用于超声换能器的激励信号序列制造技术

本申请涉及用于超声换能器的激励信号序列。超声检测电路(100)包括在激励间隔期间向超声换能器(110)提供激励信号的发射器电路(140)。控制电路(150)包括用于接收命令的端口(154)。控制电路(150)在激励间隔期间控制发射器电路(140)的激励信号的频率和占空比。控制电路(150)响应于命令产生激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波信号。控制电路(150)响应于命令产生激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波信号。控制电路(150)基于接收到的第一回波信号或第二回波信号中的至少一个经由端口(154)输出结果。

Excitation Signal Sequence for Ultrasound Transducer

The present application relates to an excitation signal sequence for an ultrasonic transducer. The ultrasonic detection circuit (100) includes a transmitter circuit (140) that provides an excitation signal to the ultrasonic transducer (110) during the excitation interval. The control circuit (150) includes a port (154) for receiving commands. The control circuit (150) controls the frequency and duty cycle of the excitation signal of the transmitter circuit (140) during the excitation interval. The control circuit (150) generates the first excitation signal sequence of the excitation interval in response to the command, followed by the first monitoring period to receive the first echo signal. The control circuit (150) generates a second excitation signal sequence of the excitation interval in response to the command, followed by a second monitoring period to receive a second echo signal. The control circuit (150) outputs a result via a port (154) based on at least one of the received first or second echo signals.

【技术实现步骤摘要】
用于超声换能器的激励信号序列
本公开涉及电气电路，并且更特别地涉及在用于超声换能器的激励间隔期间控制多个激励信号序列的控制电路和方法。
技术介绍
超声换能器将电交流(AC)信号转换成超声信号，而且将超声信号转换成AC信号。超声换能器通常是压电换能器，其中压电晶体在被施加电压时改变尺寸和形状。施加的AC电压导致它们以相同的频率振荡并且产生超声波。换能器的波束图案可以由有源换能器的面积和形状、超声波长以及传播介质(诸如空气)的声速来确定。由于压电材料在其被施加力时产生电压，所以它们也可以用作超声检测器。某些系统使用单独的发射器来激励换能器并且使用单独的接收器来接收反射超声信号。其它系统使用单个收发器组合发射器和接收器功能两者，其中换能器由发射器激励一段时间，并且然后用于在激励之后检测来自目标的反射能量。
技术实现思路
本公开涉及在用于超声换能器的激励间隔期间控制多个激励信号序列的控制电路和方法。在一个示例中，超声检测电路包括在激励间隔期间向超声换能器提供激励信号的发射器电路。控制电路包括用于接收命令的端口。控制电路在激励间隔期间控制发射器电路的激励信号的频率和占空比。控制电路响应于命令产生激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波信号。控制电路响应于命令产生激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波信号。控制电路基于接收到的第一回波信号或第二回波信号中的至少一个经由端口输出结果。在另一示例中，超声检测系统包括在激励间隔期间向超声换能器提供激励信号的发射器电路。控制电路包括用于接收命令的端口。控制电路在激励间隔期间控制发射器电路的激励信号的频率和占空比。控制电路响应于命令产生激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波脉冲。控制电路响应于命令产生激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波脉冲。系统控制器经由端口对控制电路产生命令。系统控制器基于接收到的第一回波脉冲或第二回波脉冲中的至少一个接收来自控制电路的结果。在又一示例中，方法包括在激励间隔期间向超声换能器提供激励信号。方法包括响应于经由双向端口接收到的给定命令，产生激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波信号。方法包括响应于给定命令，产生激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波信号。方法包括基于第一回波信号或第二回波信号中的至少一个，经由双向端口输出结果。附图说明图1示出超声检测电路的示例框图，该超声检测电路在激励间隔期间响应于命令向超声换能器提供激励序列。图2示出响应于命令可以在激励间隔期间被启动到超声换能器的短激励信号序列和长激励信号序列的示例。图3示出用于分析接收到的响应于短激励信号序列和长激励信号序列的回波信号的示例处理方法。图4为示出回波信号和回波信号的包络的信号图的示例。图5为处理响应于短激励信号序列的回波信号以确定针对短距离处检测到的物体的飞行时间数据的示例电路。图6为处理响应于长激励信号序列的回波信号以确定针对长距离处检测到的物体的飞行时间数据的示例电路。图7示出超声检测系统的示例，该超声检测系统包括系统控制器，该系统控制器向控制多个超声换能器的多个超声检测电路提供命令。图8示出说明短激励序列的交错(staggering)和长信号序列的编码以减轻多个超声换能器之间的干扰的示例图。图9示出系统控制器和超声检测电路之间的同步通信的示例。图10示出系统控制器和超声检测电路之间的同步通信的替代性示例。图11示出在激励间隔期间响应于命令向超声换能器提供激励序列的示例方法。具体实施方式本公开涉及在用于超声换能器的激励间隔期间控制多个激励信号序列的控制电路和方法。例如，控制电路包括用于从系统控制器接收命令的端口，其中命令启动第一激励信号序列(脉冲串周期)，接着是第一监控周期(监听周期)，以接收响应于第一信号序列的第一回波信号(如果存在物体)。响应于来自系统控制器的相同命令，控制电路随后自动启动第二激励信号序列(另一脉冲串周期)，接着是第二监控周期(另一脉冲串周期)，以接收响应于第二信号序列的第二回波信号(如果存在物体)。因此，控制电路实现多个激励信号序列，而无需从系统控制器发出附加命令(或握手)。指示检测到的物体距离的组合飞行时间结果可以从控制电路返回到系统控制器。在一些示例中，响应于命令，将来自每个监控周期的组合飞行时间结果异步返回到系统控制器。在另一示例中，响应于命令，可以从第一监控周期返回飞行时间结果。同步脉冲可以产生到系统控制器，以在第二激励信号序列已经开始时同步通知该系统控制器，其后接着是从第二监控周期向系统控制器发送飞行时间结果。在又一示例中，在已经产生指示第二信号序列的开始的同步脉冲之后，可以在第二监控周期期间或在第二监控周期之后将来自第一监控周期的飞行时间结果和来自第二监控周期的飞行时间结果两者发送到系统控制器。第一激励信号序列和第二激励信号序列可以分别被称为短码序列和长码序列，其中短序列中的换能器激励脉冲的数量小于长序列中的脉冲的数量。某些现有的电路设计要求通过单独的命令和与系统控制器相关联的握手来启动短序列和长序列中的每个，与某些现有的电路设计相反，本文所述的控制电路可以响应于单个命令启动两个序列，这显著地减少系统控制器的处理负担而且减少总线业务量。例如，控制电路可以首先以短激励序列发送两个或三个脉冲，并且在第一监控周期期间在一个时间周期(例如，1ms)内监控从物体接收到的回波信号。然后，控制电路可以发出用于第二激励序列的长编码序列，并且在较长的时间周期(例如，对于远距离目标，50ms)内监控接收到的回波信号。对于短距离，可以提供基于振幅的方法用于回波测距和检测。对于长距离，可以采用基于相关的方法用于回波测距和检测。图1示出超声检测电路100的示例，该超声检测电路100在激励间隔期间响应于命令向超声换能器110提供激励序列。如本文所用，术语“电路”可以包括执行电路功能(诸如模拟电路或数字电路)的有源和/或无源元件的集合。另外地或替代性地，例如，术语“电路”可以包括集成电路(IC)，其中所有或某些电路元件在公共基板(例如，半导体基板诸如管芯或芯片)上制造。电路100包括超声换能器110或耦合到超声换能器110，该超声换能器110具有第一端子T1和第二端子T2。在此示例中，第一端子T1在114处接收激励信号，并且超声换能器110响应于激励信号发射超声信号120。超声信号120(无线地)发射，并且在一个时间周期(例如，信号在空气中传播所花费的时间)之后触碰物体130，该物体130将超声能量中的一些反射为回波信号。超声换能器110接收回波信号并且在T1处提供对应的电接收信号。例如，发射器电路140在114处产生激励信号，该激励信号被提供给超声换能器110的第一端子T1。发射器电路140在每个激励间隔期间在114处驱动超声换能器110的T1。激励间隔是指发射器电路在114处经由激励信号有源地驱动换能器的每个时间周期。控制电路150包括端口154，以接收来自系统控制器160的命令。控制电路150在激励间隔期间控制发射器电路140的激励信号的频率和占空比。控制电路150响应于命令产生激励间隔的第一激励信号序列，其后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声检测电路，所述超声检测电路包括：发射器电路，所述发射器电路在激励间隔期间向超声换能器提供激励信号；以及控制电路，所述控制电路包括用于接收命令的端口，所述控制电路在所述激励间隔期间控制所述发射器电路的所述激励信号的频率和占空比，所述控制电路响应于所述命令产生所述激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波信号，并且响应于所述命令产生所述激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波信号，其中所述控制电路基于接收到的所述第一回波信号或所述第二回波信号中的至少一个经由所述端口输出结果。

【技术特征摘要】
2017.08.11 US 15/675,1621.一种超声检测电路，所述超声检测电路包括：发射器电路，所述发射器电路在激励间隔期间向超声换能器提供激励信号；以及控制电路，所述控制电路包括用于接收命令的端口，所述控制电路在所述激励间隔期间控制所述发射器电路的所述激励信号的频率和占空比，所述控制电路响应于所述命令产生所述激励间隔的第一激励信号序列，接着是第一监控周期，以接收第一回波信号，并且响应于所述命令产生所述激励间隔的第二激励信号序列，接着是第二监控周期，以接收第二回波信号，其中所述控制电路基于接收到的所述第一回波信号或所述第二回波信号中的至少一个经由所述端口输出结果。2.根据权利要求1所述的超声检测电路，其中所述命令包括参数，所述参数指定用于所述第一激励信号序列和所述第二激励信号序列的激励脉冲的数量、激励脉冲频率或激励脉冲占空比，所述第二激励信号序列作为编码签名或音调信号产生。3.根据权利要求1所述的超声检测电路，其中所述命令将所述第一激励信号序列指定为具有比所述第二激励信号序列更少数量的激励脉冲的短信号序列，所述第二激励信号序列被指定为长信号序列。4.根据权利要求3所述的超声检测电路，其中所述控制电路进一步包括包络电路，以处理接收到的响应于所述短信号序列的所述第一回波信号，所述包络电路包括整流器和滤波器，以形成所述第一回波信号的包络，所述包络与阈值图进行比较，所述阈值图使随时间推移的所述包络的振幅与在所述第一监控周期期间检测到的不同物体检测距离相关。5.根据权利要求3所述的超声检测电路，其中所述控制电路进一步包括相关电路，以处理接收到的响应于所述长信号序列的所述第二回波信号，所述相关电路包括相关器引擎和相关器包络电路，所述相关器引擎将所述长回波信号与信号模板进行卷积以产生相关器输出信号，所述相关器输出信号被馈送到所述相关器包络电路以产生所述长回波信号的相关器包络，所述相关器包络与阈值图进行比较，所述阈值图使随时间推移的所述相关器包络的所述振幅与在所述第二监控周期期间检测到的不同物体检测距离相关。6.一种系统，所述系统包括：根据权利要求1所述的超声检测电路；以及系统控制器，所述系统控制器向所述端口发出所述命令，所述控制电路响应于所述命令，将所述结果作为与在所述第一监控周期或所述第二监控周期期间检测到的物体距离有关的飞行时间数据返回。7.根据权利要求6所述的系统，所述系统为第一超声检测电路；以及第二超声检测电路，所述第二超声检测电路具有第二控制电路，所述第二控制电路经由第二端口接收来自所述系统控制器的命令，所述第二端口为所述第二控制电路的一部分，其中所述系统控制器在不同时间启动到所述超声检测电路中的每个的所述命令，以减轻所述超声检测电路中的每个之间的干扰。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统控制器向所述第一控制电路和所述第二控制电路中的每个发出用于不同编码签名的参数命令，所述编码签名具有不同的脉冲序列和占空比，以减轻所述超声检测电路中的每个之间的干扰。9.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统控制器响应于单个命令，从所述第一监控周期和所述第二监控周期经由所述端口异步接收组合结果。10.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统控制器从所述第一监控周期接收第一飞行时间结果，所述控制电路经由所述端口提供同步脉冲，以在所述第二激励信号序列开始时同步通知所述系统控制器，所述控制电路在所述第二监控周期期间经由所述端口向所述系统控制器提供第二飞行时间结果。11.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统控制器从所述控制电路接收同...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·丁，S·M·拉马斯瓦米，B·赫龙，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US