[发明专利]具有衰减装置的超声传感器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的超声传感器及其应用。

背景技术

超声传感器在机动车技术中用于例如在泊车过程中监视机动车与机动车周围环境中的障碍物的距离并且通过相应的显示装置光学地或声学地显示与探测到的障碍物的距离。为此，例如在车辆前部或者在车辆尾部上在车辆车身的外部区域上设置超声传感器。

例如可以从DE 103 46 620 A1中获知适于所述目的的超声传感器。所述超声传感器包括可振动的膜片和与所述膜片接触的压电元件，所述压电元件激励膜片在超声范围内振动。为了使在传感器的发射模式中通过压电元件激励膜片所需的能量最小化，在谐振范围中运行所述膜片。这意味着，压电元件以相应于膜片的谐振频率的频率振动，以便以尽可能小的能量消耗实现膜片的最大振幅。

然而，因为膜片在发射模式中在谐振频率范围内运行时在通过压电元件激励之后出现一定程度的过渡振动时间(Nachschwingzeit)，则在所述过渡振动阶段期间不基于反射的超声波进行机动车周围环境中的障碍物的探测。这意味着，不再可以根据膜片的回声时间(Nachklingzeit)探测小于与所涉及机动车的最小距离的障碍物。

为了可以减小膜片的过渡振动阶段，已知的是，将超声传感器的膜片耦合到一个衰减装置上，所述衰减装置导致振动的膜片的快速衰减。

当机动车首先停泊在相对温暖的车库中而随后例如被驾驶到室外并且在那里与冷的冬季空气接触时，在基于超声的泊车引导系统的系统特性中出现另一个问题。只要在车辆的超声传感器与周围环境之间还未调节出热平衡，则在传感器外部与传感器内部之间出现大的温度梯度。在此，例如超声传感器的振动激励的间隔——如膜片以及例如压电元件由于其与外部周围环境良好的热连接比超声传感器的例如位于超声传感器内部的衰减装置或者例如通常嵌入在浇注材料中的电子控制装置明显更快地调节到新的外部温度上。

由于这种热效应，在实践中会导致超声传感器的波动的衰减或导致波动的过渡振动，直到在超声传感器内部出现热平衡。

所述效应的原因例如可能是电振荡回路与机械振动回路之间暂时的失配。此外，在传感器的膜片、作为振动激励装置的压电元件或设置在传感器膜片与压电元件之间的粘接层之间会出现机械应力，所述机械应力也可能导致谐振频率的偏移或者导致空气声衰减、传感器内部的衰减与之前调节的传感器灵敏度之间的失配。

因此，例如可能出现暂时的超距可能伴随着对不存在的障碍物的报警或者传感器自诊断的错误结果。

在现有技术中，关于温度交变问题例如由DE 103 47 518 A1公开，电子部件装配有蓄热器，所述蓄热器例如可以包括相变材料。但没有提出在声学传感器中的应用。

发明内容

本发明的任务是，提供一个超声传感器，所述超声传感器即使在温度快速交变时也显示出在很大程度上恒定的较高性能。

本发明的优点

本发明所基于的任务通过具有权利要求1特征部分的特征的超声传感器解决。

这基本上基于，所述超声传感器包括蓄热器所述蓄热器的作用在于在超声传感器的周围环境中出现快速的、即在几分钟或者若干分钟上的温度交变时将之前存储在蓄热器中的热能输出给超声传感器的技术结构组件，由此实现与超声传感器的外部周围环境的温度水平的延缓的并且对于超声传感器的不同结构组件而言均匀的温度匹配。通过所述方式，可以基本上完全避免或者至少减弱超声传感器否则在所述条件下通常出现的故障。

本发明的其他有利实施方式是从属权利要求的主题。

有利的是，超声传感器的蓄热器具有相变材料(也称作“phase change material”)。“相变材料”理解为在一个温度范围内显示出相变的材料，蓄热器的工作范围位于所述温度范围中。由于相变，一旦外部温度超过或低于相变温度，则可以释放或吸收相对大量的热能。

此外有利的是，蓄热器的相变材料被构造成聚合物空心球的形式，真正的相变材料存放在所述聚合物空心球的内部。所述聚合物空心球在其方面可以散布在另一介质中，例如散布在聚合物泡沫中。

如果例如超声传感器的衰减元件部分地或完全地实施为蓄热器，则所述聚合物空心球例如可以散布在所述衰减元件的聚合物泡沫基体(Schaum-matrix)中，相变材料存放在所述聚合物空心球内。