[发明专利]一种动态或准动态力度检测装置及方法

说明书

本申请提供了一种动态或准动态力度检测装置及方法，所述传感装置具体包含基板、压电传感模块和信号分析模块；所述基板用于根据触碰产生弹性波信号；所述压电传感模块与所述基板相接，用于将所述弹性波信号转换为电压信号；所述信号分析模块与所述压电传感模块相连，用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的波动变化值，根据所述波动变化值计算获得触碰产生的力度信息。通过本发明所提供的动态或准动态力度检测装置及方法可提供有效的三维力度信息，同时结构简单，适用性广，可应用于虚拟键盘、汽车电子、智能家居、机器人、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及机电交互领域，尤指代一种动态或准动态力度检测装置及方法。

背景技术

目前市场上存在的便携手机、平板电脑等电子设备，主要的操作是通过触摸屏完成的。触摸屏因为其易于操作和越来越低廉的价格越来越普及，触摸屏独特的优势在于可以帮助用户不用再频繁的移动鼠标和敲击键盘就可以达到相同的操作目的。触摸屏的组成一般包含触摸面板、触摸响应组件、触摸控制系统和驱动等。触摸响应组件主要采用的技术方案包含电阻型、电容型、红外型、表面声波型等等，这些技术方案除了自生技术的局限性外，都有一个共同的缺点，就是它们通常只提供位置信息，不能提供压力或力度信息。

随着技术的发展和进步，已经出现了可以提供静态压力的触摸设备和触摸屏。如苹果公司推出的force touch技术，是一种通过检测电容信号来表示施加到触摸屏上的力的量，专利名称为“力和位置感应显示器”。此方案需要采用两层透明衬底、多个可变形组件和两路导电线路等，结构复杂，成本高、厚度无法做到很薄，当今的便携式设备设计时对空间要求非常苛刻，此方案在应用时的局限性还是比较强。除了苹果公司推出的3D touch，还有德克萨斯仪器股份有限公司的电阻型触摸技术中的五线电阻式触摸屏压力测量方案，专利名称为：“五线电阻式触摸屏压力测量电路和方法”。该技术方案采用接触电刷、多个电阻层组合成一个电阻网路，用户触摸时，在触摸点产生触摸电阻，再转换成电流信号，完成对触摸压力的测量。此方案同样存在结构复杂，厚度不满足市场上便携式设备的设计需求，以及只能提供静态压力或力度信息。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中压力感测设备结构复杂、成本较高且限制较多的问题，为达上述目的，本发明具体提供一种动态或准动态力度检测装置，该动态或准动态力度检测装置具体包含：基板、压电传感模块和信号分析模块；所述基板用于根据触碰产生弹性波信号；所述压电传感模块与所述基板相接，用于将所述弹性波信号转换为电压信号；所述信号分析模块与所述压电传感模块相连，用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的波动变化值，根据所述波动变化值计算获得触碰产生的力度信息。

在本发明一实施例中，所述信号分析模块还包含信号预处理单元，所述信号预处理单元用于对所述电压信号进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理、小波变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号。

在本发明一实施例中，所述信号分析模块还包含能量值计算单元，所述能量值计算单元用于根据所述预处理信号与电压参考值之间的差值计算获得所述波动变化值。

在本发明一实施例中，所述信号分析模块还包含能量值计算单元，所述能量值计算单元还用于根据所述电压信号与电压参考值之间的差值计算获得所述波动变化值。

在本发明一实施例中，所述压电传感模块包含至少一个压电传感器，所述压电传感器用于接收所述弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。

在本发明一实施例中，所述动态或准动态力度检测装置还包含位置检测模块，所述位置检测模块与所述基板相接，用于获取所述基板上因触碰产生的位置信息。

在本发明一实施例中，所述信号分析模块根据所述波动变化值和所述位置信息计算获得触碰产生的力度信息。