[发明专利]一种超声兰姆波触控屏

权利要求书

1.一种超声兰姆波触控屏，其特征在于：由主控系统、感知屏、显示屏和超声激励接收模块的激励压电元件、接受压电元件以及用于连接的MIPI接口组成；主控系统利用FPGA控制超声激励模块中的高压脉冲激励电路在激励端口输出高压脉冲电压信号，通过SMB接口驱动布置于感知屏的激励压电元件，在感知屏中构建超声兰姆波声场，布置于感知屏周边的接收压电元件检测兰姆波信号，兰姆波信号通过SMB接口连接主控系统的多通道数据采集电路接收端口，并进行多通道数据采集平均和快速傅里叶变换预处理，主控系统中的ARM将检测兰姆波信号与SD存储卡中的模型文件进行载荷智能识别，结果经数据转换后通过HDMI接口在显示屏上成像显示触屏动作位置；

将感知屏按照一定密度进行区域划分为N×M个等尺寸网格，利用运动平台控制触控载荷模拟器逐一触碰所有N×M网格像素，并记录存储检测的兰姆波信号，形成由N×M个包含位置坐标信息的检测信号所组成的声指纹库；其功能实现步骤如下：

a.将感知屏进行区域划分为N×M个等尺寸网格，利用超声激励接收模块在感知屏中进行超声兰姆波声场构建及信号采集，利用触控载荷模拟器逐一触碰所有网格像素，并记录检测的兰姆波信号，存储在主控系统的SD存储卡中；

b.将SD存储卡中的N×M个检测数据导出至上位机，并以它们的位置坐标信息进行标签标记，基于神经网络建立N×M个检测数据波形，建立以N×M个检测数据波形为输入、N×M个位置坐标为输出的智能识别模型，并存储成ARM可识别的模型文件；

c.将模型文件导入主控系统的SD存储卡，实际触控介质在任一位置触屏感知屏后，接收压电元件检测的兰姆波信号将进入ARM调用的模型文件，输出识别的位置坐标，转换成显示屏中对应区域像素的程序触发指令，通过MIPI接口与显示屏进行人机界面交互。

2.根据权利要求1所述的一种超声兰姆波触控屏，其特征在于：主控系统采用ARM+FPGA架构，利用FPGA控制超声激励接收模块中的高压脉冲激励电路输出脉冲电压，以驱动布置于感知屏的压电元件；在感知屏板中构建超声兰姆波声场，布置于感知屏周边的接收压电元件检测兰姆波信号，被多通道数据采集电路接收，并进入ARM进行信号处理和特征识别，确定触控介质在感知屏的位置，转换成控制指令通过MIPI接口与显示屏进行通讯。

3.根据权利要求1所述的一种超声兰姆波触控屏，其特征在于：主控系统产生的高压脉冲激励信号驱动布置于感知屏的激励压电元件构建超声兰姆波声场，触控介质作用在人机交互有效区域产生的扰动声场改变原有的超声兰姆波声场，在感知屏中经进一步传播形成包含触控介质所在位置信息的第一声指纹信号和第二声指纹信号分别被第一接收压电元件和第二接收压电元件接收。

4.根据权利要求1所述的一种超声兰姆波触控屏，其特征在于：触控载荷模拟器中，内筒里的压力传感器由螺栓固定在触控盖板上，外筒固定于位移平台的Z轴，调节位移平台Z轴位移使得屏板对底端触头产生挤压，通过控制Z轴的位移压缩内置弹簧以控制触控力的大小，触控力的大小通过压力传感器实时测得，在底端触头处通过螺栓连接不同触控面积的触控介质，更换触头实现对触控面积的调整。