用于通过分析处理阻抗包络线识别超声换能器的故障的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于识别超声换能器(11)的故障的方法和设备(10)。所述方法包括以下步骤：以激励信号加载超声换能器；求取阻抗信号(20)，阻抗信号描述超声换能器关于激励信号的阻抗；产生阻抗信号的阻抗包络线(21)；比较阻抗包络线与参考包络线(31)，其中，如果阻抗包络线不同于参考包络线，则探测到故障。在此，激励信号包括多个频率、尤其扫频，由此也可以在超声换能器的发送运行期间实施所述方法。因此，提出一种特别可靠的、用于识别所述超声换能器的故障的方法，所述方法可以在间距测量期间借助于所述超声换能器实施。所述方法相对于所述阻抗信号的各个阻抗值的误差检测是稳定的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于识别超声换能器的故障的方法和设备。
技术介绍
长时间以来已知并且批量使用基于超声传感器的驾驶员辅助功能。在此，常规的泊车辅助装置，即借助向车辆的驾驶员相应地发信号来进行的间距测量越来越多地以更复杂的功能来补充，例如泊出支持、具有对车辆的纵向引导和横向引导的干预的半自动泊车和在低速度情况下操纵期间的制动干预。在这样的系统中，超声传感器或者超声换能器发送信号到车辆环境中，并且将由环境对象反射的信号转换为电信号，所述电信号由分析处理单元在传播时间、幅度等方面进行分析处理。由于这样的功能的提高的安全重要相关性，开发相对于当前现有技术改进的、用于识别传感器退化的方法越来越重要。“传感器退化”理解为由于老化现象、污染、结冰、雪覆盖、泥浆沉积和昆虫沉积在所述换能器上以及所述换能器例如由于山岩崩塌、交通事故、人为破坏等等损坏引起的功能损失。在现有技术中已知的方法没有提供令人满意的解决途径来针对所述功能损害检查在正在进行的运行中的超声换能器。从DE102008042820A1已知根据现有技术的超声传感器。该超声传感器包括功能监视装置，该功能监视装置设计用于求取传感器的与激励频率相关的阻抗特征曲线。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于满足以上述需求。根据本专利技术的用于识别超声换能器的故障的方法包括以下步骤:以激励信号加载所述超声换能器；求取阻抗信号，所述阻抗信号描述所述超声换能器关于所述激励信号的阻抗；产生所述阻抗信号的阻抗包络线；比较所述阻抗包络线与参考包络线，其中，如果所述阻抗包络线不同于所述参考包络线，则探测到故障。因此，提出一种特别可靠的用于识别超声换能器的故障的方法，所述方法可以在间距测量期间借助于超声换能器实施。所述方法相对于阻抗信号的各个阻抗值的误差检测是稳定的。从属权利要求示出本专利技术的优选的扩展方案。有利的是，激励信号、尤其交流电压包括多个频率、尤其扫频。扫频是恒定幅度的交流电压，所述交流电压的频率周期性地并且持续地通过预先给定的区域。这是有利的，因为因此也识别阻抗变化，所述阻抗变化仅仅在确定的频率中出现。另一个优点是短的测量时间，也就是说，在激励信号的发送时间内离开(abfahren)该频带。同样有利的是，使用激励信号用于借助于超声传感器的间距测量。因此，超声传感器不受根据本专利技术的方法阻止并且能够在任何时间进行间距测量。尤其进行激励信号的增益的降低。因此，使用与在测量运行时相同的激励信号，但是切换到较小的增益上。因此实现，测量信号位于变压器的调节范围内，所述变压器通常连接在所述超声传感器之前。在此，尤其在交叉回波传感器(Kreuz-Echo-Sensor)的情况下有利的是，在测量运行期间在以下时刻实施阻抗测量:在该时刻超声传感器位于接收运行中并且第二超声传感器发送激励信号。尤其如果定义为阻抗包络线和参考包络线之间的面积的差异面积的大小超过第一阈值，则探测到故障。以此方式，观察激励信号的时间区域并且将其作为故障探测的基础。因此，使在激励信号的时间变化过程中的各个误差测量的影响最小化。有利的是，借助于多个间距值推断出差异面积的大小，其中，间距值是分别描述在确定的频率处和/或在确定的时刻阻抗包络线和参考包络线之间的间距的差异值或差异量值。因此能够省去昂贵的、用于在时间上连续地求取差异面积的硬件并且仍然实现充分地接近差异面积。此外，有利的是，借助于积分确定差异面积的大小，所述积分通过阻抗包络线和参考包络线之间的差形成。因此能够实现差异面积大小的非常精确的分析处理并且因此提高故障识别的可靠性。有利的是，如果阻抗包络线的最小值和参考包络线的相对应的最小值之间的时间间距或者频率间距超过第二阈值，则探测到故障。因此，仅仅必须存储一个用于参考包络线的最小值的值，以便充分地描述所述参考包络线。有利的是，如果阻抗包络线的最小值和参考包络线的相对应的最小值之间的阻抗差超过第三阈值，则探测到故障。因此，仅仅必须存储一个用于参考包络线的最小值的值，以便充分地描述所述参考包络线。参考包络线尤其具有尤其与环境温度的温度相关性。因此避免在识别超声换能器的故障时的误差，所述误差通过由于该超声换能器的变化了的温度而引起的、超声换能器的阻抗的变化导致。此外，用于间距测量的设备是有利的，所述设备包括超声换能器、处理单元和用于提供参考包络线的存储介质，其中，所述处理单元设置用于实施根据本专利技术的方法。这样的设备具有根据本专利技术的方法的所有优点。【附图说明】以下参照附图详细描述本专利技术的实施例。附图示出:图1示出在本专利技术的一个有利的实施方式中的根据本专利技术的用于间距测量的设备的方框图，图2示出一曲线图，在该曲线图中示出根据本专利技术的一个有利的实施方式的、具有阻抗包络线的阻抗信号和具有参考包络线的参考信号，以及 图3示出一曲线图，在该曲线图中示出根据本专利技术的一个有利的实施方式的阻抗包络线和参考包络线。【具体实施方式】图1示出在一种有利的实施方式中的根据本专利技术的用于间距测量的设备10的方框图。用于间距测量的设备10包括超声换能器11和处理单元12和用于提供参考包络线31的存储介质13，其中，所述处理单元12设置用于实施根据本专利技术的方法。超声传感器包括设备10。超声换能器11是电声的声换能器并且通过第一信号线路14和第二信号线路15与处理单元12连接。存储介质13适合用于存储一个或多个数字值或模拟值并且将其提供给处理单元12。电方面考虑，超声换能器11由并联谐振电路和串联谐振电路组成。所属的阻抗信号20关于激励频率具有特有的变化过程。如果超声换能器11的参数改变，则它的阻抗特征曲线的、即阻抗信号20的变化过程改变。因此，考虑所述阻抗特征曲线用于评估超声换能器11。在超声传感器运行时以已定义的经频率调制的信号激励超声换能器11进行振动。处理单元12是设置用于实施根据本专利技术的、用于识别超声换能器的故障的方法的电路。在此，首先以激励信号加载超声换能器11。在此，激励信号是具有连续下降的频率的交流电压，所述频率例如在2ms内从54kHz下降到45kHz。激励信号例如可以由处理单元12的逆变器(Inverter)产生，所述逆变器将已知的电流以下降的切换速度交替地接到第一信号线路14和第二信号线路15上。因此，激励信号在该第一示例性的实施方式中是交流电压扫频。所述激励信号由处理单元12通过第一信号线路14和第二信号线路15向超声换能器11传递并且激励该超声换能器发生振动。接着进行阻抗信号20的求取，所述阻抗信号描述超声换能器11关于激励信号的阻抗。为了求取阻抗信号20，通过处理单元12测量超声换能器11上的所得到的电压水平。由所得到的电压水平和以下电流求商:超声换能器11由该电流激励。因此，示出超声换能器11的阻抗关于激励信号的频率或者关于时间变化过程的变化过程并且形成阻抗信号20。进行阻抗信号20的阻抗包络线21的产生。为此，相应于激励信号的频率变化过程地对阻抗信号20进行滤波。因此，为了测量超声换能器11的阻抗，首先以已知的电流和已知的激励信号激励所述超声换能器，所述激励信号在该实施方式中是频率扫频。同时测量超声换能器11上的所得到的电压水平。由电压和电流组成的商计算阻抗的量值。由此，可以求取阻抗关于时间的变化过程，其中，能够由时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别超声换能器(11)的故障的方法，其中，所述方法包括以下步骤：以激励信号加载所述超声换能器(11)，求取阻抗信号(20)，所述阻抗信号描述所述超声换能器(11)关于所述激励信号的阻抗，产生所述阻抗信号(20)的阻抗包络线(21)，比较所述阻抗包络线(21)与参考包络线(31)，其中，如果所述阻抗包络线(21)不同于所述参考包络线(31)，则探测到故障。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·谢尔瓦特，M·舒曼，P·迈尔，D·施密德，T·特肋普托，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE