[发明专利]基于压电的传感器及用于压电换能器的控制器

说明书

本发明涉及基于压电的传感器及用于压电换能器的控制器。本发明的一个方面的目的是便于检测和识别各种潜在的故障状态。根据本申请的一个方面，提供了基于压电的传感器，其特征在于包括：压电换能器，所述压电换能器在被驱动之后提供残余混响；和控制器，所述控制器在所述残余混响期间为所述压电换能器提供低阻抗路径，并且测量通过所述低阻抗路径的电流以确定所述压电换能器的谐振频率。本发明的一个方面的技术效果在于所提供的基于压电的传感器或控制器能够便于检测和识别各种潜在的故障状态。

技术领域

本申请整体涉及压电换能器，并且更具体地讲涉及测量压电换能器的谐振参数的传感器和控制器。

背景技术

现代汽车装配有大量种类繁多的传感器。例如，汽车现在通常配备有超声波传感器的阵列，以监测汽车与任何附近人员、宠物、车辆或障碍物之间的距离。由于环境“噪声”和安全问题，可要求传感器中的每个在汽车运动时每秒提供数十次测量。对于此类传感器阵列来说，重要的是可靠地执行或在其执行可疑时提醒操作者。

随着传感器数量的增加，传感器故障的发生率和正确诊断此类故障的重要性也随之增加，使得可以提醒操作者，并且如果需要，可以采取适当的动作来纠正或调节故障。示例性动作可包括：修理损坏或断开连接的换能器，清洗汽车以从传感器表面去除泥土或污垢，在换能器受到雪或雨的损害时小心谨慎，以及在传感器以其他方式正确操作时直接忽略瞬态噪声事件。由于现有传感器无法正确诊断此类故障，所以它们不能适当地提醒操作者采取适当的动作，从而迫使系统在需要对维修车间进行可能不必要的访问或使操作者不知道损害传感器操作的可校正条件之间做出选择。

发明内容

本发明的一个方面的目的是便于检测和识别各种潜在的故障状态。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于压电的传感器，其特征在于包括：压电换能器，所述压电换能器在被驱动之后提供残余混响；和控制器，所述控制器在所述残余混响期间为所述压电换能器提供低阻抗路径，并且测量通过所述低阻抗路径的电流以确定所述压电换能器的谐振频率。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于压电的传感器，其特征在于包括：压电换能器，所述压电换能器在被驱动之后提供残余混响；和控制器，所述控制器在所述残余混响期间为所述压电换能器提供低阻抗路径，并且测量通过所述低阻抗路径的电流以确定所述压电换能器的品质因数Q。

在一个实施例中，所述控制器以一系列不同的频率驱动所述压电换能器，并且测量作为频率的函数的所述低阻抗路径电流。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于压电的传感器，其特征在于包括：压电换能器；和控制器，所述控制器驱动所述压电换能器以生成声能脉冲串，并且基于所述压电换能器对所述驱动的响应，导出品质因数。

在一个实施例中，所述控制器通过测量所述响应的频率相依性来在所述响应的驱动阶段期间测量所述品质因数。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于压电的传感器，其特征在于包括：压电换能器；和控制器，所述控制器驱动所述压电换能器来生成声能脉冲串，并且比较驱动电流和电压的相位以确定所述压电换能器的谐振频率。

在一个实施例中，所述控制器用频率啁啾波形驱动所述压电换能器。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于压电换能器的控制器，所述控制器的特征在于包括：发射器，所述发射器用以用载波信号脉冲驱动压电换能器，并且在所述载波信号脉冲之后的残余混响周期期间提供低阻抗路径；接收器，所述接收器用以感测所述压电换能器在所述残余混响期间的响应；和核心逻辑电路，所述核心逻辑电路耦接到所述发射器并且耦接到所述接收器，所述核心逻辑可操作以基于所述响应测量所述压电换能器的谐振频率。

在一个实施例中，所述核心逻辑从所述响应中导出品质因数Q。

在一个实施例中，所述发射器以一系列不同的频率驱动所述压电换能器，并且所述接收器测量作为频率的函数的所述低阻抗路径电流。