手写多维力信息采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于身份认证技术领域，涉及到电子签名，具体涉及一种手写多维力信息 采集装置。
【背景技术】
[0002] 生物识别技术是指依据人独有的身体特征或行为习惯来对个体进行唯一鉴定。作 为一项新兴的科学，生物识别技术已经深入到社会生活的各个层面，给公众带来安全保证， 成为公认的身份识别技术。生物识别所用到的特征通常具有唯一性，可定量测量，持久性等 特点，同时还要便于采集，用户容易接受，样本不易伪造，银行等机构现在最为常用的防伪 方法是采集签名和指纹，我们在一些消费场所通过银行卡、信用卡等支付方式时也会有密 码和电子签名两层保护。但是，签名是一种静态特征，具有可伪造的特点，作为一种静态特 征使用在银联电子签名等领域还存在一定的安全隐患。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种手写多维力信息采集装置，不仅能采 集到用户的签名，而且采集在书写过程中产生的三维空间（0-ΧΥΖ坐标系统）多维力矢量信 息，这种"隐藏"在汉字背后的多维力信息，是别人无法看到的，从而也是无法模仿的，而且 手写行为是一种主动行为，不同于掌纹、虹膜等静态行为，因此，基于获取的三维空间多维 力信息作为身份认证特征具有突出有益效果。
[0004] 本发明的技术方案是：一种手写多维力信息采集装置，所述采集系统包括数据采 集模块和传感系统信号处理器，数据采集模块包括传感器矩阵，传感器矩阵设置在书写区 域下方，所述传感器包括X方向电容单元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容单元组和 Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元 组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述 电容单元模块包括由两个以上宽度 a。长度b。的条状电容单元组成的第一条状电容单元组 和两个以上宽度ka。长度b。的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。
[0005] 手写多维力信息采集装置，所述采集装置还包括显示模块和敏感膜片，所述显示 模块连接传感系统信号处理器，敏感膜片覆盖在传感器阵列表面，所述显示模块的长和宽 相比于传感器阵列以相同的比例缩小。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度 相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位S s和右差 位δ右，b0驱=b0感+δ右+ δ左，其中，b0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b0感为条状电容 单元的感应电极长度。所述差位S s = δ φ，且.§左2 dQ · ^，其中d。为条状电容单元介质 厚度，G为弹性介质的抗剪模量，σ_为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状 电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距 a5。所述平行板面积S = 1(&。+2&5+1?1。)13。/2，其中，1为条状电容单元数量，13。为条状电容 单元的长度，a。条状电容单元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的 条状电容单元引线通过并联或者独立连接到传感系统信号处理器。所述条状电容单元的宽 度_ = ￥，其中，d。为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所 述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组与传感系统信号处理器之间分别设有中间 变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
[0006] 本发明有如下积极效果：本发明的电子签名多维力信息采集系统采集书写过程中 产生的三维空间（0-ΧΥΖ坐标系统）多维力矢量信息，这种"隐藏"在汉字背后的多维力信 息，是别人无法看到的，从而也是无法模仿的，而且手写行为是一种主动行为，反应了个体 的习惯特征。另外，本发明将信息显示模块和采集模块分开，避免刻意模范，降低可模仿性， 提高安全因子。本发明的电容压力传感器有效使用平板面积，并且通过驱动电极两端预留 等方式有效解决三维力间耦合，并利用特殊的条状电容结构，使法向与切向转换都达到较 高的线性、精度与灵敏度。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元及其坐标系。
[0008] 图2是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元示意图。
[0009] 图3是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元右向偏移示意图。
[0010] 图4是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元左向偏移示意图。
[0011] 图5是本发明的【具体实施方式】的宽度为a。和ka。的电容对受力偏移图。
[0012] 图6是本发明的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器结构图。
[0013]图7是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号示意图。
[0014] 图8为本发明【具体实施方式】的手写多维力信息采集装置结构图。
[0015] 图9为本发明【具体实施方式】手写区域结构图。
[0016] 图10为本发明【具体实施方式】三维力主要特征分量曲线图。
[0017] 其中，1显示模块，2手写区域，201敏感膜片，202传感器阵列。
【具体实施方式】
[0018] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0019] 本发明的主要思路是：现在常见的身份认证方法包括签名和一些生物特征辨别 方法，比如指纹和虹膜等，但是指纹和虹膜涉及到个人隐私，签名具有可伪造性，因此本发 明采用书写背后的多维力信息作为一种辅助身份识别方法。书写运动习惯，是人们在长期 的书写过程中形成的具有特色的一种特征。同一用户在书写相同汉字的过程中，其作用力 的曲线呈现出相当程度的重复性，因此，运用生物力学方面的知识对汉字书写过程测量的 数据进行力学分析，找出不同的书写者在书写过程中所体现的三维力特征与汉字构成的关 系，作为书写的签名识别。
[0020] 本发明的电子签名多维力信息采集系统包括数据采集模块、显示模块和传感系统 信号处理器，数据采集模块的核心是三维力传感器，三维力传感器采集书写过程中的笔尖 与写字板之间的三维力信息，三维力传感器设置在书写区域下方，采集书写过程中的作用 力信息，传感器输出的弱信号通过放大、滤波以及模数转化后送入处理器内，处理器实现对 数据的处理等，并将力采集模块得到的轨迹信息传输给显示模块进行视觉反馈。本发明中 的手写输入模块和显示模块分离，可以更加真实的反应出一个人的书写习惯，被模范的可 能性降低，提高身份认证的安全性。
[0021] 如图8所示，为本发明手写力采集装置，其中1为显示模块，2为书写区域，如图2， 书写区域包括敏感膜片201和传感器阵列202,敏感膜片为一层很薄的薄膜，覆盖在传感器 阵列的表面，传感器阵列为矩形阵列，其长和宽都与显示区域成相同的比例，也即显示区域 的长和宽相比于传感器阵列成相同的比例缩小，每个传感器与显示模块的一个区域--对 应，在实际的测绘签名过程中，检测到书写力的传感器所对应的显示区域显示字迹，完成图 形显示和交互功能，用户可以直观的看到手写运动的结果。
[0022] 通过振荡器把电容转化为频率之后，加入限幅放大器，因为振荡器输出有两个变 化量即频率和幅值，为了限制幅值的变化，并使幅值成为定值，从而使输出量的变化只有频 率，以它作为判断被测量的大小。限幅器后面加上鉴频器，用来补偿其余部分的非线性，使 整个系统线性化，并将频率信号转换为电压或者电流等模拟量输出至放大器，最后再进行 放大输出。
[0023] 如图4-6为本发明压力传感器的极板结构图，传感器包括X方向电容单元组和Y 方向电容单元组，所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电 容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上 极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述电容单元模块包括由两个以上宽度a。长度b。 条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka。长度b。条状电容单元组成 的第二条状电容单