超声波传感器制造技术

公开了一种超声波传感器。单个超声波换能器（１１）元件包括至少一个由等效串联电容器Ｃ１、等效串联电感器Ｌ１和等效串联电阻Ｒ１构成的组合。该超声波换能器（１１）还包括等效并联电容器Ｃ０。电感器Ｌ２被串联连接在超声波换能器（１１）和驱动电路（１５）之间。等效串联电容器Ｃ１和等效串联电感器Ｌ１的第一谐振频率为Ｆ０。至少由等效并联电容器Ｃ０和电感器Ｌ２确定的第二谐振频率为Ｆｐ。驱动电路（１５）在将驱动频率切换成谐振频率Ｆ０和谐振频率Ｆｐ中的一个的同时驱动超声波换能器（１１）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波传感器(ultrasonic sensor)。技术背景 传统上已知有如下的超声波传感器该超声波传感器用于通过以预定频率发送超 声波并接收从物体反射的反射波来检测距物体的距离或物体的存在。近年来，超声波传感 器被用来检测车辆周围的障碍物。超声波传感器的方向性特性放射状地扩散。因此，当超声 波传感器的方向性特性不被局限在窄的范围内时，在数米的距离处，超声波传感器会错误 地将位于停车区中的路面上的路缘石和/或路面等检测为障碍物。例如，JP-A-2002-58091 公开了一种能够进一步限制方向性特性的超声波传感器。为了检测在数十厘米的短距离处 的障碍物，需要超声波传感器具有宽的方向性特性，因此具有宽的方向性特性的超声波传 感器被用来检测在短距离处的障碍物。然而，JP-A-2002-58091的具有窄的方向性特性的超声波传感器不能满足以下目 的检测诸如车辆周围等的宽的检测区域中的障碍物而不是在数米外的距离处的障碍物。 另一方面，当超声波传感器具有宽的方向性特性以检测在数米外的距离处的障碍物时，如 上文所述，超声波传感器可能错误地将停车区中的路面上的路缘石和/或路面等检测为障 碍物。因此，传统的结构具有以下问题对于不同的检测区域，分别需要具有不同方向性特 性的多个超声波传感器元件。考虑在一个超声波传感器元件中在多个方向性特性之间进行 切换。然而，难以在一个超声波传感器元件中获得具有不同范围的优良的方向性特性。
技术实现思路
鉴于以上的和其它的问题，本专利技术的目的是制造单个超声波传感器元件，该单个 超声波传感器元件被配置用于在具有不同范围的多个方向性特性之间进行切换，以得到适 宜的方向性特性。根据本专利技术的一方面，一种超声波传感器，包括单个超声波换能器(ultrasonic transducer)元件，该超声波换能器元件包括至少一个由等效串联电容器Cl、等效串联电 感器Ll和等效串联电阻Rl构成的组合。该超声波换能器还包括等效并联电容器CO。该超 声波传感器还包括被配置用于驱动该超声波换能器的驱动电路。该超声波传感器还包括被 串联连接在该超声波换能器和该驱动电路之间的电感器L2。该驱动电路被配置用于切换该 超声波换能器的驱动频率。该等效串联电容器Cl和该等效串联电感器Ll的第一谐振频率 是F0。至少由该等效并联电容器CO和该电感器L2确定的第二谐振频率是Fp。该驱动电 路被配置用于在将该驱动频率切换成第一谐振频率FO和第二谐振频率Fp中的一个的同时 驱动该超声波换能器。根据本专利技术的另一方面，一种超声波传感器包括单个超声波换能器元件，该超声 波换能器元件包括至少一个由等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl 构成的组合。该超声波换能器还包括等效并联电容器CO。该超声波传感器还包括被配置用于驱动该超声波换能器的驱动电路。该超声波传感器还包括连接在该超声波换能器和该驱 动电路之间的变压器TR。该驱动电路被配置用于切换该超声波换能器的驱动频率。该等效 串联电容器C1与该等效串联电感器L1的第一谐振频率是F0。至少由该等效并联电容器 CO和该变压器TR确定的第二谐振频率是Fp。该驱动电路被配置用于在将该驱动频率切换 成第一谐振频率F0和第二谐振频率Fp中的一个的同时驱动该超声波换能器。根据本专利技术的另一方面，一种用于驱动超声波传感器的方法，该方法包括使得驱 动电路使单个超声波换能器元件以驱动频率振荡，该超声波换能器元件包括至少一个由等 效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1构成的组合。该超声波换能器还 包括等效并联电容器C0，其中电感器L2和变压器TR中的至少一个被串联连接在该超声波 换能器和该驱动电路之间。该方法还包括将该驱动频率切换成第一谐振频率F0和第二谐 振频率Fp中的一个。该第一谐振频率F0由该等效串联电容器C1和该等效串联电感器L1 确定。该第二谐振频率Fp至少由该等效并联电容器CO以及电感器L2和变压器TR中的一 个所确定。附图说明从以下参照附图作出的详细说明来看，本专利技术的以上和其它的目的、特征和优点 将变得更加明显。在附图中图1是示出了障碍物检测系统的概要结构的框图；图2是示出了根据一个实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图3A是示出了超声波麦克风的电路图，图3B是示出了超声波麦克风的等效电路 的电路图；图4是示出了带通滤波器的输出波形的一个示例的图；图5A是示出了根据现有技术的传统的超声波麦克风及传统的超声波麦克风的驱 动电路的示意图，图5B是示出了根据现有技术的超声波麦克风的麦克风端子之间的电压 的频率特性的一个示例的图；图6A是示出了根据本实施例的超声波麦克风的麦克风端子之间的电压的频率特 性的一个示例的图；图6B是示出了根据本实施例的超声波麦克风的发送声压的频率特性 的一个示例的图；图7A是示出了当以45. 7kHz的驱动频率对根据本实施例的超声波麦克风进行驱 动时的发送声压的方向性特性的一个示例的图；图7B是示出了当以51. 6kHz的驱动频率对 根据本实施例的超声波麦克风进行驱动时的发送声压的方向性特性的一个示例的图；图8A是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在垂直方向上的检测 区域的示意图；图8B是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在水平方向上 的检测区域的示意图；图9A是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在垂直方向上的检测 区域的示意图；图9B是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在水平方向上 的检测区域的示意图；图10A是示出了根据本实施例的超声波传感器在垂直方向上的检测区域的示意 图；图10B是示出了根据本实施例的超声波传感器在水平方向上的检测区域的示意图11是示出了根据另一实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图12是示出了根据又一实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图13是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图；图14是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图；以及图15是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图。具体实施例方式(实施例)以下参照附图说明实施例。图1是示出了障碍物检测系统100的框图。图1所示的障碍物检测系统100被装配到车辆上。该障碍物检测系统100包括超声波传感器1、ECU 2、蜂鸣器3和显示设备4。超声波传感器1、E⑶2、蜂鸣器3和显示设备4经由诸如控制器 局域网(CAN)等的遵循通信协议的车载局域网(LAN)而相互连接。电子控制单元(E⑶)2 主要由包括CPU、R0M、RAM、备份RAM等(未示出)的微计算机构成。E⑶2通过执行存储在 ROM中的各种控制程序来执行各种操作。例如，ECU 2执行与来自超声波传感器1的冲击波 的发送和对来自障碍物的反射波的接收相关的操作。ECU 2根据与从超声波传感器1发送 的冲击波相关的信息以及与来自障碍物的反射波相关的信息来检测距障碍物的距离并确 定障碍物的位置。ECU 2执行与所检测到的距障碍物的距离和所确定的障碍物的位置相关 的操作。例如，当判断在车辆附近存在障碍物时，ECU2使得显示设备4示警并使得蜂鸣器3 发出警报声。显示设备4可由液晶显示器、有机电子荧光(EL)显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波传感器，包括：单个超声波换能器（１１）元件，所述超声波换能器（１１）元件包括：至少一个由等效串联电容器Ｃ１、等效串联电感器Ｌ１和等效串联电阻Ｒ１构成的组合，以及等效并联电容器Ｃ０；驱动电路（１５），所述驱动电路被配置用于驱动所述超声波换能器；以及电感器Ｌ２，所述电感器Ｌ２被串联连接在所述超声波换能器（１１）和所述驱动电路（１５）之间，其中所述驱动电路（１５）被配置用于切换所述超声波换能器（１１）的驱动频率，所述等效串联电容器Ｃ１和所述等效串联电感器Ｌ１的第一谐振频率为Ｆ０，至少由所述等效并联电容器Ｃ０和所述电感器Ｌ２确定的第二谐振频率为Ｆｐ，以及所述驱动电路（１５）被配置用于在将所述驱动频率切换成所述第一谐振频率Ｆ０和所述第二谐振频率Ｆｐ中的一个的同时驱动所述超声波换能器（１１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：寺沢英仁，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]