CN114077325A - 一种设备的传感装置、触碰检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种设备的传感装置、触碰检测方法和系统，其中，所述传感装置包括：所述设备上设定的一个或多个触碰识别区域和对应于所述触碰识别区域设置的传感单元，每一所述触碰识别区域对应设置有至少三个传感单元：一振动发生单元、一振动接收单元和一力度传感单元，其中：所述振动发生单元设置为在激励信号的作用下发生振动，振动产生的弹性波信号经对应的触碰识别区域传播；所述振动接收单元设置为接收对应的触碰识别区域传播的弹性波信号，产生相应的电信号并输出；所述力度传感单元设置为在对应的触碰识别区域被触碰时产生力度相关信号并输出。

Description

一种设备的传感装置、触碰检测方法和系统

技术领域

本文涉及但不限于触控技术，尤指一种设备的传感装置、触碰检测方法和系统。

背景技术

随着科技的不断发展，触控设备已逐渐进入人们的各个生活领域，而且其功能也越来越强大。现有的触控设备多采用电容触摸屏或由弹性波传感器组成的传感装置进行触碰检测。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种设备的传感装置、触碰检测方法和系统，为设备提供了一种新结构的传感装置，并基于所述传感装置实现了触碰检测。本申请实施例提供的一种设备的传感装置，包括：所述设备上设定的一个或多个触碰识别区域和对应于所述触碰识别区域设置的传感单元，每一所述触碰识别区域对应设置有至少三个传感单元：一振动发生单元、一振动接收单元和一力度传感单元，其中：

所述振动发生单元设置为在激励信号的作用下发生振动，振动产生的弹性波信号经对应的触碰识别区域传播；

所述振动接收单元设置为接收对应的触碰识别区域传播的弹性波信号，产生相应的电信号并输出；

所述力度传感单元设置为在对应的触碰识别区域被触碰时产生力度相关信号并输出。

本申请实施例提供的触碰检测方法，应用于设备，所述设备包括前述的传感装置，所述方法包括：

执行振动检测：对所述振动发生单元施加激励信号使其振动，根据所述振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号进行振动计算；执行力度检测：根据所述力度传感单元检测的力度相关信号转换得到的第二电压信号进行力度计算；

结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，其中，所述触碰判决用于确定是否有触碰识别区域被触碰，所述位置识别用于确定被触碰的触碰识别区域。

本申请实施例还提供了一种触碰检测系统，应用于设备，所述设备包括前述的传感装置，所述触碰检测装置包括控制模块、振动检测模块及力度检测模块，每一所述触碰识别区域对应设置一所述振动检测模块和一所述力度检测模块；其中：

一所述触碰识别区域对应的振动检测模块包括：该触碰识别区域对应设置的振动发生单元和振动接收单元，以及激励电路和振动信号处理电路，所述激励电路设置为在所述控制模块的控制下产生所述激励信号并输出到所述振动发生单元；所述振动信号处理电路设置为将所述振动接收单元输出的电信号转换为所述第一电压信号后输出到所述控制模块；

一所述触碰识别区域对应的力度检测模块包括：该触碰识别区域对应设置的力度传感单元及力度信号处理电路，所述力度信号处理电路设置为将所述力度传感单元输出的力度相关信号转换为所述第二电压信号后输出到所述控制模块；

所述控制模块设置为执行前述的方法。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1a-图1d为本申请实施例给出的触碰识别区域以及对应于所述触碰识别区域设置的传感单元的示意图；

图2为本申请实施例给出的设备中相邻的第一触碰识别区域和第二触碰识别区域的设置示意图；

图3为本申请实施例给出的触碰检测方法流程图；

图4为本申请实施例给出的触碰检测系统模块图；

图5为本申请应用示例一给出的设备的传感装置示意图；

图6为本申请应用示例一中当触碰识别区域没有被触碰时各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图7为本申请应用示例一中当手指按压“+”按键区域时各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图8为本申请应用示例一中当手指按压“Power”按键区域时各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图9为本申请应用示例一中当手指按压“-”按键区域时各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图10为本申请应用示例一中滑动从“+”经过“Power”到“-”结束，各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图11为本申请应用示例二给出的设备的传感装置示意图；

图12为本申请应用示例二中当触碰识别区域没有被触碰时各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图13为本申请应用示例二中当手指按压“+”按键区域时各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图14为本申请应用示例二中当手指按压“-”按键区域时各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图15为本申请应用示例二中滑动从“+”到“-”，各个传感器的输出信号经处理后的波形图；

图16为本申请应用示例三给出的设备的传感装置示意图；

图17为本申请应用示例三中当触碰识别区域没有被触碰时各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图18为本申请应用示例三中当手指按压按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图19为本申请应用示例三中当手指长按按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图20为本申请应用示例三中当手指双按按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图21为本申请应用示例三中当手指点击按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形图；

图22为本申请应用示例三中当手指双击按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本申请实施例提供了一种设备的传感装置，所述传感装置包括：

所述设备上设定的一个或多个触碰识别区域和对应于所述触碰识别区域设置的传感单元，每一所述触碰识别区域对应设置有至少三个传感单元：一振动发生单元、一振动接收单元和一力度传感单元，其中：

所述振动发生单元设置为在激励信号的作用下发生振动，振动产生的弹性波信号经对应的触碰识别区域传播；

所述振动接收单元设置为接收对应的触碰识别区域传播的弹性波信号，产生相应的电信号并输出；

所述力度传感单元设置为在对应的触碰识别区域被触碰时产生力度相关信号并输出。

本申请实施例所述的传感装置中限定的触碰识别区域并不一定是设备上所有的触碰识别区域，即，除了上述与至少三个传感单元对应的触碰识别区域外，设备还可以包括与所述至少三个传感单元不同设置的传感单元(如传感单元类型不同)对应的触碰识别区域。

本申请实施例为设备提供了一种新的结构的传感装置。

在一示例性实施例中，所述设备为电子设备，所述触碰识别区域为所述电子设备外表面上的按键区域，所述按键区域与所述外表面上相邻的其他区域平齐或者凸出于相邻的其他区域。本申请实施例中的电子设备外表面可以包括电子设备的屏幕，每个触碰识别区域对应一个功能按键区域。

在一示例性实施例中，所述振动发生单元采用具有逆压电效应的材料制成，所述振动接收单元采用具有压电效应的材料制成，所述力度传感单元采用具有压电效应或应变效应的材料制成，所述力度相关信号为根据压电效应产生的电信号或为根据应变效应产生的形变信号。

本实施例所述的设备包括的传感单元可以均为独立的传感器，或者均为传感器的组成单元，或者部分为独立的传感器，部分为传感器的组成单元。

在一示例性实施例中，每一所述触碰识别区域对应的振动发生单元、振动接收单元和力度传感单元均安装在所述设备的内表面，其中，所述振动发生单元和振动接收单元分别相对设置在该触碰识别区域相对的两侧，所述力度传感单元设置在该触碰识别区域内且位于所述振动发生单元和振动接收单元之间。其中，所述触碰识别区域每一侧的振动发生单元或振动接收单元可以设置在区域内，或者区域的边界上，或者区域外靠近区域边界的位置。图1a-图1d分别给出了一种触碰识别区域以及对应于所述触碰识别区域设置的传感单元的示意图，图1a中触碰识别区域1内设置振动发生单元101、力度传感单元102和振动接收单元103；图1b中触碰识别区域1内设置力度传感单元102，振动发生单元101和振动接收单元103设置在触碰识别区域外靠近区域边界的位置；图1c中触碰识别区域1内设置力度传感单元102，振动发生单元101和振动接收单元103设置在触碰识别区域的边界上。本申请实施例中的触碰识别区域不限于多边形，也可以为弧形或其他图形，图1d示出了触碰识别区域1为圆形的情况下，传感单元的位置示意图。

在一示例性实施例中，所述设备包括相邻的第一触碰识别区域和第二触碰识别区域；

所述第一触碰识别区域对应的振动接收单元、力度传感单元和振动发生单元在第一方向上依次排列；所述第二触碰识别区域对应的振动发生单元、力度传感单元和振动接收单元在所述第一方向上依次排列，所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动发生单元；或者

所述第一触碰识别区域对应的振动发生单元、力度传感单元和振动接收单元在所述第一方向上依次排列；所述第二触碰识别区域对应的振动接收单元、力度传感单元和振动发生单元在所述第一方向上依次排列，所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动接收单元；

所述第一方向为从第一触碰识别区域到所述第二触碰识别区域的方向；

图2给出了一种设备中相邻的第一触碰识别区域和第二触碰识别区域的设置示意图，图中12为第一触碰识别区域，11为第二触碰识别区域，101(201)为振动发生单元、102(202)为力度传感单元、103(203)为振动接收单元；其中，103(203)为第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用的同一振动接收单元；101(201)为第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用的同一振动发生单元。

在一示例性实施例中，每一触碰识别区域还对应设置有至少一振动反馈单元，所述振动反馈单元和该触碰识别区域对应的力度传感单元共用一传感单元，或者所述振动反馈单元为独立的传感单元。

本申请实施例还提供了一种触碰检测方法，所述方法应用于设备，所述设备包括如前任一实施例所述的传感装置，如图3所示，所述方法包括：

步骤S301执行振动检测：对所述振动发生单元施加激励信号使其振动，根据所述振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号进行振动计算；

步骤S302执行力度检测：根据所述力度传感单元检测的力度相关信号转换得到的第二电压信号进行力度计算；

步骤S303结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，其中，所述触碰判决用于确定是否有触碰识别区域被触碰，所述位置识别用于确定被触碰的触碰识别区域。

本申请实施例虽然以步骤S301和步骤S302标识执行振动检测步骤和执行力度检测步骤，但并不限制在执行振动检测步骤之后执行力度检测步骤，力度检测步骤也可以在执行振动检测步骤之前执行，或振动检测步骤和力度检测步骤同时执行。

本申请实施例基于前述实施例所述的传感装置实现了触碰判断和位置识别。

在一示例性实施例中，结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，包括：

先进行振动检测，根据振动检测的结果进行触碰判决，确定有触碰识别区域被触碰后，触发力度检测，根据力度检测的结果进行位置识别；或者

先进行力度检测，根据力度检测的结果进行触碰判决，确定有触碰识别区域被触碰后，触发振动检测，根据振动检测的结果进行位置识别；或者

同时进行振动检测和力度检测，根据振动检测的结果进行触碰判决和位置识别中的一种，根据力度检测的结果进行触碰判决和位置识别中的另一种。

在一示例性实施例中，结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，包括：

分别根据振动检测和力度检测的结果进行触碰判决，两种触碰判决均确定有触碰识别区域被触碰时，才确定有触碰识别区域被触碰；或者，分别根据振动检测和力度检测的结果进行触碰判决，两种触碰判决中的任一种确定有触碰识别区域被触碰时，即确定有触碰识别区域被触碰；

以及

分别根据振动检测和力度检测的结果进行位置识别，两种位置识别均确定一触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域时，才确定该触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域；或者分别根据振动检测和力度检测的结果进行位置识别，两种位置识别中任一种确定一触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域时，即确定该触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

本申请实施例中分别根据振动检测和力度检测的结果在进行触碰判决时，当两种结果均确定有触碰识别区域被触碰时，才确定有触碰识别区域被触碰，可减少误判，提高判决的准确率；当两种结果中任一种确定有触碰识别区域被触碰时，即确定有触碰识别区域被触碰时，可提高判决的灵敏度，本领域技术人员可根据实际需要和应用场景进行选择。同样的，对于分别根据振动检测和力度检测的结果在进行位置识别时也存在两种判断机制，不同的判断机制具有不同的实现效果，可根据实际需要和应用场景进行选择。

在一示例性实施例中，根据振动检测的结果进行触碰判决，包括：如果一振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号相对预设电压信号减小的值大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；所述预设电压信号为触碰识别区域没有被触碰时记录的第一电压信号；

根据振动检测的结果进行位置识别，包括：如果一振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号相对所述预设电压信号减小的值大于或等于设定的第一阈值时，确定该振动接收单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域；

根据力度检测的结果进行触碰判决，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，确定有触碰识别区域被触碰；

根据力度检测的结果进行位置识别，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，确定该力度传感单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

在一示例性实施例中，当存在多个触碰识别区域时，根据力度检测的结果进行位置识别，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，且该力度传感单元接收的力度相关信息转换得到的第二电压信号大于其他力度传感单元接收的力度相关信息转换得到的第二电压信号，确定所述一所述力度传感单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

在一示例性实施例中，当所述设备包括如前实施例所述的传感设备，所述传感设备包括相邻的第一触碰识别区域和第二触碰识别区域，相邻的所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动接收单元时，所述方法还包括：

所述方法还包括：执行振动检测时，通过相应的激励电路向所述第一触碰识别区域和所述第二触碰识别区域对应的振动发生单元分时施加激励信号，以使共用的所述振动接收单元在不同时段接收经所述第一触碰识别区域传播的振动信号和经第二触碰识别区域传播的振动信号。

在一示例性实施例中，所述方法还包括：根据所述振动检测和力度检测的结果判断触碰类型，所述触碰类型包括：滑动、长按、短按、多按、点击和连续点击中的一种或多种。

其中，根据所述振动检测和力度检测的结果判断触碰类型，包括以下一种或多种：

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出连续多个触碰识别区域被触碰时，则判断触碰类型为滑动；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长大于或等于预设的第一时长，且在所述被触碰的时长内力度维持在预设范围内时，则判断触碰类型为长按；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长小于预设的第一时长且大于预设的第二时长，或等于预设的第二时长，且在所述被触碰的时长内力度维持在预设范围内时，则判断触碰类型为短按；所述第二时长小于所述第一时长；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被长按或短按多次，且相邻长按或短按之间间隔的时长小于或等于预设的第三时长时，则判断触碰类型为多按；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长小于或等于预设的第四时长时，则判断触碰类型为点击；所述第四时长小于所述第二时长；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被点击多次，且相邻点击之间间隔的时长小于或等于预设的第五时长时，则判断触碰类型为连续点击。

在一示例性实施例中，当所述设备包括如前实施例所述的传感设备，每一触碰识别区域还对应设置有至少一振动反馈单元时，所述触碰检测方法还包括：

当所述力度检测的结果为检测到力度值小于设定的第三阈值时，控制所述力度反馈单元按照设定的第一方式振动以作为接近响应信号，检测到力度值增大到所述第三阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动，所述第三阈值小于用于触碰判决的第二阈值。

本实施例可以实现当接触到触碰识别区域后进行振动，以提示接触到了触碰识别区域；当触碰识别区域为电子设备的按键区域，通过振动还可以提示接触到了相应的按键，以实现用户不用刻意去看在自己的手指放到了哪个按键上即可完成相应的功能操作。

在一示例性实施例中，当所述设备包括如前实施例所述的传感设备，每一触碰识别区域还对应设置有至少一振动反馈单元时，所述触碰检测方法还包括：

当所述力度检测的结果为检测到力度值大于设定的用于触碰判决的第二阈值且小于设定的第四阈值时，控制所述力度反馈单元按照设定的第二方式振动以作为开始触觉反馈，检测到力度值增大到所述第四阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动；

当执行力度检测操作的结果为检测到力度值缩小到第四预设阈值时按照设定的第二方式振动以作为结束触觉反馈，检测到力度值小于所述第四预设阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动。

通过本申请实施例，可以实现用户在按压触碰识别区域的过程中，开始按压的时候给用户一个触觉反馈，等用户释放力准备停止按压的时候再给用户一个触觉反馈。

本申请实施例还提供了一种触碰检测系统，应用于设备，所述设备包括如前实施例所述的任一传感装置，如图4所示，所述触碰检测系统包括控制模块403、振动检测模块401及力度检测模块402，每一所述触碰识别区域对应设置一所述振动检测模块和一所述力度检测模块；其中：

一所述触碰识别区域对应的振动检测模块401包括：该触碰识别区域对应设置的振动发生单元4011和振动接收单元4012，以及激励电路4013和振动信号处理电路4014，所述激励电路4013设置为在所述控制模块403的控制下产生所述激励信号并输出到所述振动发生单元4011；所述振动信号处理电路4014设置为将所述振动接收单元4012输出的电信号转换为所述第一电压信号后输出到所述控制模块403；

一所述触碰识别区域对应的力度检测模块402包括：该触碰识别区域对应设置的力度传感单元4021及力度信号处理电路4022，所述力度信号处理电路4022设置为将所述力度传感单元4021输出的力度相关信号转换为所述第二电压信号后输出到所述控制模块403；

所述控制模块403设置为执行如前实施例中任一所述的方法的处理。

本发明实施例中，不同振动检测模块的激励电路在具体实现时，可以是相同的电路(该电路的多路输出分别连接到不同的振动发生单元)，或者，是一个电路的不同组成部分(输出的激励信号或输出激励信号的时间可以不同)，或者，是各自独立的电路。

下面以几个具体的应用示例对本申请前述实施例所述的内容进行说明。

应用示例一，

在如图5所示的设备的传感装置，所述传感装置包括3个触碰识别区域以及对应于每个触碰识别区域设置的传感单元，图中第一压电传感器作为振动接收单元RX1，第一弹性波传感器作为力度传感单元，第二压电传感器作为振动发生单元TX1；第一压电传感器RX1、第一弹性波传感器和第二压电传感器TX1组成第一触碰识别区域；图中第二弹性波传感器作为力度传感单元，第三压电传感器作为振动接收单元RX2；第二压电传感器TX1、第二弹性波传感器和第三压电传感器RX2组成第二触碰识别区域；图中第三弹性波传感器作为力度传感单元，第四压电传感器作为振动发生单元TX2；第三压电传感器RX2、第三弹性波传感器和第四压电传感器TX2组成第一触碰识别区域。

通过激励电路向分时第二压电传感器TX1和第四压电传感器TX2施加激励信号，本应用示例中时间差为2ms；

在本应用示例中，由第一压电传感器RX1、第一弹性波传感器和第二压电传感器TX1组成的第一触碰识别区域为“+”按键区域；由第二压电传感器TX1、第二弹性波传感器和第三压电传感器RX2组成的第二触碰识别区域为“Power”按键区域；由第三压电传感器RX2、第三弹性波传感器和第四压电传感器TX2组成的第一触碰识别区域为“-”按键区域。

当触碰识别区域没有被触碰时，各个传感器输出信号经处理后的波形如图6所示，将此时的信号状态值定为预设值；

当手指按压“+”按键区域时，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图7所示；Rx1输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小的幅度大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；通过第一、二、三弹性波传感器获得了三个力度值F1、F2和F3，通过对比得出F1>F2>F3，且F1大于或等于设定的第二阈值，同时结合Rx1的变化幅度超过了预设值，Rx2的两个波形几乎没有变化，此时判定为对“+”按键区域进行了按压。

当手指按压“Power”按键区域时，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图8所示；Rx2输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小的幅度大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；通过第一、二、三弹性波传感器获得了三个力度值F1、F2和F3，F2最大，F1,F3较为接近，且F2大于或等于设定的第二阈值，此时结合Rx2的前置位波形(对应于Tx1)的变化幅度超过了预设值，Rx2的后置位的波形(对应于Tx2)和Rx1的波形几乎没有变化，此时判定为对“Power”按键区域进行了按压。

当手指按压“-”按键区域时，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图9所示；Rx2输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小的幅度大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；通过第一、二、三弹性波传感器获得了三个力度值F1、F2和F3，F3>F2>F1，且F3大于或等于设定的第二阈值，结合Rx2的后置位波形(对应于Tx2)的变化幅度超过了预设值，RX2的前置位波形(对应于Tx1)和Rx1的波形几乎没有变化，此时判定为对“-”按键区域进行了按压。

滑动功能实现：以从“+”经过“Power”到“-”结束为例，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图10所示；如图所示，根据RX1的变化幅度超过了预设值以及F1最大，判定为对“+”按键区域进行了按压，而后Rx1迅速恢复为预设值，且Rx2前置位波形变化幅度超过了预设值且F2，F3增大，F1减小，F2为最大，判定为对“Power”按键区域进行了按压，而后Rx2前置位波形恢复为预设值，Rx2后置位波形变化幅度超过了预设值，且F1、F2减小，F3增大，F3为最大值，判定为对“-”按键区域进行了按压；这些变化是连续发生的，则定义为

应用示例二，

在如图11所示的设备的传感装置，所述传感装置包括2个触碰识别区域以及对应于每个触碰识别区域设置的传感单元，图中第一压电传感器作为振动接收单元RX1，第一弹性波传感器作为力度传感单元，第二压电传感器作为振动发生单元TX；第一压电传感器RX1、第一弹性波传感器和第二压电传感器TX组成第一触碰识别区域；图中第二弹性波传感器作为力度传感单元，第三压电传感器作为振动接收单元RX2；第二压电传感器TX、第二弹性波传感器和第三压电传感器RX2组成第二触碰识别区域。

在本应用示例中，由第一压电传感器RX1、第一弹性波传感器和第二压电传感器TX组成的第一触碰识别区域为“+”按键区域；由第二压电传感器TX、第二弹性波传感器和第三压电传感器RX2组成的第二触碰识别区域为“-”按键区域；

当触碰识别区域没有被触碰时，各个传感器输出信号经处理后的波形如图12所示，将此时的信号状态值定为预设值；

当手指按压“+”按键区域时，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图13所示；Rx1输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小幅度大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；通过第一、二弹性波传感器获得了二个力度值F1、F2，通过对比得出F1>F2，且F1大于或等于设定的第二阈值，同时结合Rx1的变化幅度超过了预设值，Rx2的波形几乎没有变化，此时判定为对“+”按键区域进行了按压。

当手指按压“-”按键区域时，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图14所示；Rx2输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小的幅度大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；通过第一、二弹性波传感器获得了三个力度值F1、F2，F2>F1，且F2大于或等于设定的第二阈值，结合Rx2的波形变化幅度超过了预设值和Rx1的波形几乎没有变化，此时判定为对“-”按键区域进行了按压。

滑动功能实现：以从“+”到“-”结束为例，各个传感器的输出信号经处理后的波形如图15所示；如图所示，根据RX1的变化幅度超过了预设值以及F1最大，判定为对“+”按键区域进行了按压，而后Rx1波形恢复为预设值，Rx2波形变化幅度超过了预设值，且F1减小，F2增大，F2>F1，F2为最大值，判定为对“-”按键区域进行了按压；这些变化是连续发生的，则定义为滑动“+”→“-”。

应用示例三，

在如图16所示的设备的传感装置，所述传感装置包括上1个触碰识别区域以及对应于触碰识别区域设置的传感单元，图中第一压电传感器作为振动发生单元TX，第一弹性波传感器作为力度传感单元，第二压电传感器作为振动发生单元RX；第一压电传感器TX、第一弹性波传感器和第二压电传感器RX组成触碰识别区域。

在本应用示例中，由第一压电传感器TX、第一弹性波传感器和第二压电传感器RX组成触碰识别区域为按键区域。

当触碰识别区域没有被触碰时，各个传感器输出信号经处理后的波形如图17所示，将此时的信号状态值定为预设值；

当手指按压按键区域时，各个传感器输出信号经处理后的波形如图18所示，Rx输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小幅度大于或等于设定的第一阈值时，且通过第一弹性波传感器获得了力度值F，且F大于或等于设定的第二阈值，此时判定为对按键区域进行了按压。

对单个按键的触碰类型除滑动外，还可以为长按，短按，多按、点击和连续点击；

长按：在大于或等于预设第一时长的时间范围内，力度维持在预设范围内(如力度保持不变)，Rx输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小幅度大于或等于设定的第一阈值，则认定触碰一直在，认定为长按；各个传感器输出信号经处理后的波形如图19所示；

短按：在小于预设的第一时长且大于预设的第二时长，或等于预设的第二时长的时间范围内，Rx输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值减小幅度大于或等于设定的第一阈值，则认定触碰一直在，认定为短按；双按：判断出一个触碰识别区域被长按或短按两次，且相邻长按或短按之间间隔的时长小于或等于预设的第三时长时，则判断触碰类型为双按；各个传感器输出信号经处理后的波形如图20所示，图中力度发生了两次变化，Rx输出的信号转换得到的电压信号相对其预设值发生了两次减小幅度大于或等于设定的第一阈值的变化；

点击：在小于或等于预设的第四时长的时间范围内，Rx变化后迅速恢复到预设值，且力度值迅速由0变大后又变为0，此时判定为短时间接触，点击满足此类动作，各个传感器输出信号经处理后的波形如图21所示；

双击：判断出一个触碰识别区域被点击两次，且相邻点击之间间隔的时长小于或等于预设的第五时长时，则判断触碰类型为双击；各个传感器输出信号经处理后的波形如图22所示，图中，点击的变化规律重复出现了2次。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (17)

1.一种设备的传感装置，其特征在于，包括所述设备上设定的一个或多个触碰识别区域和对应于所述触碰识别区域设置的传感单元，每一所述触碰识别区域对应设置有至少三个传感单元：一振动发生单元、一振动接收单元和一力度传感单元，其中：

所述振动发生单元设置为在激励信号的作用下发生振动，振动产生的弹性波信号经对应的触碰识别区域传播；

所述振动接收单元设置为接收对应的触碰识别区域传播的弹性波信号，产生相应的电信号并输出；

所述力度传感单元设置为在对应的触碰识别区域被触碰时产生力度相关信号并输出。

2.如权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述设备为电子设备，所述触碰识别区域为所述电子设备外表面上的按键区域，所述按键区域与所述外表面上相邻的其他区域平齐或者凸出于相邻的其他区域。

3.如权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述振动发生单元采用具有逆压电效应的材料制成，所述振动接收单元采用具有压电效应的材料制成，所述力度传感单元采用具有压电效应或应变效应的材料制成，所述力度相关信号为根据压电效应产生的电信号或根据应变效应产生的形变信号。

4.如权利要求1所述的传感装置，其特征在于，每一所述触碰识别区域对应的振动发生单元、振动接收单元和力度传感单元均安装在所述设备的内表面，其中，所述振动发生单元和振动接收单元分别相对设置在该触碰识别区域相对的两侧，所述力度传感单元设置在该触碰识别区域内且位于所述振动发生单元和振动接收单元之间。

5.如权利要求4所述的传感装置，其特征在于：

所述设备包括相邻的第一触碰识别区域和第二触碰识别区域；

所述第一触碰识别区域对应的振动接收单元、力度传感单元和振动发生单元在第一方向上依次排列；所述第二触碰识别区域对应的振动发生单元、力度传感单元和振动接收单元在所述第一方向上依次排列，所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动发生单元；或者

所述第一触碰识别区域对应的振动发生单元、力度传感单元和振动接收单元在所述第一方向上依次排列；所述第二触碰识别区域对应的振动接收单元、力度传感单元和振动发生单元在所述第一方向上依次排列，所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动接收单元；

所述第一方向为从第一触碰识别区域到所述第二触碰识别区域的方向。

6.如权利要求1至5中任一所述的传感装置，其特征在于：每一触碰识别区域还对应设置有至少一振动反馈单元，所述振动反馈单元和该触碰识别区域对应的力度传感单元共用一传感单元，或者所述振动反馈单元为独立的传感单元。

7.一种触碰检测方法，应用于设备，所述设备包括如权利要求1至6中任一所述的传感装置，所述方法包括：

执行振动检测：对所述振动发生单元施加激励信号使其振动，根据所述振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号进行振动计算；

执行力度检测：根据所述力度传感单元检测的力度相关信号转换得到的第二电压信号进行力度计算；

结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，其中，所述触碰判决用于确定是否有触碰识别区域被触碰，所述位置识别用于确定被触碰的触碰识别区域。

8.如权利要求7所述的触碰检测方法，其特征在于，

结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，包括：

先进行振动检测，根据振动检测的结果进行触碰判决，确定有触碰识别区域被触碰后，触发力度检测，根据力度检测的结果进行位置识别；或者

先进行力度检测，根据力度检测的结果进行触碰判决，确定有触碰识别区域被触碰后，触发振动检测，根据振动检测的结果进行位置识别；或者

同时进行振动检测和力度检测，根据振动检测的结果进行触碰判决和位置识别中的一种，根据力度检测的结果进行触碰判决和位置识别中的另一种。

9.如权利要求7所述的触碰检测方法，其特征在于，

结合所述振动检测和力度检测的结果进行触碰判决和位置识别，包括：

分别根据振动检测和力度检测的结果进行触碰判决，两种触碰判决均确定有触碰识别区域被触碰时，才确定有触碰识别区域被触碰；或者，分别根据振动检测和力度检测的结果进行触碰判决，两种触碰判决中的任一种确定有触碰识别区域被触碰时，即确定有触碰识别区域被触碰；

以及

分别根据振动检测和力度检测的结果进行位置识别，两种位置识别均确定一触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域时，才确定该触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域；或者分别根据振动检测和力度检测的结果进行位置识别，两种位置识别中任一种确定一触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域时，即确定该触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

10.如权利要求8或9所述的触碰检测方法，其特征在于，

根据振动检测的结果进行触碰判决，包括：如果一振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号相对预设电压信号减小的值大于或等于设定的第一阈值时，确定有触碰识别区域被触碰；所述预设电压信号为触碰识别区域没有被触碰时记录的第一电压信号；

根据振动检测的结果进行位置识别，包括：如果一振动接收单元接收的弹性波信号转换得到的第一电压信号相对所述预设电压信号减小的值大于或等于设定的第一阈值时，确定该振动接收单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域；

根据力度检测的结果进行触碰判决，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，确定有触碰识别区域被触碰；

根据力度检测的结果进行位置识别，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，确定该力度传感单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

11.如权利要求10所述的触碰检测方法，其特征在于

当存在多个触碰识别区域时，根据力度检测的结果进行位置识别，包括：如果一所述力度传感单元接收的力度相关信号转换得到的第二电压信号大于或等于设定的第二阈值，且该力度传感单元接收的力度相关信息转换得到的第二电压信号大于其他力度传感单元接收的力度相关信息转换得到的第二电压信号，确定所述一所述力度传感单元对应的触碰识别区域为被触碰的触碰识别区域。

12.如权利要求7所述的触碰检测方法，其特征在于，

所述设备包括如权利要求5中所述的一种传感装置，相邻的所述第一触碰识别区域和第二触碰识别区域共用同一振动接收单元；

所述方法还包括：执行振动检测时，通过相应的激励电路向所述第一触碰识别区域和所述第二触碰识别区域对应的振动发生单元分时施加激励信号，以使共用的所述振动接收单元在不同时段接收经所述第一触碰识别区域传播的振动信号和经第二触碰识别区域传播的振动信号。

13.如权利要求7至12中任一所述的触碰检测方法，其特征在于，所述方法还包括

根据所述振动检测和力度检测的结果判断触碰类型，所述触碰类型包括：滑动、长按、短按、多按、点击和连续点击中的一种或多种。

14.如权利要求13所述的触碰检测方法，其特征在于，根据所述振动检测和力度检测的结果判断触碰类型，包括以下一种或多种：

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出连续多个触碰识别区域被触碰时，则判断触碰类型为滑动；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长大于或等于预设的第一时长，且在所述被触碰的时长内力度维持在预设范围内时，则判断触碰类型为长按；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长小于预设的第一时长且大于预设的第二时长，或等于预设的第二时长，且在所述被触碰的时长内力度维持在预设范围内时，则判断触碰类型为短按；所述第二时长小于所述第一时长；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被长按或短按多次，且相邻长按或短按之间间隔的时长小于或等于预设的第三时长时，则判断触碰类型为多按；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被触碰的时长小于或等于预设的第四时长时，则判断触碰类型为点击；所述第四时长小于所述第二时长；

当根据所述振动检测和力度检测的结果判断出一个触碰识别区域被点击多次，且相邻点击之间间隔的时长小于或等于预设的第五时长时，则判断触碰类型为连续点击。

15.如权利要求10所述的触碰检测方法，其特征在于，所述设备包括如权利要求6所述的传感装置，所述触碰检测方法还包括：

当所述力度检测的结果为检测到力度值小于设定的第三阈值时，控制所述力度反馈单元按照设定的第一方式振动以作为接近响应信号，检测到力度值增大到所述第三阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动，所述第三阈值小于用于触碰判决的第二阈值。

16.如权利要求10所述的触碰检测方法，其特征在于，所述设备包括如权利要求6所述的传感装置，所述触碰检测方法还包括：

当所述力度检测的结果为检测到力度值大于设定的用于触碰判决的第二阈值且小于设定的第四阈值时，控制所述力度反馈单元按照设定的第二方式振动以作为开始触觉反馈，检测到力度值增大到所述第四阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动；

当执行力度检测操作的结果为检测到力度值缩小到第四预设阈值时按照设定的第二方式振动以作为结束触觉反馈，检测到力度值小于所述第四预设阈值时，控制所述力度反馈单元停止振动。

17.一种触碰检测系统，应用于设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1至6中任一所述的传感装置，所述触碰检测系统包括控制模块、振动检测模块及力度检测模块，每一所述触碰识别区域对应设置一所述振动检测模块和一所述力度检测模块；其中：

一所述触碰识别区域对应的振动检测模块包括：该触碰识别区域对应设置的振动发生单元和振动接收单元，以及激励电路和振动信号处理电路，所述激励电路设置为在所述控制模块的控制下产生所述激励信号并输出到所述振动发生单元；所述振动信号处理电路设置为将所述振动接收单元输出的电信号转换为所述第一电压信号后输出到所述控制模块；

一所述触碰识别区域对应的力度检测模块包括：该触碰识别区域对应设置的力度传感单元及力度信号处理电路，所述力度信号处理电路设置为将所述力度传感单元输出的力度相关信号转换为所述第二电压信号后输出到所述控制模块；

所述控制模块设置为执行如权利要求7至16中任一所述的方法。

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