包括压电换能装置的交互面板

摘要

所述交互面板包括：一基体，震波用于在基体中传播；和至少两个压电换能装置，每个压电换能装置包括两个压电换能器（146、148）。每个压电换能器（146、148）包括两个压电器件（150、152、154、156），每个压电器件具有两个表面，每个表面由一电极（158，160、162、164，166）覆盖，每个压电换能器的四个电极相互间连接以使得当相反的应力施加在该换能器的压电器件上时，提供测量电信号，测量电信号取决于主平面（PP1、PP2）和相反应力的分隔面之间的角度。同一压电换能装置的两个压电换能器具有相同的中心轴线（AA'）和其各自的主平面形成非零角度。另外，每个压电换能装置固定在基体上，以使得在震波经过时的基体的移动在压电器件上引起在应力分隔面的两侧上方向相反的应力。

权利要求

1.交互面板（100；300；450），所述交互面板包括：

－一基体（102；452），震波用于在所述基体中沿传播方向进行传播，

－至少两个压电换能装置（106；310；320；330；340；350；360；370），其特征在于：－每个压电换能装置包括两个压电换能器，

－每个压电换能器（146、148；480、482；480'、482'）包括两个压电器件（150、152、154、

156；488、490，492、494；488'、490'、492'、494'），每个压电器件具有两个表面，每个表面由一 电 极（158、160、162、164，166；500、508、502、510、504、512、506、514；500'、508'、502'、

510'、504'、512'、506'、514'）覆盖，称为中心轴线（AA'）的轴线位于所述两个压电器件之间，每个压电换能器的四个电极相互间连接以便：当在包含所述中心轴线的称为应力分隔面（PS）的平面的两侧上方向相反的应力被施加于所述压电换能器的压电器件时，提供测量电信号，所述测量电信号取决于所述压电换能器专有的称为主平面（PP1、PP2）的平面与所述应力分隔面之间的角度；

－同一压电换能装置的两个压电换能器具有相同的中心轴线，所述同一压电换能装置的两个压电换能器的各自的主平面（PP1、PP2）相互间形成非零的角度；

－每个压电换能装置固定在所述基体上，使得震波通过时的所述基体的移动在所述压电器件上引起在所述应力分隔面的两侧上方向相反的应力，所述应力分隔面取决于所述传播方向。

2.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，每个压电换能器（146、148；480、482；480'、482'）的四个电极（158、160、162、164、166；500、508、502、510、

504、512、506、514；500'、508'、502'、510'、504'、512'、506'、514'）以如下方式相互间连接：－当所述压电换能器的两个压电器件的极化方向相反时，所述压电换能器的两个压电器件中的每个压电器件的负电极连接到这两个压电器件中的另一压电器件的正电极，或者－当所述压电换能器的两个压电器件的极化方向相同时，两个负电极相互之间和两个正电极相互之间连接。

3.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，一压电换能器（146；

148；480；482；480'；482'）的每个压电器件相对于该压电换能器的主平面是对称的。

4.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，同一压电换能器（146；148；480；482；480'；482'）的两个压电器件相对于所述中心轴线彼此对称。

5.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，一压电换能器（146；

148；480；482；480'；482'）的每个压电器件的极化方向与该压电换能器的另一压电器件的极化方向相反。

6.根据权利要求5所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，两个极化平行于所述中心轴线（AA'）。

7.根据权利要求6所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，每个压电器件的极化从其两个电极中的一称为负电极的电极，延伸直到其两个电极中的另一称为正电极的电极；并且，一压电换能器（146；148；480；482；480'；482'）的每个压电器件的正电极连接到该压电换能器的另一压电器件的负电极。

8.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，每个压电换能器的每个压电器件在围绕所述中心轴线的一角扇形区中延伸，所述角扇形区与其它压电器件的角扇形区不同。

9.根据权利要求8所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，每个角扇形区是四分之一圆。

10.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，每个压电换能装置（106；310；320；330；340；350；360；370）包括一连接构件（114），所述连接构件包括：－底部（116），所述压电换能装置的压电器件固定在所述底部上，和

－杆（130；312；322；354），所述杆在一端部固定于所述底部和在另一端部固定于所述基体，所述杆在所述中心轴线上延伸和用于沿震波在所述基体中通过的移动方向被移动，所述连接构件被设计用以将所述杆的移动转化为在所述压电器件上的应力，所述应力在包含所述中心轴线和垂直于所述移动方向的应力分隔轴线的两侧上方向相反。

11.根据权利要求10所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，所述杆插入所述基体中。

12.根据权利要求11所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，所述杆是中空的，以具有管形形状。

13.根据权利要求12所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，所述杆在其长度方向上开有槽口，以便能够接纳螺钉或塞帽，当所述螺钉或塞帽被拧紧或压插入所述杆中时，其增大所述杆的直径和允许获得与所述基体的紧密联接。

14.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，所述同一压电换能装置的两个压电换能器的两个主平面（PP1、PP2）相互垂直。

15.根据权利要求1所述的交互面板（100；300；450），其特征在于，所述交互面板此外还包括定位系统（112），所述定位系统利用所述压电换能装置的测量信号在所述基体上定位震波源。

说明书

包括压电换能装置的交互面板

技术领域

[0001] 本发明涉及一种交互面板，所述交互面板包括一基体和用于探测在基体中传播的震波的至少两个压电换能装置。

[0002] 本发明更为特别地适用于在基体上定位冲击。

背景技术

[0003] 以参考号FR 2 879 885公布的法国专利申请描述了这样的原理：通过利用冲击在板中产生震动声波的事实，来在板上定位冲击。通过冲击部位和多对声波探测装置之间的差别渡越时间的计算方法来实现所述定位，其中每对声波探测装置包括一个压电换能器。在该文献中，每个压电换能器仅仅能够提供表示所探测到的震波的强度的测量信号，这通过差别渡越时间来确定该冲击定位。然而，这种类型的定位具有依赖于震波的传播速度的弊端，震波的传播速度并不总是已知的，这是因为该传播速度取决于震波在其中传播的基体。

[0004] 以参考号WO 2008/135846公布的国际专利申请涉及一种相同类型的交互面板，所述交互面板包括：一基体，震波可在该基体中传播；和全向式压电换能装置（至少三个），所述基体关联于一定位系统，用以实施通过计算差别渡越时间进行震波定位的方法。

[0005] 以参考号US 4,268,912、JP 9 237152和JP 10 078485公布的专利申请涉及定向压电换能装置，而不是涉及包括一基体和固定在基体上的至少两个压电换能装置的交互面板。

[0006] 因此，特别是为允许其它类型的定位，会期望提供一种交互面板，这种交互面板包括一基体和至少两个压电换能装置，从而允许获得关于震波的其它信息。

发明内容

[0007] 因此，本发明的对象在于一种交互面板，所述交互面板包括：一基体，震波用于在所述基体中按照一传播方向传播；和至少两个压电换能装置，在所述压电换能装置中：

[0008] －每个压电换能装置包括两个压电换能器，

[0009] －每个压电换能器包括两个压电器件，每个压电器件具有两个表面，每个表面由一电极覆盖，称为中心轴线的轴线位于所述两个压电器件之间，每个压电换能器的四个电极相互间连接以便：当在包含所述中心轴线的称为应力分隔面的平面的两侧上方向相反的应力被施加于所述压电换能器的压电器件时，提供测量电信号，所述测量电信号取决于所述压电换能器专有的称为主平面的平面与所述应力分隔面之间的角度；

[0010] －同一压电换能装置的两个压电换能器具有相同的中心轴线和其各自的主平面相互间形成非零的角度；

[0011] －每个压电换能装置固定在基体上，使得在震波经过时的基体的移动在压电器件上引起在应力分隔面的两侧上方向相反的应力，应力分隔面取决于传播方向。

[0012] 借助于本发明，可确定涉及震波的入射角的信息，而不仅仅是其强度，这允许通过三角测量来进行定位。

[0013] 作为选择，每个压电换能器的四个电极以如下方式相互间相连：

[0014] －当两个压电器件的极化方向相反时，该压电换能器的两个压电器件中的每个压电器件的负电极连接到这两个压电器件中的另一个的正电极上，或

[0015] －当换能器的两个压电器件的极化方向相同时，两个负电极相互之间和两个正电极相互之间连接。

[0016] 同样地作为选择，一压电换能器的每个压电器件相对于该压电换能器的主平面是对称的。

[0017] 同样地作为选择，同一压电换能器的两个压电器件相对于中心轴线是相互对称的。

[0018] 同样地作为选择，一压电换能器的每个压电器件的极化方向与该压电换能器的另一压电器件的极化方向相反。

[0019] 同样地作为选择，两个极化平行于中心轴线。

[0020] 同样地作为选择，每个压电器件的极化从其两个电极中的一称为负电极的电极，延伸直到其两个电极中的另一称为正电极的电极，一压电换能器的每个压电器件的正电极连接到该压电换能器的另一压电器件的负电极。

[0021] 同样地作为选择，每个压电换能器的每个压电器件在围绕中心轴线的一角扇形区中延伸，该角扇形区与其它压电器件的角扇形区不同。

[0022] 同样地作为选择，每个角扇形区是四分之一圆（un quart angulaire）。

[0023] 同样地作为选择，每个压电换能装置包括一连接构件，连接构件包括：

[0024] －底部，该压电换能装置的压电器件固定在底部上，和

[0025] －杆，杆在一端部固定在底部上和在另一端部固定在基体上，杆在中心轴线上延伸和用于根据震波在基体中通过的移动方向被移动，

[0026] 连接构件被设计用以将杆的移动转化为在压电器件上的应力，应力在包含中心轴线和垂直于移动方向的应力分隔轴线的两侧上方向相反。

[0027] 同样地作为选择，杆插入基体中。

[0028] 同样地作为选择，杆是中空的，以具有管形形状，特别是在长度方向上开有槽口，以能够接纳螺钉或塞帽，当所述螺钉或塞帽被压插入或拧紧在所述杆中时，其增大杆的直径和允许获得与基体的紧密联接。

[0029] 同样地作为选择，两个主平面相互垂直。

[0030] 同样地作为选择，交互面板此外包括利用压电换能装置的测量信号在基体上定位震波源的定位系统。

附图说明

[0031] 借助于接下来的说明，本发明将更好地得到理解，所述说明仅仅作为示例给出并参照附图进行，附图中：

[0032] －图1是根据本发明的交互面板的一示例的示意性透视图，

[0033] －图2是图1的交互面板的压电换能装置的示意性透视和剖视图，

[0034] －图3是图2的装置的第一压电环的分解透视图，

[0035] －图4是图2的装置的第二压电环的分解透视图，

[0036] －图5示出图1的交互面板的定位系统，

[0037] －图6是固定于震波在其中传播的基体的图2装置的剖视图，

[0038] －图7是在震波经过时发生变形的图6装置的剖视图，

[0039] －图8是在震波经过时图3的第一压电环的俯视图，

[0040] －图9是在震波经过时图4的第二压电环的俯视图，

[0041] －图10是示出由图1的交互面板所实施的探测和定位方法的相继步骤的方框图，[0042] －图11是根据本发明的交互面板的一变型的示意性透视图，

[0043] －图12到图18是根据本发明的压电换能装置的一些变型的剖视图，[0044] －图19是根据本发明的交互面板的一变型的剖视图，

[0045] －图20是图19的交互面板的压电换能装置的分解透视图，和

[0046] －图21是示出由图19的交互面板所实施的探测和定位方法的相继步骤的方框图。

具体实施方式

[0047] 参照图1，根据本发明的交互面板100的一示例首先包括基体102，例如平板、地板又或地面。优选地，基体102具有平坦的表面104。同样优选地，基体102是板，例如实木板或刨花板，或甚至是塑料、金属、玻璃或混凝土制的板。基体102用于传播震波，震波以相同速度按照沿平坦表面104的传播方向传播而无论在基体表面的传播方向如何。

[0048] 交互面板100此外包括三个压电换能装置106、108和110。每个装置106、108和110在基体的平坦表面104上固定于基体102，和被设计以提供三个震波测量电信号。装置
106、108和110呈等边三角形布置，在两个装置之间的中位距离为p。轴的原点例如取在两个装置之间的中位距离处。

[0049] 交互面板100此外包括定位系统112，定位系统112利用所述装置106、108和110的测量信号在基体102上定位震波源。

[0050] 交互面板100此外包括在装置106、108和110与定位系统112之间的连接件113，用以传输测量信号。在所描述的示例中，这些连接件113包括同轴线缆。

[0051] 现在将描述装置106，知晓的是其它装置108、110都是相同的。

[0052] 参照图2，装置106首先包括连接构件114，连接构件114用于将下文中会描述到的压电器件连接到基体102。优选地，连接构件114是单体构件式的和以金属制成，例如以铝或硬铝制成。连接构件114首先包括底部116，压电器件固定在底部上。底部116呈中心轴线为AA'的盘的形式，该底部包括圆形周沿118，所述圆形周沿配有按中心轴线AA'彼此相对的第一环圈120和第二环圈122。底部116此外包括中心部分124，中心部分124的厚度小于周沿118的厚度。更为确切的说，周沿118具有恒定的厚度，而中心部分124具有从周沿118向中心轴线AA'减小的厚度。连接构件114此外包括杆130，该杆从连接构件114的中心按中心轴线AA'延伸。杆130用于与基体102接触。杆130配有：一端部130A，该端部固定于底部116；和一自由端部130B，该自由端部经过基体的表面104插入或埋入基体102中。杆130用于当震波在基体102中通过时，沿垂直于中心轴线AA'的移动方向被移动，如将在下文中所阐述的。优选地，当基体102具有的厚度小于10厘米时，杆130在基体102中插入该基体的一半厚度。不然的话，杆130优选地在基体102中插入到这样的深度上：该深度小于震波在杆和基体102中传播的模式的最小的半波长。在所描述的示例中，杆130是中空的，以具有管形形状。使用管形的杆130的益处在于减小其辐射阻抗，使得所述装置106适于探测高频或适于固有阻抗小的基体，如塑料基体。优选地，杆130具有的外径小于用于在基体102中传播的波的半波长。此外，杆130在其长度方向上开有槽口，以便能够接纳螺钉或塞帽（未显示），当螺钉或塞帽在杆中压插入或拧紧时，其增大所述杆的直径和允许获得与基体102的紧密联接，这有时是是难以用简单的黏合剂获得的。需要注意的是，基体102可以是具有双壁或双层玻璃的界接体的板之一，杆130允许通到双壁的内板和/或外板。双壁的两个壁可被开孔和进行锪孔加工，以使得杆和基体之间的紧密接触在该板上或同时地在两个板上及在有利的深度上产生。

[0053] 所述装置106此外包括具有中心轴线AA'的第一压电环132及第二压电环134，每个压电环分别固定在连接构件114的第一环圈120和第二环圈122上。

[0054] 所述装置106此外包括两个印刷电路板136、138，所述两个印刷电路板分别覆盖第一压电环132和第二压电环134，以便利用连接构件114将它们夹紧。第一印刷电路板136包括两个连接器140、142，用以分别提供第一测量信号和第二测量信号，如在下文中将要阐述的，第一和第二测量信号允许探测震波的入射角和因此将在下文中被称为角测量信号。第二印刷电路板138包括一个连接器144，用以提供震波的平面外分量的第三测量信号，如将在下文中所阐述的，其因此将在下文中被称为平面外的测量信号。在所描述的示例中，连接器是用于同轴线缆的连接器。每个印刷电路板136、138此外包括一些导电轨，这些导电轨一方面将第一压电环132连接到第一和第二连接器140、142，和另一方面将第二压电环134连接到第三连接器144。

[0055] 参照图3，第一压电环132包括两个压电换能器146、148，每个压电换能器包括两个压电器件，分别为150、152和154、156。每个压电器件150、152、154、156在围绕中心轴线AA'的角扇形区中延伸，该角扇形区与其它器件的角扇形区不同。优选地，所述角扇形区没有相互交迭。更为确切的说，每个压电器件150、152、154、156形成第一压电环132的一个角扇形区，在所描述的示例中为90°的角扇形区，即四分之一圆。同一压电换能器146、148的两个压电器件150、152和154、156相互面对布置，以便它们相对于中心轴线AA'是相互对称的。此外，同一压电换能器146、148的两个压电器件150、152和154、156中的每一个都具有相对于同一平面的对称性，该平面被称为主平面，其包含中心轴线AA'。这些主平面相应地对于两个压电器件150、152被标记为PP1，和对于两个压电器件154、156则被标记为PP2。可以注意到，两个压电换能器146、148具有相同的中心轴线AA'，它们的主平面PP1、PP2相互间形成非零的角度。优选地，如同所描述的示例中，这些主平面是垂直的。此外，可以注意到，两个压电换能器146、148共享同一连接构件114。

[0056] 每个压电器件150、152、154、156具有相对于中心轴线AA'相对的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面分别地标记为150A、150B、152A、152B、154A、154B和156A、156B。第一表面150A、152A、154A、156A形成第一压电环132的第一环圈132A，而第二表面150B、
152B、154B、156B形成第一压电环132的第二环圈132B。

[0057] 每个压电器件150、152、154、156的每个第一和第二表面被覆以一电极。覆盖第二表面150B、152B、154B、156B的电极全部都相互间连接，以形成呈环圈状的带有标号158的单一电极，第一压电环132通过该单一电极被固定在连接构件的第一环圈上。覆盖第一表面150A、152A、154A、156A的电极分别带有标号160、162、164和166。

[0058] 每个压电器件150、152、154、156具有从称为负电极的其一电极向被称为正电极的其另一电极取向的、在中心轴线AA'方向上的极化。极化通过图3上的箭头指示。每个压电换能器146、148的两个压电器件150、152和154、156的极化方向相反。因此，对于压电器件150，其第二电极150B是正电极，而其第一电极150A是负电极，和对于压电器件152，其第二电极152B是负电极，而其第一电极152A是正电极。同样地，对于压电器件154，其第二电极154B是正电极，而其第一电极154A是负电极，和对于压电器件156，其第二电极156B是负电极，而其第一电极156A是正电极。

[0059] 每个压电换能器146、148的两个第一电极150、152和154、156相互间连接。因此，每个压电换能器146、148的两个压电器件150、152和154、156并联安装，一压电器件的正电极与另一压电器件的负电极相连。

[0060] 参照图4，第二压电环134由具有第一环圈170和第二环圈172的单一环形压电器件168形成。每个环圈170、172被覆盖以相应的电极174、176。环形压电器件168具有从第一电极174向第二电极176的按中心轴线AA'的极化。第二压电环134通过其第二环圈170固定在连接构件114的第二环圈122上。

[0061] 参照图5，定位系统112首先包括模拟多路转换器178，用以按照控制选择测量信号之一。

[0062] 定位系统112此外包括宽带放大器180，其连接到模拟多路转换器178上，以放大所选择的测量信号。

[0063] 定位系统112此外包括第一带通滤波器182，其连接到宽带放大器180，以过滤所放大的信号。该第一带通滤波器182例如是Delyannis滤波器，其通频带例如集中在26kHz上。

[0064] 定位系统112此外包括第二带通滤波器184，其连接到宽带放大器180，以过滤所放大的信号。该第二带通滤波器184例如是Delyannis滤波器。优选地，其通频带集中在不同于第一滤波器182频率的频率例如7kHz上。

[0065] 定位系统112此外包括处理链186，其与第二带通滤波器184相连，以在所过滤的测量信号具有的能量大于一预定阈值时提供触发信号。该处理链186例如按顺序包括求积分器（quadrateur）、峰值检波器、跟随电路、积分器和开关晶体管。

[0066] 定位系统112此外包括微控制器188。微控制器188首先与模拟多路转换器178相连以控制该模拟多路转换器，以便对测量信号一个在另一个后地进行选择。

[0067] 微控制器188包括先进先出（英文术语“First In First Out”即FIFO）类型的存储器190，以滑动地记录测量信号。

[0068] 微控制器188与第一带通滤波器182相连，以便当所过滤的测量信号是角测量信号时（即当其控制模拟多路转换器178以选择角测量信号时），将所过滤的测量信号数字化并加以记录。

[0069] 微控制器188此外与第二带通滤波器184相连，以便当所过滤的测量信号是探测信号时（即当其控制模拟多路转换器178以选择探测信号时），将所过滤的测量信号数字化并加以记录。微控制器188此外与处理链186相连，以便当测量信号是探测信号时（即当其控制模拟多路转换器178以选择探测信号时），接收测量信号中的活动探测信号。

[0070] 因此，微控制器188从所述装置106、108和110以过滤的和数字化的形式接收所有测量信号。

[0071] 现在将阐述所述装置106、108和110的运行。

[0072] 参照图6，由在基体102上的冲击所产生的震波在包含于图6平面中的方向D上传播。震波引起基体102的材料平行于基体102发生局部变形，这种变形被称为平面中的变形，和震波引起材料垂直于基体102发生变形，该变形被称为平面外的变形。在以均匀的和各向同性的材料实施的小厚度板中，震波是蓝姆（Lamb）波，所述震波基本按照两种传播模式传播：变形相对于基体中平面对称的对称模式，和变形相对于基体中平面反对称的反对称模式。在图6上示出在杆130所处的位置对于反对称模式的平面中的变形。

[0073] 参照图7，这些变形引起杆130在包含传播方向D和横向于基体102的平面中倾斜，该平面被称为倾斜平面，对应图6的平面。因此，在震波通过时，杆130在倾斜平面中移动，特别地在传播方向D上移动。

[0074] 杆130的移动引起底部116的应力，该应力被传递给第一和第二压电环132、134。

[0075] 因此，连接构件114将杆130的移动转化为在第一和第二压电环132、134的压电器件上的应力。更为确切的说，杆130的移动产生分别在一平面的两侧上的两个合应力，该平面称为变形分隔面PS，垂直于移动方向D和包含中心轴线AA'。因此，每个压电环在其位于所述应力分隔面PS的一侧的一半上经受合应力之一，而在其位于所述应力分隔面PS的另一侧的一半上经受另一合应力。这两个合应力方向相反，或者换句话说，相对于所述应力分隔面PS是反对称的。可以注意到，应力分隔面对应于震波的波前。

[0076] 在其所经受的应力的作用下，每个压电器件的极化发生改变，引起在其两个电极的每一个中出现相反符号的电荷。

[0077] 参照图8，应力分隔面PS与第一主平面PP1形成角度 而与第二主平面PP2形成角度

[0078] 由于所述合应力（在附图上通过不同影线表示）在应力分隔面PS的两侧上方向相反，因而正电荷出现在第一电极的位于应力分隔面PS一侧的部分上，而负电荷出现在第一电极的位于该应力分隔面PS另一侧的部分上。对于同一电极，这些正电荷和负电荷相混合以提供电极的总电荷。在图8上，正电荷和负电荷以未混合的方式示出。因此，第一压电换能器146的压电器件150的电极160包括带有正电荷的部分160+和带有负电荷的部分160－，而另一电极162包括带有正电荷的部分162+和带有负电荷的部分162－。第二压电换能器148的压电器件154的电极164仅仅包括带有正电荷的部分154+，而另一电极166仅仅包括带有负电荷的部分166

[0079] 因此，在每个电极上的总电荷取决于该电极的位于所述应力分隔面两侧的比例，和因而取决于应力分隔面PS的角位置。特别地，当带有正电荷的部分与带有负电荷的部分大小相同时，在每个电极上的总电荷最小（绝对值）。在应力分隔面PS将该电极一分为二时，即当传播方向D垂直于该电极的主平面时，这种情况会产生。同样地，当每个电极完全位于应力分隔面的一侧或另一侧时，每个电极的总电荷是最大的（绝对值）。在应力分隔面PS与该电极的主平面形成大于45°的角度时（在图8上电极164和166的情形），这种情况则会产生。因此，在每个电极上的总电荷取决于在其主平面和应力分隔面PS之间的角度，即取决于其主平面和震波传播方向D之间的角度。

[0080] 参照出于清楚考虑未示出应力的图9，第一压电环132的电极158包括带有正电荷的一半和带有负电荷的一半，使得该电极158的总电荷没有较大变化，实际上保持恒定。

[0081] 因此，每个压电换能器146、148提供一测量电信号，所述测量电信号取决于其主平面PP1、PP2和震波传播方向D之间的角度。

[0082] 对于电极158同样地，两个电极174和176的总电荷几乎保持恒定，使得第二压电环134对震波的平面中的应力极不敏感。

[0083] 此外，所述震波的平面外的变形平行于中心轴线AA'移动所述连接构件114，使得应力在每个环132、134上是均匀的。

[0084] 由于压电器件150、152、154、156的交替极化和它们相互之间的连接，因而第一压电环132对震波的平面外的变形极不敏感。

[0085] 相反地，由于第二压电环134仅仅由唯一压电器件170组成，因而该第二压电环对震波的平面外的应力敏感。

[0086] 参照图10，现在将描述交互面板100的运行。

[0087] 在步骤200的过程中，微控制器188从每个压电换能装置接收三个测量信号和将这些测量信号以滑动的方式记录在其存储器190中。

[0088] 在步骤202的过程中，震波首先到达所述装置106。

[0089] 在步骤204的过程中，所述装置106提供对应震波探测的三个测量信号。

[0090] 在步骤206的过程中，通过处理链186测量所述装置106的平面外测量信号的累积能量。

[0091] 在步骤210的过程中，震波到达其它装置108、110。

[0092] 在步骤212的过程中，这些装置108、110每个提供对应震波探测的三个测量信号。

[0093] 在步骤216的过程中，累积能量超过预定阈值，使得所述处理链提供触发信号。

[0094] 在触发信号接收后的步骤218的过程中，微控制器188停止记录所述装置106、108、110的测量信号。在此时刻，微控制器188具有对应于由所述装置106、108、110进行的震波探测的所有测量信号的开始部分（début）供其使用。

[0095] 在步骤220的过程中，微控制器188确定每个装置106、108、110的角测量信号的相位和幅度。

[0096] 在步骤222的过程中，对于每个装置106、108、110，微控制器188利用该装置的角测量信号的幅度和相位来确定震波在所述装置上的入射角。在本领域技术人员的能力范围内，入射角可通过许多方式确定，这里对这些方式不再进行细述。

[0097] 在步骤224的过程中，微控制器188利用在前一步骤确定的角度通过三角测量确定声波源的位置，三个装置106、108、110在基体102上的位置对于微控制器188已知的。例如，这些位置在安装交互面板100的时刻被记录在微控制器188中。

[0098] 在图1上所示的例子中，装置106、108、110呈等边三角形布置，以使得声波源的坐标（x，y）满足以下的三个方程组，每个方程对应一确定的角度：

[0099]

[0100] θ1、θ2、θ3是确定的角度，p是在两个装置之间的中位距离。

[0101] 优选地，为确定坐标（x，y），微控制器188仅仅使用对应于其绝对值差最接近90°的两个角度的两个方程。

[0102] 作为补充，微控制器188可在步骤226的过程中，通过本领域已知的通过差别渡越时间进行定位的定位方法，利用平面外测量信号来确定震波源的位置。

[0103] 参照图11，示出根据本发明的交互面板300的一变型。该交互面板300与图1的交互面板100相同，只除了其包括与其它三个装置相同的第四压电换能装置302和这四个装置106、108、110、302在基体102上呈矩形布置。

[0104] 在此情形下，微控制器188被构造成对四方程组求解。这里仍然，微控制器188优选地被构造成仅仅使用对应于其绝对值差最接近90°和其幅度最高的两个角度的两个方程。

[0105] 特别是在声波源对应于按相对基体102的表面104非常贴近的方向进行冲击的情形中，对幅度的考虑是有利的，这是因为在此情形下，辐射声场在基体表面104上的前进（attaque）方向（即传播方向）上占据优势。

[0106] 在接下来的附图中，出于清晰的考量，印刷电路板将被省略。

[0107] 参照图12，示出可被用在交互面板100中的压电换能装置310的一变型。该装置310与图2的装置106的主要区别在于：现在带有标号312的杆呈尖端状，穿过其表面104插入基体102中。该装置310特别适于配备于地面以定位地震，或配备于建筑物地面，以监测和定位与人类活动相关的声源。杆312的底部的直径（即现在带有标号312A的其固定端部的直径）保持小于基体102的半波长。

[0108] 参照图13，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置320的一变型。该装置320与图2的装置106的主要区别在于：现在带有标号322的杆向喇叭形的自由端部322B扩大，从而界定垂直于中心轴线AA'的平坦的联接表面324。该联接表面324用于紧贴基体
102的表面104。该联接表面324的使用允许提高装置320的灵敏度。但作为抵偿，所述装置会更加干扰震波，使得入射角的确定会受到干扰。

[0109] 参照图14，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置330的一变型。该装置330与图2的装置106的主要区别在于：其此外包括对震波干扰较小的管形适配器332，该适配器具有平坦的联接表面334和配有接纳所述杆130的自由端部130B的开口。联接表面334用于紧贴基体的表面104。联接表面可例如通过粘接保持于基体表面。管形适配器
332例如以弹性体材料或甚至软塑料制成。

[0110] 参照图15，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置340的一变型。该装置340与图13的装置320的主要区别之处在于：连接构件114此外包括第二杆342，第二杆沿着中心轴线AA'在第一杆322的相反方向上延伸。装置340此外包括至少一翼部344，所述至少一翼部平行于中心轴线AA'延伸和固定在第二杆342上。优选地，所述装置包括偶数个翼部344，这些偶数个翼部围绕第二杆342以恒定的角间距分布，例如在四个翼部的情形下它们相互间垂直。该或这些翼部344的作用在于截取在空气中传播的空气波。第二杆
342的作用在于将截取的空气波传递到底部116，底部116将所述空气波传递到压电环132、
134。因此，该装置340也可用作麦克风。

[0111] 参照图16，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置350的一变型。该装置350与图2的装置100的主要区别在于：连接构件114的现在带有标号352的底部不再包括厚度向中心轴线AA'减小的中心部分，而是具有恒定的厚度。此外，连接构件114包括基座354，所述基座固定在底部352的中心、与杆相对，和用于靠置在地面355上。现在带有标号356的杆呈尖端状，基体102用于通过其表面104靠置在尖端上。与基体102的联接是点状的或准点状的事实，限制了对入射波前的干扰，以使得角度选择性是最优的。作为抵偿，装置350的灵敏度较弱。因此，当震波、例如通过强冲击产生的震波强时，装置350优选被使用。

[0112] 参照图17，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置360的一变型。该装置360与图13的装置320的区别尤其在于：其不包括第二压电环。该装置360相反地包括基部362，基部配有内腔洞364，连接构件114布置在内腔洞中。该连接构件通过其第二环圈
122靠置在基部362上。杆322在图13上之外的另一方向上延伸，基体102靠置在杆322的喇叭形的自由端部322B的联接表面324上。如同对于图13的装置320，宽延的联接表面的使用增加所述装置360的灵敏度。

[0113] 图16和图17的变型特别适于这样的情形：基体102是具有小于10厘米的厚度的台或板，例如可经受淬火、在其廓围上倾斜的玻璃板等。本发明则允许获得一种交互面板，而不需要改变基体。此外，在这些变型中，所述装置优选地离开基体102的边部布置，隔开基体102的边部至少两个或三个波长。

[0114] 参照图18，示出可在交互面板100中使用的压电换能装置370的一变型。该装置370与图2的装置106的主要区别在于：其不包括第二压电环134，连接构件114的底部116的第二环圈122因此直接地紧贴、例如借助环氧胶粘剂粘接在基体102的表面104上。在该变型中，第二环圈122优选地从连接构件114的周沿118延伸到其中心部分124，也就是一直延伸到杆130。同样在该变型中，杆130可以是中空的，可插入到基体102中，利用联接元件372如螺钉、塞帽或由钻头（mèche）和膨胀螺丝构成的组件实现改进联接。在图18上示出的非限定性示例中，联接元件372包括螺钉，所述螺钉从与基体102的表面104相对的表面在杆130的螺纹内部拧紧。这种装配优化灵敏度而较小相互影响。此外，这种装配允许：
在交互面板是双层玻璃式的情形下，探测例如偏移到在使用者侧布置的另一外部基体上的矢量信号，杆130穿过内层玻璃，插入外层玻璃中，而不必穿过该外层玻璃，第二环圈122通过粘接联接于内层玻璃，这保证了双层玻璃的密封性和换能装置在例如包括双层玻璃的店面橱窗内侧的布线和安装。于是，利用同一换能装置使得内外两层玻璃敏感。

[0115] 参照图19，示出交互面板450的一变型。

[0116] 在该变型中，现在带有标号452的基体和压电换能装置与图1的基体和压电换能装置不同，这些压电换能装置中的分别带有标号456和458的两个装置在图19上可见。

[0117] 实际上，每个装置456、458包括具有相同的中心轴线AA'、BB'的相同的两个压电盘460、462和464、466，和对于每个装置456、458，基体452包括彼此相对就位的两个锪孔468、470和472、474，每个锪孔位于基体452的一相应的表面476、478上。两个锪孔468、
470和472、474中的每一个用于接纳所述装置456、458的两个压电盘460、462和464、466之一。每个装置456、458提供两个角测量信号，如将在下文中阐述的，不过没有任何平面外测量信号。

[0118] 优选地，交互面板450包括所述装置456、458的保护框架或保护有机硅树脂（未显示），其覆盖锪孔468、470，472、474。优选地，有机硅树脂对于声波是可透的。

[0119] 此外，定位系统112与图1的定位系统是相同的，只除了定位系统112没有包括与平面外测量信号的处理相关的元件184、186。

[0120] 参照图20，现在将更为详细地描述图19的装置456，知晓的是其它装置是相同的。

[0121] 第一压电盘460包括两个压电换能器480、482，每个压电换能器包括两个压电器件，分别为488、490和492、494，这些压电器件只除了其形成盘的四分之一而非环的四分之一外，与图3的压电器件是相同的。

[0122] 每个压电器件488、490和492、494具有相对于中心轴线AA'相对的第一表面和第二表面，它们分别带有标号488A、488B、490A、490B和492A、492B、494A、494B。第一表面488A、490A和492A、494A形成第一圆形表面460A，而第二表面488B、490B和492B、494B形成第二圆形表面460B。

[0123] 每个压电器件488、490和492、494的每个第一和第二表面被一电极覆盖。覆盖第一表面488A、490A和492A、494A的电极分别带有标号500、502、504和506，而覆盖第二表面488B、490B、492B、494B的电极带有标号508。

[0124] 第二压电盘462与第一压电盘460是相同的，只除了第二压电盘462是倒置的，使得它们的两个第二圆形表面相互面向。换句话说，这两个压电盘相对于基体452相互对称。在图20上，对于第二压电盘462，使用与对于第一压电盘相同的标号，除了这些标号还伴随有“′”以外。

[0125] 两个第二圆形表面460B和460B'在相应的两个锪孔468、470中被粘接在相应的两个表面476、478上。

[0126] 第一压电盘460的每个压电换能器480、482的两个第一电极500、502和504、506相互间连接，对于第二电极同样如此。因此，每个压电换能器460、462的两个压电器件480、482和484、486并联安装，一个压电器件的正极化的电极与另一压电器件的负极化的电极相连接。第二压电盘462的电极以相同方式相互间连接。

[0127] 此外，第一压电盘460的每个换能器480、482的第一电极与相对于基体452与之对称的换能器482’、480’的第一电极相连接。两个压电盘460、462的第二电极以相同方式相连接。相对于基体452对称的换能器因此并联连接。

[0128] 交互面板450适于薄板，如用于电脑屏幕的平板。

[0129] 由于压电盘460和462相对于基体对称和由于它们的压电换能器并联连接，因此所述装置456对反对称震波非常不敏感，但对于对称震波则非常敏感。

[0130] 参照图21，现在将描述交互面板450的运行。

[0131] 在步骤600的过程中，在基体452的表面476上发生冲击，该冲击在基体452中产生震波。这种冲击与表面476形成角度θ，该角度称为冲击角。

[0132] 在步骤602的过程中，震波到达每个装置456、458。

[0133] 在步骤604的过程中，作为响应，每个装置456、458提供两个角测量信号。

[0134] 在步骤606的过程中，微控制器188利用所述装置456、458的角测量信号，通过三角测量确定冲击的坐标。

[0135] 在步骤608的过程中，微控制器188利用角测量信号的相位来确定冲击角θ。实际上，已注意到的是，随着冲击角θ增大，两个装置的角测量信号越来越反相，和根据冲击角θ是正的还是负的，还产生相位颠倒。

[0136] 探测冲击角的益处在于就触摸姿势而言进行这样的使用：可简单地通过用指肚以贴平的方式碰击屏幕表面，特别是例如用以挑选图形输入板或图表的图像和文件或者翻页。因此，可通过在基体上的冲击的方向上的增量（辐射声波的最大强度的方向），朝一方向或朝另一方向翻动页面，移动窗口、图标、文件。这种特性显著地应用于在交互式餐馆表单上浏览菜单。在这种应用中，菜单可被投影到交互面板450上以形成表单，例如通过视频投影或通过在表单下面布置显示器。如果计算机应用提供将该信息用作与计算机的交互工具，则可通过执行成一系列的相继碰击和如有需要通过利用冲击角θ，来选择和翻滚菜单。此外，在简单的情形中，贴平的碰击还可用于激活触摸开关类型的自动机构，用以例如根据触击方向和触击角度来点亮或熄灭或甚至调节光的强度，或甚至用以根据以贴平的方式和从下往上进行触击以使玻璃再上升，或以贴平的方式和从上往下的触击以使玻璃下降，来使玻璃升高或降下。此外，交互面板450还可被用作乒乓球桌或用作网球或高尔夫的训练墙。在此情形下，对冲击角θ的探测可被用于确定球围绕自身的转动。

[0137] 清晰可见的是，本发明允许在相对均匀和各向同性的基体中，即在传播速度在所有方向上都是相同的情形中，确定关于峰前的信息，其特征在于其波矢量的方向。这种方向是在换能器上的震波的入射角，这特别允许通过三角测量定位震波源。

[0138] 此外可以注意到，本发明并不局限于前文所述的实施方式。实际上，对于本领域技术人员清楚的是，可按照刚对其公开的教导，对上文所述的实施方式进行各种改变。

[0139] 例如，每个换能器的两个压电器件的极化可以是相同方向的。在此情形下，这两个元件的四个电极将串联连接。

[0140] 在接下来的权利要求书中，所使用的术语不应被理解为将权利要求限制于本说明书中展示的实施方式，而应被理解为其中涵盖所述权利要求旨在覆盖的所有等同方案，这是由于这些等同方案的表达和由于对其的考虑对于本领域技术人员来说通过将其普通知识应用来实施刚对其公开的教导，是在其能力范围以内的。