表面聲波觸摸屏工作原理

　　以下角的X軸發射換能器為例，發射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面傳遞，聲波能量經過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右傳播的聲波給X軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變為電信號。

　　當發射換能器發射一個窄脈沖后，聲波能量歷經不同途徑到達接收換能器，走最右邊的最早到達，走最左邊的最晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號。不難看出，接收信號集合了所有在軸方向歷經長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在y軸走過的路程是相同的，但在x軸上，最遠的比最近的多走了兩倍x軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標。

　　在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其他能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口，控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標。之后F軸同樣的過程判定出觸摸點的y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的x、y坐標外，表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機。

　　控制器通過對比接收到的信號和不受觸狀況下的參考波形來探測觸摸。這一過程可以讓控制器忽略雜質如灰塵和劃傷。控制器持續進行檢測并將雜質污染因素排除出去。當一個“觸摸”持續不變約3秒鐘時，控制器便會進行判定并消除雜質因素。

　　在這種情況下，便要求有一個新的參照波形，從而有效地忽略雜質使觸摸屏恢復正常操作。如果雜質被清除后，控制器會再次重復新參照波形要求程序。

　　表面聲波觸摸屏技術原理

　　是利用的特性設計而成。以X軸為例，控制電路產生發射信號（電信號），該電信號經玻璃屏上的X軸發射換能器轉換成厚度方向振動的超聲波，超聲波經換能器下的楔形座折射產生沿玻璃表面傳播的分量。超聲波在前進途中遇到45度傾斜的反射線后產生反射，產生和入射波成90度、和Y軸平行的分量，該分量傳至玻璃屏X方向的另一邊也遇到45度傾斜的反射線，經反射后沿和發射方向相反的方向傳至X軸接收換能器。X軸接收換能器將回收到的聲波轉換成電信號。控制電路對該電信號進行處理得到表征玻璃屏聲波能量分布的波形。有觸摸時，手指會吸收部分聲波能量，回收到的信號會產生衰減，程序分析衰減情況可以判斷出X方向上的觸摸點坐標。同理可以判斷出Y軸方向上的坐標，X、Y兩個方向的坐標一確定，觸摸點自然就被唯一地確定下來。

　　聲波屏設計的精妙之處在于每個方向只用一對換能器便能偵測整個觸摸面，而且之高；不像紅外觸摸屏，每個方向至少需要幾十對發射/接收管，隨著屏尺寸的增大或分辨率的提高，需要成比例地增加發射/接收管對的數量。其實現關鍵在于反射陣列，反射陣列精密準確的間距分布保證了回收信號的一致。

　　由于信號衰減程度和手指觸摸力度直接相關，聲波屏還能響應Z軸座標，即觸摸力度，這在某些情形下變得很有用，很有趣。

　　表面聲波觸摸屏特點

　　（1）表面聲波觸摸屏是高耐久性結構，抗刮傷、抗暴力使用。因為表面聲波觸摸屏的工作面是一層看不見、打不壞的聲波能量，觸摸屏的基層玻璃沒有任何夾層和結構應力（表面聲波觸摸屏可以發展到直接做在CRT表面上而沒有任何“屏幕”）。因此非常抗暴力使用，適合應用在公共場所。

　　（2）清晰美觀。因為結構少，只有一層普通玻璃，透光率和清晰度都比電容、電阻觸摸屏好得多。

　　（3）反應速度快。它是所有觸摸屏中反應速度最快的，使用時感覺很順暢。

　　（4）性能穩定。因為表面聲波技術原理穩定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時刻在時間軸上的位置來計算觸摸位置，所以表面聲波觸摸屏非常穩定，精度也非常高，目前表面聲波技術觸摸屏的精度通常是4096x4096x256級力度。

　　（5）表面聲波觸摸屏的缺點是觸摸屏表面的灰塵和水滴也阻擋表面聲波的傳遞，雖然聰明的控制卡能分辨出來，但塵土積累到一定程度時，信號也就衰減得非常厲害，此時表面聲波觸摸屏變得遲鈍甚至不工作。因此，表面聲波觸摸屏一方面推出防塵型觸摸屏，一方面建議每年定期清潔觸摸屏。

　　（6）可用手指、帶手套的手指或軟的能吸收聲波能量的物質激活觸摸屏。如果一個飲料瓶放在平板聲波觸摸屏上，系統并不把這個瓶子作為觸摸，而繼續識別手指激活的觸摸信號。這對電阻和電容觸摸屏是不可能的。

　　（7）表面聲波觸摸屏能準確地知道什么是塵土和水滴，什么是手指，有多少在觸摸。因為我們的手指觸摸在4096x4096x256級力度的精度下，每秒65次的觸摸數據不可能是紋絲不變的，而塵土或水滴就一點都不變，控制器發現一個“觸摸”出現后紋絲不變超過3秒鐘即自動識別為干擾物。

　　（8）表面聲波觸摸屏還具有第三軸（Z軸），也就是壓力軸響應。這是因為用戶觸摸屏幕的力量越大，接收信號波形上的衰減缺口也就越寬越深。目前在所有觸摸屏中只有聲波觸摸屏具有能感知觸摸壓力這個性能。有了這個功能，每個觸摸點就不僅僅是有觸摸和無觸摸的兩個簡單狀態，而是成為能感知力的一個模擬量值的開關了。這個功能非常有用，比如在多媒體信息查詢軟件中，一個按鈕就能控制動畫或者影像的播放速度或顏色亮度、音量等。

　　（綜合整理：通豪科技、百度知道）