用于抑制超声传感器的主动阻尼时的波动的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于抑制超声传感器的主动阻尼时的波动的装置。本发明专利技术涉及一种用于发送接收单元(1)的运行的电路，其中所述电路包括：脉冲生成单元(2)、具有两个能量存储器(C4，L5)的第一振荡回路(3)、发送接收单元(1)和第一非线性二端网络(4)，其中所述发送接收单元(1)的第一连接端连接到所述第一振荡回路(3)的两个能量存储器(C4，L5)之间的抽头上，并且所述第一非线性二端网络(4)连接在所述脉冲生成单元(2)和所述第一振荡回路(3)之间。

【技术实现步骤摘要】
用于抑制超声传感器的主动阻尼时的波动的装置
本专利技术涉及一种用于发送接收单元的运行的电路。本专利技术尤其涉及一种用于借助用于距离测量的超声换能器的发送与接收过程的更快时间序列的电路。
技术介绍
在声换能器中，借助电脉冲使例如耦合到空气声场上的膜片处于振荡中。为此，在超声换能器中使用压电膜片。随后，为了准备接收过程，必须尽可能快地使膜片静止。然后，在物体上反射的声到达静止的膜片上并且使所述静止的膜片重新振荡。在传播时间和结构方面检查所接收的信号并且将其与所发送的信号关联。因此，换能器一方面可以用作发送器而另一方面可以用作接收器。基本上，通过发送过程中的激励产生的膜片振荡衰减，但仅仅很慢地衰减，使得在没有其他措施的情况下所述振荡与到达的反射声叠加。已知的用于衰减过程加速的措施是，在膜片上在背侧设置专门的泡沫。替代地或附加地，可以通过有针对性的反控制来主动阻尼振荡。换言之，将振荡转变为电信号并且以与所测量的信号相反的电信号加载膜片。进一步已知的是，在多个控制周期中以不同的振幅进行反控制，其中在这些控制周期之间重新检测传感器的当前振荡，以便能够在下一次控制中进行适配的反相控制。间歇性的测量和控制是必要的，因为在一次控制期间通常不能够实现传感器的固有振荡的检测。所检测的振荡和控制信号之间的同步需要时间，在所述时间内不能够完成膜片振荡的主动能量减少。在些问题是，在膜片控制的每次中断时，加强地激励换能器的、阻止急速的重新同步的副模式，因为其必须事先衰减。例如，50kHz的长矩形脉冲序列具有50kHz的突出谱线。虽然已知在半个振荡周期内还允许关于传感器的振荡状态的说明的分析处理电路。然而，这与以下前提关联：控制的振幅不比传感器的固有振荡大得多，因为否则出现传感器信号的很难预见的相位旋转。此外已知的是，在用于发送信号的源和超声换能器之间设置串联谐振器，用于产生高电压，然而其中必须在换能器膜片的背侧上使用以上所述的阻尼泡沫，以便达到可用的衰减时间。如果先前描述的结构从发送运行过渡到接收运行，则所述源可以用于激励信号，以便通过反控制阻尼振荡回路。然而，在此准确的阻尼实现取决于第一振荡回路以及由第一振荡回路的电容结合换能器构成的第二振荡回路的谐振频率的精确一致性。在此，换能器(如以下结合附图解释的那样)本身已经是能够振荡的系统，其通过第一振荡回路的电容连接到第一振荡回路上。如果现在两个振荡回路中的一个在完成阻尼之后没有完全静止，则其可以激励各个其他的振荡回路重新振荡。在此，形成具有减小的振幅的波动(Schwebung)。因此所述波动尤其有问题，因为两个振荡回路是相对低欧姆的并且因此其保持很长时间。但在接收回波时，即使很少几个μA的残余振荡也是干扰的，因为接收到的信号具有比发送信号的振幅低几个数量级的振幅。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是减少或者阻止在用于发送接收单元的运行的电路中两个振荡回路的相互激励以及先前描述的波动。根据本专利技术，先前提到的任务通过具有根据权利要求1的特征的用于发送接收单元的运行的电路解决。根据本专利技术，这种电路包括脉冲生成单元，借助所述脉冲生成单元能够产生以及提供设置用于通过发送接收单元发送的信号。此外，所述电路包括具有两个能量存储器的第一振荡回路。此外，所述电路包括发送接收单元、即能够从电路方面为了发送信号被激励进行振荡并且能够为了接收信号将到达的振荡以电信号的形式发送给电路的换能器。例如发送接收单元可以包括具有膜片的声换能器。在此，尤其可以构造为二端网络(Zweipol)的发送接收单元的第一连接端可以连接到第一振荡回路的两个能量存储器之间的抽头上。在此，设置在发送接收单元的第一连接端和电接地之间的第一振荡回路的第一能量存储器可以进一步设置成与发送接收单元共同作用地构成第二振荡回路。根据本专利技术，在脉冲生成单元和第一振荡回路之间设置第一非线性二端网络。优选地，在脉冲生成单元和第一振荡回路的第一能量存储器之间设置非线性二端网络。换言之，第一网络(Masche)可以以下面提到的顺序包括脉冲生成单元、第一非线性二端网络、第一振荡回路的第一能量存储器和第一振荡回路的第二能量存储器。在此，对于本领域技术人员而言可以看出，功能与第一能量存储器和第一非线性二端网络的空间顺序无关，从而脉冲生成单元、第一振荡回路的第一能量存储器、第一非线性二端网络和第一振荡回路的第二能量存储器的顺序应理解为非线性二端网络在脉冲生成单元和第一振荡回路之间的布置并且因此应理解为处于本专利技术的范畴内。第一振荡回路的第二能量存储器在此也可以是第二网络的组成部分，所述第二网络还包括发送接收单元并且必要时包括其他元件。从属权利要求示出本专利技术的优选扩展方案。优选地，第一振荡回路的第一能量存储器可以是电感。进一步优选地，第一振荡回路的第二能量存储器可以是接地的电容。在忽略其余的网络组成部分的情况下，第一振荡回路的两个能量存储器在此构成一个串联振荡回路。所提到的布置具有高品质的优点并且可以通过已知的单独元件一例如作为电感的线圈和作为电容的电容器提供。进一步优选地，发送接收单元可以实现为超声发送接收器。其优点是，借助于电路的根据本专利技术的构型即使在发送过程和接收过程彼此接近(这相应于换能器和测量对象之间的小距离)的情况下能够实现例如应借助于超声发送接收器实施的距离测量。进一步优选地，所述电路还可以包括发送接收单元的第二连接端和地之间的第二非线性二端网络。例如，第二非线性二端网络可以如此设计，使得其在高于阈值电压时具有小电阻而在低于同一阈值电压时具有大电阻。如果测量放大器与例如可以包括第一二极管和与第一二极管反并联连接的二极管的第二非线性二端网络并联连接，则在没有主动措施(例如受控的开关过程)的情况下在发送过程期间保护测量放大器免受过高电压的加载。进一步优选地，电路包括测量放大器，其测量抽头连接在发送接收单元和第二非线性二端网络之间。换言之，测量放大器与第二非线性二端网络并联连接。测量放大器在此可以执行不同任务。在发送过程期间或在发送过程结束之后，测量放大器可以求得在第二振荡回路中存在的信号的振幅和相位，从而在使用所述测量参量的情况下例如可以通过脉冲生成单元进行反控制。替代地或附加地，小信号运行中的测量放大器可以考虑在其输入端——即第二非线性二端网络和发送接收单元的共同连接端上施加虚拟地。当测量放大器不在限制中时，即在激励几乎衰减的情况下或在接收发送信号的回波的情形中，例如才提供小信号运行。此外可能的是，当考虑设计为低欧姆的电流放大器的测量放大器在进行衰减的激励脉冲的情况下成为高欧姆时，第二振荡回路也从通过二极管的内阻引起的阻尼中获利。为了接收回波，随后必须重新激活放大器，换言之，放大器必须重新成为低欧姆的。显然，测量放大器可以附加地用于在再处理之前放大接收到的信号。所提到的方面有利于振荡回路的阻尼并且能够实现测量放大器的多次积极利用。进一步优选地，第一非线性二端网络和/或第二非线性二端网络在以第一电压加载的情况下具有或者采用第一电阻并且在以第二电压加载的情况下具有或者采用第二电阻。尤其有利的是，第二电压比第一电压更高并且第一电阻比第二电阻更大。换言之，二端网络由于先前描述的特性可以给低电压带来相对较高的阻尼，而其给高电压或者振幅带来低阻尼。因此在第一和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于发送接收单元(1)的运行的电路，其中，所述电路包括：脉冲生成单元(2)，具有两个能量存储器(C4，L5)的第一振荡回路(3)，发送接收单元(1)，第一非线性二端网络(4)，其中，所述发送接收单元(1)的第一连接端连接到所述第一振荡回路(3)的能量存储器(C4，L5)之间的抽头上，并且所述第一非线性二端网络(4)将所述脉冲生成单元(2)和所述第一振荡回路(3)彼此耦合。

【技术特征摘要】
2012.05.25 DE 102012208849.01.用于发送接收单元(1)的运行的电路，其中，所述电路包括：脉冲生成单元(2)，具有两个能量存储器(C4，L5)的第一振荡回路(3)，发送接收单元(1)，第一非线性二端网络(4)，其中，所述发送接收单元(1)的第一连接端连接到所述第一振荡回路(3)的能量存储器(C4，L5)之间的抽头上，并且所述第一非线性二端网络(4)将所述脉冲生成单元(2)和所述第一振荡回路(3)彼此耦合，其中，第二非线性二端网络(5)连接在所述发送接收单元(1)的第二连接端和地之间，其中，所述第一非线性二端网络和所述第二非线性二端网络(5)在以第一电压加载的情况下具有第一电阻并且在以第二电压加载的情况下具有第二电阻，其中，所述第二电压比所述...

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