表面声波触摸屏（SAW）

表面声波触摸屏（SAW）。表面声波触摸屏（Surface Acoustic Wave，简称SAW）是一种利用声波传播表面的变化来检测触摸位置的触摸屏技术。它广泛应用于大型触摸屏幕，如信息亭、自助服务设备、数字签名板和交互式数字广告牌等领域。本文将详细探讨表面声波触摸屏的工作原理、优势、应用及其一些限制。

一、工作原理

表面声波触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成。声波发生器能够发送高频声波跨越屏幕表面，当手指或其他物体触及屏幕时，触点上的声波被阻止或干扰，从而确定触摸位置。

表面声波触摸屏通常由两个平行的表面声波传感器组成，这些传感器安装在透明的玻璃或塑料表面上。传感器产生超声波表面波，沿着触摸屏的表面传播。当有物体触摸屏幕表面时，它会干扰声波的传播，声波在表面传播时，通过反射和散射与触摸区域的干扰形成声波的阴影，这种阴影被传感器检测到，从而确定触摸点的位置。

声波屏设计的精妙之处在于每个方向只用一对换能器便能侦测整个触摸面。换能器通过压电效应将电信号转换为声波，声波在玻璃表面传播时遇到反射条纹产生反射，形成与Y轴平行的分量，并传至接收换能器。接收换能器再将声波重新转换为电信号，控制电路对该电信号进行处理，得到表征声波能量分布的波形。有触摸时，手指会吸收部分声波能量，回收到的信号会产生衰减，程序分析衰减情况可以判断出触摸点的坐标。

二、技术特点与优势

高灵敏度与准确性

表面声波触摸屏具有高灵敏度和准确性，通常支持4096×4096的分辨率，并能感知256级触摸力度。由于传感器布局在屏幕的四个角落，能够覆盖整个触摸区域，从而提高触摸的准确性和灵敏度。这种设计使得表面声波触摸屏适用于需要高精度和高灵敏度的应用。

多点触控

表面声波触摸屏支持多点触控，可以同时识别和跟踪多个触摸点。这使得用户能够进行多种手势操作，如缩放、旋转等，提高了用户体验和互动性。

耐用性强

表面声波触摸屏的传感器位于屏幕表面之下，相对较为保护，因此具有较好的耐用性。它能承受5000万次无故障触摸，并且不受温度、湿度等环境因素影响，适合在公共场所使用。

透光率高

表面声波触摸屏的传感器通常是透明的，不影响显示屏幕的可见性。其透光率高达92%，能够保持清晰透亮的图像质量，适用于需要高质量显示的应用。

抗污染能力强

由于传感器位于屏幕表面之下，表面声波触摸屏对于灰尘、油脂和其他污染物的影响相对较小，具有较好的抗污染性能。尽管灰尘和水滴会阻挡部分声波传递，但聪明的控制卡能够分辨出来，并在一定程度上进行补偿。

性能稳定

表面声波触摸屏技术原理稳定，控制器通过测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，因此具有非常稳定的性能。这种稳定性使得表面声波触摸屏在各种复杂环境中都能保持高精度和可靠性。

响应速度快

表面声波触摸屏的反应速度非常快，使用时感觉很顺畅。其高速响应能力使得用户在操作屏幕时能够获得即时的反馈，提高了交互效率。

第三轴（压力轴）响应

表面声波触摸屏还具有第三轴（压力轴）响应，能够感知用户触摸屏幕的力量。用户触摸屏幕的力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽越深。这个功能在某些应用中非常有用，例如在多媒体信息查询软件中，一个按钮就能根据触摸力度控制动画或影像的播放速度。

三、应用领域

表面声波触摸屏由于其独特的技术优势和广泛的应用领域，已经成为触摸屏技术中的重要组成部分。以下是表面声波触摸屏的主要应用领域：

信息亭

信息亭通常放置在公共场所，供人们查询信息、打印文件或进行其他自助服务。表面声波触摸屏在信息亭中的应用，能够提供直观、方便的用户界面，使得操作更加简单和高效。

自助服务设备

自助服务设备如ATM机、自助售票机、自助点餐机等，都需要一个可靠的触摸屏来与用户进行交互。表面声波触摸屏的耐用性和稳定性使得它成为自助服务设备的理想选择。

数字签名板

数字签名板在办公和法律领域有广泛应用，用于电子签名和文档确认。表面声波触摸屏能够精确捕捉用户的签名动作，确保签名的真实性和可靠性。

交互式数字广告牌

交互式数字广告牌在商场、车站等公共场所展示广告和信息，吸引人们的注意力。表面声波触摸屏使得观众能够通过触摸屏幕与广告内容进行互动，提高了广告的吸引力和效果。

工业和医疗设备

表面声波触摸屏也广泛应用于工业和医疗设备中，如触摸屏显示器、触摸屏控制器等。在这些应用中，表面声波触摸屏的高稳定性和耐用性能够满足复杂和严苛的使用环境。

四、限制与挑战

尽管表面声波触摸屏具有许多优势，但也存在一些限制和挑战：

受灰尘和油污影响

表面声波触摸屏表面的灰尘和油污会阻挡声波的传递，导致信号衰减。虽然控制卡能够分辨出干扰物并进行补偿，但尘土积累到一定程度时，触摸屏会变得迟钝甚至不工作。因此，需要定期清洁触摸屏，保持其表面清洁。

成本较高

表面声波触摸屏的制造成本相对较高，主要是由于其复杂的结构和精密的制造工艺。这使得表面声波触摸屏在一些低端应用中可能不具备竞争优势。

安装和维护复杂

表面声波触摸屏的安装和维护相对复杂，需要专业的技术人员进行操作。这增加了使用和维护的成本，也限制了其在一些场合的应用。

随着科技的进步和市场需求的变化，表面声波触摸屏也在不断发展和改进。未来的表面声波触摸屏可能会具备更高的分辨率、更快的响应速度和更强的耐用性。同时，通过引入新的材料和制造工艺，可以降低制造成本，提高市场竞争力。

此外，随着物联网和人工智能技术的发展，表面声波触摸屏也将与其他智能设备进行无缝连接，实现更加智能和便捷的交互体验。例如，通过与其他传感器的融合，可以实现更加丰富的手势识别和交互方式，提高用户体验和互动性。

综上所述，表面声波触摸屏作为一种先进的触摸屏技术，具有高灵敏度、准确性、耐用性和稳定性等优点，在各个领域有着广泛的应用。尽管存在一些限制和挑战，但随着技术的不断进步和市场的不断发展，表面声波触摸屏将继续发挥其独特优势，为人们的生活和工作带来更多便利和乐趣。