此披露了用于管理从压力感测设备收集数据的系统和方法。该系统允许快速地测量施加于一个表面上的压力，并且可以在预防被束缚在床上的受试者中的褥疮形成中有用。

在一个实施方案中，披露了一种用于测量压力感测系统中的n个电容器的电容的方法。该压力感测系统包括：多个线性导体列和多个线性导体行，其中这些列不平行于这些行，并且一个电容器阵列中的电容器各自形成于一列与一行的交叉点处，并且其中这些列和行分别布置在一种可压缩电介质片材的相反侧上。因此，该方法包括：将一个交变已知电压施加到该n个电容器的n个电路，该n个电路各自包括该n个电容器中与其他n-1个电容器串联连接的一个不同电容器，该n-1个电容器并联互连；测量该n个电路各自的交流；从该已知电压和所测电流得到每个电路的总电容；将一个交变已知电压施加到包括并联互连的n个电容器的一个n+1电路；测量该n+1电路的交流；得到该n+1电路的总电容；并且从所测量的以及已知的值得到该n个电容器各自的电容。

任选地，将一个交变已知电压施加到n个电路的步骤包括：在一行与多列之间施加一个交变已知电压。在适当时，测量该n个电路各自的交流的步骤可以包括：将一个电流传感器连接到该多个列之一上；并且针对所有该多个列重复该连接。任选地，该多个列包括该压力感测系统的所有线性导体列。

在另一个实施方案中，披露了一种用于预测压力感测系统中的参数的终端值的方法，该方法包括以下步骤：针对该参数随着时间的表现而提供一个数学模型，该模型包括表达该参数与至少一个变量之间的关系的一个公式；监测该参数；获取该参数随着时间的多个测量值；基于该参数的该多个测量值而计算出该至少一个变量的值的一个最佳拟合集合；并且使用值的集合和该公式来确定该参数的预测终端值，以用于在确定施加于该压力感测系统上的压力中。

任选地，该方法进一步包括提供这些变量的初始值；获取该参数的一个第一监测值；将这些变量的值调整为最佳拟合该参数的第一监测值；计算该参数的一个第一预测终端值；获取该参数的下一个值；并且将这些变量的值调整为最佳拟合该参数的应计监测值。不同地，使用最小平方方法来计算值的最佳拟合集合。该多个测量值可能具有一个成员。

在适当时，该数学模型包括指数关系。任选地，该指数关系具有以下形式

$P=(P_F-P_0)(1-e^{-(t-t_0)/\mathrm{\τ}})+P_0,$

其中P_F是参数的终端值，并且P₀是参数的初始值。

因此，披露了一种用于测量作用于一个表面上的压力的方法，该方法包括以下步骤：步骤（a）-提供至少一个压力传感器；步骤（b）-获得一个公式，该公式表达在压力传感器随着时间的表现之后建模的在所测压力与时间常数之间的指数关系；步骤（c）-在时间周期内获取多个压力值；步骤（d）-基于该多个压力值而计算该时间常数的最佳拟合值；以及步骤（e）-在该公式中使用该时间常数值来确定压力的预测终端值。在适当时，步骤（a）包括提供一个压力传感器阵列。

任选地，该方法的步骤（c）包括以下子步骤：步骤（c1）-从该阵列中选择多个相邻的压力传感器；以及步骤（c2）-获取从该多个相邻的压力传感器中的每一成员测量到的至少一个压力值。

任选地，该方法的步骤（d）包括以下子步骤：步骤（d1）-针对来自该多个相邻的压力传感器的压力传感器的至少一个选集而计算出该时间常数的一个最佳拟合值；步骤（d2）-取得针对压力传感器的选集而计算出的这些时间常数值的平均值。

在又另一个实施方案中，披露了一种用于通过以下操作来监测压力感测系统中的交流信号的振幅的方法：在该交流信号的时间周期T期间收集多个电流信号输出；获得该时间周期T的持续时间内的信号特征曲线；识别最大峰值电流信号输出；识别最小峰值电流信号输出；并且计算出在该最大峰值电流信号输出与该最小峰值电流信号输出之间的电流差，以用于在确定施加于该压力感测系统上的压力。任选地，该电流差可乘以因数1/√2。

在适当时，以离散时间间隔δt取得样本。任选地，δt小于T，以使得循环样本比T/δt大于1。因此，循环样本比T/δt可以被选择为使得在每一循环内取得多个样本。在某些实施方案中，循环样本比T/δt在10到1000的范围内，可能δt≈10^-6秒并且T≈10^-5秒。任选地，该方法可以排除在电流输出值的容限水平之外的电流输出值。

在另一个实施方案中，披露了一种用于选择最佳增益水平以用于放大具有多个传感器的压力感测系统中的输入信号的方法，该方法包括：提供具有输入端和输出端的一个可变增益放大器；确定该放大器的饱和水平。对该输入信号进行取样；确定该输入信号的峰值；并且选择等于或小于该饱和水平与该峰值的比率的最佳增益水平，以用于在确定施加于该压力感测系统上的压力。任选地，对该输入信号进行取样的步骤包括用模/数转换器来处理该输入信号。

在适当时，确定该输入信号的峰值的步骤包括：选择来自该模/数转换器的输出信号的一个最大值和一个输出值；并且计算出在该最大值与最小值之间的差。

因此，该方法可以进一步包括：（a）初始化该多个传感器各自的增益水平；（b）将多个传感器聚集为需要共同增益水平的多组传感器；（c）从每一组中的这些传感器获得模拟读数；（d）根据与每一组相关联的增益水平而放大来自该组的传感器的模拟读数；（e）计算每一传感器所需的新增益值；以及（f）重复步骤（b）到（e）。

任选地，该方法进一步包括：选择该放大器的初始增益水平；该多个传感器各自将一个模拟信号发送到可变增益放大器的输入端；该可变增益放大器通过该初始增益水平而放大该输入信号；用一个模/数转换器来对该可变增益放大器的输出进行取样；将一个数字输出信号从该模/数转换器传送到一个控制器单元；该控制器单元确定该数字输出信号的峰间值；并且该控制器使用该峰间值来计算用于该放大器的最佳增益水平。

根据另一个实施方案，披露了一种压力感测系统，包括：包括n个电容器的一个阵列的一个感测设备，该n个电容器各自形成于多个线性导体列与多个线性导体行的交叉点处，并且其中这些列和行分别布置在可压缩电介质片材的相反侧上；以及一个控制器，该控制器被配置成得到每个电容器的电容值并且确定施加于该感测设备上的压力。

任选地，该控制器能够可操作以将一个交变已知电压施加到n个电路，该n个电路各自包括并联连接的n-1个电容器的不同的库以及与该库串联连接的一个剩余的电容器。

在适当时，该控制器进一步可操作以测量该n个电路各自的交流，由此从已知电压和所测电流得到每个电路的总电容。因此，该控制器能够可操作以将一个交变已知电压施加到包括并联互连的n个电容器的一个n+1电路，并且测量该n+1电路的交流，并且由此得到该n+1电路的总电容。

另外地或可替代地，该控制器可以包括至少一个可变增益放大器以及至少一个模/数转换器。任选地，该可变增益放大器可操作以用相关联的增益水平来放大至少一个模拟信号。因此，该控制器能够可操作以从该模/数转换器接收数字输出信号，并且计算用于相关联的模拟输入信号的最佳增益水平。

任选地，该控制器可操作以通过以下操作来监测一个交流信号的振幅：在该交流信号的时间周期T期间收集多个电流信号输出；获得该时间周期T的持续时间内的信号特征曲线；识别最大峰值电流信号输出；识别最小峰值电流信号输出；并且计算出在该最大峰值电流信号输出与该最小峰值电流信号输出之间的电流差。

在适当时，该控制器能够可操作以通过以下操作来确定正由该控制器监测的参数的终端值：针对该参数随着时间的表现提供一个数学模型，该模型包括表达该参数与至少一个变量之间的关系的一个公式；监测该参数；获取该参数随着时间的多个测量值；基于该参数的该多个测量值而计算出该至少一个变量的值的一个最佳拟合集合；并且使用值的最佳拟合集合和该公式来确定该参数的预测终端值。

附图简要说明

为了更好地理解本发明并且示出了可如何使本发明生效，现在将仅通过举例来参考附图。

现在详细地具体参考图式，要强调的是，所展示的细节是通过举例说明的并且是出于对本发明的实施方案的示意性讨论的目的，并且是为了提供被认为是本发明的原理和概念性方面的最有用并且容易理解的描述而呈现。在这方面，并未试图比对本发明的基本理解所需的细节更详细地示出了本发明的结构细节；与附图一起进行的描述会使本领域的普通技术人员明白在实践中可以如何体现本发明的若干形式。在附图中：

图1a到d示出了压力检测垫的实施方案的各种等角投影；

图2示出了一个单一传感器的实施方案的截面；

图3a示出了用于测量电容器群组的总电容的电路，在该电容器群组中，一个电容器串联连接到并联连接的电容器阵列上；

图3b示出了用于测量并联连接的电容器群组的总电容的电路；

图4a是表示响应于交流行进穿过压力传感器的电流随着时间的改变的图；

图4b是表示响应于对施加于压力传感器上的压力作出的改变的电流改变的图；

图5展示了一个单一AC循环的时间周期T内的多个信号读数；

图6展示了从多个信号读数获得的AC特征曲线；

图7展示了用以确定交流在AC循环过程期间的振幅的方法的流程图；

图8a到8c展示了一系列图，这些图示出了与压力传感器相关联的传感器响应的可能的数学模型；

图9展示了用于预测参数的终端值的方法的流程图；

图10展示了与测量作用于表面上的压力相关的预测方法的具体实施方案；

图11是传感器矩阵的示意性表示；

图12是表示用于大范围的模拟信号的快速测量方法的部件的方框图；以及

图13是展示了用于大范围的模拟信号的快速测量的方法的流程图。

详细说明

如所要求，在此披露了本发明的详细实施方案；然而，应当理解的是所披露的实施方案仅例证了可以按照各种和替代性形式体现的本发明。附图不一定按比例；一些特征可能被放大或最小化，从而示出特定部件的细节。因此，在此披露的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅为用于传授本领域的普通技术人员来多方面地使用本发明的一个代表性基础。

下文描述了可以（例如）用于监测施加于患者身上的压力以便提供用于预防压疮的形成的反馈的检测系统和方法。

一种压力感测系统包括压力检测垫，该压力检测垫包括夹在第一导电层与第二导电层之间的一个绝缘材料层。每一导电层可以包括多个平行的导电材料带。通过引用结合在此的申请人的共同待决的国际专利申请案WO 2010/119441中描述了此类系统。

WO 2010/119441披露了一种压力感测垫，该压力感测垫可以放置于椅子的座垫或床垫下方与俯卧的受试者的身体之间，以便监测施加于受试者上的压力。压力感测垫的输出可以用于指示压疮形成的风险。

现在参考图1a，图1a示出了压力检测垫200的实施方案的等角投影，压力检测垫包括以矩阵形式安排的多个传感器210。该垫可以包括通过由隔离材料制成的一个绝缘层230分离的两个导电材料层220a、220b。这些导电层各自可以包括平行导电条带222、224，并且这两个导电层被正交地安排，以使得在一个导电层中，条带是水平的222，而且在另一个导电层中，条带是垂直的224。每一条带是导线连接到控制单元上，并且可以通过安全低电压源操作。

电容传感器是基于导电条带的重叠于垂直导电条带与水平导电条带的每一“交叉点”处的部分之间的电容。这些电容传感器被配置成使得在电容传感器的表面上的任何地方按压会改变这两个导电层之间的间隔，并且因此改变交叉点的电容。驱动单元可以将电位选择性地提供给垂直条带，并且可以在水平条带上监测该电位，以使得可以确定重叠部分的电容传感器。

应注意，通过提供跨越每一传感器的振荡电位并且监测由此产生的交流，可以计算出交叉点的阻抗并且确定交叉点的电容。因此，在已知传感器的机械特性的情况下，可以推断出施加于传感器上的压力。

该垫可以进一步包括额外的传感器，这些额外的传感器被配置成监测额外的因素，尤其是影响褥疮的形成的额外因素，例如温度、湿度等。这些额外的传感器可以被配置成在适当时连续地或间歇地监测这些因素，从而检测多个因素的高风险组合。可以记录这些测量值并且将其存储于数据库中以供进一步分析。

在压力检测垫的某些实施方案中，材料被选择为使得导电层和绝缘层是具柔性的。该绝缘材料可以是可压缩的海绵状、通风的或多孔材料（例如，泡沫塑料），从而允许在将压力施加于其上时密度的显著改变。

可以将压力检测垫200或感测垫放置在（例如）用于标准床单中的其他材料层240a、240b的下方或以其他方式与其集成在一起。应当认识到这些额外的材料可以给予特定应用可能需要的其他特性。在一个实施方案中，可以通过隔离、防水、透气的罩垫将传感器的导电材料包裹，从而允许躺在该垫上的受试者的不适感降至最低。

现在参考图1b到1d，图1b到1d示出了压力检测垫的各种实施方案的各个部分，可以通过各种衬底来支撑导电层220（图1a）。例如，图1b示出了直接粘附到绝缘层230上的两个导电层2220a、2220b。可替代地，如图1c中所示，可以通过例如TPU的分离的衬底3210a、3210b来支撑导电层3220a、3220b，绝缘层230夹在这两个衬底之间。在又另一个实施方案中，如图1d中所示，导电层4220a、4220b自身可以各自分别夹在两个衬底4212a、4214a、4212b、4214b之间。

现在参考图2，图2示出了一个单一传感器节点300的实施方案的截面。在此实施方案中，传感器是电容器，该电容器包括两个导电条带层310a、310b以及在导电条带层310a、310b之间的由隔离材料制成的绝缘层320。在传感器上的任何地方按压会压缩绝缘层320，从而改变导电条带之间的距离并且由此改变电容器的电容。

应当认识到为了从一行传感器得到阻抗值的稳定读数，优选的是，在从传感器取得读数期间，受试者作出很小的移动或不移动。因此，根据某些实施方案，为读数而花费的时间可能是约数十或数百毫秒，在此期间，受试者的移动一般可以忽略。应当进一步认识到在受试者很大程度上不移动的应用中，可能希望如所要求使用更长的读取时间。

电容测量

第一导电层的平行条带与第二导电层的平行条带重叠于多个交叉点处，该多个交叉点被称作节点。第一导电层和第二导电层可以被配置成使得第一导电层的平行条带与第二导电层的平行条带正交地安排，但是其他实施方案具有各种其他相对定向。这些节点形成电容传感器。

与在针对每一节点使用一个单一电容器时所需的导线的数目相比，使用节点矩阵来读取电容值减少了所需的导线的数目。然而，在使用矩阵读数时，所测量的行或列的所有节点是相互依存的，这样可能会导致干扰性的杂散电容。因此，典型地需要对电容测量值的某种校准。

在此披露的方法和系统不需要将参考电容器添加到每一行。因此，当前披露的系统比沃特曼等人（Altman et al.）在US2009/0216466中所描述的系统更简单、更快速并且更经济。

一排电容器可以构成并联连接的电容器群组，在这种情况下，该行的总电容将是该行中的电容器的电容的总和。可替代地，这些电容器可以串联连接，在这种情况下，n个电容器的总电容将是：

$C_t=\frac{1}{\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+...\frac{1}{C_n}}---\left[1\right]$

具有交流（AC）通过其中的电容器C的电路具有以下均方根电流I_ac：

I_ac＝2πfCV_ac                                    [2]

其中f是电流交变的频率，并且V_ac是AC电压的均方根值。

电容因此是：

$C=\frac{2\mathrm{\πf}{V}_{\mathrm{ac}}}{I_{\mathrm{ac}}}---\left[3\right]$

通过监测针对给定的AC频率f的V_ac、I_ac，可以确定电容。

图3a示出了连同一个电流传感器一起安排在一个电路中的n个电容器C_1-n。在不存在杂散电容C_s的情况下，可以通过施加如所示的电压V并且测量电流来确定n个电容器各自的电容。假如没有杂散电容，那么该电路的总电容C_T将是：

$\frac{1}{C_T}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2+C_3+...C_n}---\left[4\right]$

例如上面的，但是每一者具有不同的所测C_T的n个等式将足以确定所有电容器的电容。因此，可以取得n个电路各自的电流测量值，其中在每个电路中，n个电容器中的一个不同的电容器依次被选择为与所有其他电容器的平行阵列串联连接。

在实践中，在杂散电容是要考虑的一个因素的情况下，尽管可以因此确定电容的相对值，但是n个这样的等式不足以获得绝对电容值。

不希望将本发明限于理论，有可能的是杂散电容可以是对电路的总电容的大影响因素，由此影响总电容计算。为了找出绝对电容值，可以添加已知值的参考电容器，但是此途径可能并不是所期望的。

已惊喜地发现，从图3b中所示的额外电路测量总电容避免了对用以在存在大杂散电容的情况下测量电容的参考电容器的需要。通过额外的等式给出图3b的电路的总电容：

C_T＝C₁+C₂+...+C_n+C_s                                   [5]

这提供了额外的等式，该等式可以用于在不纠正对参考的使用的情况下计算绝对电容值。

映射可以进一步包括在无荷垫（即，零压力，没有受试者将压力施加于该垫上）的情况下测量每一行的总电容以校准压力-电容关系。

可替代地或另外地，对系统的校准可以进一步包括向每一行加载“标准”重的负荷并且伴随地测量每一行的总电容。

对压力的映射可以进一步包括至少只要受试者位于垫上，便连续地或重复地从同一阵列随着时间映射电容。可以监测并且分析压力分布的动态，例如，医疗人员可以使用节点处的压力的变化或变化速率的测量结果来帮助识别、预测或预防问题区域，或发展和改善。

这些实施方案一般为看护员或主动系统提供了对施加于垫上的受试者的身体部位上的压力分布以及持续的、累积的压力的指示，该压力可能会导致褥疮的形成或发展。看护员或主动系统可以随后采取适当的动作。该系统的实施方案还可以用于对受试者的看护例行程序做持续分析和记录。

数据分析和显示

可以使用软件应用程序来从至少一个数据存储单元检索数据，出于各种目的对该数据进行分析，并且以各种格式向用户显示分析结果。该软件应用程序可以进一步包括多个特征，例如（但不限于）通过比较通过邻近的像素检测到的相对压力来分析剪切力的指示，呈现由一个或多个压力检测垫上的不同传感器检测到的压力，并且警告用户受试者容易在特定身体部位中形成压疮。

由组织破损导致的外伤可能随着时间形成为压疮。剪切力是此组织破损的常见原因。可以进一步使用软件来分析从压力检测垫接收到的数据，从而确定剪切力是否施加于受试者的身体部位上。在受试者躺在垫上的情况下两个邻近的传感器预计测量到大致类似的压力水平。如果情况不是那样，那么该软件推断出受试者正在感测垫上滑动，并且剪切力可能施加于受试者的身体上，从而产生组织破损。

可以将从压力检测垫分析出的数据呈现给护理人、护士、有人监测的站台、受试者的朋友或家庭成员中的至少一者，呈现给受试者自身或任何相关方。用于呈现数据的显示器单元可以是（例如并且不限于）计算机屏幕、膝上型计算机、PDA、蜂窝式电话屏幕、打印表以及集成式LCD屏幕（例如，TFT、触摸屏）中的一者或多者。

向一个以上监测器（例如，向受试者的家庭成员和所雇佣的看护员两者）显示数据可以辅助证实受试者正从他的护理员接受适当的护理。向受试者自身显示数据对于具有部分移动性的截瘫受试者尤其有用。例如，从腰部向下截瘫并且坐在轮椅上的受试者可能无法感觉到压疮正形成于他的腹部上。然而，使用压疮预防系统；他可以接收到在他的腹部典型地搁置的地方已检测到累积压力的通知。该受试者可以随后将他的手靠在轮椅的扶手上，并且将他的腹部抬离轮椅座位若干秒，因此将压力释放离敏感区域。

数据显示可以包括警报。警报可以是有声的、视觉的、触觉的等。警报的呈现可以是在受试者自身“本地”或在呈现给典型地负责受试者的护理的一个或多个用户（例如但不限于家庭成员或监测站台处的护士）时为“远程”的。

该系统可以进一步被配置成包括能够使用全球定位系统（GPS）或适合要求的其他追踪技术来发送关于系统的行踪的数据的部件。例如，可以将例如压疮形成告警等数据连同系统的位置一起发送到有人监测的站台。例如，当将数据发送到对使用轮椅在医院、疗养院或另一个护理环境中移动的多个受试者负责的看护员时，此能力可能是有用的。此信息可以辅助看护员在受试者所驻留的护理机构内找到受试者并且向他提供适当的护理。

应当认识到上文所描述的系统可能尤其在护理机构中有用，这些护理机构尤其例如为急症护理机构、次急症护理机构、长期护理机构、家庭护理环境、收容所、医院、疗养院、辅助生活机构等。另外，类似的系统可以经适配以用于在其他环境中使用，这些其他环境例如为旅馆、车辆座椅、旅客座椅、飞机座椅、长途飞行座椅等。

快速AC取样

将来自传感器的电容测量值转译为压力读数。通过该系统来分析从传感器接收到的信息，该系统进一步根据传感器读数来发出告警。

返回参考等式[2]，可以根据交流的振幅测量值来确定交流测量值（比如，用于这些电容传感器中的交流测量值）。可以使用用于确定交流的振幅的各种方法。例如，一种途径是将交流整流为直流电流，并且测量直流电流而不是交流。另一种途径是添加一个电阻器并且测量从该电阻器产生的热量，或添加一个模/数转换器，模/数转换器将一个模拟信号与一系列预定义的电压参考进行比较并且返回表示电压值的相应数字信号。

这些已知的方法可能需要一个AC信号的一个以上循环以便获取交流振幅的准确读数。在需要连续测量值时或在交流振幅以相对高的速率改变时，这可能不是一个选项。

在此披露了一种用于快速地测量交流（AC）信号振幅的方法的实施方案，这些实施方案可以适用于在例如上文所描述的包括安排成矩阵的压力检测传感器的感测垫中使用。应当认识到下文所描述的用于快速测量的方法也可以应用于需要快速AC记录的其他系统中。

根据感测垫实施方案，每一压力检测传感器监测多个导电材料层之间的电容。一个绝缘材料层被夹在两个导电材料层之间。每一传感器被配置成使得在传感器的表面上的任何地方按压会改变这两个导电层之间的间隔，并且因此改变传感器的电容。

该绝缘材料可以是可压缩的海绵状、通风的或多孔材料（例如，泡沫塑料），从而允许在将压力施加于该绝缘材料时密度的显著改变。施加于一个传感器上的压力影响了两个导电层之间的距离，因此改变了该传感器的电容。因此，通过测量行进穿过此传感器的交流的振幅，可以计算出该传感器的电容并且从计算出的电容推断出施加于那个传感器上的压力。

AC电流的振幅取决于电路的阻抗。在电容与阻抗之间存在反比的关系。当将压力施加于传感器时，电容器的板被压得更靠近在一起，从而增加了电容。作为响应，电流的振幅趋于增加。可以（例如）通过监测AC振幅来测量增加的振幅，如下文所描述。电流信号的变化被识别得越快，传感器的响应时间就越短。

应进一步注意，可以对响应时间的持续时间内的传感器交流读数的变化进行数学建模。例如，当不存在显著的压力改变时，AC电流信号值可以如图4a中所示，图4a示出了表示响应于交流行进穿过压力传感器的电流随着时间的改变的图。

参考图4a的图，该图示出了电流在一个AC循环内的变化，该图表示具有固定振幅的相对一致的AC信号。此特征曲线可以表示在该循环期间没有作出压力改变时通过传感器测量到的电流。在该图中，T表示单一AC循环的时间周期，I_peak表示最大电流读数，并且-I_peak表示最小电流读数。

当施加于一个传感器上的压力水平改变时，该传感器的电容相应地改变，并且AC信号振幅也改变。这在图4b中以图来表示。参考图4b的图，在改变时刻T_change时，AC信号振幅变小。因此，AC信号振幅的峰值（最小和最大电流读数）有所变化。应注意，在此样本中，在改变时刻T_change之后的电流读数的绝对峰值显著低于在T_change之前测量到的绝对峰值，因此，|I_peak2|<|I_peak1|。

如上文所描述，通过使用标准的测量技术，可能需要一个以上的循环来获取交流振幅的准确读数。在这是一个选项（例如，感测垫传感器）的情况下，压力改变可能以相对高的速率影响交流振幅。在一个实施方案中，下文所描述的方法可以使用短的响应时间，甚至是在单一循环内确定交流的振幅。

该方法是基于在一个或多个交流循环期间取得的多个电流信号样本。时间间隔T在此将被称作单一AC循环的时间周期。

例如并且非限制地，可以使用高速模/数转换器（ADC）来获得AC信号样本。可以在各种频率下获得AC信号样本。例如，AC信号可以在100千赫兹的速率下行进，并且可以在3兆赫兹的速率下获得电流信号样本，以使得可以在一个AC循环内获得30个电流样本。

一般以固定时间间隔δt收集样本。因此，循环样本比为T/δt。根据在此描述的快速AC电流监测器的一个实施方案，循环样本比可能较大。在一些实施方案中，循环样本比可以在10到1000的范围内，但是在适合要求时可以选择其他值以便对不同的电流进行取样，如本文所概述。

图5展示了在单一AC循环的时间周期T内的多个信号读数。这些信号样本读数可以经过分析以获得例如图6中所示的信号特征曲线。应当认识到并非所有的AC信号表示都如图6的图中所示那样平滑地出现。另外，在一些情况下，位于容限水平之外的具有极值的离散样本可以被丢弃以便产生信号特征曲线。

可以通过识别特征曲线的最小电流I_max和最大电流I_min来确定电流电平。通过计算这些峰值l_max、I_min之间的电流差，可以识别出AC信号的振幅。

在感测垫的一个压力传感器的特殊情况下，任选地，通过使用在此描述的技术，一旦确定了振幅，便可以计算出传感器的电容，并且可以推断出施加于传感器上的压力。

在此参考图7，图7展示了用以在一个或多个AC信号循环的过程期间确定交流的振幅的方法的流程图。

该流程图展示了在一个AC循环的时间周期期间对多个电流信号输出进行取样，并且获得该时间周期的持续时间内的AC信号特征曲线。任选地，将丢弃一些范围之外的值，之后再根据读数确定信号特征曲线。

该方法继续可能使用外插、选择等来识别信号输出的最小和最大峰值。这些峰值可以用于计算最小峰值与最大峰值之间的电流差，从而确定AC信号的振幅。

将进一步了解，在需要绝对电流值的情况下，可以通过将峰间值除以√2而取得均方根（RMS）值。

终端值预测

可以用于从传感器获得快速数据的其他技术可以应用于具有长响应时间的传感器。该技术可能涉及从初始值的一个小样本预测一个参数的一个终端值。将通过参考一个感测垫的实例来论证该技术，该感测垫包括可以安排成矩阵的压力检测传感器，例如上文所描述。

根据感测垫实施方案，每一压力检测传感器监测多个导电材料层之间的电容。一个绝缘材料层被夹在两个导电材料层之间。每一传感器被配置成使得在传感器的表面上的任何地方按压会改变这两个导电层之间的间隔，并且因此改变传感器的电容。

该绝缘材料可以是可压缩的海绵状、通风的或多孔材料（例如，泡沫塑料），从而允许在将压力施加于该绝缘材料时密度的显著改变。在一个实施方案中，该绝缘材料对压力的响应是连续的，并且来自传感器的压力读数稳定于一个终端值可能需要大量的响应时间。

应注意，可以对响应时间的持续时间内的传感器读数的变化进行数学建模。例如，可以预期基于海绵的压力传感器的响应呈指数变化。这是在此描述的实施方案的特别特征，即，响应变化的数学模型可以用于预测传感器读数的所预期的终值。

现在参考图8a，呈现了示出了与例如上文所描述的压力传感器相关联的传感器响应的可能指数模型的图。X轴表示逝去的时间，并且Y轴表示传感器的压力读数。该图展示了了将通过压力传感器响应于时间t₀处的压力改变而记录的所预期的压力读数。

可以通过一个数学公式来提供用于参数的表现的模型，该数学公式表达了例如压力响应等参数的表现与从已发生压力改变的时刻所逝去的时间之间的关系。典型的公式可以含有指数关系，并且可以是（例如并且非限制地）：

$P=(P_F-P_0)(1-e^{-(t-t_0)/\mathrm{\&tau;}})+P_0$

其中：

t₀表示发生压力改变时的时间

P₀表示时间t₀处的压力读数值

t表示取得样本读数时的时间

P表示在时间t处来自传感器的压力读数

P_F表示所估计的终端压力读数值

T表示特定传感器的时间常数。

在给出T的特定值以及分别在时间t和t₀处的压力读数P和P₀的情况下，以上公式可以使得用户、计算机或某其他计算装置能够预测终端压力读数P_F的值。在需要时，可以通过测量或估计来获得T的值。

该数学模型可以反映响应于一个或多个变量的改变的一个参数的表现。在压力传感器样本中，该模型说明了压力读数参数如何随着时间表现，可替代地，可以使用更复杂的数学公式来对压力读数如何响应于一个以上的变量而表现进行建模。例如，可以形成预测压力读数参数响应于温度、环境压力、湿度等的改变随着时间的表现的模型。

根据要求，可以通过用户或控制系统来控制例如空气温度的改变等可变值。可替代地，一些变量可以不受控制但是要进行测量，例如从预定义的事件开始逝去的时间。

图8a到c中所表示的一系列图示出了可以如何确定和调整该数学模型以随着时间适合实际的记录值。特别参考图8a，通过传感器在时间t₀处记录初始压力读数P₀。

起初可以使用时间常数变量T的第一估计值来确定例如以上公式的公式。可以使用多种方法来选择该第一估计值，例如基于所记录的最后一组样本来计算一个值、在校准或初始化程序期间计算时间常数的值、使用制造商的推荐值等。

时间常数T的第一估计值可以用于计算压力读数的第一预测终端值P_f0。通过初始预测线10在图8a的图上表示初始模型。

现在参考图8b，在已记录了两个样本之后表示第二图。这两个样本可以用于（例如）使用一些近似技术（例如，最小平方方法等）而提供时间常数变量T的值的经更新的估计。通过使用新的估计时间常数变量T，可以计算出压力读数的经更新的预测终端值P_f1。通过经更新的预测线20在图8b的图上表示经更新的模型。

图8c的图示出了在多个记录之后的另一个经更新的数学模型。应注意，多个所记录的压力值可以用于产生时间常数变量T的更好的估计，以使得可以计算出压力读数的经改善的预测终端值P_f2。这通过最佳拟合线30在图8c的图上表示。应注意，与参数的所预测表现有显著变化的所记录的值2a、2b可以被丢弃而不参与估计计算。

应注意，所有的预测性图10、20和30全部遵照以下数学公式：

$P=(P_F-P_0)(1-e^{-(t-t_0)/\mathrm{\&tau;}})+P_0$

三条线之间的差异是归因于用于每一模型的时间常数T的不同估计。

现在参考图9的流程图，图9表示在用于预测参数的终端值的方法中的主要步骤。

该方法开始于提供用于参数随着时间的表现的数学模型902的步骤902。例如，提供用于表达通过感测垫中的单一压力检测传感器随着时间测量到的压力读数（典型地以毫米汞柱为单位）之间的关系的数学模型。

应注意，将该方法应用于单一传感器允许为一个多传感器系统中的每一压力传感器获得一个预测值。将该方法应用于一个多传感器系统内的多个传感器可以使得能够通过一个压力感测垫获得快速测量。

该程序继续监测参数的步骤904以及获取参数的一组测量值的步骤906。参数的组测量值可以用于（例如）确定时间常数T，可以针对该时间常数T预期最终的读数测量值。可以（例如）通过使用最小平方方法来从这些测量值中选择最佳拟合测量值读数。

在感测垫实例中，用于每一传感器的时间常数T一般被视为在任何给定组的记录值的时间周期内具有一个恒定值。然而，由于感测系统的物理属性的改变，时间常数T的值可能在更长的时间周期内改变。时间常数T的变化可能是由于（例如）绝缘材料的弹性随着时间改变而导致。可以根据传感器的选定的测量读数来更新时间常数T的估计值。可替代地，可以根据相邻传感器的时间常数T值来确定和更新用于单一传感器的时间常数T。

该程序继续基于该组测量值和在第一步骤中提供的数学公式来计算参数的预测值908。

在初始化后，该组测量值可以包括单一测量值。那个单一测量值可以被视为用于在不应用预测性方法的情况下确定参数值的初始基线。可以仅在已测量出预定义组的值之后才应用预测性方法。预期值预测的准确性随着获取更多值而增加。

根据多种准则（例如，陈旧），如果一些所测量的读数被认为在所接受的正常范围之外，那么将宣称这些读数是多余的。这些值典型地不用于计算预测值，但是在适合要求时可以记录这些值以用于进一步的参考或完全忽视。

现在参考图10的流程图，示出了与测量作用于一个表面上的压力相关的方法的一个特定实施方案的步骤。提供至少一个压力传感器1002，并且通过一个数学公式对该压力传感器的表现进行建模，该数学公式表达了所测压力与时间常数之间的指数关系1004。该方法继续在时间周期内收集一组压力读数1006，并且基于该组所获取的压力值来计算该时间常数的最佳拟合值1008。该程序通过在该公式中使用该时间常数的最佳拟合值来计算压力的预测终端值1010而结束。

应注意，图10的方法可以应用于一个压力检测感测垫内的多个传感器。该方法可以不同地应用于个别的压力传感器、应用于该感测垫的选定组的传感器，或应用于包括该感测垫在内的所有传感器。

可以将压力检测感测垫内的传感器组织为阵列。该阵列可以是多维的。该方法可以应用于该阵列内的每个个别传感器，或可以根据由该阵列内的相邻传感器收集到的值而进行调整。

现在参考图11，图11示出了7×7的正方形传感器阵列400的示意性表示。这些传感器通过以二维阵列安排的正方形表示。每一传感器根据行和列进行索引，以使得行X和列Y中的传感器被索引为4XY。应当认识到每一传感器被至多八个直接相邻者包围。例如，传感器453被八个直接相邻的传感器442、443、444、452、454、462、463和464包围。

可以通过从该阵列中选择一组相邻的压力传感器，并且获取通过该选定组的相邻的压力传感器中的每一成员测量到的至少一个压力读数，而在时间周期内获取一组压力值。可以使用从整组相邻传感器获得的压力值来构建用于对参数的表现进行建模的数学公式。

为阵列内的两个分离的传感器提供的数学公式可以不同。例如并且非限制地，用于具有仅五个相邻传感器431、432、442、452和451的传感器441的公式可以不同于为具有如上文所指示的八个相邻者的传感器453提供的公式。另外，例如通过包括不是选定传感器的直接相邻者的传感器，对该组相邻传感器的选择可以经适配以适合要求。

可替代地，可以根据单一传感器（例如，453）的相邻传感器的所估计的时间常数T值来确定和更新确定用于该单一传感器的估计时间常数T。在这些情况下，可以将基于该组所获取的压力值来计算时间常数T的最佳拟合值的步骤进一步细分为以下子步骤：针对来自该组相邻的压力传感器的压力传感器的至少一个选集而计算出该时间常数的最佳拟合值；以及取得针对压力传感器的选集而计算出的时间常数T的平均值。

增益选择

仅出于示意性目的，将通过包括例如上文所描述的可以安排成矩阵的多个压力检测传感器的感测垫的特定实例来论证对大范围的模拟信号的快速高分辨率测量的方法的实施方案。然而，应当认识到下文所描述的增益选择方法可以有用地应用于需要高分辨率快速数据取样的其他应用。

从压力传感器获得的模拟信号的值可以处于大范围内。因为对弱信号的测量可能需要比对更强信号的测量更大的放大，所以对放大器的增益水平的选择一般经过调整以在未达到饱和的情况下使最高纪录振幅信号最大化。此途径可以用于针对所有信号类型固定一个共同增益，并且在信号范围相对窄时是有用的。当检测较广的信号范围时，固定的增益水平可能会导致强信号饱和或弱信号误译，因此阻止了有效的信号分辨率并且降低了传感器读数的分辨率。

根据上文所描述的感测垫，每一压力检测传感器监测多个导电材料层之间的电容。一个绝缘材料层被夹在两个导电材料层之间。每一传感器被配置成使得在传感器的表面上的任何地方按压会改变这两个导电层之间的间隔，并且因此改变传感器的电容。

应当认识到AC电流的振幅取决于电路的阻抗。在电容与阻抗之间存在反比的关系。当将压力施加于传感器时，电容器的板被压得更靠近在一起，从而增加了电容。作为响应，电流的振幅趋于增加。

上文所描述的感测垫实施方案说明了检测到的样本可以具有大范围的值的系统的实例。应注意，弱信号一般需要具有相对高的增益的放大，从而获得高分辨率读数。然而，同一高增益水平可能导致更强信号的饱和。

在此参考图12的方框图，图12展示了了用于实施一种用于以高分辨率快速测量大范围的模拟信号的方法的系统的主要部件。这些部件包括一个放大器4110、一个模/数转换器（ADC）4120，以及一个控制器4130。

放大器4110被配置成从传感器接收模拟信号以作为输入。当接收到信号时，放大器可以被配置成通过由控制器4130确定的初始增益水平来放大该信号。可以将通过初始增益水平放大的信号传输到模/数转换器（ADC）4120。该ADC可以被配置成对经过放大的信号进行取样，并且将测量值传送到控制单元4130。应注意，在适当时，可以通过一个共同放大器放大来自多个传感器的多个信号。

在一个实施方案中，该放大器是可以受控制单元4130控制的可变增益放大器。用于放大从每一传感器获得的信号的增益水平可以随着时间改变。可以将初始增益选择为处于任何水平，例如放大器的中间增益水平或最大增益水平的一半。可替代地，可以根据第一模拟信号读数或任何其他方式来确定初始增益。

在一个实施方案中，可以通过ADC 4120来对从特定传感器接收到的模拟信号进行取样，从而通过执行对分检索等来确定模拟信号的峰间范围。

应注意，高速模/数转换器（ADC）可以用于使得能够在多种频率下获得AC信号样本。例如，AC信号可以在100千赫兹的速率下行进，并且可以在3兆赫兹的速率下获得电流信号样本，以使得可以在一个AC循环内获得30个电流样本。由此可以识别最小和最大电流读数并且将该最小和最大电流读数宣称为信号的峰值。

控制器4130可以随后确定来自传感器的信号的最佳峰间范围，如上文所描述，并且可以相应地选择放大器的最佳增益。在一个实施方案中，该最佳增益实现覆盖了最佳峰间范围的至少一半的信号振幅。

应了解，在感测垫实施方案中，来自每一传感器的模拟信号读数在长期内相对稳定，并且不需要非常频繁地改变增益。可能需要对与每一传感器一起使用的增益水平进行更新的因素包括压力改变以及影响传感器的电容的其他因素。另外，应当认识到归因于垫的磨损和撕扯，可能需要随着时间调整增益水平。

可以记录针对每一传感器计算出的最佳增益，以使得控制器可以根据用于同一传感器的先前增益值来确定将用于测量模拟信号的增益。

此过程可以针对感测垫中的每一压力检测传感器而重复。此外，为了促进来自多个传感器的有效并且快速的模拟读数，传感器可以根据其最佳增益而被聚集在多批中。该放大器可以被配置有一个增益值，从而放大来自适合于那个增益值的批传感器的模拟读数。该放大器可以在之后被配置有第二增益值，从而放大需要第二增益的模拟传感器读数。此过程可以随后进行重复，直到来自所有传感器的所有信号都被放大为止，并且在图13中进行了展示。

本发明的范围是由所附权利要求书界定，并且包括上文所描述的各种特征的组合和子组合两者以及这些特征的变化和修改，本领域的普通技术人员在阅读了前文描述之后将想到这些变化和修改。

在权利要求书中，词语“包括”和包括的变体（例如，“包括了”、“包括着”等）指示包括了所列举的部件，但是一般不排除其他部件。

尽管上文描述了几个示例性实施方案，但是这些实施方案无意描述本发明的所有可能形式。而是，在本说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。另外，各种正实施的实施方案的特征可以经过组合来形成本发明的其他实施方案。

Claims (36)

1.一种测量压力感测系统中的n个电容器的电容的方法，

该压力感测系统包括：

多个线性导体列和多个线性导体行，其中这些列不平行于这些行，并且一个电容器阵列中的电容器各自形成于一列与一行的交叉点处，并且其中这些列和行分别布置在一种可压缩电介质片材的相反侧上，

该方法包括：

将一个交变已知电压施加到该n个电容器的n个电路上，

该n个电路各自包括该n个电容器中与其他n-1个电容器串联连接的一个不同电容器，该n-1个电容器是并联互连的；

测量该n个电路各自的交流；

从该已知电压和所测电流得到每个电路的总电容；

将一个交变已知电压施加到包括并联互连的该n个电容器的一个n+1电路上；

测量该n+1电路的交流；

得到该n+1电路的总电容；并且

从这些所测量的以及已知的值得到该n个电容器各自的电容。

2.如权利要求1所述的方法，其中将一个交变已知电压施加到n个电路上的步骤包括：

在一行与多列之间施加一个交变已知电压。

3.如权利要求2所述的方法，其中测量该n个电路各自的交流的步骤包括：

将一个电流传感器连接到该多个列之一上；并且

针对所有该多个列重复该连接。

4.如权利要求2所述的方法，其中该多个列包括该压力感测系统的所有这些线性导体列。

5.一种用于预测压力感测系统中的参数的终端值的方法，该方法包括以下步骤：

针对所述参数随着时间的表现而提供一个数学模型，所述模型包括表达所述参数与至少一个变量之间的关系的一个公式；

监测所述参数；

获取所述参数随着时间的多个测量值；

基于所述参数的所述多个测量值而计算出所述至少一个变量的值的一个最佳拟合集合；并且

使用值的所述集合和所述公式来确定所述参数的一个预测终端值，以用于在确定施加于该压力感测系统上的一个压力。

6.如权利要求5所述的方法，进一步

提供所述变量的初始值；

获取所述参数的一个第一监测值；

将所述变量的这些值调整为最佳拟合所述参数的所述第一监测值；

计算所述参数的一个第一预测终端值；

获取所述参数的下一个值；并且

将所述变量的这些值调整为最佳拟合所述参数的应计监测值。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述数学模型包括指数关系。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述指数关系具有以下形式 $P=(P_F$ $-P_0)(1-e^{-(t-t_0)/\mathrm{\&tau;}})+P_0,$

其中P_F是参数的终端值，并且P₀是参数的初始值。

9.如权利要求5所述的方法，其中使用一种最小平方方法来计算值的所述最佳拟合集合。

10.如权利要求5所述的方法，其中所述多个测量值具有一个成员。

11.一种用于测量作用于表面上的压力的方法，包括以下步骤：

步骤（a）-提供至少一个压力传感器；

步骤（b）-获得一个公式，该公式表达了在所述压力传感器随着时间的表现之后建模的在所测压力与时间常数之间的指数关系；

步骤（c）-在时间周期内获取多个压力值；

步骤（d）-基于所述多个压力值而计算该时间常数的一个最佳拟合值；以及

步骤（e）-在所述公式中使用所述时间常数值来确定压力的一个预测终端值。

12.如权利要求11所述的方法，其中步骤（a）包括提供一个压力传感器阵列。

13.如权利要求12所述的方法，其中步骤（c）包括以下子步骤：

步骤（c1）-从所述阵列中选择多个相邻的压力传感器；以及

步骤（c2）-获取从所述多个相邻的压力传感器中的每一成员测量到的至少一个压力值。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述步骤（d）包括：

步骤（d1）-针对来自所述多个相邻的压力传感器的压力传感器的至少一个选集而计算出该时间常数的一个最佳拟合值；

步骤（d2）-取得针对压力传感器的所述选集而计算出的这些时间常数值的一个平均值。

15.一种用于通过以下操作来监测压力感测系统中的交流信号的振幅的方法：

在所述交流信号的时间周期T期间收集多个电流信号输出；

获得所述时间周期T的持续时间内的一个信号特征曲线；

识别一个最大峰值电流信号输出；

识别一个最小峰值电流信号输出；并且

计算出在所述最大峰值电流信号输出与所述最小峰值电流信号输出之间的电流差，以用于在确定施加于该压力感测系统上的一个压力。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括将该电流差乘以一个因数1/√2。

17.如权利要求15所述的方法，其中以离散时间间隔δt取得样本。

18.如权利要求17所述的方法，其中δt小于T，以使得循环样本比T/δt大于1。

19.如权利要求17所述的方法，其中该循环样本比T/δt被选择为使得在每一循环内获得多个样本。

20.如权利要求17所述的方法，其中该循环样本比T/δt在10到1000的范围内。

21.如权利要求17所述的方法，其中δt≈10^-6秒并且T≈10^-5秒。

22.如权利要求15所述的方法，进一步包括排除在电流输出值的容限水平之外的电流输出值。

23.一种用于选择最佳增益水平以用于放大具有多个传感器的压力感测系统中的输入信号的方法，该方法包括：

提供具有输入端和输出端的一个可变增益放大器；

确定所述放大器的饱和水平：

对所述输入信号进行取样；

确定所述输入信号的一个峰值；并且

选择等于或小于所述饱和水平与所述峰值的比率的一个最佳增益水平，以用于在确定施加于该压力感测系统上的一个压力。

24.如权利要求23所述的方法，其中对该输入信号进行取样的步骤包括用一个模/数转换器来处理所述输入信号。

25.如权利要求24所述的方法，其中确定该输入信号的一个峰值的步骤包括：

选择来自所述模/数转换器的输出信号的一个最大值和一个输出值；并且

计算出在所述最大值与所述最小值之间的差。

26.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

（a）初始化该多个传感器各自的增益水平；

（b）将多个传感器聚集为需要共同增益水平的多组传感器；

（c）从每一组中的这些传感器获得模拟读数；

（d）根据与每一组相关联的增益水平而放大来自该组的传感器的模拟读数；

（e）计算每一传感器所需的一个新增益值；以及

（f）重复步骤（b）到（e）。

27.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

选择该放大器的初始增益水平；

所述多个传感器各自将一个模拟信号发送到所述可变增益放大器的输入端；

所述可变增益放大器通过该初始增益水平而放大该输入信号；

用一个模/数转换器来对所述可变增益放大器的输出进行取样；

将一个数字输出信号从所述模/数转换器传送到一个控制器单元；

所述控制器单元确定所述数字输出信号的峰间值；并且

所述控制器使用所述峰间值来计算用于该放大器的一个最佳增益水平。

28.一种压力感测系统，包括：

包括n个电容器的一个阵列的一个感测设备，该n个电容器各自形成于多个线性导体列与多个线性导体行的交叉点处，并且其中这些列和行分别布置在一种可压缩电介质片材的相反侧上；以及

一个控制器，该控制器被配置成得到每个电容器的电容值并且确定施加于该感测设备上的一个压力。

29.如权利要求28所述的系统，其中该控制器可操作以将一个交变已知电压施加到n个电路上，该n个电路各自包括并联连接的n-1个电容器的一个不同的库以及与所述库串联连接的一个剩余的电容器。

30.如权利要求29所述的系统，其中该控制器进一步可操作以测量该n个电路各自的交流，由此从该已知电压和所测电流得到每个电路的总电容。

31.如权利要求28所述的系统，其中该控制器可操作以将一个交变已知电压施加到包括并联互连的n个电容器的一个n+1电路上，并且测量该n+1电路的交流，并且由此得到该n+1电路的总电容。

32.如权利要求28所述的系统，进一步包括至少一个可变增益放大器以及至少一个模/数转换器。

33.如权利要求32所述的系统，其中所述可变增益放大器可操作以用一个相关联的增益水平来放大至少一个模拟信号。

34.如权利要求32所述的系统，其中所述控制器可操作以从所述模/数转换器接收数字输出信号，并且计算用于相关联的模拟输入信号的一个最佳增益水平。

35.如权利要求28所述的系统，其中所述控制器可操作以通过以下操作来监测一个交流信号的振幅：在该交流信号的时间周期T期间收集多个电流信号输出；获得所述时间周期T的持续时间内的一个信号特征曲线；识别一个最大峰值电流信号输出；识别一个最小峰值电流信号输出；并且计算出在所述最大峰值电流信号输出与所述最小峰值电流信号输出之间的电流差。

36.如权利要求28所述的系统，其中所述控制器可操作以通过以下操作来确定正由所述控制器监测的一个参数的终端值：针对所述参数随着时间的表现提供一个数学模型，所述模型包括表达所述参数与至少一个变量之间的关系的一个公式；监测所述参数；获取所述参数随着时间的多个测量值；基于所述参数的所述多个测量值而计算出所述至少一个变量的值的一个最佳拟合集合；并且使用值的所述最佳拟合集合和所述公式来确定所述参数的一个预测终端值。

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