カスタマイズされた静圧校正装置は、センサーの生信号を標準的な物理単位に数学的にマッピングすることで一貫性を確保します。 この装置は、センサーに正確で既知の重みを適用し、対応する生出力（通常は0から1023の間のデジタル値）を記録することによって機能します。この関係を分析することにより、装置は、任意のハードウェア信号をキロパスカル（kPa）などの普遍的な圧力測定に変換する変換式を作成します。
コアの要点 センサーの生データは相対的であり、ハードウェアに依存するため、比較には信頼性がありません。校正装置は、回帰分析を使用してこれらのデジタル信号を絶対的な物理値に変換することで、この問題を解決し、異なるデバイスや環境でデータが有効であり続けることを保証します。
標準化のメカニズム
生出力の限界
フォースセンシング抵抗器（FSR）は、本質的に圧力データを生成しません。代わりに、生電気信号を生成し、多くの場合、0から1023の範囲にデジタル化されます。
文脈なしでは、これらの数値は任意です。製造上のばらつきにより、あるセンサーの「500」という読み取り値は、わずかに異なるセンサーの「500」よりも異なる物理的力を表す可能性があります。
既知の標準の適用
これを修正するために、校正装置は一連の既知の重みをセンサーに適用します。
標準的な校正プロトコルに従って、センサーには100gから2100gの範囲の負荷がかけられます。これにより、「真実の基準」が確立され、特定の物理質量が特定の生出力番号にリンクされます。
数学的ブリッジ：回帰分析
校正曲線の作成
装置がデータポイント（既知の重みと生出力のペア）を収集すると、回帰分析を実行します。
この統計的手法は、データポイントを通る「最良適合線」を見つけます。これは、センサーが増加する圧力にどのように応答するかを定義する数学的傾向を決定します。
意味のある単位への変換
この分析の結果は、数学的方程式です。
この方程式により、システムは将来の任意の生信号（0〜1023）をキロパスカル（kPa）に即座に変換できます。出力をkPaに標準化することにより、使用されている特定のセンサーに関係なく、データは物理的に意味のある一貫したものになります。
トレードオフの理解
静的と動的な限界
名前が示すように、これは静的圧力校正装置です。
安定した一定の圧力を測定するには非常に正確です。ただし、校正曲線が安定した重みに基づいているため、急激な衝撃や変動する動的負荷に対するセンサーの応答を完全に特徴付けることはできない場合があります。
回帰近似
回帰分析は、一般的な数学モデルを作成します。
これにより一貫性が保証されますが、曲線はセンサーの動作の近似です。センサーの動作が計算された曲線と完全に一致しない場合がある圧力範囲の極端（非常に軽いまたは非常に重い負荷）では、わずかなずれが生じる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
FSRデータを信頼できるものにするために、この校正プロセスをどのように適用するかを検討してください。
- データポータビリティが主な焦点の場合：回帰分析が、カスタム単位ではなくkPaなどの標準単位に変換されることを確認してください。これにより、異なるプロジェクトやデバイス間でデータを比較できます。
- 範囲全体での精度が主な焦点の場合：校正に使用する既知の重み（例：100g〜2100g）が、アプリケーションで測定すると予想される実際の力の範囲と厳密に一致することを確認してください。
回帰を通じて生データを物理標準に固定することにより、主観的な信号を客観的な科学的証拠に変換します。
概要表：
| 校正フェーズ | アクション/方法 | 出力目標 |
|---|---|---|
| データ収集 | 既知の重み（100g〜2100g）を適用する | 「真実の基準」を確立する |
| 信号マッピング | 生のデジタル値（0〜1023）を記録する | ハードウェアと力をリンクする |
| 数学的ブリッジ | 回帰分析 | 「最良適合線」を作成する |
| 標準化 | 物理単位変換 | 一貫したkPa出力 |
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参考文献
- Ho Won Kang, Dong Yeon Lee. Assessment of Validity and Reliability of Plantar Pressure in Smart Insole. DOI: 10.14193/jkfas.2022.26.3.130
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .