怕语音识别不了吗？研究人员研发出超声波识别

近日，弗劳恩霍夫光子微系统研究所（IPMS）的研究人员取得了一项重大突破。他们成功开发出一种新型的超声波传感器，该传感器能够检测距离变化、运动模式以及长达半米的手势动作。这一创新组件不仅体积迷你，生产成本低，而且能够提供高声压，同时拥有灵活的频率设计，从而实现距离和灵敏度的最佳平衡。

随着智能手机的普及，简单的手势动作控制已成为日常，但现有的手势控制大多依赖于触屏技术。在没有触摸屏或者无法使用手和手指的情境下，非接触式人机通信解决方案显得尤为重要。虽然语音识别和口译系统日益受到欢迎，但它们通常需要在无外部噪声干扰的安静环境中使用，限制了其在公共区域的应用。

为了解决这个问题，Fraunhofer IPMS的研究人员正在探索一种新方法，通过微芯片架构生成和接收高达300 kHz的超声波，实现距离、运动和姿势的非接触式三维记录。这种超声波传感器通过测量超声波在传感器系统和反射物体之间行进的时间，或者由于多普勒效应分析反射的声波，从而评估物体的运动和位置。这种技术的空间分辨率极高，能够在亚厘米范围内捕捉到自然运动和手势。

研究所代表Sandro Koch表示，这种超声换能器相较于其他光学传感器有着显著的优势。与基于摄像头的系统相比，超声传感器能够在信号传输时间较长的情况下以更低的成本建造电子和软件系统。传感器不受杂散光的影响，可在光学透明表面上实现可靠的数据采集。最重要的是，这种系统与CMOS技术紧密兼容，可以大规模生产。

研究人员还在实施一种新型的静电微电子机械（MEMS）弯曲执行器，自2016年以来，这种执行器在声音方面不断取得进展。Fraunhofer IPMS专利的纳米e-drive (NED)原理利用强静电场的力量，使机械运动的位移范围达到几微米，从而实现了整个芯片体积的声音生成。这使得制造非常小的元件成为可能。由于数百个此类器件可以安装在单个晶圆上，并且可以在单个工艺步骤中处理多个晶圆，因此制造大批量的成本可能非常低。

该研究团队的成果有望为低频超声换能器提供更高的信噪比。共振频率、检测范围和空间分辨率都可以由NED弯曲执行器的几何形状来定义。超声波非接触运动检测的潜在应用领域广泛，包括自动化、安全和医疗技术，以及汽车、娱乐和家用电子工业。随着技术的不断进步和应用的拓展，未来这一领域的发展前景令人充满期待。

资讯来源：viaPConline。编译作者：栗子。