表面聲波式觸摸屏的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖1-26所示。

  (1)表面聲波

  表面聲波是超聲波的一種，是在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過(guò)楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長(zhǎng)嚴(yán)格設(shè)計(jì))，可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過(guò)程中具有非常尖銳的頻率特征。近年來(lái)在無(wú)損探傷、造影和探波器方面應(yīng)用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測(cè)等技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。表面聲波式觸摸屏的屏幕部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子體顯示器屏幕的前面。玻璃屏在左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的4個(gè)周邊則有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

  (2)表面聲波式觸摸屏的工作原理

  以右下角X軸發(fā)射換能器為例，發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量向上面均勻傳遞，聲波能量經(jīng)過(guò)屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào)，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在X 軸方向歷經(jīng)長(zhǎng)短不同的路徑回歸的聲波能量，它們?cè)赮軸走過(guò)的路程是相同的，但在X軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了2倍X軸的最大距離。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始疊加前的位置，也就是X軸坐標(biāo)。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形在沒(méi)有觸摸時(shí)，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其他能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反映在接收波形上(即某一時(shí)刻位置上)為波形有一個(gè)衰減缺口。接收波形對(duì)于手指擋住部分的信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo)，控制器分析到接收信號(hào)的衰減，并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸以同樣的過(guò)程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。除一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)外，表面聲波式觸摸屏還響應(yīng)第三軸(Z軸)坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力的大小值。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。

  (3)表面聲波式觸摸屏的特點(diǎn)

  ①優(yōu)點(diǎn)。防爆，在公共場(chǎng)所使用較多；反應(yīng)快，是所有觸摸屏中速度最快的，感覺(jué)比較順暢；清晰度較高、透光率好、高度耐久、抗刮傷性良好(相對(duì)于電阻式、電容式觸摸屏等有表面鍍膜)、反應(yīng)靈敏、分辨率高、壽命長(zhǎng)(維護(hù)良好情況下5000萬(wàn)次)、透光率高(92%)，不受溫度和濕度等環(huán)境因素影響，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量，沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；具有第三軸，即有壓力軸效應(yīng)，這是因?yàn)橛脩粲|摸屏的力量越大，接收信號(hào)波形上的衰減缺口也就越寬、越深。

  ②缺點(diǎn)。當(dāng)灰塵、油污甚至飲料的液體粘在屏的表面時(shí)，都會(huì)阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變，導(dǎo)致控制器無(wú)法正常識(shí)別，從而影響觸摸屏的正常使用，由此，表面聲波式觸摸屏需要經(jīng)常維護(hù)，用戶需嚴(yán)格注意衛(wèi)生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面，以保持屏面的光潔，并定期做一次全面徹底的擦除。