[发明专利]抑制了压电材料的热电性（pyroelectric）所致的信号的压力信号检测电路和方法

说明书

本发明涉及抑制了来自压电膜的由热电性(pyroelectric)所致的信号的压力信号检测电路和方法。详细而言，接收来自压电膜的输入信号的输入，为了对输入信号的信号成分进行分析而对输入信号进行微分运算，基于微分运算得到的微分值，输出该输入信号的信号成分的分析值，利用信号成分的分析值来去除输入信号中的偏置部分，并对输入信号进行积分运算，输出去除了热所致的输入信号的值之后的、压力所致的输入信号的值。由此，本发明与现有技术相比，能够大幅减轻热反应的影响，并且能够更高速地检测压力信号。而且，本发明相比于在压电膜制作时使用为了吸收热而追加的步骤，能够输出热反应降低效果更优秀的信号。

技术领域

本发明涉及压力信号检测，具体来说，涉及一种检测电路和方法，其为了能够从输入到压电材料的输入信号中仅检测出压力所致的输入信号，而对输入信号进行微分运算，并基于此掌握了信号特性之后，仅将去除了热所致的输入信号之后的输入信号区分出来并输出。

背景技术

压电材料(Piezoelectric material)具有当产生相比自重相对较大的力时，将该力迅速响应到所供给的电压的特性，应用于各种各样的领域。使用这些压电材料的部件(换言之，压电材料的形态)非常多样，其中的压电膜(Piezoelectric film)是当对膜的两端施加力时产生位移，与上述位移成比例地产生电压的部件，被广泛用于压电发电机、传感器或超声波收发机等。

图1a是表示压电膜(Piezoelectric film)的图，图1b是表示压力传感器前端部(front-end)的图，图1c是表示与输入阻抗R相应的输出电压信号的图。

参照图1a～图1c，使用压电元件的压力感测，是通过在前端部使用阻抗适配器(Impedance Adaptor)或米勒积分器(Miller's integrator)使由压电膜产生的电荷放电、积分来进行的。其中阻抗适配器具有输出波形与输入阻抗R相应地变化的特性。然后，如果对与上述输入阻抗R相应的输出电压信号进行积分，就能够获得由传感器测量出的信号信息。但是，这些最终的信号信息中包括压力和热所致的输入信息这两者。现有技术中使用仅测量没有热所致的压力信号的物理压力，或者使用特定的物质吸收热来减小热的影响的方式，但其无法完全去除热所致的输入信号，具有瓶颈。

图2a是表示温度所致的压电元件的特性的曲线图，图2b是表示与湿度相应的压电元件的特性的曲线图。图3a是表示去除了热所致的输入信号之后的、压力所致的输入信号的图，图3b是一起表示热所致的输入信号和压力所致的输入信号的图。

压力感测有效利用于主要使用人体的手指的触摸感测用途，但此时因手指与压电元件的温差，热所致的输入信息也一起被表示了。

图3a～图3b表示压力所致的输入信号和热所致的输入信号的更具体的特性。参照图3a，压力所致的输入信号具有如下特性：触摸时的输入信号(touch down)以正值输出，触摸离开时的输入信号(touch up)以负值输出。参照图3b，压力所致的输入信号和热所致的输入信号在输出的速度上显现差异。这是因为，温度所致的输入信号的传导速度，比压力所致的输入信号的传导速度相对较长(较慢)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6098730号。

专利文献2：日本特许第6106011号。

专利文献3：美国专利申请公开第2017/0033276号说明书。

发明内容

发明要解决的技术问题

因此，考虑上述各种条件，本发明目的在于，利用压力所致的输入信号与热所致的输入信号被输入的速度之差和微分信息，来去除热所致的输入信号，仅输出压力所致的输入信号。