[发明专利]一种分布式光纤键盘及其按键检测方法

权利要求书

1.一种分布式光纤键盘，包括键盘基体，横向光纤、纵向光纤、三通光纤连接器、激光发射器、激光探测器、中央处理单元、数据采集模块、信号调理模块，所述键盘基体上印刷有若干键盘按键以及布设有横向光纤、纵向光纤，所述横向光纤一端与三通光纤连接器连接，所述横向光纤的另一端按照从左至右、从上至下的顺序延伸布设在键盘基体上并与纵向光纤的一端连接，所述纵向光纤的另一端按照从下至上、从右至左的顺序延伸布设在键盘基体上，所述横向光纤和纵向光纤在每个按键上均垂直连接，所述三通光纤连接器还分别与激光发射器、激光探测器连接，所述激光发射器与中央处理单元通讯连接，中央处理单元与数据采集模块连接，所述数据采集模块与信号调理模块通讯连接，所述信号调理模块与激光探测器连接，所述中央处理单元控制激光发射器发射激光脉冲到横向光纤和纵向光纤中，并通过激光探测器接收激光脉冲的回波信号，转换成可测量的电信号，然后输出给信号调理模块，信号对电信号进行滤波处理后，数据采集模块完成对信号调理模块输出的信号进行高速采样，并转换成中央处理单元能识别数字信号；

其中，所述信号调理模块包括信号滤波电路模块和自动增益放大电路模块；

所述键盘基体由可任意弯曲的纤薄柔性材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤键盘，其特征在于：所述的光纤键盘还包括与中央处理器连接的电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤键盘，其特征在于：所述的光纤键盘还包括与中央处理器连接的通讯模块。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤键盘，其特征在于：所述的横向光纤和纵向光纤均为单模光纤或多模光纤。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种分布式光纤键盘按键的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、设激光发射器与按键横向光纤与纵向光纤交点的横向距离为L_i，纵向距离为H_i，从而得到各个按键的识别区域的位置坐标为(L_i,H_i)，全部按键识别区域的位置坐标则组成一个按键识别矩阵表；

2)、中央处理单元通过激光发射器发射脉冲宽度为t的激光脉冲至光纤中；

3)、通过激光探测器同步接收光纤中激光的回波信号，并转换为电信号传输给信号调理模块的信号滤波电路模块进行滤波处理；

4)、中央处理单元通过自动增益放大电路模块将滤波处理后的电信号进行相应的放大；

5)、数据采集模块对自动增益放大电路模块输出信号进行高速采样；

6)、中央处理单元完成整条光纤的激光反射回波信号采样后，利用激光在光纤中传输过程中的拉曼背向散射对温度变化敏感的原理，在按压按键光纤位置，因激光在光纤中传输的拉曼背向散射温度敏感效应，在光纤覆盖的按键位置会出现明显的回波反射尖峰，从而得到具有尖峰的两个采样点采样序号n，m；

7)、根据两个尖峰采样点的序号n，m，以及数据采样频率f，可计算出这两个尖峰采样点位置背散射的激光回波信号到达激光探测器的传输时间

8)、根据激光传输速度v，可计算出序号n，m采样点到激光发射器的距离：

9)、根据L_n、L_m从按键识别矩阵表中找到对应的坐标(L_i,H_i)，则该坐标对应的按键标识名即为所按的按键。