4.1 表面声波

       表面声波是超声波的一种，他是在介质（玻璃或金属等刚性材料）表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格计算），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射，如图。

4.2 表面声波式触摸屏的结构

       表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃只是一块纯粹的强化玻璃，区别在于触屏技术，没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。 

       表面声波式触摸屏由发射换能器、接收换能器、反射板及控制器组成。不采用膜结构，采用廉价的压电陶瓷换能器。触摸屏的三个角分别粘贴着X、Y方向的发射和吸收声波的换能器。

1） 发射换能器 压电陶瓷换能器将控制器送来的5.53MHz电信号变换成波长约为500um的表面声波，表面声波在屏幕上沿直线传播，能发送一种高频声波跨越屏幕表面；

2） 反射条纹 表面声波式触摸屏四周刻着反射表面声波的反射条纹，位于触摸屏四周的反射阵列对表面声波进行空间取样，再向多路平行路径反射。经反射后继续在屏幕上来回传播。屏幕边缘的反射阵列将表面声波保持在合适的强度以内。位于各发射换能器对面的反射声波检测阵列合成每束反射声波，变成连续的反射声波交替的对水平和竖直方向进行扫描；

3） 接收换能器 两个接收换能器负责接收X和Y方向的声波信号，并将接收到的声波信号输出给控制器。

4） 控制器 控制器输出的5.33MHz的电信号变换成波长约500um的表面声波给发射换能器，同时控制器对收到的接收换能器的信号的速度与波长在玻璃中的已知传播速度进行比较，计算触摸点的位置。

4.3 表面声波式触摸屏的工作原理

       表面声波式触摸屏是利用声波可以在刚体表面传播的特性设计而成的。以右下角的X-轴发射换能器为例：发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。

       当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号。接收信号集合了所有在X轴方向上历经长短不同路径回归的声波能量，他们在Y轴走过的路程是相同的，但在X轴上，最远的比最近的多走了两倍X轴的最大距离。因此，信号的时间轴反应了各原始波形叠加前的位置，即X的坐标。

       发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标。之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标。

4.4 表声波式触摸屏的优缺点

表面声波触摸屏的优点：

1） 抗爆性 表面声波触摸屏的工作面是一层看不见、打不坏的声波能量，触摸屏的基层玻璃没有任何加夹层和应力结构（表面声波触摸屏可以发展到直接做到CRT表面，从而没有任何屏幕），同时玻璃自身硬度高且有一定的厚度，非常适合公共场所。

2） 成本低 每个方向只需一对换能器，尤其是10英寸以上的触摸屏，表面声波式触摸屏具有显著的成本优势，而且尺寸越大优势越大；

3） 反应速度快 在所有的触摸屏中反应速度最快，使用时感觉很流畅；

4） 能分辨出是灰尘、水滴还是手指 手指的触摸不可能是纹丝不动的，而水滴或尘土就能保持一直不动，控制器发现一个“触摸”超过3s保持不变后即自动识别为干扰物；

5） 拥有第三轴 压力轴，即Z轴，也就是压力响应。接触力量的不同造成的波形缺口不同，进而多出一个数值，可用于定义其他功能；

6） 不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长（维护良好情况下5000万次）；

7） 光学性能好 透光率（92%）和清晰度高，能保持清晰透亮的图像质量；

8） 不怕电磁干扰，无漂移 声波是机械波，不受电磁信号干扰。

表面声波式触摸屏的缺点：

1） 表面声波式触摸屏的条纹区只要受潮，就容易黏着空气中的灰尘，因为污垢导致定位错误，因此需要定期清洁；

2） 表面声波式触摸屏的换能器在长时间工作下，会因声能产生的压力而受到损坏；

3） 一旦玻璃屏幕破碎，触摸屏就报废了，无法修复；

4） 表面声波式触摸屏表面的灰尘和水滴会阻挡表面声波的传递，虽然控制器能分辨出，但当尘土积累到一定程度后，会阻塞触摸屏表面的导波槽，使信号衰减厉害，导致触摸屏变得迟钝甚至不工作，因此要注意使用环境的清洁。

4.5 表面声波式触摸屏的应用领域

       表面声波式触摸屏没有漂移，常应用于公共场所和笔式输入。目前主要应用于金融、电信、电力、邮政、银行、教育部门等的信息查询系统，城市街头信息查询系统、商场导购系统，银行自助系统，工业控制系统，医疗控制系统，娱乐控制系统等。