传统的超声波传感器采用高输出功率的块体压电陶瓷材料

随着商用机器人、智能居家及便携式设备的不断发展和广泛应用，雷达测距、红外测距、激光测距、超声波测距等测距威廉希尔官方网站 成为保证精确定位的关键。与其他测距方法相比，超声波测距不受目标物体透明度和颜色的影响，对环境噪声不敏感，可在阳光直射下使用。此外，由于声波速度较低，基于超声波换能器的测距威廉希尔官方网站 减轻了射频和光测距对高速电子的要求，同时超声波测距具有低功耗的特点，这使得超声波测距在小于一米的近距离测距中，成为极具竞争力的选择。

茂丞科技芯片级超声波传感器-JMS系列

据麦姆斯咨询报道，茂丞科技（J-Metrics）近日发布了中国首款自主研发的芯片级超声波传感器产品——JMS系列，为国内传感器领域填补了这一空白。JMS系列芯片级超声波传感器基于氮化铝（AlN）材料制造，氮化铝（AlN）具有良好的压电效应，较低的介电常数使其在较小体积的设计下，能获得与块体压电陶瓷材料（PZT）相当的性能。传统的超声波传感器采用高输出功率的块体压电陶瓷材料（PZT），声场与声阻抗的不匹配导致电场与声场之间的转换效率较差。此外，其体积大、功耗高也限制了其在便携式设备中的使用。

JMS芯片级超声波传感器实现距离感测示意图

JMS芯片级超声波传感器采用飞行时间（ToF）测量原理，能够实现毫米级精准距离感测，该传感器主要由四个部分组成：电荷泵电路（CP）、数字单元电路（DU）、发射电路（TX）和接收电路（RX）。CP将升高1.8V到5V和32V分别驱动数字单元电路（DU）和电压位移（LSF）。振荡器（OSC）将产生1.73 MHz的系统时钟（System OSC）和90 KHz的驱动时钟（TX OSC）。电压位移（LSF）将驱动时钟（TX OSC）的电压提高到32V，再由TX驱动器放大对JMS芯片级超声波传感器进行驱动。JMS芯片级超声波传感器将驱动信号转换为超声声波，超声波以120°度的角度传播至空气中，飞行至待测物并反射回来时，接收电路（RX）接收到反射超声波信号，对接收到的回波信号进行放大和检测，并将其发送到数字单元电路（DU）。在不考虑湿度和大气压的情况下，25℃时空气中的声速是346 m/s，系统OSC的频率被设计成1.73 MHz，所以一个周期的最小距离分辨率为0.1 mm（Lmin=c/2fsys=0.1 mm），其中c为传播介质中的声速。分母中的系数为2是因为超声波在相同的距离内来回传播。最后，目标的估计距离为L=nclk x 0.1 mm。

JMS芯片级超声波传感器距离误差实验结果

JMS芯片级超声波传感器实验结果如图四所示，由于茂丞科技采用了更先进的设计与制造工艺，使得测距系统具有更高的精准度。实验结果表明，10 cm ~ 50 cm测距精度为0.8 mm，精准度优于现有的测距仪。

JMS产品型号与威廉希尔官方网站 规格

茂丞科技总经理邱奕翔表示，JMS芯片级超声波传感器拥有毫米级高精准距离感测、低功率消耗以及微小体积等优势，封装尺寸仅为5.2 mm x 5.2 mm x 1.05 mm。JMS系列产品现已开始销售，可提供客户JMS601、JMS602、JMS603三种产品型号，最大感测范围分别为10 cm、50 cm和100 cm，以满足客户在不同应用条件的需求。同时，茂丞科技可提供客户专业的超声波威廉希尔官方网站 支持以协助客户进行产品导入，解决客户在产品应用上遇到的威廉希尔官方网站 问题。例如，在扫地机器人应用中，JMS芯片能够更准确地判断扫地机器人是否位于毛毯之上，近距离侦测墙边距离时不受踢脚板颜色深浅干扰，同时JMS芯片的微小体积也更有助于客户产品的硬件布局。

除此之外，JMS芯片级超声波传感器还可以应用于智能家居、机器人、无人机、商用显示、手势识别以及气体流量等应用。茂丞科技实现芯片级超声波传感器的国产化，意味着能更实时快速度的为客户提供全方位的服务。

茂丞科技简介：

茂丞科技（J-Metrics）位于中国科技创新之都——深圳，在科技创新上，茂丞科技拥有完全自主知识产权，至今已取得三件中国台湾发明专利（发明第I661493号、发明第I675498号、发明第I692888号），以及一件美国发明专利（US 10，657，349）。

从专利布局也可管窥茂丞科技未來的威廉希尔官方网站 发展路径：茂丞科技预计将在今年下半年以晶圆级封装威廉希尔官方网站 ，发布2 mm x 2 mm x 0.9 mm全球最小封装体积的芯片级超声波传感器，以实现智能眼镜、耳机、智能手表等可穿戴设备，以及隔空触控和手势识别等功能，继续朝全球第一迈进，为中国智造尽一已之力。

茂丞科技成立于2008年，依据生物识别市场需求及前瞻性考虑，以微小化、节能、功能精细敏锐及便利使用为原则，致力于以芯片级超声波传感器为基础来完成距离侦测、手势识别 、指纹识别等相关应用的开发。
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