[其他]电容性压敏方法及设备

说明书

本发明涉及压敏方法和设备，更具体地说，它涉及新颖的两维电容性传感器和技术，特别是，但不仅限于可用于音乐和节奏性乐器以及响应触摸和施加在一个二维表面上的可变力的其他装置的电容性传感器和技术。

申请人杰夫特里普在美国专利证书第4，498，365号所公开的新颖电容性压力传感器具有一个形状弯曲或锥状的弹性导电电极，该弹性导电电极受到乐器的按键激发或其它压力时产生形变，而与在电性上和该弹性电极隔离的固定电极接合成可变的电容性关系，这种电容性压力传感器对于压力触点的单一受限区的操作是很有用的。在说明一乐器键盘的使用中，这种传感器提供连续的传感，以用作一乐器中电子音的产生，并在按键激发或其它压力接触后，甚至可进一步使压力发生变化，以用作使第二律音产生或音调或音变化的目的。显然，在需要相似响应的其它应用中也是有用的。

然而，在那些希望能使压力施加在一个二维表面上，并对二维表面上的敲打或敲击和/或响应压力的特殊模型或动态形状变化的变化灵敏的场合是存在的。作为具体的说明，由鼓棒的敲击、或鼓刷的扫掠、和/或以不同动态压力模型和变化在鼓膜上用手指或手扫掠来激发鼓膜，为了产生表征这些压力和压力模型的声音需要有这样的二维独立细小点或区域的压力传感，并转换成电信号。同理，以后要介绍，作为另一个具体说明，为了重放可见模型，以用作测量掌纹、指纹或脚印及它们的运动变化，可以设计具有多个电极并结合一公用弹性体电极的结构，也同样要用二维连续的动态传感。

对于使用在触觉传感器中以产生传感反馈，为此曾用响应压力的电阻变化的电压激发和运作的一阵列触觉传感器来发展报告毛病的导电弹性体垫片complaint    conductive    elastomeric    pad，将这些触觉传感器按行列顺序展开以提供一个多位的数字信号输出（例如，见Barry    Wright公司1984年公告“Sensorflex/Astek”第17、18页）。尽管这种传感器是二维的，存在的问题有导电率的时间稳定性、需用复杂的电子设备以及由于所涉及的垫片电阻所能控制的尺寸和面积实际上受到限制。

因此，本发明的一个目的是要提供一种新的改进方法和设备，用以为这类应用和其他需要类似响应的场合提供这样的二维压力传感响应。

另一个目的是由于使用本发明的新颖压力传感的结果以提供新颖的有极大灵活性的包括鼓类乐器在内的音乐和节奏性乐器。

还有其他目的将在下文解释，并在所附的权利要求中更具体地描述出来。

总之，从本发明的各方面之一看，本发明利用一个具有组合形式的一个第一电极和一个第二电极的电容性压敏传感器。该第一电极包括一个薄的弹性导电塑料片，片上有多个紧密间隔的弹性导电凸块及相邻区域，凸块从该导电塑料片的一个表面凸出，通过从该片的相对表面在该相邻区域施加压力可使该相邻区域受压变形。而该第二电极面向凸块并与凸块共同铺开，且用一薄的电介质层将第二电极与凸块隔开。包括鼓击乐器之类的优选和最好模式的实施例和部件将在下文详细叙述。

现参看附图来叙述本发明，图1是可用于本发明实际的优选二维电容性压力传感器的横截面;

图2A-2C是用实验方法导出的以鼓棒敲击图1传感器所得到的变化，而图2D和2E是施加到传感器表面压力模型的输出;

图3A-3D是作图1传感器电极的有用的凸块构型的放大的横截面视图;

图4A是有效地使用多个传感器垫片或传感区域作选择性的和相对独立的效应的多区段鼓的部分切开的等角视图;

图4B与图4A相似，但使用单一的弹性体垫片的传感器电极;

图4C为对图4A和图4B的实施例皆为有用的该鼓的底部的一相似图;

图5是优选的响应图4A和4B的乐器的传感器的电容性变化的信号处理设备的电路图，这以产生所例如可用以控制产生需音调和声音的声音发生器的信号。