CN105404420A - 压力感测信号处理方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压力感测信号处理方法及其系统。压力感测信号处理方法包括以下步骤：获取电阻值的步骤；对记录的电阻值-时间曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km的步骤；根据斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配，至获得与斜率值km对应的按压力阶ΔFn的步骤；及根据按压力阶ΔFn计算获得按压力值Fn步骤，其系统包括电阻检测模块、微分处理模块、比较参照模块及运算模块。

Description

压力感测信号处理方法及其系统
【技术领域】
本发明涉及感测信号处理领域，尤其涉及一种压力感测信号处理方法及其系统。
【背景技术】
随着近年来触控面板技术不断更新，触控面板已经成为显示设备的必备元件。而具有压力感测功能的触控面板得到越来越多的关注。电阻型压力感测元件通常采用压阻材料制作成压感电极，通过检测压感电极在受按压前后的电阻值变化，再根据电阻值变化与按压力大小的对应关系来判断按压力的大小。但是现有的压力感测元件在受到环境的影响会产生信号的变异：例如压力感测元件在温度、结构、环境等变异因素的影响下，该压力感测元件的电阻也会发生变化，从而导致信号增加或减小，而由这些变异因素所带来的信号变化会使压力感测失真。
举例来说，常用压阻材料氧化铟锡(ITO)，受温度等变异因素影响会产生电阻值变化，且该变化量相较于受压形变引起的电阻值变化量而言，并不能被忽略。利用ITO制作而成的压力感测元件可以检测出受力前后产生的电阻值变化△R，但这个△R是温度和形变共同作用的结果，形变程度与按压力正相关，但因无法测出受压前后的温度差异，即无法确知温度所引起的电阻值变化量，因此，单纯根据电阻变化量根本无法排除所述变异因素的影响而判断按压力的大小。
现有技术中为了解决上述的问题，采用包含有多层压力感测电极层的压力感测元件，通过多层压力感测电极层相互之间进行温度补偿,并计算压力感测电极层的电阻变化，从而判断按压力的大小。但此种设计需要增加电极材料、制程步骤，会造成材料浪费、良率降低，同时增大了压力感测元件的厚度，也不符合触控面板薄型化的发展趋势。
【发明内容】
为克服目前压力感测信号失真的问题，本发明提供了一种可有效减少变异因素对电阻值影响的压力感测信号处理方法及其系统。且本发明中可仅采用单层压力感测电极层即可实现降低变异因素的影响而判断按压力的大小,节省材料、工艺，提高良率，且更符合压力感测元件薄型化趋势。
本发明为解决上述技术问题，提供一技术方案：一种压力感测信号处理方法，提供一压力感测元件，所述压力感测信号处理方法至少包括以下步骤：Q11，获取压力感测元件的电阻值并记录成电阻值-时间关系曲线；Q12，对记录的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；Q13，根据斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配，获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn；及Q14，根据按压力阶情况及按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。
优选地，所述压力感测信号处理方法在上述步骤Q11之前，还包括以下步骤：S101，对触控电极进行扫描；及S102，判断是否侦测到触控的位置信号，若是则进入下一步骤，若否则重复步骤S101。
优选地，所述步骤Q11进一步包括以下步骤：S103，获取压力感测元件的电阻值R0；及S104，获取压力感测元件的电阻值Rm。
优选地，在所述步骤Q12与所述步骤Q13之间还包括以下步骤：对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断。
优选地，所述对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断具体包括以下步骤：判断所述斜率值km是否大于一预设斜率值ka，其中，所述预设斜率值ka＞0，若是则结束本次运算，若否则进入下一步骤Q13；或判断上述斜率值km是否小于一预设斜率值kb，其中，所述预设斜率值kb＜0，若是则进入下一步骤Q13，若否则重复步骤Q11，并获取下一个电阻值Rm+1。
优选地，所述对与手指按压力值对应的斜率值km的有效性进行判断具体包括以下步骤：S106，判断所述斜率值km是否大于预设斜率值ka，其中，所述预设斜率值ka＞0，若是则结束本次运算，若否则进入下一步骤S107；及S107，判断上述斜率值km是否小于预设斜率值kb，其中，所述预设斜率值kb＜0，若是则进入下一步骤Q13，若否则重复步骤Q11，并获取下一个电阻值Rm+1。
优选地，所述步骤Q14中按压力值Fn的计算过程如下：
Fn＝Fn-1+△Fn；
其中，按压力值Fn-1表示为按压力值Fn的前一个时间对应的按压力值，其中，n为1、2……n-1、n，且F0＝0。
本发明为解决上述技术问题，提供又一技术方案：一种压力感测信号处理系统，其包括：压力感测元件，用于侦测按压力值；电阻检测模块，用于获取压力感测元件电阻值；微分处理模块，用于将所获取的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；比较参照模块，用于将斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn；及运算模块，用于根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。
优选地，所述压力感测信号处理系统还包括一触控信号侦测模块，所述触控信号侦测模块用于对手指触控信号进行侦测；所述电阻检测模块包括：按压信号判断模块，用于持续判断所述触控信号侦测模块是否侦测到手指触控信号；及电阻值获取模块，用于获取手指触控区域的压力感测元件的电阻值；所述触控信号侦测模块、所述按压信号判断模块及所述电阻值获取模块依次连接。
优选地，所述压力感测信号处理系统进一步包括一预设数值存储模块，所述预设数值存储模块用于存储预设数值。
优选地，所述比较参照模块包括：数值比较模块，用于将斜率值km与预设值数据库中的对应数据进行匹配；及数值分析模块，用于对比分析斜率值km与预设值数据库的数据，从而获得与斜率km对应的按压力阶△Fn。
优选地，所述预设数值存储模块分别与所述数值比较模块及所述数值分析模块连接并实现数据的双向传输。
优选地，所述运算模块包括一求和运算电路。
相对于现有技术，本发明所提供的压力感测信号处理方法，其通过将获取得到的电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km，并根据斜率值km与预设值数据库进行匹配，获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn后，根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。采用一阶微分运算来降低所述变异因素所产生的噪声信号，从而准确选择相应的按压力值Fn，而无需对压力感测元件的材料或结构进行特殊的限定，也可实现对压力感测信号的有效精准检测及处理。
本发明所提供的压力感测信号处理系统，包括电阻检测模块、微分处理模块、比较参照模块及运算模块，各模块均具有不同的作用，且各模块之间连接紧密，与现有技术相比，加入了微分处理模块、比较参照模块及与上述两者对应的运算模块，从而实现对压力感测信号的有效精准检测及处理。
【附图说明】
图1A是手指单次按压压力感测元件的电阻值-时间关系曲线图。
图1B是图1A中所示电阻值-时间关系曲线的一阶微分数值与时间的关系曲线图。
图2A是手指多次按压压力感测元件的电阻值-时间关系曲线图。
图2B是图2A中所示电阻值-时间关系曲线的一阶微分数值与时间的关系曲线图。
图3A是手指单次分阶段按压压力感测元件的电阻值-时间关系曲线图。
图3B是图3A中所示电阻值-时间关系曲线的一阶微分数值与时间的关系曲线图。
图4是本发明第一实施例压力感测信号处理方法的流程示意图。
图5是本发明第二实施例压力感测信号处理方法的流程示意图。
图6是本发明第三实施例压力感测信号处理系统的结构示意图。
图7是本发明第四实施例压力感测信号处理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1A-图1B，系一压力感测元件在一次受力过程的变化曲线图，所述压力感测元件的材料为透明导电氧化物，如氧化铟锡(IndiumTinOxide，ITO)等类似金属氧化物。所述压力感测元件随温度升高电阻增大，受按压力作用拉伸形变之后，电阻值降低。具体地，图1A中所示为压力感测元件在一次受力过程中的电阻值-时间关系曲线图，图1B为图1A中曲线进行一阶微分运算后所获得的电阻值变化斜率值-时间关系曲线图。本领域技术人员可以明确得知的是，本发明中虽然仅表示的是电阻值与时间的关系曲线，及电阻值变化斜率值-时间关系曲线，但在实际电路处理中，并不单纯只针对电阻值进行测量与微分计算，其在实际测量及微分计算过程中，可依照一定的对应关系实时对电流信号或电压信号进行测量与微分计算而判断电阻值变化情况，即本发明中关于电阻值情况的测量、记录、计算同样适用于对电流、电压信号的测量、记录、计算。从图1B中可以看到手指按压之后，会有一个明显的斜率为负的峰值，施力越大，负峰值的绝对值越大，当手指撤回，压力感测元件回弹，产生了较大的回弹力，产生一个明显的斜率为正的峰值。
由于手指按压后电阻值变化除了受到按压力的影响，还受到其它变异因素影响。这些变异因素的影响可能会使压力感测元件的电阻值变化呈上升或下降趋势。当手指单次按压所述压力感测元件时，具体的电阻值-时间关系曲线与电阻值变化斜率值-时间的变化过程至少包括：
第一阶段：在手指接触压力感测元件前，所述压力感测元件具有一定的初始电阻R0；在手指接触压力感测元件到施加压力前的过程中，压力感测元件的电阻值如图1A中A1段所示具有一电阻变化过程(在图1A-图1B中显示为上升过程)，而相对应的电阻值变化斜率为如图1B中C1段所示；该阻值上升过程主要是因为手指与压力感测元件之间存在温度差(在图1A-图1B中是手指温度大于压力感测元件温度)，手指温度带动压力感测元件升温，引起电阻值增大。需要特别一提的是，图1A及图1B为了将接触与按压对电阻值的影响区分清楚，第一阶段的时间特意延长，在实际按压过程中，第一阶段通常只作用很短的一段时间，且此阶段可能还会掺杂其他影响因素产生的或正或负的斜率变化。
第二阶段：在手指向所述压力感测元件施加压力后，压力感测元件的电阻值如图1A中A2段所示呈现为急速下降的过程；如图1A中Ⅰ点处所示为电阻值-时间关系曲线的最低点，该点为在手指对压力感测元件施加压力后，达到力平衡的点，在I点处压力感测元件的形变最大；而相对应的电阻值变化斜率值变化则如图1B中A2段所示的负峰值部分，其中，在图1B中Ⅱ点出所述电阻值变化斜率值为0，其为在手指对压力感测层施加压力后，达到力平衡的点。
第三阶段：即手指撤离压力感测元件后，压力感测元件的电阻值如图1A中A3段所示有一个形变的恢复，即为所述压力感测元件被按压后的回弹力，其所引起的电阻值变化与手指按压所引起的电阻值的变化相当。如图1B中C3段所示所述电阻变化斜率值为正。
第四阶段：当手指撤离且所述压力感测元件的形变完全回复之后，所述压力感测元件自然降温的过程，由于所述压力感测元件的电阻值与温度成正比，因此，如图1A中A4段所示，所述压力感测元件的电阻值也随时间增长而下降，而反映到图1B中则如C4段所示，该斜率值在为较小的负值。
结合图1A与图1B，对比上述第一阶段(如图1A中A1段所示)与第二阶段(如图1A中A2段所示)电阻值变化斜率值的大小，可知，在以如温度、材料、结构等变异因素为电阻值变化主导因素的第一阶段中，所述变异因素对电阻值变化斜率值影响小于第二阶段中按压作用力对电阻值变化斜率值的影响。因此，通过微分计算后，所述变异因素对电阻值变化的影响就基本可忽略不计。
请参阅图2A-图2B，系若干次按压的电阻值-时间关系曲线图及其对应的电阻值变化斜率值-时间关系曲线图。单次按压分为四个按压级别，分别为轻按压(如图2A中E1段所示)、小力度按压(如图2A中E2段所示)、中度按压(如图2A中E3段所示)及重度按压(如图2A中E4段所示)。
图2A中所示的E1段、E2段、E3段与E4段的电阻值-时间关系曲线分别对应于图2B中的F1段、F2段、F3段及F4段中所示的手指按压后电阻值变化斜率值-时间关系曲线图。从图2A-图2B中可以看出，所述的轻按压、小力度按压、中度按压及重度按压均包含如图1A-图1B中所示的四个阶段。其中，以一次轻按压过程为例，如图2B中F1段中所示为：
如前述，G1处所示主要受手指温度影响(可能叠加了其他变异因素)引起电阻值呈上升趋势(即斜率值为正)，G1处显示为一正峰值；G2处为手指按压后由于按压作用力而使电阻值变化呈下降趋势(即斜率值为负)，G2处显示为较大的负峰值；
G3处为手指离开所述压力感测元件后，所述压力感测元件的形变的回复变化而使其电阻值变化呈上升趋势(即斜率值为正)，G3处显示为较大的正峰值；
G4处为手指离开后由于温度下降而使电阻值变化呈下降趋势(即斜率值为负)，G4处显示为较小的负峰值。
由图2A-图2B中可以明显看出小力度按压、中度按压及重度按压的变化过程也如上所述可分为四个阶段，在此不再赘述。
如图2B中F1段的G2处与F4段的H2处所示为手指轻按压与手指较重按压达到按压力平衡的点，对应于该点，则所述压力感测元件的形变值最大。从图2B中可明显看出，手指轻按压后电阻值变化斜率值(如G2处所示)小于手指较重按压后电阻值变化斜率值(如H2处所示)。
可见，不同大小的按压力对应不同的电阻值变化斜率值，所述电阻值变化斜率值的绝对值与所述按压力值的大小成正比。
请参阅图3A-图3B，图3A中所示为压力感测元件在一次按压过程中的电阻值-时间关系曲线图，图3B为图3A中曲线进行一阶微分运算后所获得的电阻值变化斜率值-时间关系曲线图。与图1A-图1B不同的是，图3A-图3B系根据不同的给力状态将单次按压具体为分阶段按压，即手指与压力感测元件所对应的触控表面不分离，逐阶增加按压力道以分别达到不同的力平衡。与图2A-图2B的区别在于：图3A-图3B是将轻按压、小力度按压、中度按压及重度按压作为一次按压的四个力阶分时序体现，这个差别，在图3B中体现为仅在重度按压之后，才有一个因手指撤离、形变恢复引起的较大的斜率正峰值。图3A中所示Ⅴ点处、Ⅵ点处、Ⅶ点处及Ⅷ点处分别依次对应轻按压、小力度按压、中度按压及重度按压四个力阶，而从图3B可以看出，四个力阶的按压同时分别带来了四个斜率负峰值(依次如图3B中D1处、D2处、D3处及D4处中所示)，与图2B中所示多次按压操作具有多个正峰值不同，图3B中仅有一个明显的正峰值(如图3B中B1处所示)用以判断一次按压结束。而在四个力阶的按压结束之前的四个负峰值则分别对应的是与前一阶段按压力的差值大小。因此，从图3A-图3B可以看出，不同的电阻值变化斜率值与不同力阶的按压力量差值成正比，即负斜率对应的是按压力阶△F的大小。
采用对电阻值-时间关系曲线进行一阶微分运算的方法，可以降低所述变异因素对电阻值变化的影响，更准确地计算出按压力的大小。
请参阅图4，本发明第一实施例提供了一种压力感测信号处理方法Q10，提供一压力感测元件，所述压力感测信号处理方法Q10可包括如下步骤：
Q11，获取压力感测元件的电阻值，并记录成电阻值-时间关系曲线；
Q12，对记录的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；
Q13，根据斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配，获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn(这一力平衡时刻相较于前一力平衡时刻的按压力差值)；及
Q14，根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。
在所述步骤Q11之前，还包括如下步骤：
S101，提供一系统并持续对触控电极进行扫描；
S102，判断是否侦测到单次触控的位置信号；若是，则进入步骤Q11，侦测压力感测元件的电阻值，若否，则进入重复步骤S101。
上述的步骤Q11中，所述获取压力感测元件的电阻值包括获取所述压力感测元件的初始电阻值R0及手指按压过程的电阻值Rm。所述电阻值Rm的m值为1、2……m-1、m。
在上述步骤Q12中，所述时间t的取值及获取、记录所述压力感测元件的电阻值Rm的时间间距可根据实际的压力感测信号检测及处理的需求进行调节，在此不做限定。
上述的步骤Q13中，所述按压力阶△Fn的n值为1、2……n-1、n。
在上述步骤Q11-Q14中，所述电阻值的获取、该电阻值对应的电阻值-时间关系曲线段的一阶微分运算及斜率值km与预设值数据库的匹配的操作是连续且同时进行的，直至一按压力计算周期结束时(即手指撤离压力感测元件时)结束。
所述预设值数据库为根据所述压力感测元件的受到不同大小的按压力时对应的电阻值及电阻值变化的斜率值km，模拟运算出与所述斜率值km相对应的按压力阶△Fn，并将上述km及与其对应的△Fn数据归整并形成所述预设值数据库。在一些更优的实施例中，所述预设值数据库还可根据压力感测模组整体的材料、结构和/或灵敏度的相关条件进行模拟运算，从而获得针对性更强的预设值数据库。
上述的步骤Q14中，按压力值Fn通过式(1)计算获得，具体如下：
Fn＝Fn-1+△Fn(1)；
其中，按压力值Fn-1表示为按压力值Fn的前一个时间对应的按压力值，其中，n为1、2……n-1、n。当n＝1时，上述式(1)为F1＝F0+△F1，其中，F0＝0，通过将获得的斜率值km与预设值数据库中的对应数据进行匹配，可分析获得按压力阶△F1，从而通过上述式1计算获得所述按压力值F。
在一些实施例中，所述预设值数据库还可具有数据校正的功能，在步骤Q12中的数据可进入所述预设值数据库中，以便于校准的数据可用于后续的斜率值km的数据比较、匹配与分析。
在另一些实施例中，压力感测元件可进一步与位置感测元件相结合，通过侦测位置信号，待获得按压的位置信号后，才开始压力感测信号的处理，如此一来，除了可以实现一次触压同时侦测三维信号以外，以位置信号的获得作为压力信号启动的开关，更可以节省能耗。
此外，为了实现对压力感测信号进行更进一步的精准处理与分析，还可对获取所述压力感测元件的电阻值、一阶微分计算得到斜率值km及对斜率值km的有效性进行进一步的判断，还可对所述压力感测信号处理方法Q10进行进一步的细化。
具体请参阅图5，本发明第二实施例提供了一种压力感测信号处理方法S20，提供一压力感测元件，所述压力感测信号处理方法S20可进一步包括如下步骤：
S101，对触控电极进行扫描；
S02，判断是否侦测到单点触控的位置信号，若是则进入步骤S103，若否则重复步骤S101；
S103，获取所述压力感测元件的电阻值R0并记录；
S104，获取所述压力感测元件的电阻值Rm并记录下电阻值-时间关系曲线；
S105，对记录的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到相对应的斜率值km；
S106，判断上述斜率值km是否大于预设斜率值ka，若是则结束本次运算，若否则进入步骤S107；
S107，判断上述斜率值km是否小于预设斜率值kb，若是则进入步骤S108，若否则重复步骤S104，并获取下一个电阻值Rm+1；
S108，将获取的斜率值km与预设值数据库中相关数值进行匹配，从而获得力变化值△Fn，并返回步骤S104；及
S109，根据式(1)计算，获得相对应的按压力值Fn后，结束本次运算。
其中，在本实施例中，所述压力感测元件的电阻值Rm、斜率值km、按压力阶△Fn及按压力值Fn中n、m的取值范围与上述第一实施例中相关内容一致，此外，所述预设值数据库也与上述第一实施例中相关内容一致，在此不再赘述。此外，所述电阻值的获取、该电阻值对应的电阻值-时间关系曲线段的一阶微分运算及斜率值km与预设值数据库的匹配等操作均是连续且同时进行的，直至一按压力计算周期结束时结束。
所述预设斜率值ka、预设斜率值kb均为通过系统在设定不同变异因素条件下而模拟运算获得的。所述预设斜率值ka为当所述变异因素影响压力感测元件检测获得的电阻值变化斜率值为最大正值时对应的斜率值，所述预设斜率值ka为大于零。在具体的实施例中，所述预设斜率值ka可根据实际压力感测模组的整体(包括材料、结构、灵敏度等变异因素)进行调整。所述预设斜率值kb为当所述变异因素影响压力感测元件检测获得的电阻值变化斜率值为最小负值时对应的预设斜率值kb，所述预设斜率值kb为小于零。
在一些实施例中，所述预设斜率值ka与所述预设斜率值kb表示为手指在适用温差范围内(这里说的温差是指按压物体与压力感测元件的温差)，在最大温差条件下，单纯接触(即为无手指按压)压力感测元件时，由于手指温度传递到所述压力感测元件而产生的电阻变化斜率值。当按压物体温度高于压力感测元件时，所产生的斜率值为正时，则得出预设斜率值ka；而当按压物体温度低于压力感测元件时，所产生的斜率值为负时，则得出预设斜率值kb。可以明显得知的是，前述变异因素并不仅限于按压物体与压力感测元件的温差，还可以包括检测系统自身灵敏度原因引起的波动带来的斜率正峰值、负峰值以及快速按压引起感测元件反弹带来的斜率异动等；在实际应用中，所述预设斜率值ka、kb可根据实际压力感测模组的整体进行调整。
上述步骤S106与步骤S107具有对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断的功能，在一些实施例中，所述步骤S106与所述步骤S107之间的顺序可根据实际变异因素的特点进行调整。在一些特殊的实施例中，如变异因素对压力感测元件的电阻值的影响均为正向影响或均为负向影响，所述步骤S106与所述步骤S107可任选其一。
在本实施例中，由于手指施力方式的不同，其对应的压力感测信号也不相同，因此其具体压力感测信号侦测的步骤也不同。
根据按压力的给力状态的不同，可将按压力的施力方式至少分为三种：单次按压、若干次按压及单次分阶段按压等。
本发明第二实施例的第一具体实施方式如下：
当手指单次按压所述压力感测元件时，具体的施力方式如图1A-图1B中所示。在本变形实施例方式中，所述压力感测信号处理方法S20a的进程为：当手指接触所述压力感测元件时，所述压力感测信号处理方法S20a被触发，并通过触控电极获取手指接触点的位置信号，获取所述压力感测元件的初始电阻值R0后，继续获取下一个电阻值R1，通过对所述压力感测元件的电阻值R0及电阻值R1进行一阶微分运算，获得R0-R1的斜率值k1；
判断k1是否大于预设斜率值ka，若大于，即所述压力感测元件的电阻值R1对应的点不在本次所需计算按压力信号的区间内，可停止本次按压的相应计算，若小于，则还进一步需要判断k1是否小于预设斜率值kb；若k1大于预设斜率值kb，则不属于本次按压力信号所需计算的区间，需要重复取下一个电阻值Rm，若小于，则计算，并最终获得F1。
在本变形实施方式中，最终输出的信号中按压力值F＝F1，此时，按压力值F1即为单次按压相对应产生的按压力。
此外，获取所述压力感测单元的电阻值Rm与电阻值Rm+1之间时间t的间距应相等，但具体的间距大小可根据实际压力感测信号处理的实际需求进行调整，如可由系统运算频率及其运算速度决定，在此不做限定。
本发明第二实施例的第二具体实施方式如下：
当手指若干次按压所述压力感测元件，第二变形实施方式与第一变形实施方式的区别在于：重复第一变形实施方式至所有按压结束。如图2A中所示E1段、E2段、E3段及E4段均为一个单次按压的周期。
每个单次按压周期均满足手指接触—手指按压—手指离开的过程，一个单次手指按压周期均可获得一个按压力值Fn，如图2A-图2B中所示，四次不同按压力大小的手指按压分别获得第一按压力值F轻、第二按压力值F小、第三按压力值F中、第四按压力值F重。系统可通过所获取的按压力值Fn的大小或Fn值的时间间隔，再通过后续的相应处理从而获得不同的压力感测信号，以实现不同的操作。
本发明第二实施例的第三具体实施方式如下：
当手指单次分阶段按压所述压力感测元件，第三变形实施方式与上述第一变形实施方式的区别在于：手指以第一力阶△F1按压压力感测元件至力平衡之后(此时按压力F1＝△F1)，手指不与所述压力感测元件分离而是增加第二力阶△F2至F2＝F1+△F2，达到新的力平衡；之后，分别增加第三力阶△F3至F3＝F2+△F3、第四力阶△F4至F4＝F3+△F4，达到最终的力平衡之后，手指撤离压力感测元件。如图3A中所示，所述手指单次分阶段按压四段(如图3A中Ⅴ点处、Ⅵ点处、Ⅶ点处及Ⅷ点处所示)，最后输出的按压力值为F4。
为了更好地对压力感测信号进行相关的处理，本发明中还可进一步对压力感测信号处理系统进一步的限定。.
请参阅图6，本发明第三实施例提供了一种压力感测信号处理系统40，其包括一压力感测元件及依次连接的一电阻检测模块41、一微分处理模块42、一比较参照模块43及一运算模块44。
其中，所述压力感测元件，用于侦测按压力值；
所述电阻检测模块41，用于获取所述压力感测元件的电阻值R0、电阻值Rm；
所述微分处理模块42，用于将所获取的所述压力感测元件的电阻值R0、电阻值Rm与对应的时间t的曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；
所述比较参照模块43，用于将斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配至获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn；
例如以常见压阻材料透明导电金属氧化物—氧化铟锡(ITO)为例，将此材料制作出的压力感测元件，先在其适用范围内以最大温差(或其他变异因素)测出其预设斜率值ka、预设斜率值kb，再通过不同的按压力对其进行按压作用，测出按压力阶与斜率的对应关系，其中，在所述比较参照模块43中，当斜率值km大于所述预设斜率值kb时，则可以判断△Fn＝0N；而当斜率值km小于所述预设斜率值kb时，具体如表1中所示：
表1，按压力阶△Fn与斜率值对应关系表
序号 按压力阶△Fn/N 斜率值
1 0.5 -1757430
2 1.0 -2615129
3 1.5 -3305719
4 2.0 -4467252
参阅表1可知，当斜率值km约为-1757430时，则表示与其对应的按压力阶△Fn约为0.5N；
当斜率值km值约为-2615129时，则表示按压力阶△Fn的大小约为1.0N；
当斜率值km值约为-3305719时，则表示按压力阶△F的大小约为1.5N；而当斜率值km大约为-4467252时，则表示按压力阶△Fn的大小约为2.0N；依此类推。
表1中所示按压力阶△Fn与斜率值对应的数值仅为示例，在实际应用中表1所示的数据存储在所述预设值数据库中，根据该预设值数据库即可获得与所述斜率值km的大小得出相应的按压力阶△Fn。
所述运算模块44，用于根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。其中，运算式及其相关的参数限定与本发明第一实施例中相同，在此不再赘述。
请参阅图7，本发明第四实施例提供了一种压力感测信号处理系统50，其包括依次连接的一电阻检测模块51、一微分处理模块52、一比较参照模块53及一运算模块54，还进一步包括一预设数值存储模块55及一触控信号侦测模块56。
更进一步地，所述电阻检测模块51包括一按压信号判断模块511及一电阻值获取模块512；所述比较参照模块53包括一数值比较模块531及一数值分析模块532。
其中，所述预设数值存储模块55，用于存储如本发明第一实施例中的预设数值如预设斜率值ka、预设斜率值kb、预设值数据库等的存储。
所述触控信号侦测模块56，用于对手指触控信号进行侦测。
所述按压信号判断模块511，按压信号判断模块，用于持续判断所述触控信号侦测模块是否侦测到手指触控信号。所述电阻值获取模块512，用于获取手指触控区域的所述压力感测元件的初始电阻值R0及手指接触后各阶段所产生的Rm值。
所述数值比较模块531，用于将斜率值km与预设值数据库中的对应数据进行匹配。
所述数值分析模块532，用于对比分析斜率值km与预设值数据库的数据，从而获得与斜率km对应的按压力阶△Fn。
本实施例中，所述压力感测信号处理系统50中各模块的连接关系还可表示为：所述按压信号判断模块511与所述电阻值获取模块512连接，所述电阻值获取模块512与所述微分处理模块52连接；
所述微分处理模块52与所述数值比较模块531连接并实现两者间的数据的双向传输；
所述数值比较模块531与所述数值分析模块532连接，所述数值分析模块532与所述预设数值存储模块55连接并实现两者数据的双向传输，在所述预设数值存储模块55中存储的预设数字，当所述数值比较模块531或所述数值分析模块532需要与存储在所述预设数值存储模块55中预设值数据库的预设值进行匹配或计算时，则可从所述预设数值存储模块55中调取相关的数值进行比较、匹配或分析。
所述数值分析模块532还与所述运算模块54连接。所述运算模块54包括一求和运算电路(图未示)。在所述求和运算电路中，将所述比较参照模块53最终获得的按压力阶△Fn通过如本发明第一实施例中所述的式(1)进行运算，从而获得最终的按压力值Fn。
在一些实施例中，所述数值比较模块531、所述数值分析模块532还可为所述预设数值存储模块55提供校准数据，所述校准数据还可存储在所述预设数值存储模块55中，以便于所述校准数据可用于后续的斜率值km的比较与分析。
在本发明一些较优的实施例中，采取电阻值-增量的计算方式，起始值可以是不固定的，如此的信号处理方式可以将制程的电阻值变异和环境造成的电阻值变化忽略。
本发明所提供的压力感测信号处理方法及其系统具有如下的优点：
(1)本发明所提供的压力感测信号处理方法，其通过将获取得到的电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km，并根据斜率值km与预设值数据库进行匹配，获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn后，根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。与现有技术相比，本发明可通过对电阻值-时间关系曲线进行一阶微分运算，一定程度排除所述变异因素所产生的噪声信号，从而准确选择相应的按压力值Fn，无需对压力感测元件的材料或结构进行特殊的限定，也可实现对压力感测信号的有效精准检测及处理。
(2)本发明所提供的压力感测信号处理方法中，还包括在获取相关电阻值R0及电阻值Rm前，对触控电极进行扫描并判断是否可侦测到位置信号，可实现以侦测位置信号为触发所述压力感测信号处理方法的触发信号，从而实现对按压力量电阻值及其对应信号的高灵敏度及精准度的获取。
(3)本发明所提供的压力感测信号处理方法中，进一步包括对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断。其中，对斜率值km有效性的判断为将km值与预设值ka及预设值kb分别进行比较，从而准确获得手指按压所对应的区域及其按压所产生的斜率值km的变化。具体可包括与斜率值km与所述预设值ka或预设值kb进行比较，或斜率值km依次与预设值ka、预设值kb进行比较，或斜率值km依次与预设值kb、预设值k进行比较。上述对斜率值km有效性判断的不同方法，根据变异因素对电阻值带来的变化的不同，选择对应的斜率值km有效性的判断方法。所述压力感测信号处理方法可适用于具有不同变异因素的压力感测元件中，且可准确判断出相应的按压力值。
(4)本发明所提供的压力感测信号处理方法中包括通过斜率值km与预设值数据库进行匹配后获得按压力阶△Fn，并进一步通过公式Fn＝Fn-1+△Fn进行计算的过程，采用该方法，可以获得与实际手指按压力量大小相对应的按压力值Fn，从而可提供具有较高精准度的压力感测信号。
(5)本发明所提供的压力感测信号处理系统40，包括电阻检测模块41、微分处理模块42、比较参照模块43及运算模块44，各模块均具有不同的作用，且各模块之间连接紧密，与现有技术相比，本发明中加入了微分处理模块42、比较参照模块43及与上述两者对应的运算模块44，从而实现对压力感测信号的有效精准检测及处理。
(6)在本发明所提供的压力感测信号处理系统50中，所述电阻检测模块51包括按压信号判断模块511及电阻值获取模块512，从而实现持续对触控电极进行扫描并判断是否侦测到手指触控位置信号，进而获取手指触控区域的电阻值，从而实现对按压力量电阻值及使与其对应的信号获取具备高灵敏度及精准度。
(7)所述压力感测信号处理系统50进一步包括一预设数值存储模块55且所述比较参照模块53还包括数值比较模块531及数值分析模块532。所述预设数值存储模块55分别与所述数值比较模块531及所述数值分析模块532连接并实现数据的双向传输。上述的连接关系可实现所述数值比较模块531及所述数值分析模块532从对应的预设数值存储模块55中调取相关的数值进行比较、匹配及分析，从而获取与斜率值km相匹配的按压力阶△Fn。
(8)本发明所提供的压力感测信号处理系统50中所述运算模块54进一步包括一求和运算电路(图未示)，通过该求和运算电路可以获得与实际手指按压力量大小相对应的按压力值Fn，从而可提供具有较高精准度的压力感测信号。
(9)本发明所提供的压力感测信号处理方法及其系统，可适用于含有压力感测功能的装置及设备中，使该装置及设备具有较好的压力感测灵敏度，可实现对手指按压力度大小的精准检测，最终提高压力感测装置的用户使用满意度。本发明所提供的压力感测信号处理方法及其系统，具有较强的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种压力感测信号处理方法，其特征在于：提供一压力感测元件，所述压力感测信号处理方法至少包括以下步骤：
Q11，获取压力感测元件的电阻值并记录成电阻值-时间关系曲线；
Q12，对记录的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；
Q13，根据斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配，获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn；及
Q14，根据按压力阶情况及按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。
2.如权利要求1中所述压力感测信号处理方法，其特征在于：所述压力感测信号处理方法在上述步骤Q11之前，还包括以下步骤：
S101，对触控电极进行扫描；及
S102，判断是否侦测到触控的位置信号，若是则进入下一步骤，若否则重复步骤S101。
3.如权利要求1中所述压力感测信号处理方法，其特征在于：所述步骤Q11进一步包括以下步骤：
S103，获取压力感测元件的电阻值R0；及
S104，获取压力感测元件的电阻值Rm。
4.如权利要求1中所述压力感测信号处理方法，其特征在于：在所述步骤Q12与所述步骤Q13之间还包括以下步骤：对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断。
5.如权利要求4中所述压力感测信号处理方法，其特征在于：所述对与手指按压力对应的斜率值km的有效性进行判断具体包括以下步骤：
判断所述斜率值km是否大于一预设斜率值ka，其中，所述预设斜率值ka＞0，若是则结束本次运算，若否则进入下一步骤Q13；或
判断上述斜率值km是否小于一预设斜率值kb，其中，所述预设斜率值kb＜0，若是则进入下一步骤Q13，若否则重复步骤Q11，并获取下一个电阻值Rm+1。
6.如权利要求4中所述压力感测信号处理方法，其特征在于：所述对与手指按压力值对应的斜率值km的有效性进行判断具体包括以下步骤：
S106，判断所述斜率值km是否大于预设斜率值ka，其中，所述预设斜率值ka＞0，若是则结束本次运算，若否则进入下一步骤S107；及
S107，判断上述斜率值km是否小于预设斜率值kb，其中，所述预设斜率值kb＜0，若是则进入下一步骤Q13，若否则重复步骤Q11，并获取下一个电阻值Rm+1。
7.如权利要求1-6中任一项所述压力感测信号处理方法，其特征在于：所述步骤Q14中按压力值Fn的计算过程如下：
Fn＝Fn-1+△Fn；
其中，按压力值Fn-1表示为按压力值Fn的前一个时间对应的按压力值，其中，n为1、2……n-1、n，且F0＝0。
8.一种压力感测信号处理系统，其特征在于：其包括：
压力感测元件，用于侦测按压力值；
电阻检测模块，用于获取压力感测元件电阻值；
微分处理模块，用于将所获取的压力感测元件之电阻值-时间关系曲线进行一阶微分计算得到对应斜率值km；
比较参照模块，用于将斜率值km与至少一预设值数据库进行匹配获得与斜率值km对应的按压力阶△Fn；及
运算模块，用于根据按压力阶△Fn计算获得按压力值Fn。
9.如权利要求8中所述压力感测信号处理系统，其特征在于：所述压力感测信号处理系统还包括一触控信号侦测模块，所述触控信号侦测模块用于对手指触控信号进行侦测；
所述电阻检测模块包括：
按压信号判断模块，用于持续判断所述触控信号侦测模块是否侦测到手指触控信号；及
电阻值获取模块，用于获取手指触控区域的压力感测元件的电阻值；
所述触控信号侦测模块、所述按压信号判断模块及所述电阻值获取模块依次连接。
10.如权利要求8中所述压力感测信号处理系统，其特征在于：所述压力感测信号处理系统进一步包括一预设数值存储模块，所述预设数值存储模块用于存储预设数值。
11.如权利要求9中所述压力感测信号处理系统，其特征在于：所述比较参照模块包括：
数值比较模块，用于将斜率值km与预设值数据库中的对应数据进行匹配；及
数值分析模块，用于对比分析斜率值km与预设值数据库的数据，从而获得与斜率km对应的按压力阶△Fn。
12.如权利要求11中所述压力感测信号处理系统，其特征在于：所述预设数值存储模块分别与所述数值比较模块及所述数值分析模块连接并实现数据的双向传输。
13.如权利要求8-12中任一项所述压力感测信号处理系统，其特征在于：所述运算模块包括一求和运算电路。
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