表面声波式触摸屏

  表面声波式触摸屏的结构与工作原理如图1-26所示。

  (1)表面声波

  表面声波是超声波的一种，是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座(根据表面波的波长严格设计)，可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特征。近年来在无损探伤、造影和探波器方面应用发展很快，表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测等技术都已经相当成熟。表面声波式触摸屏的屏幕部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子体显示器屏幕的前面。玻璃屏在左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的4个周边则有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。

  (2)表面声波式触摸屏的工作原理

  以右下角X轴发射换能器为例，发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量向上面均匀传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的声波能量叠加成一个较宽的波形信号，不难看出，接收信号集合了所有在X 轴方向历经长短不同的路径回归的声波能量，它们在Y轴走过的路程是相同的，但在X轴上，最远的比最近的多走了2倍X轴的最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始叠加前的位置，也就是X轴坐标。发射信号与接收信号波形在没有触摸时，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其他能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反映在接收波形上(即某一时刻位置上)为波形有一个衰减缺口。接收波形对于手指挡住部分的信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标，控制器分析到接收信号的衰减，并由缺口的位置判定X坐标。之后Y轴以同样的过程判定出触摸点的Y坐标。除一般触摸屏都能响应的X、Y坐标外，表面声波式触摸屏还响应第三轴(Z轴)坐标，也就是能感知用户触摸压力的大小值。三轴一旦确定，控制器就把它们传给主机。

  (3)表面声波式触摸屏的特点

  ①优点。防爆，在公共场所使用较多；反应快，是所有触摸屏中速度最快的，感觉比较顺畅；清晰度较高、透光率好、高度耐久、抗刮伤性良好(相对于电阻式、电容式触摸屏等有表面镀膜)、反应灵敏、分辨率高、寿命长(维护良好情况下5000万次)、透光率高(92%)，不受温度和湿度等环境因素影响，能保持清晰透亮的图像质量，没有漂移，只需安装时一次校正；具有第三轴，即有压力轴效应，这是因为用户触摸屏的力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽、越深。

  ②缺点。当灰尘、油污甚至饮料的液体粘在屏的表面时，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变，导致控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，由此，表面声波式触摸屏需要经常维护，用户需严格注意卫生。必须经常擦抹屏的表面，以保持屏面的光洁，并定期做一次全面彻底的擦除。