[发明专利]用于运行超声波传感器的方法以及相应的超声波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于运行超声波传感器的方法以及相应的超声波传感器。

尽管就利用脉冲渡越时间法的超声波传感器及其在车辆中的使用方面 来解释本发明和其所基于的问题，但本发明可用在任意超声波传感器和不 同的领域中。

背景技术

超声波传感器、尤其是利用脉冲渡越时间法的超声波传感器例如被用 于进行自动化的环境识别，例如在车辆中用作泊车辅助。在此，传感器发 出超声波信号。该超声波信号被物体或障碍物反射。同一传感器或另一传 感器接收反射的信号(下面称为接收信号)并且从接收信号中推动环境或 障碍物。对于利用脉冲渡越时间法的超声波传感器，发出具有预给定的脉 冲重复间隔、确定的脉冲长度和确定的信号频率的信号脉冲(Signalburst) 作为用于识别环境的超声波信号。下面将该超声波信号或信号脉冲一般性 地称为声发射信号。

对于这种超声波传感器，经常使用有源模拟的双工运行(例如2线双 工运行)。在此在已知的方法中在时分多路系统中在导线上对超声波传感器 的电容充电。在3线方案中可以设置一单独的导体用于对传感器供电。在 这种情况下只在电发送触发信号与电接收信号之间在公共导线上进行双工 运行。(电)发送触发信号激活超声波传感器并由此启动声发射信号(超声 波信号或信号脉冲)或者说声学发送信号从超声波传感器的发射，该(电) 发送触发信号由控制仪以所使用的换能器的谐振频率(通常40-60kHz) 传送给超声波传感器。在此由于成本原因在控制仪上通过那里的控制器 (μC)来产生频率发生。该(电)发送触发信号例如作为矩形信号包含发 射持续时间和激励频率或谐振。

如果物体位于重要的、即被超声波传感器探测的环境中，则所述声发 射信号或声学发送信号被该物体反射。由于声发射信号或声学发送信号在 该物体上的声学反射，由声波传感器接收一个声学接收信号。该声学接收 信号在超声波传感器中通过超声波换能器变换成电信号，它被电放大并被 AC耦合到相同的导线上，传回给控制仪并且在控制仪中AC输出耦合。在 控制仪中对输出耦合的接收信号进行比较，其中，该比较典型地按包络在 一比较器上相对于固定阈值或者相对于简单的、例如由一μC输出的特性曲 线来实施。包络在此例如通过非相干的AM解调(例如整流和低通滤波) 来实现。

发送触发信号的双工运行和接收信号的回传在此在围绕一载波频率的 相同工作频带中进行，该载波频率与所使用的超声波换能器的谐振频率(40 -60kHz)相等或一致。对于发送触发信号以及对于模拟的电接收信号回传 使用相等或完全一致的频率需要在超声波传感器中费事地联锁发射触发。 发射触发联锁是需要的，因为电回传给传感器的或者说反射的接收信号可 能是意外触发发送的原因。

发明内容

根据本发明，提出一种用于在双工运行中运行超声波传感器的方法， 该方法具有下列步骤：通过第一双工通道以超声波传感器的超声波换能器 的数倍谐振频率将发送触发信号传送到超声波传感器上以触发一声学发送 信号；在超声波传感器中将该发送触发信号分频；和将至少一个与该声学 发送信号相应的电接收信号由该超声波传感器通过第二双工通道以超声波 传感器的超声波换能器的谐振频率传送。

根据本发明，还提出一种超声波传感器，具有：一接收装置，用于接 收以超声波传感器的超声波换能器的数倍谐振频率通过第一双工通道传送 的用于触发声学发送信号的发送触发信号；一分频装置用于将所述发送触 发信号分频；和一传送装置，用于通过第二双工通道以超声波传感器的超 声波换能器的谐振频率传送至少一个与所述声学发送信号相应的电接收信 号。

根据本发明，还提出一种用于控制所述超声波传感器的装置，具有： 一传送装置，用于以超声波传感器的超声波换能器的数倍谐振频率通过第 一双工通道将用于触发声学发送信号的发送触发信号传送给超声波传感 器；和一接收装置，用于接收至少一个由超声波传感器以超声波传感器的 超声波换能器的谐振频率通过第二双工通道传送并且与所述声学发送信号 相应的电接收信号。

按照本发明的用于运行超声波传感器的方法、按照本发明的超声波传 感器和按照本发明的用于控制超声波传感器的装置与常规解决方案相比的 优点是，无需费事地联锁发送触发。