手寫多維力信息采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于身份認證技術領域，涉及到電子簽名，具體涉及一種手寫多維力 信息采集裝置。
【背景技術】
[0002] 生物識別技術是指依據人獨有的身體特征或行為習慣來對個體進行唯一鑒定。作 為一項新興的科學，生物識別技術已經深入到社會生活的各個層面，給公眾帶來安全保證， 成為公認的身份識別技術。生物識別所用到的特征通常具有唯一性，可定量測量，持久性等 特點，同時還要便于采集，用戶容易接受，樣本不易偽造，銀行等機構現在最為常用的防偽 方法是采集簽名和指紋，我們在一些消費場所通過銀行卡、信用卡等支付方式時也會有密 碼和電子簽名兩層保護。但是，簽名是一種靜態特征，具有可偽造的特點，作為一種靜態特 征使用在銀聯電子簽名等領域還存在一定的安全隱患。
【發明內容】
[0003] 為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種手寫多維力信息采集裝置，不僅 能采集到用戶的簽名，而且采集在書寫過程中產生的三維空間（0-ΧΥΖ坐標系統）多維力矢 量信息，這種"隱藏"在漢字背后的多維力信息，是別人無法看到的，從而也是無法模仿的， 而且手寫行為是一種主動行為，不同于掌紋、虹膜等靜態行為，因此，基于獲取的三維空間 多維力信息作為身份認證特征具有突出有益效果。
[0004] 本實用新型的技術方案是：一種手寫多維力信息采集裝置，所述采集系統包括數 據采集模塊和傳感系統信號處理器，數據采集模塊包括傳感器矩陣，傳感器矩陣設置在書 寫區域下方，所述傳感器包括X方向電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元 組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀電容 單元組成的梳齒狀結構，每個條狀電容單元包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極， 所述電容單元模塊包括由兩個以上寬度a。長度b。的條狀電容單元組成的第一條狀電容單 元組和兩個以上寬度ka。長度b。的條狀電容單元組成的第二條狀電容單元組。
[0005] 手寫多維力信息采集裝置，所述采集裝置還包括顯示模塊和敏感膜片，所述顯示 模塊連接傳感系統信號處理器，敏感膜片覆蓋在傳感器陣列表面，所述顯示模塊的長和寬 相比于傳感器陣列以相同的比例縮小。所述每個條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度 相同，驅動電極的長度大于感應電極長度，驅動電極長度兩端分別預留左差位S s和右差 位
，其中，為條狀電容單元的驅動電極長度，Wig為條狀電容 單元的感應電極長度。所述差位
其中d。為條狀電容單元介質 厚度，G為彈性介質的抗剪模量，τ_為最大應力值。所述梳齒狀結構包括20個以上條狀 電容單元、與條狀電容單元一一對應連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設有電極間距 a5。所述平行板面積S = 1(&。+2&5+1?1。)13。/2，其中，1為條狀電容單元數量，13。為條狀電容 單元的長度，a。條狀電容單元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的 條狀電容單元引線通過并聯或者獨立連接到傳感系統信號處理器。所述條狀電容單元的寬
?其中，d。為介質厚度，E為彈性介質的楊氏模量，G為彈性介質的抗剪模量。所 述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組與傳感系統信號處理器之間分別設有中間 變換器，中間變換器用于設置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系數。
[0006] 本實用新型有如下積極效果：本實用新型的電子簽名多維力信息采集系統采集書 寫過程中產生的三維空間（0-ΧΥΖ坐標系統）多維力矢量信息，這種"隱藏"在漢字背后的 多維力信息，是別人無法看到的，從而也是無法模仿的，而且手寫行為是一種主動行為，反 應了個體的習慣特征。另外，本實用新型將信息顯示模塊和采集模塊分開，避免刻意模范， 降低可模仿性，提高安全因子。本實用新型的電容壓力傳感器有效使用平板面積，并且通過 驅動電極兩端預留等方式有效解決三維力間耦合，并利用特殊的條狀電容結構，使法向與 切向轉換都達到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本實用新型的【具體實施方式】的條狀電容單元及其坐標系。
[0008] 圖2是本實用新型的【具體實施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0009] 圖3是本實用新型的【具體實施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0010] 圖4是本實用新型的【具體實施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0011] 圖5是本實用新型的【具體實施方式】的寬度為a。和ka。的電容對受力偏移圖。
[0012] 圖6是本實用新型的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器結構圖。
[0013] 圖7是本實用新型的【具體實施方式】的單元電容對的信號示意圖。
[0014] 圖8為本實用新型【具體實施方式】的手寫多維力信息采集裝置結構圖。
[0015] 圖9為本實用新型【具體實施方式】手寫區域結構圖。
[0016] 圖10為本實用新型【具體實施方式】三維力主要特征分量曲線圖。
[0017] 其中，1顯示模塊，2手寫區域，201敏感膜片，202傳感器陣列。
【具體實施方式】
[0018] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各 構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工 藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本實用新型的發明 構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0019] 本實用新型的主要思路是：現在常見的身份認證方法包括簽名和一些生物特征辨 別方法，比如指紋和虹膜等，但是指紋和虹膜涉及到個人隱私，簽名具有可偽造性，因此本 實用新型采用書寫背后的多維力信息作為一種輔助身份識別方法。書寫運動習慣，是人們 在長期的書寫過程中形成的具有特色的一種特征。同一用戶在書寫相同漢字的過程中，其 作用力的曲線呈現出相當程度的重復性，因此，運用生物力學方面的知識對漢字書寫過程 測量的數據進行力學分析，找出不同的書寫者在書寫過程中所體現的三維力特征與漢字構 成的關系，作為書寫的簽名識別。
[0020] 本實用新型的電子簽名多維力信息采集系統包括數據采集模塊、顯示模塊和傳感 系統信號處理器，數據采集模塊的核心是三維力傳感器，三維力傳感器采集書寫過程中的 筆尖與寫字板之間的三維力信息，三維力傳感器設置在書寫區域下方，采集書寫過程中的 作用力信息，傳感器輸出的弱信號通過放大、濾波以及模數轉化后送入處理器內，處理器實 現對數據的處理等，并將力采集模塊得到的軌跡信息傳輸給顯示模塊進行視覺反饋。本實 用新型中的手寫輸入模塊和顯示模塊分離，可以更加真實的反應出一個人的書寫習慣，被 模范的可能性降低，提高身份認證的安全性。
[0021] 如圖8所示，為本實用新型手寫力采集裝置，其中1為顯示模塊，2為書寫區域，如 圖2,書寫區域包括敏感膜片201和傳感器陣列202,敏感膜片為一層很薄的薄膜，覆蓋在 傳感器陣列的表面，傳感器陣列為矩形陣列，其長和寬都與顯示區域成相同的比例，也即顯 示區域的長和寬相比于傳感器陣列成相同的比例縮小，每個傳感器與顯示模塊的一個區域 一一對應，在實際的測繪簽名過程中，檢測到書寫力的傳感器所對應的顯示區域顯示字跡， 完成圖形顯示和交互功能，用戶可以直觀的看到手寫運動的結果。
[0022] 通過振蕩器把電容轉化為頻率之后，加入限幅放大器，因為振蕩器輸出有兩個變 化量即頻率和幅值，為了限制幅值的變化，并使幅值成為定值，從而使輸出量的變化只有頻 率，以它作為判斷被測量的大小。限幅器后面加上鑒頻器，用來補償其余部分的非線性，使 整個系統線性化，并將頻率信號轉換為電壓或者電流等模擬量輸出至放大器，最后再進行 放大輸出。
[0023] 如圖4-6為本實用新型壓力傳感器的極板結構圖，傳感器包括X方向電容單元組 和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y