用于触发超声传感器的方法以及超声传感器技术

本发明专利技术涉及一种超声传感器（1），其具有：一个膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″），所述膜片具有至少两个用于发射和/或接收超声信号的子区域（2-1，2-2；2-1′，2-2′；2-1″″″，2-2″″″，2-3″″″，2-4″″″），其中所述两个子区域（2-1，2-2；2-1′，2-2′；2-1″″″，2-2″″″，2-3″″″，2-4″″″）具有不同的谐振特性；至少一个与所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）耦合的电机械转换器（3），具有至少两个不同的控制信号频率的控制信号能够被施加到所述电机械转换器上。在此，第一控制信号频率位于所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）的第一子区域（2-1；2-1′；2-1″″″）的谐振频率的范围内，而第二控制信号频率位于所述膜片（2；2′；2″；2″′；2″″″）的第二子区域（2-2；2-2′；2″″″）的谐振频率的范围内。替代地，也可以使用两个与一个膜片（2″″）耦合的、具有不同谐振特性的电机械转换器（3-1″″，3-2″″）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于触发超声传感器的方法以及一种超声传感器。
技术介绍
数十年来，超声传感器用在车辆中以进行周围环境探测。测量系统在此基于回波方法，其中发射信号由障碍物反射并且以回波信号的形式反射至车辆。随后根据所测量的回波传播时间确定障碍物与车辆的距离。所述信息随后用于各种驾驶员辅助系统，如泊车辅助以及死角监控。超声传感器在此通常以超声转换器的形式实现，其能够实现发射运行与接收运行之间的切换。传统的超声传感器包括膜片和电机械转换器，所述膜片在发射运行中将超声范围内的机械振动转换成围绕车辆的空气的压力波动，所述电机械转换器例如是压电振荡器的 形式，其例如借助于粘合连接耦合到膜片上并且在发射运行中将电信号转换成超声范围中的振动。为了给膜片辐射提供方向，通常将其固定到底架上，所述底架具有与膜片相比可忽略的振动幅度。超声传感器通常在其相应的谐振频率的范围内运行，因为在所述范围内存在电振动功率至机械振动功率(和相反)的特别有效的转换，其中所述谐振频率由相应的膜片和相应的转换器的谐振特性得出。由DE 10 2006 021 492A1公开了一种用于调节超声传感器的壳体的振动区段的谐振频率的方法，其中测量所述振动区段的谐振频率并且将其与额定谐振频率的事先确定的阈值进行比较。根据比较，通过相应的材料去除或材料施加来调节所述振动区段的谐振频率。
技术实现思路
本专利技术提出了一种超声传感器，其具有膜片，所述膜片具有至少两个子区域，用于发射和/或接收超声信号，其中所述两个子区域具有不同的谐振特性，并且所述超声传感器具有至少一个与所述膜片耦合的电机械转换器，具有至少两个不同的控制信号频率的控制信号可被施加到所述电机械转换器上。在此，第一控制信号频率位于所述膜片的第一子区域的谐振频率的范围内而第二控制信号频率位于所述膜片的第二子区域的谐振频率的范围内。在此，有利地通过膜片在子区域中的不同厚度实现不同的谐振特性。此外，本专利技术提出了一种用于触发超声传感器的方法，所述超声传感器具有膜片，所述膜片具有至少两个子区域，所述子区域具有不同的谐振特性，并且所述超声传感器具有至少一个与所述膜片耦合的电机械转换器，其中将具有两个不同的控制信号频率的控制信号施加到所述电机械转换器上。在此，第一控制信号频率位于所述膜片的第一子区域的谐振频率的范围内而第二控制信号频率位于所述膜片的第二子区域的谐振频率的范围内。表述“子区域的谐振频率”在此和以下表示由膜片的谐振特性和一个或多个与其耦合的电机械转换器的谐振特性得到的谐振频率。本专利技术基于如下基本构思如此构造和布置超声转换器的膜片和一个或多个电机械转换器以及如此触发所述一个或多个电机械转换器，使得超声传感器具有多于一个谐振频率，在所述谐振频率处电振动功率被特别有效地转换成声学振动功率，或者相反。通过使用具有不同频率的超声信号能够在其可靠性、有效范围和/或反应快速性方面改善车辆的基于超声的周围环境探测。可以借助于多频调制或宽带调制将例如基于在较长时间之前发射的发射信号的回波信号(长距回波)和/或外来信号或干扰信号明显更可靠地与作为不久之前发射的信号的结果的回波进行区分。在此，不仅可以考虑自己车辆的信号而且可以考虑其他车辆和/或设置在车辆周围中的设备的信号。根据本专利技术的一个实施方式，膜片可以被如此构造，使得膜片厚度跳跃式地改变。替代地，也可以设置膜片厚度的连续改变，这导致可用的信号频率的宽频谱。根据具体应用情况和具体任务可以将膜片对称或非对称地构造，从而与此相应地得到对称的或者非对称的发射方向和/或接收方向。 根据本专利技术的多频率超声传感器的构思也可以通过如下超声传感器来实现所述超声传感器具有膜片，所述膜片具有至少两个用于发射和/或接收超声信号的子区域，并且所述超声传感器具有至少两个与所述膜片耦合的电机械转换器，所述电机械转换器具有不同的谐振特性，这例如可以通过转换器的不同的几何尺寸来实现。在此，控制信号可被分别施加到转换器上，其中控制信号是彼此独立的并且分别包括至少一个控制信号频率，所述控制信号频率位于膜片的相应子区域的谐振频率的范围内。为了实现对称的或非对称的发射方向和/或接收方向，所述转换器可以相应对称地或者非对称地耦合到膜片上。与这种超声传感器相应地，本专利技术也提出了一种用于触发超声传感器的方法，所述超声传感器具有膜片，所述膜片具有至少两个用于发射和/或接收超声信号的子区域，并且所述超声传感器具有至少两个分别在子区域之一中与膜片耦合的电机械转换器，所述电机械转换器具有不同的谐振特性。根据本专利技术，分别将一个控制信号施加到转换器上，其中控制信号是彼此独立的并且分别包括至少一个控制信号频率，所述控制信号频率位于膜片的相应子区域的谐振频率的范围内。具有一个膜片和至少一个与膜片耦合的具有至少三个电极的电机械转换器的超声传感器也适于实现基本专利技术构思，其中所述转换器根据电极的触发具有不同的谐振特性。所述构型具有如下优点唯一的电机械转换器结合“经典的”膜片已经足以实现多频率超声传感器。与此相应地，本专利技术也提出了一种触发超声传感器的方法，所述超声传感器具有一个膜片和至少一个与膜片耦合的电机械转换器，其中所述转换器具有至少三个电极，触发第一电极对以便发射具有第一发射信号频率的超声信号，以及触发第二电极对以便发射具有第二发射信号频率的超声信号。本专利技术的另一实施方式提出，借助于转换器的控制信号的控制信号频率确定超声信号的优选的传输方向。为此，如此确定信号频率，使得或者在谐振频率处并且(因此)特别有效地进行电振动功率至声学振动功率的转换(发射运行)，或者在谐振频率处并且(因此)特别有效地进行声学振动功率至电振动功率的转换(接收运行)。发射频率和接收频率例如由于多普勒效应可以彼此不同。本专利技术的实施方式的其他特征和优点由以下参照附图的描述得出。附图说明附图示出图I :根据本专利技术的第一实施方式的超声传感器的示意性截面图，图2 :根据本专利技术的第二实施方式的超声传感器的示意性截面图，图3 :根据本专利技术的第三实施方式的超声传感器的示意性截面图，图4 :根据本专利技术的第四实施方式的超声传感器的示意性截面图， 图5 :根据本专利技术的第五实施方式的超声传感器的示意性截面图， 图6 :根据本专利技术的具有三个电极的电机械转换器的示意性截面图，图7 :根据本专利技术的具有三个电极的电机械转换器的示意性俯视图，图8 :根据本专利技术的第六实施方式的超声传感器的示意性图。具体实施例方式在附图中，相同或功能相同的部件分别设有相同的附图标记。图I示意性地示出根据本专利技术的第一实施方式的超声传感器I。压电振荡器3形式的电机械转换器借助于粘合层4固定在膜片2上并且以此方式与膜片2耦合。通过电端子5，控制信号由控制单元6施加到压电振荡器3上，因此使压电振荡器3机械振动。所述振动通过粘合层4传导至膜片2。所述膜片2在位于其前方的空气中产生压力波动，由此发出声波。为了给所发出的声波提供方向，膜片固定在底架7上，所述底架具有与膜片相比可忽略的振动幅度。在接收声波时，信号路径相应相反，即到达的声学声波最终被转换成电信号。膜片2包括两个子区域2-1和2-2，它们具有不同的厚度或者材料厚度，由此建立两个子区域的不同谐振特性。两个子区域2-1和2-2之间的过渡在所示实施方式中是跳跃式地实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·卡尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：