[发明专利]超声波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及超声波传感器(ultrasonic sensor)。

背景技术

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。

发明内容

鉴于以上的和其它的问题，本发明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。

根据本发明的一方面，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。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C1和该等效串联电感器L1的第一谐振频率是F0。至少由该等效并联电容器C0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。

根据本发明的另一方面，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。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C0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。

根据本发明的另一方面，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C0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，本发明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；