[发明专利]微型微机械超声波测距仪

权利要求书

1.一种声学测距装置，包括：

基板；

安装到所述基板的盖；

在所述基板或盖上的微机械超声波换能器(MUT)，其中所述MUT包括可致动隔膜；

在所述基板上可操作地耦合到所述MUT的集成电路(IC)，

其中所述盖包围所述MUT和所述IC，

其中所述盖或基板包括声孔；

其中所述盖或基板包括将所述IC连接到外部基板的多个电互连；

其中所述IC被配置为驱动所述隔膜以发送声学信号并检测返回信号，并且其中所述IC被配置为确定在发出所述声学信号与检测到所述返回信号之间的飞行时间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述MUT是电容式微机械超声波换能器(CMUT)。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述MUT是压电式微机械超声波换能器(PMUT)。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述声孔形成在所述基板中。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述MUT固定到所述基板以实质上覆盖所述声孔。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述声孔形成在所述盖中。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述MUT固定到所述盖以实质上覆盖所述声孔。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述ASIC固定到所述基板，并且通过在所述盖和基板上或者在所述盖和基板内的导电迹线进行所述MUT与所述ASIC之间的电连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述隔膜是由MUT基板的表面上的有源压电层和无源材料层形成的压电单晶体。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述MUT包括环绕所述隔膜的周边的压电材料环，其中所述压电材料环夹在第一电极与第二电极之间，并且其中所述第二电极夹在所述隔膜与所述压电材料环之间。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述隔膜在所述声孔与所述MUT基板之间。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述MUT基板在所述隔膜与所述声孔之间。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被配置为发送声音的初始脉冲并等待预定间隔以从另一声学测距装置接收响应脉冲；以及在从另一声学测距装置接收到第一脉冲时发送响应脉冲。

14.根据权利要求13所述的装置，其中对所述响应脉冲进行编码以将所述响应脉冲与源自所述初始脉冲的回波区分开。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述装置被配置为在重新发送初始脉冲之前等待随机生成的时间量。

16.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被配置为结合一个或多个其他测距装置以时分复用(TDM)方式进行距离测量。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述集成电路包括电荷泵，以将输入电源电压转换为用于驱动所述隔膜的更高电压。

18.根据权利要求1所述的装置，其中所述集成电路包括允许用户对最小和最大距离阈值进行编程的数字串行接口。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述数字串行接口为串行外围接口(SPI)。

20.根据权利要求18所述的装置，其中所述数字串行接口为集成电路总线(I2C)接口。

21.根据权利要求1所述的装置，还包括耦合到所述IC的微处理器。

22.根据权利要求1所述的装置，还包括耦合到所述微处理器的信号收发器。

23.根据权利要求1所述的装置，还包括模数转换器，其将接收到的超声波信号转换为数字表示并将其存储在存储器中。