CN110555350A - 弹性波信号标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了弹性波信号标定方法，所述方法包含：获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。

Description

弹性波信号标定装置及方法

技术领域

本发明涉及机电交互领域，尤指一种弹性波信号标定装置及方法。

背景技术

随着电子技术的发展，便携式电子设备的轻薄化已成为电子厂商的首要研发方向，用户对电子设备的轻薄化程度也越来约重视；为降低便携式电子设备所占用的空间及降低其重量，大量的占用空间较大的机械式设备被指定更替，传统键盘即为上述需要替代缩小的元件之一，作为替代产品“虚拟键盘”等利用少量感测元件识别用户触碰的方式则应运而生。

该些虚拟键盘等设备主要是通过全覆盖或网格式安装感测设备的方式进行触碰检测，该方式成本较高，且空间占用较大；如采用较少元件识别触碰的话，又会因为各位置的不同，内部空间的差异导致接收到的触碰信号不同，导致实际应用时无法准确识别触碰等情况发生。

为克服上述问题，现有技术中需要在每一虚拟键盘等设备出厂时对其所有操作点进行触碰检测已保证后续正常使用，该检测方式现阶段主要采用外部机械臂逐点点击的方式予以检测判断，该方式工序较为复杂且时间成本较高，导致该类虚拟键盘无法有效大规模推广；同时，在该些设备出厂后因为其外部辅助设备的增加或改变也会对其检测造成影响，导致无法准确识别触碰的情况发生。

为此，如何提供一种标定程序简便且检测准确的标定方法成为业内亟需解决的一大问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种简便且任意场合均可快速标定的弹性波信号标定方法，以便于用户即使对使用设备进行标定，使相关电子设备能够准确且有效的识别检测。

为达上述目的，本发明所提供的弹性波信号标定方法具体包含：获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，所述振动元件包含马达、喇叭以及能够于所述基板上产生振动或弹性波信号的机械振动源；所述激励信号为窄脉冲信号或连续波动信号。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还包含：根据所述激励信号的频段对所述响应信号进行滤波处理，将滤波处理后的响应信号与预设的标准响应信号比较。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定包含：将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，所述响应系数为接收到的所述响应信号与预设的标准响应信号的比例系数。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，所述预设的标准响应信号为通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，预定位置的传感器所反馈的响应信号。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，所述传感器为压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有压电效应的传感器。

在上述弹性波信号标定方法中，优选的，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还包含：将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。

本发明还提供一种弹性波信号标定装置，所述标定装置包含控制模块、采集模块和标定模块；所述控制模块用于获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；以及根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；所述采集模块用于通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；所述标定模块用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。

在上述弹性波信号标定装置中，优选的，所述标定模块还包含计算单元，所述计算单元用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。

在上述弹性波信号标定装置中，优选的，所述标定装置还包含标准响应信号预存模块，所述标准响应信号预存模块用于通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，根据预定位置的传感器所反馈的响应信号生成标准响应信号。

在上述弹性波信号标定装置中，优选的，所述标定模块还提示单元，所述提示单元用于将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。

本发明的有益技术效果在于：通过本发明所提供的弹性波信号标定方法及装置可在帮助用户随时完成弹性波信号的标定，对外部辅助设备要求较低，且更为准确；针对不同结构等设备能够及时且更为精准的完成弹性波信号的标定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明所提供的弹性波信号标定方法的流程示意图；

图2为本发明所提供的弹性波信号标定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

请参考图1所示，本发明所提供的弹性波信号标定方法具体包含：S101获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；S102根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；S103通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；S104将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。其中，所述振动元件包含马达、喇叭以及能够于所述基板上产生振动或弹性波信号的机械振动源。实际工作中，用户可根据实际需要，当需要对设备进行弹性波信号标定时，即可输入控制信号，指定任意一振动元件产生振动，该振动于基板上产生弹性波信号，其后，各传感器接收到该弹性波信号并生成反馈信号，例如压电传感器根据该弹性波信号生成的电压信号即为反馈信号，中央处理器例如单片机或智能芯片分别接受该些反馈信号，并将该些反馈信号与预定的标准响应信号比较即可获知各传感器的反馈信号与标准信号的差值比，利用该些差值比即可分别标定各传感器的反馈值；值得说明的是，所述传感器可为压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有压电效应的传感器；当所述传感器为压电传感器时，所述振动元件也可为与所述传感器一体，利用预定位置的压电传感器产生振动后，其他压电传感器予以接受该振动导致的弹性波信号来进行自我标定，以此类推，轮流利用各传感器产生振动，即可较为精准的完成对该类设备的弹性波信号标定，使用户于基板上触碰操作时，各传感器均能反馈出准确的信号，使后期弹性波信号计算时，结果更加准确和有效，有效解决了各传感器因安装于基板下不同位置所导致的个体响应差异的问题。

在上述实施例中，所述激励信号为窄脉冲信号或连续波动信号，其中该脉冲信号或者连续波动信号的频率和幅值则需要根据安装结构、基板特性、传感器响应特性来确定；工作人员在设置时，可根据不同设备的内部构造预置该激励信号的频率和幅值，后期用户在进行弹性波信号标定时，即可根据当前设备的型号或其他能够表明当前设备的数据确定该设备的内部构造，再根据该内部构造获得预设的频率或幅值，其后再指定振动元件输出对应的频率或幅值完成弹性波信号的标定；实际工作中，频率或幅值设计上可根据实际需要选择设置，本发明在此并不做过多限制。

在上述实施例中，所述步骤S104中将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还包含：根据所述激励信号的频段对所述响应信号进行滤波处理，将滤波处理后的响应信号与预设的标准响应信号比较。实际工作中，可采用带通滤波器利用激励信号的频段对响应信号进行滤波处理后，再与所述标准响应信号进行比较得以获知响应系数，并以该响应系数完成后期各传感器的弹性波信号标定；当然，该处利用已知频段进行后续滤波的滤波方式为常见的滤波处理，本发明在此就不再详细描述。

在本发明一优选的实施例中，上述步骤S104中将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定包含：将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。其中，所述响应系数为接收到的所述响应信号与预设的标准响应信号的比例系数。所述预设的标准响应信号为通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，预定位置的传感器所反馈的响应信号。在该实施例中，工作人员可控制一制定振动元件或传感器产生振动，其后再收集其他传感器所采集到的弹性波信号，将该些弹性波信号与一预设的标准响应信号比较来判断各弹性波信号的衰减情况，根据该衰减情况在乘以一响应系数来使得该些弹性波信号与预设标准响应信号一致，该响应系数可采用将预设的标准响应信号分别除以各弹性波信号的方式获得，当然实际工作中也可分类不同的区间，根据各弹性波信号处于各区间的位置来对应获得各区间预设的响应系数，本领域相关技术人员可根据实际需要选择适当的方式使用，本发明对其并不做限制。

在上述实施例中，步骤S104中将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还可包含：将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。在实际工作中，因电子设备包含多个传感器，个别传感器出现故障时并不影响其实际使用，为此，在上述过程中在比较响应信号与标准响应信号之前还进一步对该响应信号进行判断，以此辨别对应传感器是否正常；例如某一传感器预置阈值为3-6；但该响应信号高于6或者低于3时即超出了预置阈值，此刻即输出提示信号表明该传感器可能存在问题，后续使用时也可放弃该传感器的响应数据，避免检测错误等情况发生；当然实际在使用时也可根据具体情况选择使用，本发明在此并不做过多限制。

在上述实施例中，所述标准响应信号还可为一定数量振动源的传感器幅值(或能量)响应均值或中值，例如通过获得预定区域的传感器在振动源振动下获得的响应信号，根据该些响应信号的均值或中值获得该标准响应信号；也获得前期选定一个响应幅值(或能量)作为基准，当其它振动源产生的传感器幅值(或能量)与标准响应有偏差时，将传感器响应幅值(或能量)乘以一个比例系数，获得其标定响应，该比例系数作为标定系数，最简单地，该比例系数为实际响应幅值(或能量)除以基准响应幅值(或能量)；其中，传感器的响应幅值可根据弹性波信号的频率来获得，例如当传感器采集到弹性波信号时，将其转化为频率相同，或者等比的电压信号，其后利用该电压信号计算获得响应幅值或能量；该响应能量的计算方法可通过以下公式计算：

或

在上式中，m为采集的信号点数；n为根据实际情况选择预定长度的电压信号波长确定的信号点数，本领域相关技术人员可根据实际需要选择设置，本发明在此并不做进一步限制；E为电压信号的能量值。

通过上述方式，在获得弹性波信号的能量值后，本发明所提供的弹性波信号标定方法还可对各传感器响应的力度值进行标定，具体方式与上述标定方法相似，仅在于后续收集各传感器响应信号时，进一步根据该些响应信号计算其各自的能量值，将该些能量值与一预设的标准响应能量值进行比较来确定其误差率即响应系数，从而完成各传感器的力度值标定，实际工作中，各智能设备采用弹性波信号的使用方向不同，其要求的采集精度也不同，因此本领域相关技术人员可根据实际需要选择其标定的应用面，本发明在此并不做过多限制。

请参考图2所示，本发明还提供一种弹性波信号标定装置，所述标定装置包含控制模块、采集模块和标定模块；所述控制模块用于获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；以及根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；所述采集模块用于通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；所述标定模块用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。其中，所述传感器可为压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有压电效应的传感器；当所述传感器为压电传感器时，所述振动元件也可为与所述传感器一体，利用预定位置的压电传感器产生振动后，其他压电传感器予以接受该振动导致的弹性波信号来进行自我标定，以此类推，轮流利用各传感器产生振动，即可较为精准的完成对该类设备的弹性波信号标定，使用户于基板上触碰操作时，各传感器均能反馈出准确的信号，使后期弹性波信号计算时，结果更加准确和有效，有效解决了各传感器因安装于基板下不同位置所导致的个体响应差异的问题。所述基板可为现有的触摸屏、玻璃、木板等硬性材质，其作用在于根据相接振动元件所产生的振动产生弹性波信号，本领域相关技术人员可根据实际需要选择使用，本发明在此并不对其材质或结构做任何限制。

在上述实施例中，所述标定模块还包含计算单元，所述计算单元用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。其中，所述标定装置还包含标准响应信号预存模块，所述标准响应信号预存模块用于通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，根据预定位置的传感器所反馈的响应信号生成标准响应信号。所述标准响应信号预存模块可为一存储器。

在上述实施例中，所述标定模块还提示单元，所述提示单元用于将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。在实际工作中，因电子设备包含多个传感器，个别传感器出现故障时并不影响其实际使用，为此，在上述过程中在比较响应信号与标准响应信号之前还进一步对该响应信号进行判断，以此辨别对应传感器是否正常；例如某一传感器预置阈值为3-6；但该响应信号高于6或者低于3时即超出了预置阈值，此刻即输出提示信号表明该传感器可能存在问题，后续使用时也可放弃该传感器的响应数据，避免检测错误等情况发生；当然实际在使用时也可根据具体情况选择使用，本发明在此并不做过多限制。

本发明所提供的弹性波信号标定装置可适用于现有的智能手机、平板电脑、智能家电等设备，利用其标定流程简单，无需外部辅助设备，任何时间地点均可标定的优势大大节约用户的标定时间，帮助用户快速且准确的完成触碰或触压上的标定，提高用户的使用便利性和标定效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种弹性波信号标定方法，其特征在于，所述方法包含：

获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；

根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；

通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；

将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。

2.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，所述振动元件包含马达、喇叭以及能够于所述基板上产生振动或弹性波信号的机械振动源；所述激励信号为窄脉冲信号或连续波动信号。

3.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还包含：根据所述激励信号的频段对所述响应信号进行滤波处理，将滤波处理后的响应信号与预设的标准响应信号比较。

4.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定包含：将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。

5.根据权利要求4所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，所述响应系数为接收到的所述响应信号与预设的标准响应信号的比例系数。

6.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，所述预设的标准响应信号为通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，预定位置的传感器所反馈的响应信号。

7.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，所述传感器为压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有压电效应的传感器。

8.根据权利要求1所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较还包含：将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。

9.一种弹性波信号标定装置，其特征在于，所述标定装置包含控制模块、采集模块和标定模块；

所述控制模块用于获取控制信号，根据所述控制信号获得振动元件信息；以及根据所述振动元件信息获得预存的振动指令，根据所述振动指令控制所述振动元件于基板上产生一激励信号；

所述采集模块用于通过安装于所述基板上的多个传感器采集所述激励信号，并分别接收各传感器反馈的响应信号；

所述标定模块用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果对所述传感器进行标定。

10.根据权利要求9所述的弹性波信号标定装置，其特征在于，所述标定模块还包含计算单元，所述计算单元用于将所述响应信号分别与预设的标准响应信号比较，根据比较结果设定各响应信号所对应传感器的响应系数；根据所述响应系数对所述传感器进行标定。

11.根据权利要求9所述的弹性波信号标定方法，其特征在于，所述标定装置还包含标准响应信号预存模块，所述标准响应信号预存模块用于通过预存的振动指令控制对应的所述振动元件产生一激励信号后，根据预定位置的传感器所反馈的响应信号生成标准响应信号。

12.根据权利要求9所述的弹性波信号标定装置，其特征在于，所述标定模块还提示单元，所述提示单元用于将所述响应信号与预置阈值进行比较，当所述响应信号超出所述预置阈值时，输出提示信号。