机动车辆的超声传感器系统和操作超声传感器系统的方法技术方案

提出了一种用于机动车辆(11)的超声传感器系统(1)，包括超声传感器(2)和测试控制设备(10)。超声传感器(2)包括用于生成和检测超声波的电声转换器布置(7)、和设计为向电声转换器布置(7)输出电测试信号并且检测电声转换器布置(7)对电测试信号的电响应信号的电测试设备(8)。测试控制设备(10)设计为通过电测试设备(8)通过改变电测试信号的频率和振幅来在多个测量点(14、15)检测电响应信号的特性变量。15)检测电响应信号的特性变量。15)检测电响应信号的特性变量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机动车辆的超声传感器系统和操作超声传感器系统的方法


[0001]本专利技术涉及用于机动车辆的超声传感器领域，更具体地，涉及一种用于机动车辆的超声传感器系统以及一种用于操作超声传感器系统的方法。

技术介绍

[0002]已知具有用于生成和检测超声波的电声换能器布置的超声传感器，超声传感器用于测量与机动车辆环境中的物体的距离。在这种情况下，发射超声波，并捕获从车辆环境返回的回波信号。基于信号渡越时间来确定与物体的距离。这种测量例如由机动车辆的驾驶或停车辅助系统使用。
[0003]由于电声换能器布置中内部或外部引起的变化，例如压电元件的老化相关领域的影响，测量结果可能被破坏，或者超声传感器可能随时间而失效。因此，可以在机动车辆上提供多个超声传感器，并且由各个超声传感器提供的测量值可以在被评估之前进行可信度检查。然而，在超声传感器的电特性变量逐渐变化的情况下，这种可信度检查也可能错误地将基本上可用的测量结果挑选出去。
[0004]EP 2347231 B1教导了一种功能监控装置，其基于激励频率确定超声传感器的阻抗特性曲线。当确定阻抗特性曲线时，与正常测量操作相比，超声传感器以较小且恒定的振幅被激励。
[0005]DE 102012216968 A1教导了通过测试信号来测量超声换能器的电阻抗，并且将阻抗在测试信号的频率上的变化与关于阻抗曲线中存在的极值点的参考进行比较。测试信号的振幅不同于用于测量距离的振幅。
[0006]DE 102014201482 A1教导了通过在恒定电压振幅的特定频率范围内扫描激励信号来确定超声换能器的阻抗曲线。
[0007]DE 102017203136 A1教导了一种声音传感器的监控单元，其针对不同的激励频率测量声音换能器的阻抗。在这种情况下，声音换能器被激励的振幅优选地比用于测量距离的振幅小10的一次或多次方。

技术实现思路

[0008]针对该
技术介绍
，本专利技术所基于的目的是改进超声传感器的状态的确定。
[0009]相应地，提出了一种用于机动车辆的超声传感器系统。所提出的超声传感器系统包括超声传感器和电测试设备，超声传感器具有用于生成和检测超声波的电声换能器布置，电测试设备配置为向电声换能器布置输出电测试信号，并且捕获来自电声换能器布置的对电测试信号的电响应信号。所提出的超声传感器系统还包括测试控制设备，测试控制设备配置为使用电测试设备来捕获电响应信号的特性变量，同时在多个测量点改变电测试信号的频率和振幅。
[0010]电声换能器布置可以特别地包括超声膜、附接到超声膜并具有机械电容、机械电阻、磁致伸缩或电致伸缩操作原理的声音换能器设备(例如压电元件)以及用于匹配声音换
能器设备的阻抗的耦合电路。
[0011]特别地，这种电声换能器布置可以被理解为有电阻、电感和电容部件的非线性电布置。
[0012]在不仅改变测试信号的频率而且改变测试信号的振幅的同时，所提出的在多个测量点捕获电特性变量可以有利地用于捕获电声换能器布置的多维特性图的至少一部分，并且因此特别考虑特性变量的非线性振幅依赖性。
[0013]由于电声换能器布置的电特性变量的振幅依赖性的这种考虑，超声传感器的状态的显著改进的特性是可能的，并且相应地，机动车辆的上级控制装置可以对超声传感器的状态变化做出好得多的反应。
[0014]术语“测量点”特别地可以表示测试信号的精确的一个频率和精确的一个振幅的特定组合。
[0015]相应地，测试控制设备特别地可以捕获多个特性变量，每个测量点一个。在多个测量点获取的特性变量特别地可以形成超声传感器的电声换能器布置的特性曲线或二维或多维特性图。
[0016]电测试信号特别地可以是施加到电声换能器布置的电特性变量的振荡，例如有限定的振幅和限定的频率的电流或电压。测试信号的振幅和频率在每个测量点可以是恒定的，特别是在测量点捕获响应信号的特性变量的时间段内。
[0017]特别地，电响应信号可以是特性变量之一(诸如电压或电流)的振荡，其在电测试信号被施加到电声换能器布置时在电声换能器布置被捕获。
[0018]电测试设备可以由提供在超声传感器中的电路形成，并且可以由测试控制设备控制以生成具有在每种情况下由测试控制设备指定的频率和振幅的电测试信号，并且可以由测试控制设备使用以捕获电响应信号。
[0019]测试控制设备可以集成到超声传感器中，或者可以提供在超声传感器的外部。
[0020]测试控制设备特别地可以由专用集成电路(ASIC)、微处理器、电子控制单元(ECU)等形成。
[0021]在改变测试信号的频率和振幅时，通过测试控制设备在多个测量点捕获特性变量也可以被称为超声传感器的“测试操作”。为了测量距离，控制电声换能器布置生成超声波并随后捕获反射的超声波也可以被称为超声传感器的“测量操作”。
[0022]根据一个实施例，电测试信号是恒定电流信号，并且相应的特性变量包括在相应的测量点处在电测试信号的频率和振幅处的响应信号的电压的振幅和/或相位角。
[0023]因此，可以在每个测量点捕获一个或多个特性变量。优选地，至少捕获响应信号的电压振幅。此外，也特别优选地捕获响应信号的电压的相位角。这样，电声换能器布置的响应的实数值和复数值部分可以被有利地完全捕获。
[0024]通过选择恒定电流信号(有恒定电流振幅的信号)，超声传感器的测试操作可以有利地在与超声传感器的电流控制的测量操作相同的条件下进行。
[0025]然而，作为对此的替代，也可以设想，电测试信号可以是恒定电压信号，并且相应的特性变量可以相应地是在相应的测量点处的电测试信号的频率和振幅下的响应信号的电流强度的振幅和/或相位角。
[0026]根据进一步的实施例，在进行距离测量时，测试信号的多个测量点被选择为对应
于超声传感器的控制信号的操作点。
[0027]这意味着超声传感器的测试操作可以用测试信号的相同频率和振幅来进行，其也用于超声传感器的测量操作期间的控制信号。
[0028]这样，在测试操作期间捕获的特性图(在多个测量位置捕获的特性变量)可以有利地表征电声换能器布置在与测量操作相关的振幅和频率下的电阻、电感和电容特性。以这种方式获得的特性可以有利地用于调整测量操作的参数，并且因此使得能够继续使用具有随时间改变的操作行为的超声传感器。
[0029]根据进一步的实施例，对于频率范围内的多个不同频率，多个测量点的每个恰好包括一个测量点。这里，基于测量点的频率选择相应的测量点的振幅。
[0030]特别地，相应地，多个测量点不能覆盖整个特性图，但是可以有利地沿通过超声传感器的特性图的一维路径选择，所述一维路径特别是非直线的、特别是非线性的。
[0031]在测试操作期间完全测试指定的频率范围和指定的振幅范围、从而确定超声传感器的完全的特性图在理论上当然是可行的。然而，如果对于多个不同频率中的每个只精确地捕获一个测量点，测试操作期间的测试可以在较短的时间内完成。特别地，测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声传感器系统(1)，用于机动车辆(11)，包括：超声传感器(2)，所述超声传感器(2)具有电声换能器布置(7)和电测试设备(8)，所述电声换能器布置(7)用于生成和检测超声波，所述电测试设备(8)配置为向所述电声换能器布置(7)输出电测试信号，并且捕获来自所述电声换能器布置(7)的对所述电测试信号的电响应信号，以及测试控制设备(10)，所述测试控制设备(10)配置为使用所述电测试设备(8)来捕获所述电响应信号的特性变量，同时在多个测量点(14、15)改变所述电测试信号的频率和振幅。2.根据权利要求1所述的超声传感器系统，其中所述电测试信号是恒定电流信号，并且相应的特性变量包括在所述电测试信号的频率和振幅下在相应的测量点(14、15)处的响应信号的电压的振幅和/或相位角。3.根据前述权利要求中任一项所述的超声传感器系统，其中在进行距离测量时，所述测试信号的多个测量点(14、15)被选择为对应于所述超声传感器(2)的控制信号的操作点。4.根据前述权利要求中任一项所述的超声传感器系统，其中针对频率范围内的多个不同频率，所述多个测量点(14、15)中的每个包括恰好一个测量点(14、15)，其中基于所述测量点(14、15)的频率选择相应测量点(14、15)的振幅。5.根据权利要求4所述的超声传感器系统，其中频率范围内的多个测量点(14、15)被选择为在第一频率部分(17)中比在频率部分(16)中更靠近在一起，在所述第一频率部分(17)中，在所述电声换能器布置的先前测试期间确定了要捕获的特性变量的高梯度，在频率部分(16)中，确定了比所述高梯度更低的梯度。6.根据权利要求4或5所述的超声传感器系统，其中在频率范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：法雷奥开关和传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：