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传感器推动用户体验 超声波飞行时间创新

时间:2019-03-11   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:
图1脉冲回波测量周期(图片由参考文献1提供)
 
图1显示了一个脉冲回波测量周期,它以TX突发信号开始,在本例中它是一个200 kHz的正弦波。施加TX信号持续足够长的时间以将压电微机械超声换能器(PMUT)激励到全振幅。突发结束后,PMUT响应衰减,TX / RX开关将RX放大器连接到PMUT。所接收的波形由ADC数字化并存储在存储器中以由DSP数字化。回声来自传感器视野中的物体。该物体的范围由ToF确定,R = c(T / 2),其中c = 340 m / s或声速。?是ToF,是在回波超过预定??阈值的时间内测量的。回波的带宽包络由传感器的带宽(BW)决定。
 
包络的形状影响在范围测量中的不确定,因为斜率转换幅度噪声(由SNR量化)为范围内的噪声表示为σ ?
 
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已经使用相控阵信号处理vr赛车和PMUT的单片阵列证明了三维超声成像(图2)。参考文献2还有更多关于此的分析细节。



图2可以使用三边测量通过三个范围测量来完成对象的3D位置。

前两个设备
Chirp是合适名称,因为超声波ToF传感器通过发射超声波“啁啾”来测量范围,然后收听从传感器视场中的目标返回的回波。每个回波以声速传播,回波的ToF提供对相应目标的精确测量范围。
 
Chirp声称CH-101和CH-201是第一款商用MEMS基超声波ToF传感器。这两个前两个设备的一个主要功能是在单个设备中同时具有发送器和接收器。CH-101 和 CH-201是第一款商用MEMS基超声波ToF传感器。这两个前两个设备的一个主要功能是在单个设备中同时具有发送器和接收器。
 
这些器件采用3.5×3.5 mm LGA封装,并结合了MEMS超声波换能器和定制的低功耗CMOS SoC,可处理所有超声波信号处理功能。与MEMS麦克风的尺寸类似,CH-101和CH-201采用1.8V单电源供电,并具有I 2 C接口。传感器的板载微处理器可实现唤醒检测应用的始终开启操作。CH-101 和 CH-201 采用1.8V单电源供电,另外还有一个
图3 CH-101和CH-201超声波传感器的框图(图片由参考文献1提供)CH-101 和 CH-201 超声波传感器(图片由参考文献1提供)
 
CH-101与CH-201:CH-101推荐给想要感知传感器附近物体的客户; 尽可能接近1厘米到1米范围。CH-201推荐用于长达5米且接近20厘米的远程传感应用。当物体距离小于20cm时,传感器知道物体在那里,但无法准确读取范围。其原因对于使用相同换能器发射和接收的所有超声波传感器是共同的。查看下图,vr赛车可以看到有一个PMUT具有发送(TX)和接收(RX)组开关,因此在发送时,TX开关闭合,发送脉冲发送到PMUT作为传感器,系统通过打开发射开关并关闭接收开关进入接收模式。