手写动态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，具体涉及一种手写动态力信息 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动态力信息采集装置，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-XYZ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：一种手写动态力信息采集装置，所述采集装置包括数据采 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，传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在圆环 电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容 单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向 差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形 成差动的电容单元模块，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，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。
[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。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对 且形状相同，所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱 动电极长度大于感应电极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位Ss和 右差位s右，b0驱=b0感+ 5右+ 6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。所述条状电容单元的左差位右差位，且2dQ_^， 其中屯为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，t_为最大应力值。所述两组相互形成 差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏 移，错位偏移大小相同、方向相反。所述圆环电容单元组包括n个同心圆环电容单元，其中 a 、圆圆』 容单元之间的电极间距。X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括m个条状 电容单元，m= (VI- 1)af/(a〇+as$)，其中，aT为平行板的长度，as条为相邻两条状电 容单元之间的电极间距，％条状电容单元的宽度。所述同心圆环电容单元的宽度rH和条状 电容单元的宽度％相等；条状电容单元电极间距as #和圆环电容单元电极间距asH相等， 所述条状电容单元的宽度％ = ￥，其中，屯为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G 为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出 线与传感系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独 引线与传感系统信号处理器连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的 电容单元模块感应电极分别通过一根引出线与传感系统信号处理器连接。所述圆环电容单 元、电容单元模块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。所述传感器系统信号处理器包括多路信号高速切换 电路、A/D变换电路和控制电路，所述高速切换电路包括三级切换电路，前一级切换电路的 输出为下一级切换电路的输入信号，最后一级切换电路经A/D变换电路送入控制电路。
[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-XYZ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。另外，本发明的传感器能够同时测量法向力和切向力，灵敏度高，极板利用 效率高，整个圆环电容单元组都对法向力作出贡献，具有较好的动态性能。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的【具体实施方式】的同心圆环偏移错位面积分析图。
[0008] 图2是本发明的【具体实施方式】的为外同心圆环错位对外径圆分析图。
[0009] 图3是本发明的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。
[0010] 图4是本发明的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。
[0011] 图5是本发明的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。
[0012] 图6是本发明的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。
[0013] 图7是本发明的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。
[0014] 图8是本发明的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。
[0015] 图9是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0016] 图10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。
[0017] 图11为本发明【具体实施方式】手写区域结构图。
[0018] 图12为本发明【具体实施方式】三维力主要特征分量曲线图。
[0019] 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】
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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