CN1745388A - 感测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感测装置，包括通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件。第一部件包括一个磁场发生器用于产生一个磁场，而第二部件包括一个天线用于监控由磁场发生器产生的磁场。为了改变由磁场发生器产生的磁场和在磁场发生器与天线之间的电磁耦合中的至少之一，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以致响应局部变形，在天线中感应表示该局部变形位置的信号。

Description

感测装置和方法

本发明涉及一种感测对象的位置或速度的方法和用于该方法的装置。本发明还具体但不唯一地涉及其中感测的对象位置信息对应于输入数据的人机接口。

有多种位置传感器都是可以使用的。例如，英国专利申请GB2374424A描述了一种感应传感器，其中在第一部件上形成一个发射天线和一个接收天线，并在相对于第一部件可动的第二部件上形成一个中间耦合元件。当提供一个激励信号到发射天线时，在中间耦合元件中感应的一个取决于第一和第二部件的相对位置的信号，而且在中间耦合元件中感应的信号又在接收天线中感应一个信号，处理在接收天线中感应的信号以确定一个表示第一和第二部件的相对位置的数值。

在GB2374424A中所描述的位置传感器的中间耦合元件是一个谐振电路，而且该激励信号包括一个在谐振电路的谐振频率上的振荡信号。因此，增加了在接收天线中感应的信号的振幅。还可以由一个导电回路或导电盘而不是谐振电路来形成该中间耦合元件。或者，可以将接收天线与第二部件组合在一起来代替使用一个中间耦合元件，以使通过提供一个激励信号给发射天线来在接收天线中之间直接感应一个信号。

虽然上述感应传感器可用于多个应用，它们需要在两个分别载有某种形式电导体的部件之间相对移动，而因此它们就不适合于其中未载有电导体的一个移动对象的位置将被测量的应用。例如，这些感应传感器就不很适合于测量人的手指位置，而这在一个人机接口中常常是需要的。

根据本发明的一个方面，提供一种感测装置，其中第一和第二部件相互支撑，而且第一和第二部件之间的距离是可以局部地变化的。第一部件包括一个磁场发生器用于产生一个磁场，第二部件包括一个天线用于监测由磁场发生器产生的磁场。如此安排感测装置以使当第一和第二部件之间的距离局部地变化时，磁场发生器在天线中感应一个表现出局部变化位置的信号。

优选地，该磁场发生器是一个中间耦合元件，而第二部件除了包括天线用于监控中间耦合元件所产生的磁场以外，还包括一个发射天线用于在中间耦合元件中感应信号。在此方式中，不需要与第一部件电连接。

在一个实施例中，支撑装置相对于第二部件支撑第一部件，以响应施加到第一和第二部件之一的一个局部区域的压力，在第一和第二部件之间在该局部区域上的距离减小。这使得在第一部件和第二部件之间的电磁耦合产生变化，并促使在天线中感应一个表示该局部区域的位置的信号。

以下将参照附图详细描述本发明的各个实施例：

图1A以示意图的方式显示一个根据本发明的传感器的透视图；

图1B以示意图的方式显示图1A中举例说明的传感器的透视图，并切去一部分以露出发射和接收天线；

图2显示一个横穿图1A中举例说明的传感器的剖面图；

图3以示意图的方式显示形成图1A中举例说明的传感器一部分的发射天线、接收天线和谐振电路的平面图；

图4A和4B分别显示形成图3中举例说明的发射天线一部分的一个正弦线圈和一个余弦线圈；

图5A到5C以示意图的方式显示在一个衬底上形成发射天线和接收天线的过程中不同的阶段；

图6A和6B以示意图的方式分别显示在未变形状态下和变形状态下在图1A中举例说明的传感器的主要组成部分之间的交互作用；

图7更详细地显示图6A和6B中举例说明的一个信号发生器和信号处理器的组成部分；

图8以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第一可选传感器的横剖图；

图9以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第二可选传感器的横剖图；

图10是一个发射天线和一个接收天线的平面图，该发射和接收天线形成用作图1A所示的传感器的第三可选传感器的一部分；

图11以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个透视图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第四可选传感器的一部分；

图12以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个平面图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第五可选传感器的一部分；

图13以示意图的方式显示一种发射天线、接收天线和谐振电路结构的一个平面图，接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第六可选传感器的一部分；

图14以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个平面图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第七可选传感器的一部分；

图15以示意图的方式显示一个发射天线和一个接收天线的一个透视图，该发射和接收天线形成用作图1A所示的传感器的第八可选传感器的一部分；

图16举例说明一个信号发生器和一个信号处理器的主要组成部分，该信号发生器和信号处理器形成用作图1A所示的传感器的第九可选传感器的一部分；以及

图17以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第十可选传感器的透视图。

第一实施例

图1A和1B以示意图的方式显示了一个包括触敏垫1的传感器，该触敏垫1包括一个形成于衬底5上并具有一个伸延部分7的薄膜3，该伸延部分7在衬底5的表面上方突起并沿一个测量路径(图1A和1B中的X方向)延伸。如图1A所示，传感器输出一个表示沿测量路径的局部区域9的位置的信号，其中手指11在此位置将薄膜3的突起部分7压向衬底5(即在图1A和1B中的Z方向上移动)。特别是，在显示器13上显示一个与沿测量路径的局部区域9的位置对应的数值，显示器13形成控制装置15的一部分，该控制装置通过电缆17连接到触敏垫1。

如图1B中示意图所示，在突起部分7的下侧(即在薄膜3面向衬底5的一面)上形成谐振电路19(在图1B中用虚线表示)。此外，在图1B中已切去薄膜3的一部分以露出在衬底5的表面上形成的发射天线21和接收天线23的一部分。发射天线21和接收天线23通过电缆17分别连接到控制装置15内的一个信号发生器(未显示)和一个信号处理器(未显示)。信号发生器提供一个在谐振电路19的谐振频率上的振荡电信号给发射天线21，从而使发射天线21产生一个磁场，其磁场强度分量垂直于衬底5的表面，其以谐振电路19的谐振频率振荡。信号处理器处理在接收天线23中感应的电流对应的信号作为振荡磁场强度分量的结果，然后发送一个对应的驱动信号到显示器13，该驱动信号使显示器13显示一个表示出凹陷区域9的位置的数值。

在此实施例中，如此排列发射天线21和接收天线23以使由发射天线21产生的磁场在接收天线23中直接感应的净信号基本上为零。此外，如此排列发射天线21和谐振电路19以使当薄膜3的突起部分7未变形时，如图1B所示，由发射天线21产生的磁场在接收天线23中感应的净信号基本上为零。因此，当薄膜3处于未变形的状态时，从接收天线23输入一个空信号到信号处理器，于是该信号处理器产生一个驱动信号使显示器13显示一个零读取。

当用户的手指11按压突起部分7的一个局部区域9时，如图1A中所示，突起部分7变形以使在凹陷区域9处的部分谐振电路19移近发射天线21。这导致在谐振电路19中感应一个表示出凹陷区域9的位置的电流。在谐振电路19中该感应的电流又在接收天线23中感应一个信号，由信号处理器处理该信号以确定一个表示凹陷区域9的位置的数值。然后该信号处理器产生一个驱动信号使显示器13显示所确定的位置数值。

图2以示意图的方式显示了一个横穿触敏垫1的剖面视图。在此实施例中，衬底5是一个3mm厚的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)热塑型面板。通过粘合层33将一个100微米的聚酯薄片31固定到衬底5。薄膜3也由一个100微米的聚酯薄片形成，并远离突起部分7通过胶粘剂35被固定到聚酯薄片31。在此实施例中，薄膜3具有一个环绕突起部分7的边缘的脊突部分37。该脊突部分37允许、在突起部分7与衬底5之间的垂直距离在处于未变形状态下在突起部分7的区域上方基本上恒定。

图3是举例说明谐振电路19、发射天线21和接收天线23的布局的平面图。如图所示，在该实施例中，谐振电路19、发射天线21和接收天线23都大致关于中央纵向轴39对称。

串联的导电轨迹41和电容器43形成谐振电路19，其中导电轨迹41围绕突起部分7的内缘的回路延伸并具有一个伴生电感。导电轨迹41的伴生电感与电容器43的电容量确定该谐振电路的谐振频率fres。在该实施例中，谐振电路的谐振频率fres是2MHz。

接收天线23包括一个传感器线圈45，该线圈由一个具有端点47a、47b并围绕衬底5的边缘延伸的导电轨迹形成，该导电轨迹通过电缆17与信号处理器连接的一个纵向终端(以下称为电缆终端48)处与中央纵向轴39相邻的地提供端点47a、47b。

发射天线21包括一个正弦线圈49和一个余弦线圈53，正弦线圈49由一个具有端点51a、51b的导电轨迹形成，该端点51a、51b在通过电缆17与信号发生器相连的电缆终端48处与中央纵向轴39相邻；余弦线圈53由一个具有端点55a和55b的导电轨迹形成，在通过电缆17与信号发生器相连的电缆终端48处与中央纵向轴39相邻的地提供端点55a和55b。以下将参照图4A和4B详细描述正弦线圈49和余弦线圈53。

如图4A中所示，形成正弦线圈49的导电轨迹从x＝0沿测量路径延伸到x＝L，其中x＝0对应于在电缆终端48处与突起部分7的纵向终端相邻的一个位置，x＝L对应于与突起部分7的另一纵向终端相邻的一个位置。在导电轨迹49和中央纵向轴39之间的横向距离(即Y方向上的距离)根据正弦函数的一个周期沿着从x＝0到x＝L的测量路径变化。在x＝L，导电轨迹自己返回且回到x＝0，其与中央纵向轴59之间的横向距离再一次根据正弦函数的一个周期沿测量路径变化。以这种方式，可以有效地形成一个第一电流回路61a和第二电流回路61b。当一个电流信号I(t)被提供到正弦线圈49时，电流环绕第一电流回路61a和第二电流回路61b以相对方向流动，因此环绕第一电流回路61a流动的电流产生一个磁场，该磁场与环绕第二电流回路61b流动的电流所产生的磁场极性相反。这导致正弦线圈49产生一个第一磁场，该磁场具有一个垂直于衬底5分解的磁场强度分量B₁，该磁场强度分量B₁根据以下函数沿测量方向x进行正弦变换：

$B_1=F\left(z\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right)I\left(t\right)---\left(1\right)$

其中F(z)是一个根据距衬底5的垂直距离变化的函数。

如图4B所示，余弦线圈53由一个具有第一终端部分63的导电轨迹形成，该导电轨迹在x＝0从端点55a延伸到衬底5的第一横向侧，然后沿测量方向x从x＝0延伸到x＝L，其中该导电轨迹与中央纵向轴39之间的横向距离根据余弦函数的一个周期沿方向x变化。在x＝L，导电轨迹的终端部分65从衬底5的第一横向侧穿到第二横向侧，然后该导电轨迹沿测量方向返回到x＝0，该导电轨迹与中央纵向轴39之间的横向距离根据倒相的余弦函数的一个周期沿测量路径变化。在x＝0，导电轨迹的第三终端部分67从第二横向侧延伸到端点55b。因此，形成三个回路69a、69b和69c，其中外回路69a和69c大致为内回路69b大小的一半。当一个电流信号I(t)被提供到余弦线圈53时，电流沿一个方向环绕外回路69a和69c流动并环绕内回路69b以相对方向流动。因此，由环绕内环路69b流动的电流产生的磁场与环绕外回路69a和69c流动的电流所产生的磁场极性相反。这导致产生一个第二磁场，该磁场具有一个垂直于衬底5分解的磁场强度分量B₂，该磁场强度分量B₂也沿测量方向正弦变换，但是它与第一磁场分量B₁的相位相差π/2弧度(90°)，如下所示：

$B_2=F\left(z\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right)I\left(t\right)---\left(2\right)$

在此方式中，由第一磁场分量B₁和第二磁场分量B₂形成垂直于衬底5的总磁场分量B_T，第一和第二磁场分量B₁和B₂相对比例沿测量方向x变化。

正弦线圈49这样的布局使由环绕第一电流回路61a流动的电流在传感器线圈45中感应的电压与环绕第二电流回路61b流动的电流在传感器线圈45中感应的电压相互抵消，因此作为电流在正弦线圈49中流动的结果，在传感器线圈45中没有直接感应的信号。类似地，余弦线圈53这样的布局使由外回路69a、69c在传感器线圈45中感应的电压与内回路69b在传感器线圈45中感应的电压相互抵消，因此作为电流在余弦线圈53中流动的结果，在传感器线圈45中没有直接感应的信号。因此发射天线21与接收天线23彼此相对平衡。正弦线圈49与余弦线圈53这样布局的优势还在于相对于单个平面线圈源于正弦线圈49和余弦线圈53的电磁发射以更快的速率随距离减小。在仍然满足电磁发射的稳压需求时允许使用较大的驱动信号。这点特别重要，因为电磁发射的稳压需求正变得越来越严格。

在该实施例中，通过在聚酯薄片31上印刷导电墨水来形成正弦线圈49和余弦线圈53和传感器线圈45，其中正弦线圈49和余弦线圈53形成发射天线21，传感器线圈45形成接收天线23。特别是，一开始，如图5A所示，用带银的墨水(silver-loaded ink)印刷与正弦线圈49和余弦线圈53具有反斜面的部分(如图5A所示)对应的不重叠的导电轨迹段75a到75e以及余弦线圈53的第二终端部分65，接着，如图5B所示，在衬底5上形成非导电的墨水层77，而且该非导电墨水层77包括与下面的导电墨水轨迹的终端位置对应的通孔79a到79j。最后，如图5C所示，在非导电墨水层77的顶部印刷导电轨迹段81a到81e，该导电轨迹段81a到81e对应于正弦线圈49和余弦线圈53具有正斜面的部分(如图5B所示)、余弦线圈53的第一终端部分63和第三终端部分67以及形成接收天线23的传感器线圈45的导电轨迹。通过通孔79将印刷在非导电墨水层上的导电轨迹段连接到下面的导电轨迹段，从而形成正弦线圈49、余弦线圈53和传感器线圈45。

通过以类似于正弦线圈49和余弦线圈53的形成方式在薄膜3上印刷导电墨水来形成谐振电路19。通过以下方式形成电容器43：印刷导电墨水的第一区域，接着在导电墨水的第一区域上方印刷非导电墨水，然后印刷导电墨水的第二区域以致非导电墨水分开导电墨水的第一和第二区域。

以下将参照图6A和6B详细描述传感器的操作过程。如图所示，控制装置15的信号发生器91在各自不同的输出端上产生一个同相信号I(t)和一个正交信号Q(t)。通过使用一个在调制频率f1上振荡的第一调制信号来振幅调制一个振荡载波信号以产生同相信号I(t)，该振荡载波信号的载波频率f0与谐振电路的谐振频率fres相等，在该实施例中，载波频率f0为2MHz，调制频率f1为3.9kHz。因此同相信号I(t)具有以下分量形式：

          I(t)＝Asin2πf₁tcos2πf₀t         (3)

类似地，通过使用一个在调制频率f₁上振荡的第二调制信号来振幅调制一个具有载波频率f₀的振荡载波信号以产生正交信号Q(t)，该第二调制信号与第一调制信号相位相差π/2弧度(90°)。因此正交信号Q(t)具有以下分量形式：

         Q(t)＝Acos2πf₁tcos2πf₀t          (4)

把同相信号I(t)提供给正弦线圈49并把正交信号Q(t)提供给余弦线圈53。

控制装置15的信号处理器93接收一个来自传感器线圈的读出信号S(t)，并处理该读出信号S(t)以确定突起部分7是否变形以及如果有变形，确定该变形的位置。然后信号处理器发送一个适当的驱动信号到显示器13。

图6A以示意图的方式显示了当突起部分7处于其初始状态(即未被按压)时，垂直于衬底分解的磁场强度分量B₁和B₂的峰值振幅包络，在该初始状态中，在突起部分7与衬底5的表面之间的距离z是基本上恒定的数值z₀。在谐振电路19中感应的电流I_res与总磁场分量B_T沿测量方向从x＝0到x＝L变化的速率的积分成比例。因此电流I_res具有以下形式：

$I_{\mathrm{res}}\∝F\left(z_0\right)\underset{x=0}{\overset{x=L}{\∫}}\left\{\frac{d}{\mathrm{dt}}(\sin (2\mathrm{\πx}/L)I\left(t\right)+\frac{d}{\mathrm{dt}}(\cos (2\mathrm{\πx}/L)Q\left(t\right))\right\}\mathrm{dx}---\left(5\right)$

由于在一个周期上对正弦函数和余弦函数的积分都为零，因此当突起部分处于初始状态时，电流I_res基本上等于零。

由于基本上在谐振电路19中没有感应的电流，所以类似地在传感器线圈45中没有由谐振电路感应的电流。因此，当突起部分处于初始状态时，由传感器线圈45输出到控制装置15的读出信号S(t)是一个空信号。当信号处理器93检测到空信号时，信号处理器93输出一个驱动信号使显示器13显示一个空读取。

图6B以示意图的方式显示了在将突起部分7压向衬底5时，磁场强度分量B₁和B₂的峰值振幅包络，以使突起部分7在位置x＝X₀处是一个相对于衬底5的距离z₁。如图所示，磁场分量B₁和B₂分别沿远离位置X₀遵循一个正弦函数和一个余弦函数，在X₀，磁场分量强度的振幅增加。因此，在谐振电路19中感应的电流I_res基本上具有以下形式：

$I_{\mathrm{res}}\∝F\left(z_0\right)\underset{x=0}{\overset{x=L}{\∫}}\{\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(\sin (2\mathrm{\πx}/L)I\left(t\right)\right)+\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(\cos (2\mathrm{\πx}/LL\right)\left(Q\left(t\right)\right))\}\mathrm{dx}+(F\left(Z_1\right)-F\left(Z_0\right)).(\sin (2\mathrm{\π}{X}_0/L)\frac{\mathrm{dI}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}+\cos (2\mathrm{\π}{X}_0/L)\frac{\mathrm{dQ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}})---\left(6\right)$

如参照公式(5)所讨论的，在公式(6)右侧的第一项基本上为零。因此，实际上，在X₀部分的附加的磁场分量强度产生电流I_res。此外，当载波频率f₀明显大于调制频率f₁时，大致用以下公式来表示电流I_res：

$I_{\mathrm{res}}\∝(F\left(Z_1\right)-F\left(Z_0\right)).\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)\cos (2\mathrm{\π}2f_{1}t-\frac{2\mathrm{\π}{X}_0}{L})---\left(7\right)$

如公式(7)中所示，在谐振电路19中感应的电流I_res包括一个由在调制频率f₁上的调制信号所调制的在载波频率f₀上的振荡信号，其中该调制信号所具有的相位取决于按压突起部分7的位置但不受按压该突起部分7的量的影响。因此可以通过测量在调制频率f₁上的电流I_res的分量的相位来计算按压突起部分7的位置。

在谐振电路19中感应的电流I_res产生一个磁场，该磁场感应一个在传感器线圈45中的读出信号S(t)。换言之，可以将谐振电路19看作一个磁场发生器，其产生一个表示按压突起部分7的位置的磁场。

在传感器线圈45中感应的读出信号S(t)与在谐振电路19中感应的电流I_res具有相同的形式，因此该读出信号S(t)包括在调制频率f₁上的分量，该分量的相位表示按压突起部分7的位置。信号处理器93测量该相位来确定一个关于按压该突起部分7的位置的数值，然后发送一个驱动信号到显示器13使该显示器13显示确定的位置数值。

在该实施例中，控制装置15与英国专利申请GB2374424A中所描述的位置传感器的控制单元相同，在此引用其全文作为参考。以下将参照图7详细描述控制装置15的主要组成部分。

如图所示，一个正交信号发生器101输出在调制频率f₁上的信号的正交对到调制器103，调制器103使用这对正交信号来调制一个由信号发生器105产生的在载波频率f₀上的载波信号。将由此产生的一对调制信号分别输入到一对线圈驱动器107a、107b，线圈驱动器107a、107b放大该调制信号来产生分别被输入到正弦线圈49和余弦线圈53的同相信号I(t)和正交信号Q(t)。

将来自传感器线圈45的读出信号S(t)输入到解调器107，解调器107使用来自信号发生器105的在载波频率f₀上的信号对读出信号S(t)进行解调以形成调制频率f₁的被解调信号。将解调器107输出的解调信号输入到一个相位检测器109，相位检测器109测量该解调信号的相位并输出该相位测量到一个位置计算器111。由位置计算器111计算与该确定的相位相应的位置数值，并将计算的位置数值输出到一个显示控制器113，该显示控制器产生用于显示器13的对应的驱动信号。

第二实施例

在第一实施例中，通过一个空气隙使形成于突起部分7下侧上的谐振电路19与在衬底5的表面上形成的发射天线和接收天线分离。以下将参照图8详细描述第二实施例，其中在薄膜3与衬底5之间放置一层柔性泡沫材料。在图8中，用相同的数字参考符号来表示与第一实施例中相应元件一致的元件，在此不再详细地描述。

如图8所示，在第二实施例中，在薄膜3上所印刷的谐振电路19与印刷在聚酯薄片31上的发射与接收天线21、23之间放置一个泡沫材料层121。在该实施例中，该泡沫材料层是一种聚氨酯泡沫。当用户将薄膜3的突起部分7压向衬底5时，在凹陷区域处的泡沫层121被压缩并产生一个与该压缩反向的偏向力。当用户停止按压薄膜3时，该偏向力对泡沫层121减压，从而将薄膜3的突起部分7移回其初始状态。

在此实施例中，控制装置与第一实施例中的控制装置一致，因此，在此将不再进行详细描述。

第三实施例

在第二实施例中，泡沫层121提供一个将突起部分7移回到初始状态的偏向力，在该初始状态中，在突起部分7的延伸区域上方在薄膜3与衬底5之间的垂直距离基本上恒定。因此脊突部分37是一个更大的区域冗余。

图9显示了一个横穿第三实施例的触敏垫1的剖面，其中在整个薄膜3与衬底5之间放置泡沫层121。特别是，泡沫层121将谐振电路19与发射和接收天线21、23分离。

第四实施例

在第一实施例中，在沿测量方向其中x＝0且x＝L的位置上，形成余弦线圈53的导电轨迹的终端部分63、65、67有效地从衬底5的横向侧穿到另一横向侧。沿导电轨迹的终端部分63、65、67流动的电流产生一个磁场，该磁场使余弦线圈53产生的第二磁场B₂的正弦变化畸变。以下将参照图10详细描述第四实施例，其中调整接收天线的布局来对余弦线圈53所产生的磁场补偿此畸变。在第四实施例中，除了发射和接收天线以外，该传感器其余的元件都与第一实施例中对应的元件一致，因此将不再详细地描述。

图10显示了第四实施例的形成于衬底5上的发射天线和接收天线的平面图。如图所示，由一个正弦线圈131和一个余弦线圈133形成发射天线。在该实施例中，为了增加发射天线产生的磁场强度，形成正弦线圈131和余弦线圈133的导电轨迹双倍绕行形成第一实施例中正弦线圈49和余弦线圈53的相应导电轨迹的路径。换言之，有效地用一对重叠的线圈来形成每个由正弦线圈49和余弦线圈53所形成的电流回路。

在第四实施例中，如同在第一实施例中，通过首先印刷导电墨水以形成部分正弦线圈131、余弦线圈133和传感器线圈135(在图10中用虚线表示)，接着印刷一个具有通孔的非导电墨水层，该通孔与已经印刷的导电轨迹段的终端对应，然后印刷导电墨水以形成正弦线圈131、余弦线圈133和传感器线圈135余下的部分(在图10中用实线表示)，来形成发射和接收天线。

由具有一个主回路的传感器线圈135形成接收天线，该主回路围绕正弦线圈131和余弦线圈133。在主回路的纵向终端上，该传感器线圈135具有子回路137a、137b。如此排列传感器线圈135以致流过传感器线圈135的电流以相同的方向在子回路中循环，该方向是电流环绕主回路流动的方向。此外，定形子回路137以致当电流流过余弦线圈133时，使作为电流流过余弦线圈133的终端部分的一个结果的在主回路中感应的信号与作为电流流过余弦线圈133的终端部分的一个结果的在子回路137中感应的相应信号平衡。因此，当薄膜的突起部分处于初始状态时(即未被按压)，在传感器线圈135中感应一个空信号。

第五实施例

在前面的实施例中，由一个传感器线圈形成接收天线155，该传感器线圈围绕发射天线的正弦线圈和余弦线圈，而且谐振电路沿发射天线所定义的测量路径的长度延伸。以下将参照图11详细描述第五实施例，其中由一个与发射天线相邻的传感器线圈形成接收天线，而且谐振电路在发射天线与接收天线二者上方延伸。在第五实施例中，控制装置与第一实施例中的控制装置一致，因此，在此将不再详细描述。

如图11所示，在该实施例中，衬底151具有一个由第一和第二纵向边153a、153b和第一和第二横向边155a、155b定义的矩形表面。由放置在与第一纵向边153a相邻的位置上的传感器线圈157形成接收天线。由导电轨迹形成传感器线圈157，实际上，该导电轨迹通常按照一种“八字型”图案来形成第一和第二导电回路159a、159b，第一导电回路159a与第一横向边155a相邻，第二导电回路159b与第二横向边155b相邻。传感器线圈157基本上在衬底的整个宽度上延伸，但其仅仅是距第一纵向边153a沿大约是衬底151长度的五分之一的长度。

由正弦线圈161和余弦线圈163形成发射天线。如图所示，发射天线从接收天线的边延伸沿大约是衬底151长度的五分之四的长度到达第二纵向边，以致并列地形成接收天线和发射天线，而且该接收天线和发射天线不重叠。正弦线圈161与余弦线圈163的布局与第一实施例的正弦线圈与余弦线圈的布局相同，除了形成正弦线圈161与余弦线圈163的该导电轨迹根据相互90°异相的方波函数而不是正弦和余弦函数沿衬底151的长度变化。虽然如此，还是根据公式(1)和(2)中的表达式提供与正弦线圈161和余弦线圈163有关的磁场分量强度。

相对于衬底151支撑有一个薄膜165(通过未显示的一个支撑装置)。由一个与电容器169并联的导电轨迹在薄膜165上形成一个谐振电路167。该导电轨迹包括一个主回路171和两个子回路173a、173b，主回路171基本上与发射天线重叠，子回路173a、173b基本上分别与传感器线圈157的两个导电回路159a、159b重叠。特别是，如此排列谐振电路167的导电轨迹以致在谐振电路167中流动的电流以相对的方向环绕子回路流动。

如图所示，发射天线和接收天线基本上都关于衬底151上的一个中央纵向轴对称，但电流以相对的方向环绕导电回路159流动。这导致正弦线圈161与余弦线圈163所产生的磁场在传感器线圈的导电回路159中感应大小相等方向相反的信号分量。此外，在初始状态中(即没有将薄膜165压向衬底151时)，由正弦线圈161与余弦线圈163在谐振电路167的主回路171中感应的信号分量积分为零，因此在初始状态中，谐振电路167基本上并没有在传感器线圈157中感应出信号。然而，如同在第一实施例中，当用户将覆盖发射天线的一部分薄膜165压向该发射天线时，在谐振电路167的主回路171中感应一个信号，该信号具有一个表示薄膜165的按压位置的相位。于是该感应的信号绕谐振电路167的子回路173a、173b以相对方向流动，由此在传感器线圈157中感应的所得信号彼此相加以形成一个读出信号S(t)。

通过在空间上将接收天线和发射天线分离，通常通过在传感器线圈157中引入补充的电流回路就可以轻易地相对于发射天线的正弦线圈161和余弦线圈163平衡接收天线的传感器线圈157。此外，通过调整谐振电路的布局以匹配传感器线圈157的补充电流回路的布局，就可以增强在谐振电路167与接收天线的传感器线圈157之间的耦合，从而增加读出信号S(t)的振幅。

第六实施例

在前面的实施例中，测量路径的长度L等于正弦线圈和余弦线圈的周期，因此读出信号S(t)的相位在测量路径的长度L上经过2π弧度(360°)进行变化。所以，控制装置内的信号处理器能够清晰地识别其中将薄膜压向衬底的位置。如果通过相应地增加正弦线圈和余弦线圈的周期来增加测量路径的长度，则降低了位置测量的精确度。或者，如果通过使用多个周期的正弦线圈和余弦线圈来增加测量路径的长度，控制装置就不再能够清晰地确定其中将薄膜压向衬底的位置。

以下将参照图12详细描述本发明的第六实施例，其中使用一种多节距的线圈结构来允许在一个长的测量长度上的精确位置测量。

图12显示了该实施例的发射天线、接收天线和谐振电路的一个平面图。如图所示，发射天线包括第一正弦线圈181和第一余弦线圈183，每个线圈都具有等于测量路径的长度的周期，该发射天线还包括第二正弦线圈185(如图12中点线所示)和第二余弦线圈187(如图12中虚线所示)，每个线圈都具有一个等于测量路径的长度的三分之一长度的周期。由一个围绕发射天线延伸的传感器线圈189形成接收天线，并由沿测量路径延伸的导电轨迹191的回路形成谐振电路，其中回路的每个终端都与电容器193的相应的端点相连。

在该实施例中，控制装置(图12中未显示)输出一对在载波频率f0(与谐振电路的谐振频率相等)上的激励信号，由在调制频率f₁上的相互90°异相的第一和第二调制信号分别调制这对激励信号。把由此产生的这对调制信号分别提供到第一正弦线圈181和第一余弦线圈183，以致以第一实施例所描述的方式在传感器线圈189中感应一个读出信号S₁(t)，该读出信号具有一个在调制频率f₁上的分量，而且其相位清晰地识别将薄膜压向衬底的大致位置。然后把这对调制信号分别提供到第二正弦线圈185和第二余弦线圈187以在传感器线圈189中感应一个读出信号S₂(t)，该读出信号具有一个在调制信号f₁上的分量，而且由于它可以表示沿测量路径的多个不同点，因此其相位指示出的薄膜压向衬底的精确位置测量只是大概的。然而，控制装置内的信号处理器能够确定由精确位置测量指出的可能点中的哪个是正确的点，这是因为只有一个可能的位置测量符合由第一正弦线圈181和第一余弦线圈183所提供的清楚的大致位置测量。

第七实施例

在前面的实施例中，测量沿直线测量路径的位置，在该位置将一个薄膜压向一个衬底。以下将参照图13详细描述第七实施例，其中以二维方式测量将一个薄膜压向一个衬底的位置。

如图13所示，在该实施例中，触敏垫具有四个线性传感器，每个传感器具有在y方向上并列放置并与x方向平行的直线测量路径。特别是，触敏垫的衬底201具有由四个传感器线圈203a到203d所形成的四个接收天线，以及由四个正弦线圈205a到205d和四个余弦线圈207a到207d形成的四个发射天线。每个接收天线的传感器线圈203围绕各自的发射天线的正弦线圈205和余弦线圈207。触敏垫的薄膜(未显示)具有导电轨迹，该导电轨迹形成于该薄膜上并构成四个谐振电路209a到209d，每个谐振电路209与各自的发射天线和接收天线对关联。

在使用时，控制装置(未显示)顺序地询问每个线性传感器。当用户按压该薄膜时，控制装置确定在y方向上对按压位置的测量，线性传感器根据该按压产生一个非零的读出信号S(t)，控制装置根据该读出信号S(t)确定在x方向上按压的位置。

第八实施例

在第七实施例中，通过提供多个并列排列的线性传感器来以二维方式检测薄膜的按压位置。另外地，可以通过使用单个传感器来以二维方式确定按压位置，该传感器定义了在二维空间上延伸的单个的、非直线的测量路径。

现在将参照图14详细描述第八实施例，其中单个传感器定义了一个右行左行交互书写类型的测量路径。换言之，该测量路径以之字形从二维区域的一边到另一边。

如图14所示，在该实施例中，由一个正弦线圈221(用链接行表示)和一个余弦线圈223(在图14中用虚线表示)形成发射天线。将正弦线圈221和余弦线圈223都分为四个四分之一周期的部分，其与x方向排成直线并在y方向上相互偏移，以致并列地形成该四分之一周期部分。特别是，通过与y方向排成直线的导电轨迹部分连接正弦线圈221与余弦线圈223沿正x方向延伸的第一个四分之一周期部分和正弦线圈221与余弦线圈223沿负x方向延伸的第二个四分之一周期部分。类似地，第二个四分之一周期部分连接到沿正x方向延伸的第三个四分之一周期部分，而第三个四分之一周期部分又连接到沿负x方向延伸的第四个四分之一周期部分。

由围绕整个正弦线圈221和余弦线圈223的传感器线圈225形成接收天线。谐振电路27包括导电轨迹，该导电轨迹形成一个通常沿正弦线圈221和余弦线圈223的之字形路径的回路。

该实施例的控制装置与第一实施例的控制装置的差别仅仅在于，在该实施例中，位置计算器包括将读出信号S(t)的相位与相应的二维位置相关联的查找表。当控制装置提供一个同相信号I(t)到正弦线圈221并提供一个正交信号Q(t)到余弦线圈223时，如果没有按压其上形成了谐振电路227的薄膜，则在传感器线圈225中的读出信号S(t)是一个空信号。然而，如果按压了该薄膜，则在传感器线圈225中形成包含了一个在调制频率f₁上的分量的读出信号S(t)，该分量的相位表示沿发射天线所定义的测量路径按压薄膜的位置。控制单元通过使用存储的查找表来将此相位测量转换成一个二维位置测量。

修改以及另外的实施例

在第八实施例中，发射天线定义了一个之字形测量路径。或者，可以使用在二维空间上方延伸的其他形式测量路径。例如，发射天线可以形成一个螺旋状的测量路径。

在第七实施例中，多个线性传感器在x方向上排成直线却在y方向上相互偏移。通过标识在哪个线性传感器中感应表示按压薄膜的信号来确定在y方向上的位置。或者，除了在x方向排成直线的线性传感器以外，还可以提供多个其测量路径在y方向上排成直线但在x方向上相互偏移的线性传感器。因此，在y方向上的线性传感器可以更精确地确定薄膜按压位置在y方向上的坐标。

在第七实施例中，控制装置顺序地询问线性传感器。或者，控制装置可以连续地询问全部线性传感器，对于每个线性传感器而言，其同相信号I(t)和正交信号Q(t)的调制频率是不相同的，以致可以使用一种滤波器结构离析由每个线性传感器所感应的读出信号S(t)的分量。

在上述实施例中，一个无源的谐振电路(或谐振器)形成在发射天线与接收天线之间的中间耦合元件。然而，在某些情况中，使用一个有源的谐振器也许是有益的，以使显著地放大谐振器中所感应的信号，从而减少信号处理电路对灵敏度的需求。

可由一个导电回路或导电盘而非谐振电路来形成中间耦合元件。然而，优先选择使用一个谐振电路，这是因为谐振电路的共振特性提供一个更大的读出信号S(t)。

中间耦合元件不是必须的，或者可以在衬底上形成发射天线和接收天线中的一个，而在薄膜上形成另一个。图15以示意图的方式显示了这样一个实施例，其中在触敏垫的衬底上形成包含正弦线圈241和余弦线圈243的发射天线，并在触敏垫的可弹性变形的薄膜249上形成包含传感器线圈247的接收天线。通过一个支撑装置(在图15中未显示)相对于衬底支撑该薄膜以致当薄膜249处于一个初始的、未变形的状态时，传感器线圈247中的读出信号S(t)是空信号。然而，在将薄膜249的局部区域压向衬底245时，就会在传感器线圈247中感应表示凹陷区域的位置的读出信号S(t)。

在第一实施例中，通过在衬底上印刷导电墨水来形成导电轨迹，该导电轨迹形成发射天线和接收天线，并通过在薄膜上印刷导电墨水来形成谐振电路。应理解还可以使用其他制造技术来形成发射天线、接收天线和谐振电路。例如，可以通过以传统的方式在印刷电路板上沉积导电轨迹来形成发射天线和接收天线。

通过印刷导电墨水来形成天线和/或中间耦合元件具有广泛的适用性。例如，可以按照该方式形成GB2374424A中所描述的位置传感器的发射和接收天线。可以在多个材料上印刷导电墨水，例如诸如聚酯和聚酰胺那样的相对标准的聚合物。

如第一实施例中所述，可以通过以下方式形成电容器：印刷导电墨水的第一区域，接着在该导电墨水的第一区域上方印刷一个绝缘墨水层，然后在导电墨水层的第一区域上方印刷导电墨水的第二区域以致该绝缘墨水层分离导电墨水层的第一和第二区域。可以通过改变导电墨水区域大小或改变绝缘墨水层的厚度来获得不同的电容值。

在第一到第八实施例中，可以在触敏垫的衬底上形成发射天线和接收天线，并在薄膜上形成中间耦合元件。应理解，可替换地可以在衬底上形成中间耦合元件并在薄膜上形成发射和接收天线。

在上述实施例中，检测薄膜相对于衬底的局部变形的位置。然而，一般对于以允许在两个部件之间的局部相对移动的方式相互支撑的任何两个部件而言，可以检测局部变形的位置。在一个实施例中，可以使用铜线来形成发射天线、接收天线和谐振电路，其中谐振电路直接附在泡沫层的一侧而发射天线和接收天线附在泡沫层的另一侧。在该情况下，谐振电路形成一个部件而发射天线和接收天线形成另一部件。

在上述实施例中，由正弦线圈和余弦线圈来形成发射天线，如此安排正弦线圈和余弦线圈以使它们对垂直于衬底的总磁场分量的相对贡献根据沿测量方向的位置而变化。特别是，正弦线圈和余弦线圈具有一种交替缠绕的回路结构。然而，应理解可以采用多种不同的励磁线圈几何结构来形成一个发射天线，该发射天线实现使由不同的励磁线圈对垂直于衬底的总磁场分量的相对比例的贡献沿测量路径变化的目的。

在上述实施例中，由两个励磁线圈形成发射天线并由单个传感器线圈形成接收天线。应理解可以使用发射线圈和接收线圈的其他许多结构，其中在发射天线与接收天线之间的电磁耦合沿测量路径变化。例如，可以由单个励磁线圈形成发射天线并由一对传感器线圈形成接收天线，其中在中间耦合元件与接收天线之间的电磁耦合响应变形而变化，即在两个传感器线圈中感应的相应的信号强度表示变形的位置。

在第二和第三实施例中，聚氨酯泡沫分离该衬底与薄膜。应理解可以使用其他形式的泡沫橡胶。在可替换实施例中，分离衬底与薄膜的可变形材料是聚氯丁橡胶。

应了解到可以采用在第一实施例中所描述的感测装置来沿着一条曲线例如一圈(即一个回转式位置传感器)测量线性位置，通过以一种本领域技术人员了解的方式来改变正弦线圈和余弦线圈的布局来实现。还可以把感应传感器用作速度检测器，检测在将薄膜局部地压向衬底时沿测量路径移动的实体速度。

在前面所述实施例中，测量将薄膜压向衬底的表面的局部位置。也可能是其他形式的局部变形。例如，在替换实施例中，第一和第二薄膜都是可弯的，由于在该位置上电磁耦合中的变化而确定一个局部弯曲的位置。

在上述实施例中，使用一个2MHz的载波频率。使用一个高频的载波频率有利于提高在发射天线与接收天线之间的电感耦合。该载波频率的典型值在100kHz到10MHz的范围中。

在上述实施例中，控制装置内的信号发生器产生一个同相信号I(t)和一个正交信号Q(t)，它们包含一个在载波频率上的载波信号，通过在调制频率上相应的调制信号对该载波信号进行调制，调制频率明显小于载波频率。为了确定其中按压该薄膜的位置测量，控制装置内的信号发生器测量在调制频率上的读出信号S(t)的一个分量的相位。该结构有利地结合了使用较高载波频率而产生的在发射天线与接收天线之间的耦合的振幅的增加和用于测量在较低调制频率上的信号相位的简单信号处理技术。此外，在发射天线和谐振电路之间的线圈驱动器和谐振耦合的滤波效应允许使用质量比较低的用数字化产生的激励信号。

可以用在上述实施例中的可替换控制装置是英国专利申请NO0224100.8中所描述的位置传感器的控制单元，在此引用其全文作为参考。图16显示了这种控制装置的主要组成部分。一个正交信号发生器261产生在第一频率f0上的激励信号正交对，在此实施例中第一频率f0为2MHz。将这对正交信号分别提供到第一和第二线圈驱动器263a、263b，在将它们提供给正弦线圈和余弦线圈之前对它们进行放大。这些信号感应在第一频率f0上的读出信号S(t)，其相位表示将薄膜压向衬底的位置。然而，当第一频率f0比较高时，就难以精确地测量读出信号S(t)的相位。为了解决此问题，采用一个外差检波系统，在该系统中将读出信号输入到混频器265，在该混频器中将其与信号发生器267所产生的在第二频率f2上的信号混频。第二频率f2近似于但并不等于第一频率f0。因此混频器输出具有一个在频率f0-f2上的低频分量和一个在频率f0+f2上的高频分量的信号。通过低通滤波器268消除该高频分量，并将保留的在频率f0-f2上的低频分量输入到相位检测器269，相对于一个参考信号检测由信号发生器所提供的在频率f0-f2上的低频分量的相位。该相位表示将薄膜压向衬底的位置。将检测的相位输入位置计算器，该位置计算器将检测的相位转换成位置数值并输出该位置数值到一个显示控制器，显示控制器产生一个相应的驱动信号来使显示器指示该计算的位置数值。

应理解参照图16所描述的控制装置还结合了以下优点，对于在发射天线和接收天线之间的感应耦合使用高频率，而对于信号处理使用低频率以确定位置数值。

在上述实施例中，在显示器上显示一个表示所检测位置的数值。然而，在很多应用中，把该数值用作一个用于相关系统的控制参数。例如，可以在汽车，诸如洗衣机等的家用电器，电子设备，航空设备，农业设备，工业设备，船舶，纺织机器，运动设备，音频/视频设备、防御设施、IT/通信设备、个人计算机或安全防范系统内部组合该感测装置。

传感器的大小可以在多个数量级上变化。一般地，测量路径延伸一段从几毫米到几米的距离。较大范围的应用是监控人躺在床垫上时施加给床垫的局部压力点。这种系统将有利于监控卧床的人应该躺在床上的方式以作为一种对褥疮的预防测量防止压痛，或监控躺在摇篮中的婴儿的动作以作为一个安全防范系统。

除了在薄膜上印刷谐振电路之外，还可以在薄膜上印刷用户信息。图17显示了替换实施例，其与第一实施例的区别在于：(i)在薄膜的上表面(即面向远离衬底的表面)形成一个十进制键盘301a到301j，十进制键盘的每一个数字都在薄膜的突起部分的不同区域；(ii)控制装置包括一个查找表，其将薄膜每个区域与对应数字相关联；(iii)控制装置包括数字显示器303和相关的显示控制器(未显示)。当用户的手指按压在薄膜的突起部分上面所表示的其中一个数字时，控制装置计算该按压位置，使用查找表，确定对应的数字。然后将确定的数字显示在数字显示器303上。

在一个优选实施例中，薄膜是可分开安装在衬底上的。这允许对很多不同的人机接口使用相同的衬底，而在人机接口之间变化的只是在各个薄膜以及信号处理电路上印刷的用户信号。因此，显著地简化了对结合本发明所述感测装置的产品的研究和定制。

如上所述，在第一实施例中，控制装置与GB2374424A中所描述的位置传感器的控制装置相同。在一个实施例中，传感系统包括一个公用的控制单元，该控制单元用于第一实施例中所述的一个或多个位置传感器以及GB2374424A中所述的一个或多个位置传感器，并且在此控制单元与传感器的发射天线和接收天线之间放置一个多路复用器，以致该控制单元能够有选择地寻址各个传感器。其中需要这样多个感测装置的典型情况是在汽车或诸如洗衣机、转筒式干燥机和洗碗机等那样的家用电器。

对本发明中传感器的另一个应用是测量一个碰撞的位置。例如，该感测装置可以测量一个抛射体在一个目标上的碰撞位置，例如，该抛射体可以例如是一个球。

在另一个实施例中，由透明材料形成该触敏垫并将其置于显示屏幕的前面。于是用户就可以通过按压触敏垫上的位置来输入信息，该信息与显示在显示屏幕上相应位置上的信息相对应。优选地，使用规格尽可能小的导线或诸如铟锡氧化物那样的透明导体来形成导电轨迹。在替换实施例中，在显示屏幕一侧上形成发射天线和接收天线，并在该显示屏幕另一侧上形成中间耦合元件，以此来降低图像质量的任何损失。

Claims (29)

1、一种感测装置，包括：

通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件；

第一部件包括一磁场发生器用于产生一磁场；以及

第二部件包括一天线用于监控由磁场发生器产生的磁场；

其中为了改变在磁场发生器与天线之间的电磁耦合，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以致响应一个局部变形，在天线中感应一个表示该局部变形的位置的信号。

2、按照权利要求1所述的感测装置，其中所述天线是一接收天线，而且其中所述磁场发生器是一发射天线。

3、按照权利要求1所述的感测装置，其中所述天线是一接收天线，其中第二部件进一步包括定义一测量路径的发射天线，而且其中该磁场发生器是一个用于沿测量路径电磁耦合发射天线和接收天线的中间耦合器。

4、一种感测装置，包括：

通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件，第一部件包括一发射天线和一接收天线，第二部件包括一中间耦合器，该中间耦合器可以响应提供到发射天线的激励信号而操作来产生一个磁场，以便在接收天线中感应一读出信号，

其中为了改变在i)发射天线与中间耦合器或ii)中间耦合器与接收天线至少其中之一之间的电磁耦合，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以使响应一个局部变形，在接收天线中感应一表示该局部变形的位置的信号。

5、按照权利要求3或4所述的感测装置，其中发射天线包括第一和第二励磁线圈，接收天线包括一个传感器线圈，

其中第一和第二励磁线圈通过中间耦合器与传感器线圈电磁耦合，以使在第一和第二励磁线圈与传感器线圈之间的电磁耦合沿所述测量路径根据各自不同的函数变化。

6、按照权利要求5所述的感测装置，其中排列第一和第二励磁线圈和传感器线圈以使所述第一和第二函数以相同的周期随位置而进行正弦变化，但它们彼此异相。

7、按照权利要求6所述的感测装置，其中第一和第二函数彼此相位相差四分之一个周期。

8、按照权利要求3到7中任何一项权利要求所述的感测装置，其中该中间耦合器包括一谐振电路。

9、按照权利要求8所述的感测装置，其中该谐振电路包括至少一个沿发射天线所定义的测量路径延伸的电流回路。

10、按照权利要求3到9中任何一项权利要求所述的感测装置，其中并列放置发射天线和接收天线，而且其中该中间耦合器邻近于发射天线与接收天线延伸。

11、按照权利要求10所述的感测装置，其中接收天线包括定义第一组两个或多个回路的传感器线圈，而且其中该中间耦合器包括一导电线圈，该导电线圈具有与接收天线相邻定义与所述第一组两个或多个回路匹配的第二组两个或多个回路的位置。

12、按照权利要求2到11中任何一项权利要求所述的感测装置，其中发射天线和接收天线中的至少一个包括一导电墨水轨迹。

13、按照权利要求2到12中任何一项权利要求所述的感测装置，进一步包括一可操作来提供一激励信号给发射天线的信号发生器，以及一个可操作来处理在接收天线中感应的所述信号以确定局部变形位置的信号处理器。

14、按照权利要求13所述的感测装置，其中信号发生器可操作来产生一激励信号，该激励信号包括具有第一频率的通过具有第二频率的周期性调制信号调制的周期性载波信号，第一频率大于第二频率。

15、按照权利要求14所述的感测装置，其中信号处理器包括一解调器，该解调器可操作来解调在接收天线中产生的感应信号以获得一个在第二频率上的解调信号。

16、按照权利要求15所述的感测装置，其中信号处理器进一步包括一可操作来检测在第二频率的解调信号的相位的相位检测器。

17、按照权利要求13所述的感测装置，其中信号发生器是操作来提供一在第一频率上的激励信号到发射天线，为的是在接收天线中感应一在第一频率上的信号，而且该信号处理器包括一个可操作来混频所述在第一频率上的感应信号与在第二频率上的参考信号以产生一个拍频信号的混频器，第二频率不同于第一频率。

18、按照权利要求17所述的感测装置，其中信号处理器包括一个相位检测器用于检测拍频信号的相位。

19、按照权利要求2到18中任何一项权利要求所述的感测装置，其中发射天线定义一直线测量路径。

20、按照权利要求2到18中任何一项权利要求所述的感测装置，其中发射天线定义一以之字形穿过一个测量路径的测量路径。

21、按照前面任何一项权利要求所述感测装置，其中布置支撑装置来在未变形状态中相对于第二部件支撑第一部件，其中磁场发生器可操作来产生在该天线中感应一空信号的磁场。

22、按照前面任何一项权利要求所述感测装置，其中支撑装置相对于第二部件支撑第一部件，以使在未变形时，一空气隙分开磁场发生器和天线。

23、按照权利要求1到21中任何一项权利要求所述的感测装置，其中支撑装置包括分开磁场发生器与天线的可变形材料。

24、按照前面任何一项权利要求所述感测装置，其中第一和第二部件中的一个部件包括一个衬底，而第一和第二部件中的另一部件包括一个薄膜；

其中支撑装置在没有变形时至少支撑部分薄膜远离衬底表面。

25、按照权利要求24所述的感测装置，其中该薄膜包括定义薄膜的一部分的脊突装置，在没有变形时，该脊突装置基本上是在与衬底的表面平行的平面内。

26、按照权利要求24所述的感测装置，其中通过一个柔性材料层分开薄膜与衬底，以使该薄膜在朝向衬底表面的方向上是可变形的。

27、按照权利要求26所述的感测装置，其中该柔性材料是可弹性变形的。

28、按照前面任何一项权利要求所述的感测装置，其中第一和第二部件中至少一个部件包括将不同的位置与各自的信息相关的索引标记。

29、一种人机接口，包括任一个在前面权利要求中所述的感测装置。

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