电子琴情感琴键键盘制造技术

本发明专利技术是一类属于电声学领域的使弹奏者可以通过指力轻重变化控制电子琴音量变化，从而很好地表达弹奏者情感的电子琴琴键、键盘。采用本发明专利技术可以使一般电子琴能与钢琴媲美。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为1987年3月26日提交的071030346号共同申请的部分连续申请。本专利技术涉及测量线度和角度的位移测量装置，特别涉及电容测量装置。许多测量线度和角度的电容测量装置已得到改进，在这些装置中，一系列分立的电容耦合电极彼此间能够发生相对位移，由此产生经处理能够提供内插(interpolation)测量数据的电信号。这些装置的实例包括申请人本人在美国专利No.4420754(′754专利)中公开的已有装置和在美国专利No.4586260(Baxter等人)中公开的装置以及美国专利No.4654524(kita)中公开的装置。各种相关因素影响这些测量装置的分辨率和精度，包括电极的尺寸和间距以及测量元件的几何结构和对正的精度。作为信号噪音的函数的数据内插等级和精度也是很重要的。信号噪音包括电极间的附加耦合引起的噪声和电信号处理的混杂噪音。如果不显著地增加制造的成本和复杂性以及引入非线性灵敏度或所需的高质量信号处理，则使得电容测量装置的分辨率显著改进是不可能的。例如，前述的申请人在′754专利中公开的传感器中，分辨率基本上由刻度波长(即对一个给定信号相位，电容函数重复出现的距离，它与刻度电极的间距相对应的)和内插等级决定的。刻度波长越短，达到一个给定分辨率所需要的内插等级越低。反之，为实现同样的分辨率，增加内插等级，则允许更长的刻度波长。然而，在申请人′754专利中公开的传感器上，与发射信号的相位数目相对应的多个发射器电极被置于一个刻度波长之间，因此，发射器电极必须具有比刻度电极小得多的间距。所以，刻度波长的显著减少要受到显著减少相应的发射器电极的宽度和间距的能力的限制，并且需要将相对简单和便宜的制造技术(例如印刷电路技术)改变成复杂而昂贵的技术(例如薄膜气相淀积技术)。相似地，增加内插精度，需要电路更复杂和昂贵，并且在便携的手持测量装置(例如，测径器)中采用低电压系统的条件下，增加内插等级尤其重要。作为另一个例子，在前面提到的Baxter等人的系统中，发射器电极沿纵向分成空间正交的X组和Y组电极。双相位高频激励信号分别交替施加于发射器电极的元件上，产生了X和Y拾取信号，这表示将信号从滑动元件相应的X和Y组电容耦合到相临的接收器电极上。然而，发射器电极的分组排列使Baxter等人的系统游标(slider)和刻度之间间隔的非均匀性特别敏感。作为再一个例子，前述的Kita系统中，分别采用n和n+m个元件组成的两陈列产生一组输出，在相对于一组陈列元件的连续位置作图时，输出电平形成波，输出相位随两组陈列的相对位移而变化。通过测量相对于元件输出的最大可能值谱的相位变化来测量该位移。然而，这种测量技术需要对各个输出进行统计处理，以便获得每个输出的最大可能位置，这需要对有多组陈列元件的系统进行大量的运算。本专利技术的一个基本目的是提供一种改进的电容测量装置结构，它允许利用给定的制造技术得到较短的刻度波长。本专利技术的另一个目的是提供一种改进的电容测量装置结构，其中能更简单和便宜地实现给定的刻度波长，而不必增加间隙变化灵敏度或增加完成测量所需的信号处理量或复杂性。本专利技术的这些和其它目的可由一电容测量装置实现。该装置包括分别安置在相对位移的第一和第二支撑元件上并与测量轴对正的第一和第二电容耦合测量陈列，以便得到一个随支撑元件间的相对位置变化的电容特征曲线。第一测量陈列包括以定义为刻度波长的Pr为间距而均匀隔开的一系列分立的第一电极，第二测量陈列包括一系列分立的第二电极，将第二电极如此安置，以使得能够根据支撑元件的相对位置与第一测量组的不同部分进行电容耦合。第二电极的排列确定了许多各具有N个电极的电极组，其中，N为一大于2的整数，并且，其中ⅰ)每个电极组具有相同的组距Pg.Pg为刻度波长的倍数;ⅱ)形成每个电极组的第二电极在相应的组中如此排列，以使其分别占据大于一个刻度波长距离的预定组位置，每个位置代表一族相应刻度波长分段位置中的不同位置，这些分段位置是将电极组距离分成与刻度波长相应的间隔，再把每个间隔分成N等段份得到的。组电极最好分布于整个组范围内，使得该组的每个间隔中至少有一个第二电极。根据本专利技术的另一方面，第二电极以间距Pt均匀隔开，组距Pg为刻度波长的整数倍，每组中的电极占据相应组位置的相同位置顺序。另一方面，第二电极间距不均匀，每组中的电极至少分成两个分组。在每一分组中的第二电极以第一间距均匀隔开，而分组之间以与第一间距不同的第二间距分开。非均匀隔开的第二电极组至少确定一个组族，族距Ps为刻度波长的整数倍，一族内各电极组中的第二电极占据的相应组位置是不同的。因此，一组内各分组的电极占据不同的相应刻度波长分段位置排列(Permutation)。根据本专利技术的再一方面，N个递增的不同周期变化的信号按各组中第二电极占据的相应刻度波长位置顺序施加于该组中相应的第二电极上，耦合到第二电极上的第一电极的输出汇成一合成信号，从该信号中可得到位移数据。作为本专利技术的一个结果，采用具有比刻度波长大的间距的第二电极，有可能得到相同的分辨率。这就允许或者用给定的制造技术得到较短的刻度波长，或者以更简单的方式得到一个给定刻度波长，而不必增加非线性灵敏度或者需要附加的或更复杂的信号处理。本专利技术的这些和其它特性和特点将通过下述的对最佳实施例的详细说明得到描述或理解。最佳实施例将参照附图给出描述，其中，相同的元件用相同的参考数字表示。附图说明图1为具有一个根据本专利技术构成的传感器的电容型测径器的透视示意图。图2是一个常规电容式传感器电极排列和按照本专利技术的传感器电极排列的比较图。图3-7是根据本专利技术的各种电极排列的示意图。图8为采用本专利技术的传感器的典型信号发生和处理装置的原理方框图。图9为图8所示装置产生的各种信号的波形时序图。参照图1，根据本专利技术构成的电容型线性测径器10基本上由传感器12和敏感元件40构成，传感器12包括第一线性支撑元件20和第二线性支撑元件30，第二线性支撑元件30可滑动地安装在支撑元件20上，以便沿测量轴X相对于元件20产生纵向位移。为方便起见，支撑元件20和30最好装有伸长的测径器臂(未示出)，以便对物体进行线性度测量。支撑元件20和30之间的间隙最好是0.05mm的量级(0.002吋)。彼此相对并与相应的测量轴和测量臂对正安置在相应的支撑元件上的分别由22和32表示的第一电极陈列和第二电极陈列。电极陈列22配装在支撑元件20上，它包括图中所示的一排分立的彼此电绝缘的接收器电极24，这些接收器电极具有相同的几何结构，并且根据预定的所需刻度波长，沿测量轴彼此隔开相同的间距Pr(相应的边缘之间的距离)。配置于支撑元件30上的电极陈列32包括一排分立的发射器电极34，这些发射器电极如此排列，使之能根据支撑元件20和30的相对位置与电极陈列22的不同部分进行电容耦合。电极34以预定方式相对于电极24如此排列，以便确定一个随支撑元件的相对位置变化的单值电容特性曲线，正如将在下面进一步解释的那样。探测电极布局也安置在相应的支撑元件上，它允许在将被检测的第一和第二陈列22和32之间进行电容耦合。如图所示，探测电极布局包括一个与支撑元件20上的每个接收器电极24相连的传输电极26和一个位于支撑元件30之上与电极34相临的、与传本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子琴情感琴键、键盘是一类属于电声学领域的使电子琴的弹奏者能很好地表达自己情感的电子琴琴键、键盘。其特征在于，将这种琴键、键盘接入电子琴电路中，能使电子琴弹奏者通过指力变化，控制电子琴音量变化，从而很好地表达自己的情感。这种电子琴情感琴键、键盘与一般电子琴琴键、键盘的不同不在于其外形、材料、机械结构，而在于其电子电路。

【技术特征摘要】
1.电容型测量装置，包括第一和第二支撑元件，所述支撑元件彼此之间能够相对移动，至少一个所述支撑元件能相对于测量轴移动；分别安装于所述第一和第二支撑元件上的第一和第二电极陈列，它们与所述测量轴对正，以便得到由所述支撑元件间的相对位置变化产生的电容特性曲线；所述第一电极陈列包括一系列分立的第一电极，这些电极以确定刻度波长的间距pr均匀隔开；所述第二电极陈列，包括一系列分立的第二电极，这些电极如此配置，使之能够根据所述支撑元件的相对位置与所述第一电极陈列的不同部分电容进行电容耦合；和所述第二电极如此排列，以便确定一系列以组间距pg隔开的测量元件组，其中每个电极组有N个测量元件，N是大于2的整数，形成每个所述电极组的第二电极被置于相应组中，使之占据分布于大于一个刻度波长距离的预定组位置，每个位置与一个不同的相应刻度波长分段组的相应位置相对应，刻度波长分段是把组间距分成与刻度波长相应的间距，再把每个间隔分成N等份而得到的；信号发生器装置，它将至少一个包括N个周期激励信号的合成信号施加于所述每个电极组的第二电极上，从而使所述激励信号能相应地按照每组中缂季莸南嘤潭炔ǔし侄挝恢盟承蚴┘佑诿孔橹杏氲诙缂南喽杂Φ囊桓龅缂希缓 探测器装置，它包括检测与所述的至少一个合成激励信号响应时，将第一电极电容耦合到所述第二电极陈列产生的输出信号的探测器电极装置，以便得到一个反映检测的第一电极输出信号总额的输出信号；和信号处理装置，它用于从所述探测器电极装置输出信号得到测量数据。2.如权利要求1所述的测量装置，其中所述信号发生器装置包括用于产生N个连续的不同的激励信号的装置。3.如权利要求1所述的测量装置，其中，所述信号发生器装置包括用于产生N个连续的不同的所述激励信号的合成信号的装置。4.如权利要求1所述的测量装置，其中，所述第二电极以间距Pt均匀隔开，所述组间距Pg是刻度波长的整数倍;并且每个组间隔中至少存在一个第二电极。5.如权利要求1所述的测量装置，其中，每个所述第二电极组中的第二电极至少分成两个分组，每个所述分组中的第二电极以第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淼林，王汉林，
申请(专利权)人：王淼林，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]