[发明专利]用于调节一个传感器的发射声压及接收放大系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于调节传感器的发射声压及接收放大系数的方法，及涉及相应的装置。

背景技术

这种传感器尤其是作为超声波传感器与例如机动车上相应的控制装置一起被用于泊车辅助。所述传感器具有一个超声波换能器，该超声波换能器由压电陶瓷构成及被粘入一个膜片罐中。该传感器设有一个控制装置，该控制装置根据上级控制装置的信号来控制超声波换能器的工作及也具有信号放大器。该超声波传感器例如被这样地安装在机动车的保险杠上，即膜片罐的由内部装有压电换能器的外侧作为振动区段露出，该振动区段一方面被超声波换能器激励地发射超声波及另一方面接收在作用范围中的物体上反射回来的超声波并由此激励超声波换能器以产生相应的信号，这些信号在接收放大器内被放大。由此可测量至机动车前面及后面的物体的距离及也可部分地测量至车侧面的距离。

被发送的超声波具有一个发射声压，该发射声压与输入的发送电流相关。超声波传感器在一定的量上仍可接收反射的超声波的性能被称为传声器灵敏度。传声器灵敏度的限制是超声波传感器的接收放大器的输入噪音。

这种传感器的作用范围主要由传感器的机械阻尼来确定，该机械阻尼构成传感器总灵敏度分散的主要因素。超声波换能传感器借助一个等效电路图(图2)来表征，该等效电路图由一个具有电路元件：一个等效电容Cs，一个等效电感Ls及一个阻尼电阻Rs的串联振荡电路组成，它们代表用于膜片振动器或膜片罐的振动区段的机械特性、即柔度(＝1/刚度)，质量及阻尼部分的等效元件。对此并联的换能器电容C0以常规的布线借助一个并联电感Lp及一个并联电阻Rp以与串联振动电路相同的谐振频率补充了一个耦合的并联振荡电路。在制造时机械阻尼(Rs)具有一定的分散。因此在这种传感器制造结束时这样地对它处理，即通过不仅由发送电流对发射声压的补偿而且由电子接收放大对传声器灵敏度的补偿来控制住在室温下随阻尼电阻Rs改变的传感器总灵敏度。这在足够信噪比的情况下对于被认为重要相关的参考目标、例如在80cm的距离上厚度为1cm的杆被证明是有效的。

但在该补偿后该阻尼电阻Rs在传感器工作时可通过温度而改变，该温度主要影响阻尼材料的机械特性。其它的阻尼作用为膜片的外覆层(例如附加的涂漆，污染物)。这将引起：在极端温度下及通过老化和/或张弛过程可改变总灵敏度。

控制住这种改变的一个出发点在于：发送电流源注入一个恒定的发送电流。发送电流在一个分流器(图2)上被分流，该分流器由串联及并联振荡电路组成。前者(串联振荡电路)的阻抗随与温度相关的阻尼电阻Rs改变，而并联振荡电路的阻抗保持恒定。并联振荡电路的元件是电元件及在一级近似时被认为相对温度是恒定的或其已知的温度变化过程被补偿。仅是流过串联振荡电路的电流是发射声压的原因。发送电流的分流与阻尼电阻Rs相关地相应移动。在此情况下被视为不利的是：仅可有限地控制住Rs的改变。当Rs比并联阻抗小时，恒定注入发送电流的方法则是有效果的。对于换能器/传感器的有利停振，该情况不是必须被给出或不能被好地达到。

另一考虑在于，根据一个恒定电压振幅的测量参数进行的与发射声压相关的发送电流的模拟调节。在由电流源的每个发送激励时，激励过程中串联及并联振荡电路的负载上的电压振幅通过第二接收路径来测量及被反馈到激励的发送电流源。在此情况下被认为不利的是，在为了保持负载上及由此串联振荡电路上激励电压的恒定的反馈中，为了达到流过串联振荡路径的与阻尼电阻Rs无关的发送电流，这与注入恒定发送电流相比是无成效的。

发明内容

相比之下，根据本发明的用于调节传感器、尤其超声波传感器的发射声压及可调节的接收放大系数的方法具有其优点，即传感器的发射声压可被调节及与阻尼电阻Rs无关。另一优点在于，传感器的接收放大系数可被这样地调节，以致可实现传感器作用范围与阻尼电阻Rs的量(温度，老化及污染的影响)的依赖性的补偿。

本发明的核心在于，为了调节发射声压这样地调节发送电流，即它的在串联振荡电路中对产生发射声压的原因负责的串联分量是与当前阻尼(阻尼电阻Rs)无关的。与此相应地，也调节传感器的接收放大系数，因为在换能器的接收工作中在串联振荡电路中的阻尼电阻Rs也具有一定影响。

根据本发明，用于调节具有换能器的传感器、尤其超声波传感器的发射声压及可调节的接收放大系数的方法，具有以下方法步骤：

(S1)通过用可调节的发送电流激励换能器使传感器工作；

(S2)借助一个测量装置来间接地测量传感器的发射声压；及