用于觸發(fā)超聲傳感器的方法以及超聲傳感器技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種超聲傳感器（1），其具有：一個(gè)膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″），所述膜片具有至少兩個(gè)用于發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)的子區(qū)域（2-1，2-2；2-1′，2-2′；2-1″″″，2-2″″″，2-3″″″，2-4″″″），其中所述兩個(gè)子區(qū)域（2-1，2-2；2-1′，2-2′；2-1″″″，2-2″″″，2-3″″″，2-4″″″）具有不同的諧振特性；至少一個(gè)與所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器（3），具有至少兩個(gè)不同的控制信號(hào)頻率的控制信號(hào)能夠被施加到所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器上。在此，第一控制信號(hào)頻率位于所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）的第一子區(qū)域（2-1；2-1′；2-1″″″）的諧振頻率的范圍內(nèi)，而第二控制信號(hào)頻率位于所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）的第二子區(qū)域（2-2；2-2′；2″″″）的諧振頻率的范圍內(nèi)。替代地，也可以使用兩個(gè)與一個(gè)膜片（2″″）耦合的、具有不同諧振特性的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器（3-1″″，3-2″″）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于觸發(fā)超聲傳感器的方法以及一種超聲傳感器。
技術(shù)介紹
數(shù)十年來，超聲傳感器用在車輛中以進(jìn)行周圍環(huán)境探測(cè)。測(cè)量系統(tǒng)在此基于回波方法，其中發(fā)射信號(hào)由障礙物反射并且以回波信號(hào)的形式反射至車輛。隨后根據(jù)所測(cè)量的回波傳播時(shí)間確定障礙物與車輛的距離。所述信息隨后用于各種駕駛員輔助系統(tǒng)，如泊車輔助以及死角監(jiān)控。超聲傳感器在此通常以超聲轉(zhuǎn)換器的形式實(shí)現(xiàn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射運(yùn)行與接收運(yùn)行之間的切換。傳統(tǒng)的超聲傳感器包括膜片和電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，所述膜片在發(fā)射運(yùn)行中將超聲范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成圍繞車輛的空氣的壓力波動(dòng)，所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器例如是壓電振蕩器的 形式，其例如借助于粘合連接耦合到膜片上并且在發(fā)射運(yùn)行中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲范圍中的振動(dòng)。為了給膜片輻射提供方向，通常將其固定到底架上，所述底架具有與膜片相比可忽略的振動(dòng)幅度。超聲傳感器通常在其相應(yīng)的諧振頻率的范圍內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)樵谒龇秶鷥?nèi)存在電振動(dòng)功率至機(jī)械振動(dòng)功率(和相反)的特別有效的轉(zhuǎn)換，其中所述諧振頻率由相應(yīng)的膜片和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的諧振特性得出。由DE 10 2006 021 492A1公開了一種用于調(diào)節(jié)超聲傳感器的殼體的振動(dòng)區(qū)段的諧振頻率的方法，其中測(cè)量所述振動(dòng)區(qū)段的諧振頻率并且將其與額定諧振頻率的事先確定的閾值進(jìn)行比較。根據(jù)比較，通過相應(yīng)的材料去除或材料施加來調(diào)節(jié)所述振動(dòng)區(qū)段的諧振頻率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了一種超聲傳感器，其具有膜片，所述膜片具有至少兩個(gè)子區(qū)域，用于發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)，其中所述兩個(gè)子區(qū)域具有不同的諧振特性，并且所述超聲傳感器具有至少一個(gè)與所述膜片耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，具有至少兩個(gè)不同的控制信號(hào)頻率的控制信號(hào)可被施加到所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器上。在此，第一控制信號(hào)頻率位于所述膜片的第一子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)而第二控制信號(hào)頻率位于所述膜片的第二子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)。在此，有利地通過膜片在子區(qū)域中的不同厚度實(shí)現(xiàn)不同的諧振特性。此外，本專利技術(shù)提出了一種用于觸發(fā)超聲傳感器的方法，所述超聲傳感器具有膜片，所述膜片具有至少兩個(gè)子區(qū)域，所述子區(qū)域具有不同的諧振特性，并且所述超聲傳感器具有至少一個(gè)與所述膜片耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，其中將具有兩個(gè)不同的控制信號(hào)頻率的控制信號(hào)施加到所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器上。在此，第一控制信號(hào)頻率位于所述膜片的第一子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)而第二控制信號(hào)頻率位于所述膜片的第二子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)。表述“子區(qū)域的諧振頻率”在此和以下表示由膜片的諧振特性和一個(gè)或多個(gè)與其耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的諧振特性得到的諧振頻率。本專利技術(shù)基于如下基本構(gòu)思如此構(gòu)造和布置超聲轉(zhuǎn)換器的膜片和一個(gè)或多個(gè)電機(jī)械轉(zhuǎn)換器以及如此觸發(fā)所述一個(gè)或多個(gè)電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，使得超聲傳感器具有多于一個(gè)諧振頻率，在所述諧振頻率處電振動(dòng)功率被特別有效地轉(zhuǎn)換成聲學(xué)振動(dòng)功率，或者相反。通過使用具有不同頻率的超聲信號(hào)能夠在其可靠性、有效范圍和/或反應(yīng)快速性方面改善車輛的基于超聲的周圍環(huán)境探測(cè)。可以借助于多頻調(diào)制或?qū)拵д{(diào)制將例如基于在較長(zhǎng)時(shí)間之前發(fā)射的發(fā)射信號(hào)的回波信號(hào)(長(zhǎng)距回波)和/或外來信號(hào)或干擾信號(hào)明顯更可靠地與作為不久之前發(fā)射的信號(hào)的結(jié)果的回波進(jìn)行區(qū)分。在此，不僅可以考慮自己車輛的信號(hào)而且可以考慮其他車輛和/或設(shè)置在車輛周圍中的設(shè)備的信號(hào)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，膜片可以被如此構(gòu)造，使得膜片厚度跳躍式地改變。替代地，也可以設(shè)置膜片厚度的連續(xù)改變，這導(dǎo)致可用的信號(hào)頻率的寬頻譜。根據(jù)具體應(yīng)用情況和具體任務(wù)可以將膜片對(duì)稱或非對(duì)稱地構(gòu)造，從而與此相應(yīng)地得到對(duì)稱的或者非對(duì)稱的發(fā)射方向和/或接收方向。 根據(jù)本專利技術(shù)的多頻率超聲傳感器的構(gòu)思也可以通過如下超聲傳感器來實(shí)現(xiàn)所述超聲傳感器具有膜片，所述膜片具有至少兩個(gè)用于發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)的子區(qū)域，并且所述超聲傳感器具有至少兩個(gè)與所述膜片耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器具有不同的諧振特性，這例如可以通過轉(zhuǎn)換器的不同的幾何尺寸來實(shí)現(xiàn)。在此，控制信號(hào)可被分別施加到轉(zhuǎn)換器上，其中控制信號(hào)是彼此獨(dú)立的并且分別包括至少一個(gè)控制信號(hào)頻率，所述控制信號(hào)頻率位于膜片的相應(yīng)子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的或非對(duì)稱的發(fā)射方向和/或接收方向，所述轉(zhuǎn)換器可以相應(yīng)對(duì)稱地或者非對(duì)稱地耦合到膜片上。與這種超聲傳感器相應(yīng)地，本專利技術(shù)也提出了一種用于觸發(fā)超聲傳感器的方法，所述超聲傳感器具有膜片，所述膜片具有至少兩個(gè)用于發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)的子區(qū)域，并且所述超聲傳感器具有至少兩個(gè)分別在子區(qū)域之一中與膜片耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，所述電機(jī)械轉(zhuǎn)換器具有不同的諧振特性。根據(jù)本專利技術(shù)，分別將一個(gè)控制信號(hào)施加到轉(zhuǎn)換器上，其中控制信號(hào)是彼此獨(dú)立的并且分別包括至少一個(gè)控制信號(hào)頻率，所述控制信號(hào)頻率位于膜片的相應(yīng)子區(qū)域的諧振頻率的范圍內(nèi)。具有一個(gè)膜片和至少一個(gè)與膜片耦合的具有至少三個(gè)電極的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的超聲傳感器也適于實(shí)現(xiàn)基本專利技術(shù)構(gòu)思，其中所述轉(zhuǎn)換器根據(jù)電極的觸發(fā)具有不同的諧振特性。所述構(gòu)型具有如下優(yōu)點(diǎn)唯一的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器結(jié)合“經(jīng)典的”膜片已經(jīng)足以實(shí)現(xiàn)多頻率超聲傳感器。與此相應(yīng)地，本專利技術(shù)也提出了一種觸發(fā)超聲傳感器的方法，所述超聲傳感器具有一個(gè)膜片和至少一個(gè)與膜片耦合的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器具有至少三個(gè)電極，觸發(fā)第一電極對(duì)以便發(fā)射具有第一發(fā)射信號(hào)頻率的超聲信號(hào)，以及觸發(fā)第二電極對(duì)以便發(fā)射具有第二發(fā)射信號(hào)頻率的超聲信號(hào)。本專利技術(shù)的另一實(shí)施方式提出，借助于轉(zhuǎn)換器的控制信號(hào)的控制信號(hào)頻率確定超聲信號(hào)的優(yōu)選的傳輸方向。為此，如此確定信號(hào)頻率，使得或者在諧振頻率處并且(因此)特別有效地進(jìn)行電振動(dòng)功率至聲學(xué)振動(dòng)功率的轉(zhuǎn)換(發(fā)射運(yùn)行)，或者在諧振頻率處并且(因此)特別有效地進(jìn)行聲學(xué)振動(dòng)功率至電振動(dòng)功率的轉(zhuǎn)換(接收運(yùn)行)。發(fā)射頻率和接收頻率例如由于多普勒效應(yīng)可以彼此不同。本專利技術(shù)的實(shí)施方式的其他特征和優(yōu)點(diǎn)由以下參照附圖的描述得出。附圖說明附圖示出圖I :根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性截面圖，圖2 :根據(jù)本專利技術(shù)的第二實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性截面圖，圖3 :根據(jù)本專利技術(shù)的第三實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性截面圖，圖4 :根據(jù)本專利技術(shù)的第四實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性截面圖， 圖5 :根據(jù)本專利技術(shù)的第五實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性截面圖， 圖6 :根據(jù)本專利技術(shù)的具有三個(gè)電極的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的示意性截面圖，圖7 :根據(jù)本專利技術(shù)的具有三個(gè)電極的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的示意性俯視圖，圖8 :根據(jù)本專利技術(shù)的第六實(shí)施方式的超聲傳感器的示意性圖。具體實(shí)施例方式在附圖中，相同或功能相同的部件分別設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。圖I示意性地示出根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的超聲傳感器I。壓電振蕩器3形式的電機(jī)械轉(zhuǎn)換器借助于粘合層4固定在膜片2上并且以此方式與膜片2耦合。通過電端子5，控制信號(hào)由控制單元6施加到壓電振蕩器3上，因此使壓電振蕩器3機(jī)械振動(dòng)。所述振動(dòng)通過粘合層4傳導(dǎo)至膜片2。所述膜片2在位于其前方的空氣中產(chǎn)生壓力波動(dòng)，由此發(fā)出聲波。為了給所發(fā)出的聲波提供方向，膜片固定在底架7上，所述底架具有與膜片相比可忽略的振動(dòng)幅度。在接收聲波時(shí)，信號(hào)路徑相應(yīng)相反，即到達(dá)的聲學(xué)聲波最終被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。膜片2包括兩個(gè)子區(qū)域2-1和2-2，它們具有不同的厚度或者材料厚度，由此建立兩個(gè)子區(qū)域的不同諧振特性。兩個(gè)子區(qū)域2-1和2-2之間的過渡在所示實(shí)施方式中是跳躍式地實(shí)施本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·卡爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：羅伯特·博世有限公司，
類型：
國(guó)別省市：