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运用，雷达测距、红外测距、激光测距、超声波测距等测距技能成为担保精确定位的关键。与其他测距方法比较，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，可在阳光直射下利用。此外，由于声波速率较低，基于超声波换能器的测距技能减轻了射频和光测距对高速电子的哀求，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间隔测距中，成为极具竞争力的选择。
图2 茂丞科技芯片级超声波传感器-JMS系列
据麦姆斯咨询宣布，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，为海内传感器领域补充了这一空缺。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，能得到与块体压电陶瓷材料（PZT）相称的性能。传统的超声波传感器采取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，其体历年夜、功耗高也限定了其在便携式设备中的利用。
图3 JMS芯片级超声波传感器实现间隔感测示意图
JMS芯片级超声波传感器采取翱翔韶光（ToF）丈量事理，能够实现毫米级精准间隔感测，该传感器紧张由四个部分组成:电荷泵电路（CP）、数字单元电路（DU）、发射电路（TX）和吸收电路（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旗子暗记转换为超声声波，超声波以120°度的角度传播至空气中，翱翔至待测物并反射回来时，吸收电路（RX）吸收到反射超声波旗子暗记，对吸收到的回波旗子暗记进行放大和检测，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形下，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，以是一个周期的最小间隔分辨率为0.1 mm（Lmin=c/2fsys=0.1 mm），个中c为传播介质中的声速。分母中的系数为2是由于超声波在相同的间隔内来回传播。末了，目标的估计间隔为L=nclk x 0.1 mm。
图4 JMS芯片级超声波传感器间隔偏差实验结果
JMS芯片级超声波传感器实验结果如图四所示，由于茂丞科技采取了更前辈的设计与制造工艺，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。
图5 JMS产品型号与技能规格
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间隔感测、低功率花费以及眇小体积等上风，封装尺寸仅为5.2 mm x 5.2 mm x 1.05 mm。JMS系列产品现已开始发卖，可供应客户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，以知足客户在不同运用条件的需求。同时，茂丞科技可供应客户专业的超声波技能支持以帮忙客户进行产品导入，办理客户在产品运用上碰着的技能问题。例如，在扫地机器人运用中，JMS芯片能够更准确地判断扫地机器人是否位于毛毯之上，近间隔侦测墙边间隔时不受踢脚板颜色深浅滋扰，同时JMS芯片的眇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运用于智能家居、机器人、无人机、商用显示、手势识别以及气体流量等运用。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率的为客户供应全方位的做事。
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，茂丞科技拥有完备自主知识产权，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技能发展路径：茂丞科技估量将在今年下半年以晶圆级封装技能，发布2 mm x 2 mm x 0.9 mm环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、智好手表等可穿着设备，以及隔空触控和手势识别等功能，连续朝环球第一迈进，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，以眇小化、节能、功能风雅敏锐及便利利用为原则，致力于以芯片级超声波传感器为根本来完成间隔侦测、手势识别 、指纹识别等干系运用的开拓。
业务与技能互换：
总经理：邱奕翔
微信：eason-yhchiu
