Demonstration of Physical In-Sensor Computing for Sensor Response Linearization

Anahita Oliaee

doi:10.1109/tim.2026.3736124

Demonstration of Physical In-Sensor Computing for Sensor Response Linearization

2026-09-22

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DOI：10.1109/tim.2026.3736124

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传感器节点数量的快速增长使得数据转换和通信成为传统传感架构中的显著瓶颈。传感器内计算通过在传感硬件中直接执行计算来应对这些挑战。本研究提出了一种物理传感器内计算方法，利用传感结构的固有非线性物理特性作为计算资源。作为概念验证，所提出的框架通过非线性位移传感器的线性化进行演示。所提出的器件是一个集成六个热耦合导电聚乳酸（PLA）传感节点的3D打印压阻悬臂梁。机械变形和焦耳自加热产生非线性耦合响应，这些响应作为物理特征，而训练后的线性读出估计施加的位移。在0–25 mm位移范围内的实验验证得到nRMSE为4.96%。这相较于使用单个压阻元件进行传统线性校准获得的10.28% nRMSE有显著改善，同时接近紧凑型数字神经网络实现的2.66% nRMSE。这些结果表明，在传感结构中直接嵌入非线性计算是可行的，将物理传感器内计算确立为一种可行的准静态传感器线性化方法。

Keyword:

In-sensor computing

linearization

reservoir computing

physical computing

neuromorphic computing

piezoresistive sensors

nonlinear sensing

thermal coupling

3D printing

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