[發(fā)明專利]超聲波傳感器裝置及超聲波傳感器裝置的感測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710975553.2
• 申請(qǐng)日: 2017-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN107957580A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金現(xiàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧特潤(rùn)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01S15/93
• 分類號(hào): G01S15/93;G01S7/52
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 陳鵬,王俠

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2016年10月18日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2016-0135338的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲波傳感器，且更具體地，涉及一種超聲波傳感器裝置以及一種超聲波傳感器裝置的感測(cè)方法。

背景技術(shù)

最近，汽車制造商正在開發(fā)車輛安全相關(guān)技術(shù)，并向市場(chǎng)推出更先進(jìn)的安全技術(shù)。這些技術(shù)的一個(gè)典型的示例是高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)，主要與停車一起使用。特別地，停車輔助系統(tǒng)和自動(dòng)停車輔助系統(tǒng)被廣泛用于在停車期間通知車輛與物體之間的距離。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括通過超聲波傳感器測(cè)量車輛周圍的物體的位置或物體與車輛之間的距離的技術(shù)。

超聲波傳感器是這樣的傳感器：其傳輸處于不可聽頻帶中的頻率為20KHz以上的超聲波，然后感測(cè)從外部物體反射的超聲波回波，以測(cè)量到外部物體的距離。在汽車中，由超聲波傳感器檢測(cè)出的超聲回波用于測(cè)量與汽車周圍的物體的距離，并以各種方式通知駕駛員，例如，警告聲、車輛顯示屏上顯示等。

然而，利用傳統(tǒng)的超聲波傳感器的距離測(cè)量裝置在距離或精度的范圍內(nèi)具有局限性。特別地，隨著對(duì)超過傳統(tǒng)超聲波傳感器的感測(cè)范圍和精度的限制的各種應(yīng)用領(lǐng)域的需求逐漸增加，使用超聲波傳感器測(cè)量距離的現(xiàn)有系統(tǒng)的改進(jìn)變得迫切。例如，有必要擴(kuò)展現(xiàn)有超聲波傳感器的感測(cè)范圍，并且由于各種原因而提高其精度，例如能夠感測(cè)較短的距離，用于在窄停車空間中進(jìn)行更有效停車。

這種傳統(tǒng)超聲波傳感器裝置以恒定的傳輸/接收頻率工作，而與超聲波傳感器的安裝位置和安裝超聲波傳感器裝置的周圍環(huán)境的變化無關(guān)。因此，超聲波傳感器裝置感測(cè)物體的能力有限。

相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)是美國(guó)專利No.US 7,046,015(2006年5月16日授予)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于解決或減輕包括上述問題的各種問題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種超聲波傳感器裝置及其感測(cè)方法，其中，施加處于換能器(transducer，變換器)的共振頻帶中的頻率，以找到換能器的混響信號(hào)(reverberation signal)的頻率，然后，一起比較相應(yīng)頻率下的幅度，以確定換能器的最佳傳輸和接收頻率，以使得根據(jù)換能器的物理形狀和尺寸找到最佳傳輸和接收頻率，并且還在各種環(huán)境(溫度、濕度、老化等)中找到換能器的最佳傳輸和接收頻率。因此，實(shí)現(xiàn)了提高物體感測(cè)能力的效果。然而，這些問題僅僅是為了說明的目的，本發(fā)明的范圍不限于此。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種超聲波傳感器裝置。該超聲波傳感器裝置包括：驅(qū)動(dòng)單元，用于向發(fā)送超聲波并接收超聲波的回波的換能器提供傳輸脈沖；放大器，用于放大關(guān)于回波的電信號(hào)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將放大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理器，用于執(zhí)行原始數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)提取處理，以產(chǎn)生提取信號(hào)；以及控制單元，用于基于原始數(shù)字信號(hào)和提取信號(hào)輸出相對(duì)于外部物體的距離信號(hào)，其中，所述控制單元可以包括：測(cè)試頻率發(fā)生器，用于將測(cè)試頻率信號(hào)施加到換能器；以及激勵(lì)頻率(excitation frequency，激發(fā)頻率)測(cè)量單元，用于測(cè)量在換能器中產(chǎn)生的激勵(lì)頻率。

在超聲波傳感器裝置中，在換能器中產(chǎn)生的激勵(lì)頻率可以是換能器的共振頻率。

在超聲波傳感器裝置中，所述激勵(lì)頻率可以是在換能器的傳輸模式和接收模式之間的激勵(lì)模式范圍內(nèi)自由振蕩的激勵(lì)的頻率。

在超聲波傳感器裝置中，所述控制單元還可以包括：最佳頻率計(jì)算器，用于使用激勵(lì)頻率計(jì)算最佳頻率，以及傳輸脈沖校準(zhǔn)器，用于考慮最佳頻率來校準(zhǔn)傳輸脈沖頻率。

在超聲波傳感器裝置中，所述最佳頻率可以是激勵(lì)頻率和反共振頻率之間的中間值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超聲波傳感器裝置的感測(cè)方法，所述超聲波傳感器裝置包括：驅(qū)動(dòng)單元，用于向發(fā)送超聲波并接收超聲波的回波的換能器提供傳輸脈沖；放大器，用于放大關(guān)于回波的電信號(hào)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將放大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理器，用于執(zhí)行原始數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)提取處理，以產(chǎn)生提取信號(hào)；以及控制單元，用于基于原始數(shù)字信號(hào)和提取信號(hào)輸出相對(duì)于外部物體的距離信號(hào)。所述方法包括：測(cè)試頻率施加步驟，用于將測(cè)試頻率信號(hào)施加到所述換能器；激勵(lì)頻率測(cè)量步驟，用于測(cè)量在換能器中根據(jù)測(cè)試頻率信號(hào)產(chǎn)生的激勵(lì)頻率；最佳頻率計(jì)算步驟，用于使用所述激勵(lì)頻率來計(jì)算最佳頻率；以及傳輸脈沖頻率校準(zhǔn)步驟，用于考慮到最佳頻率來校準(zhǔn)傳輸脈沖頻率。

在該感測(cè)方法中，在所述激勵(lì)頻率測(cè)量步驟中，在換能器中產(chǎn)生的激勵(lì)頻率可以是換能器的共振頻率。