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    • 专利摘要:
    EinUltraschallsensor enthälteinen piezoelektrischen Vibrator (1), eine Nachhallmessvorrichtung(5) und eine Kompensationsvorrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c,10a und 10b). Der piezoelektrische Vibrator (1) vibriert zum Aussendeneiner Ultraschallwelle, empfängtdie reflektierte Welle der ausgesendeten Ultraschallwelle und erzeugtein Ausgangssignal, korrespondierend zu der Vibration des piezoelektrischenVibrators (1). Die Nachhallmessvorrichtung (5) mißt eineNachhallzeitdauer des piezoelektrischen Vibrators (1) aus dem Ausgangssignal.Die Kompensationsvorrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und10b) kompensiert die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators(1) in Übereinstimmungmit der gemessenen Nachhallzeitdauer. Somit kann der Ultraschallsensoreine Nachhallzeitdauer verringern, welche ansonsten eine Verschlechterungder Erfassungsgenauigkeit verursachen würde und die Erfassung von Objektenin kurzer Distanz unmöglichmachen würde.
    公开号:DE102004023469A1
    申请号:DE200410023469
    申请日:2004-05-12
    公开日:2004-12-02
    发明作者:Manabu Nishio Maeda；Hisanaga Nishio Matsuoka；Kiyonari Nishio Oda；Yoshihisa Kariya Sato；Masakazu Kariya Takeichi
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:B60R21-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, welcherfür einFahrzeug oder dergleichen benutzt wird.
    [0002] EinUltraschallsensor wird als ein Hinderniserfassungssensor zum Erfasseneines Hindernisses mittels Senden und Empfangen einer Ultraschallwelleverwendet. Dieser Ultraschallsensor weist einen piezoelektrischenVibrator auf. Der piezoelektrische Vibrator vibriert zum Aussendeneiner Ultraschallwelle und empfängteine von einem Hindernis reflektierte Welle, so dass ein Hinderniserfasst werden kann.
    [0003] Jedochweist der vorstehende Ultraschallsensor einen Nachteil dahingehendauf, dass ein Nachschwingen bzw. ein Nachhall nach einer normalenVibration des piezoelektrischen Vibrators auftritt. Daher kann dieErfassungsgenauigkeit des Sensors verringert sein und der Ultraschallsensorkann daran gehindert sein, ein Hindernis in einer kurzen Entfernungzu erfassen, falls der Nachhall lang anhält.
    [0004] Umdie Nachhallzeitdauer auf einen geeigneten Bereich einzustellen,kann ein Kondensator zum Kompensieren einer elektrischen Kapazität des piezoelektrischenVibrators verwendet werden.
    [0005] Wiebei 8 in JP-A-H8-237796gezeigt, weist ein Ultraschallsensor eine Kapazität bzw. einen KondensatorJ2 auf die parallel mit einem piezoelektrischen Vibrator J1 verbundenist, um eine Temperaturdrift eines Sensorausgangs zu verringern.Wenn sich die Temperatur des Ultraschallsensors verändert, verändert sichdie elektrische KapazitätJ2 in umgekehrter Richtung einer Kapazitätsänderung des piezoelektrischenVibrators J1. Das heißt,die elektrische Kapazitätsveränderungdes piezoelektrischen Vibrators J1 kann ausgeglichen werden.
    [0006] Jedochsind die Kennlinien des piezoelektrischen Vibrators J1 und des KondensatorsJ2 ungleich. Daher ist auch ein Anstieg der elektrischen Kapazität des piezoelektrischenVibrators J1 und eine Abnahme der elektrischen Kapazität des KondensatorsJ2 betragsmäßig nichtgleich. Dem gemäß kann dieTemperaturkompensation nicht korrekt durchgeführt werden und es tritt eineTemperaturdrift auf. Ferner kann der Temperaturbereich, der durch dieelektrischen Kapazitätenzu kompensieren ist, aufgrund der Kennlinie des Kondensators J2begrenzt sein. Daher lässtsich mit dem in JP-A-H8-237796offenbarten Verfahren eine Nachhallzeitdauer nicht zufriedenstellendeinstellen.
    [0007] InJP-A-H11-103496 wird ein Ultraschallsensor offenbart, der einenKondensator aufweist, der abwechselnd parallel zu dem piezoelektrischenVibrator verbunden und getrennt wird, um einen Schalldruck einerzu sendenden Ultraschallwelle und die Sensitivität für eine reflektierten Wellezu verbessern. Wenn der piezoelektrische Vibrator eine Ultraschallwellesendet, ist der Kondensator verbunden. Im Gegensatz dazu ist derKondensator getrennt, wenn der piezoelektrische Vibrator eine reflektierteWelle empfängt.Daher wird eine Resonanzfrequenz und eine Anti-Resonanzfrequenzverändert,um einen Schalldruck einer zu sendenden Ultraschallwelle und die Sensitivität einerreflektieren Welle zu verbessern. Jedoch kann die Nachhallzeitdauerdurch ein ledigliches Verbinden oder Trennen eines Kondensators nichtgeeignet eingestellt werden. Daher kann auch die in JP-A-H11-103496offenbarte Technik eine Nachhallzeitdauer nicht zufriedenstellendeinstellen.
    [0008] InAnbetracht der vorangehend erläuterten Problemeist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ultraschallsensorvorzusehen, welcher eine elektrische Kapazität eines piezoelektrischen Vibratorskompensieren kann, um eine Nachhallzeitdauer innerhalb eines geeignetenBereichs einzustellen.
    [0009] Umdie obige Aufgabe zu lösen,enthältein erfindungsgemäßer Ultraschallsensoreinen piezoelektrischen Vibrator, eine Nachhallmesseinrichtung undeine Kompensationseinrichtung.
    [0010] Derpiezoelektrische Vibrator vibriert zum Senden einer Ultraschallwelle,und empfängteine reflektierte Welle der gesendeten Ultraschallwelle und erzeugtein Ausgangssignal, dass der Vibration des piezoelektrischen Vibratorsentspricht. Die Nachhallmesseinrichtung mißt eine Nachhallzeitdauer despiezoelektrischen Vibrators aus dem Ausgangssignal. Die Kompensationseinrichtungkompensiert eine Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibratorsin Übereinstimmungmit der gemessenen Nachhallzeitdauer.
    [0011] Somitkann der erfindungsgemäße Ultraschallsensordie elektrische Kapazitätdes piezoelektrischen Vibrators kompensieren und die Nachhallzeitdauerinnerhalb eines vorbestimmten Bereichs geeignet einstellen. Demgemäß kann dererfindungsgemäße Ultraschallsensoreine Nachhallzeitdauer verringern, welche ansonsten eine Verringerungbei der Erfassungsgenauigkeit bzw. die Unmöglichkeit der Erfassung einesHindernisses bei kurzen Distanzen verursachen kann.
    [0012] ZusätzlicheAufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus derfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformenbesser ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit der beiliegendenZeichnung gesehen werden, in welcher:
    [0013] 1 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors gemäß einerersten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung ist;
    [0014] 2 ein Flussdiagramm desEinstellverfahrens füreine Nachhallzeitdauer bei dem Ultraschallsensor gemäß der erstenAusführungsformist;
    [0015] 3A ein Signalverlaufsdiagrammeines Ausgangssignals von einem piezoelektrischen Vibrator ist,wenn eine Nachhallzeitdauer eine vorbestimmte Schwellwertzeit Tthnicht überschreitet,und
    [0016] 3B ein Signalverlaufsdiagrammeines Ausgangssignals ist, wenn eine Nachhallzeitdauer die vorbestimmteSchwellwertzeit Tth überschreitet;
    [0017] 4 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors gemäß einerzweiten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung ist;
    [0018] 5 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors gemäß einerdritten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung ist;
    [0019] 6 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors gemäß einervierten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung ist;
    [0020] 7 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors ist, der einen einzigen Schalter zum Ein-/Ausschaltendes Kondensators aufweist; und
    [0021] 8 ein Schaltungsdiagrammeines Ultraschallsensors gemäß des Standsder Technik ist.
    [0022] Gemäß 1 wird ein Ultraschallsensorals ein Hinderniserfassungssensor zum sowohl Senden als auch Empfangeneiner Ultraschallwelle verwendet. Beispielsweise kann dieser Hinderniserfassungssensorin einem Fahrzeug montiert sein und ein Hindernis in der Nähe der Eckendes Fahrzeugs erfassen. Dieser Hinderniserfassungssensor sendet eineUltraschallwelle von einem piezoelektrischen Vibrator 1 ausund empfängteine reflektierte Welle von einem Hindernis entsprechend einem erfasstenObjekt. Somit erfasst der Hinderniserfassungssensor das Vorhandenseineines Hindernisses.
    [0023] DerUltraschallsensor enthältden piezoelektrischen Vibrator 1, mehrere Kondensatoren 2a, 2b und 2c alskapazitive Bauteile, mehrere Schalter 3a, 3b und 3c,eine Vibratoransteuerschaltung 4, eine Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 undeine Schalteransteuerschaltung 6.
    [0024] Derpiezoelektrische Vibrator 1 ist in einem nicht näher dargestelltenGehäuseuntergebracht. Der piezoelektrische Vibrator 1 vibriertzum Senden einer Ultraschallwelle, und empfängt eine von einem Hindernisreflektierte Welle. Ein Ausgangssignal, dass mit der Vibration despiezoelektrischen Vibrators 1 korrespondiert, wird zu derAusgangssignalverarbeitungsschaltung 5 ausgegeben.
    [0025] DieKondensatoren 2a-2c werden zum Kompensieren einer elektrischenKapazitätsveränderung despiezoelektrischen Vibrators 1 aufgrund einer Temperaturveränderungoder eines Unterschieds der Resonanzeigenschaften aufgrund von Produkttoleranzenverwendet. Jeder der Kondensatoren 2a-2c ist parallel mitdem piezoelektrischen Vibrator 1 verbunden. Obwohl hierbei der ersten Ausführungsform 3 Kondensatorenverwendet werden, ist die Anzahl der Kondensatoren nicht beschränkt. Eineelektrische Kapazitätjedes der Kondensatoren 2a-2c wird gemäß den elektrischen Kapazitätseigenschaften bzw.der Kapazitätskennliniedes piezoelektrischen Vibrators 1 festgelegt. Hierbei istes nicht wichtig, ob die elektrischen Kapazitätswerte der Kondensatoren 2a- 2c gleichsind oder nicht.
    [0026] DieSchalter 3a-3c sind jeweils seriell mit den Kondensatoren 2a-2c verbundenund werden durch die Schalteransteuerschaltung 6 ein- bzw.ausgeschaltet. Somit könnendie Kondensatoren 2a-2c mit dem piezoelektrischen Vibratorverbunden oder von ihm getrennt werden.
    [0027] DieVibratoransteuerschaltung 4 steuert den piezoelektrischenVibrator 1 an. Insbesondere legt die Vibratoransteuerschaltung 4 eineSpannung mit einem vorbe stimmten Wert an den piezoelektrischen Vibrator 1 anund bewirkt, dass der piezoelektrische Vibrator 1 vibriertund eine Ultraschallwelle aussendet.
    [0028] Derpiezoelektrische Vibrator 1 empfängt eine von einem Hindernisreflektierte Welle und vibriert. Ein Ausgangssignal, dass der Vibrationdes piezoelektrischen Vibrators 1 entspricht, wird zu der Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 ausgegeben.Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 verstärkt dasAusgangssignal, da es auf einen Spannungswert abgedämpft ist,der niedriger ist als der der an den piezoelektrischen Vibrator 1 durchdie Vibratoransteuerschaltung 4 angelegten Spannung. Danachführt dieAusgangssignalverarbeitungsschaltung 5 verschiedene Berechnungenaus, um ein Sensorausgangssignal des Ultraschallsensors auszugeben.Beispielsweise wird das Sensorausgangssignal an die Ansteuerschaltungeines Alarmmelders ausgegeben. Die Alarmmelderansteuerschaltungstellt die Existenz eines Hindernisses oder einen Abstand zu einemHindernis fest und führteine Verarbeitung wie etwa das Erzeugen eines akustischen Alarmsignalsdurch.
    [0029] Beider ersten Ausführungsformmißt ferner dieAusgangssignalverarbeitungsschaltung 5 eine Nachhallzeitdauerdes Ausgangssignals von dem piezoelektrischen Vibrator. Um die Nachhallzeitdauer zumessen wird beispielsweise ein Zeitgeber in der Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 vorgesehen.Wenn die gemessene Nachhallzeitdauer eine vorbestimmte Schwellwertzeit übersteigt,stellt die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 eine Ein-/Aus-Zustandskombinationder Schalter 3a-3c fest, um die Nachhallzeitdauer auf wenigerals die vorbestimmte Schwellwertzeit einzustellen. Um die Ein-/Aus-Zustandskombinationder Schalter 3a-3c festzustellen, ist beispielsweise eineSchaltersteuerkennlinie im vorhinein in der Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gespeichert.Die Schaltersteuerkennlinie stellt eine Beziehung zwischen der gemessenenNachhallzeitdauer und der Ein-/Aus-Zustandskombination der Schalter 3a- 3c dar,welche bei der entsprechend gemessenen Nachhallzeitdauer einzustellenist, dar. Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 bestimmtdie Kombination aus Ein-/Aus-Zuständen derSchalter 3a-3c entsprechend der gemessenen Nachhallzeitdaueraufgrund der Schaltersteuerkennlinie. Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gibtein Schalterzustandssignal, welches die festgestellte Kombinationaus Ein-/Aus-Zuständender Schalter 3a-3c darstellt, an die Schalteransteuerschaltung 6 aus.
    [0030] DieSchalteransteuerschaltung 6 steuert die Schalter 3a-3c aufgrunddes Schalterzustandssignal von der Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 auf Einbzw. Aus. Somit wird jeder der Kondensatoren 2a-2c entsprechendvon dem piezoelektrischen Vibrator 1 getrennt oder damitverbunden. Daher wird eine Kompensation der elektrischen Kapazität des piezoelektrischenVibrators 1 durchgeführtund eine Nachhallzeitdauer kann kürzer als die vorbestimmte Schwellwertzeiteingestellt werden.
    [0031] Genauergesagt wird, wie in 2 gezeigt, dassfolgende Einstellverfahren durch die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 ausgeführt, umeine Nachhallzeitdauer einzustellen.
    [0032] BeiSchritt S110 wird zunächsteine Nachhallzeitdauer T durch die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gemessen.Wie zuvor beschrieben, sendet der piezoelektrische Vibrator 1 eineUltraschallwelle aus, empfängteine reflektierte Welle von einem Hindernis und vibriert, bevordie Nachhallzeitdauer T gemessen wird. Der piezoelektrische Vibrator 1 gibtein Ausgangssignal entsprechend der Vibration des piezoelektrischenVibrators 1 zu der Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 aus.Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 verstärkt dasAusgangssignal. Unter Verwendung eines Zeitgebers (Timer) oder dergleichenmißt dieAusgangssignalverarbeitungsschaltung 5 eine Zeit, die für das verstärkte Ausgangssignalerforderlich ist, um auf eine vorbestimmte Größe abgedämpft zu werden. Die gemesseneZeit ist die Nachhallzeitdauer T.
    [0033] Alsnächsteswird bei Schritt S120 entschieden, ob die Nachhallzeitdauer T länger alseine vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist. Die vorbestimmte SchwellwertzeitTth hängthierbei von einem Aufbau des Ultraschallsensors, dem Standort, unddergleichen ab. Genauer gesagt wird die vorbestimmte SchwellwertzeitdauerTth auf einen Bereich eingestellt, bei dem der Nachhall keinen negativenEinfluß aufeine Hinder niserfassung bei einer darauf folgenden Hinderniserfassungaufweist. Wenn beispielsweise der Ultraschallsensor als ein Fahrzeugeckensonarverwendet wird, wird eine vorbestimmte Schwellwertzeit Tth auf einenBereich von 1 ms bis 2 ms eingestellt, vorzugsweise auf wenigerals 1,4 ms.
    [0034] Wennbei Schritt S120 entschieden wird, dass die Nachhallzeitdauer Tkürzerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist, wird das Einstellverfahrensofort beendet. Das heißtdie Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gibt kein Schalterzustandssignalzu der Schalteransteuerschaltung 6 aus und ein Ein-/Aus-Zustandder Schalter 3a-3c wird nicht verändert.
    [0035] Wennbei Schritt S120 festgestellt wird, dass die Nachhallzeitdauer Tlängerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist, fährt die Einstellverarbeitung mitSchritt S130 fort. Das heißt,die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gibt ein Schalterzustandssignalzu der Schalteransteuerschaltung 6 aus und ein Ein-/Aus-Zustandder Schalter 3 bis 3a wird verändert. Wie vorangehend beschrieben,wird das Schalterzustandssignal aufgrund der Schaltersteuerkennliniedurch die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 bestimmt.Das Schalterzustandssignal, das heißt, eine Bestimmung, ob dieAnzahl an Kondensatoren, die mit dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbundensind, erhöhtwerden soll oder erniedrigt werden soll, hängt von einer Resonanzkennliniedes piezoelektrischen Vibrators 1 ab. Insbesondere wird dieAnzahl der Kondensatoren so festgelegt, dass eine Resonanzkennlinieder Schaltung einschließlich despiezoelektrischen Vibrators 1 und der Kondensatoren einenResonanzwert zum Dämpfeneines Signals der gleichen Frequenz annimmt, wie das des Ausgangssignalsvon dem piezoelektrischen Vibrator 1.
    [0036] Wennder Ein-/Aus-Zustand der Schalter 3a-3c bei Schritt S130durchgeführtwird, wird eine kombinierte elektrische Kapazität der Kondensatoren 2a-2c verändert undeine Nachhallzeitdauer wird ebenso verändert.
    [0037] Danachist die Einstellverarbeitung abgeschlossen und wird anschließend vonSchritt S110 wieder begonnen. Das heißt, die Nachhallzeitdauer T wirderneut gemessen. Anschließendwird bei Schritt S120 erneut bestimmt, ob die gemessene NachhallzeitdauerT längerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist.
    [0038] Wennbei Schritt S120 festgestellt wird, dass die gemessene NachhallzeitdauerT kürzerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist, wird festgestellt,dass die Einstellung der Nachhallzeitdauer erfolgreich war. Demgemäß wird dieEinstellverarbeitung beendet. Wenn im Gegensatz dazu bei Schritt S120festgestellt wird, dass die gemessene Nachhallzeitdauer T länger alsdie vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist, fährt die Einstellverarbeitungmit Schritt S130 fort und die vorangehende Verarbeitung wird solangewiederholt, bis die gemessene Nachhallzeitdauer so eingestellt ist,dass sie kürzerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth ist.
    [0039] Beiden Signalverlaufsdiagrammen in 3A und 3B ist die vorbestimmte Schwellwertzeit Tthauf 1,4 ms eingestellt und die vorbestimmte Größe VTH zum Bestimmen einerNachhallzeitdauer auf 1 Volt eingestellt. Wenn eine Nachhallzeitdauerkürzerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth (= 1,4 ms) ist, wie in 3A gezeigt, wird der Ein-/Aus-Zustandder Schalter 3a-3c nicht verändert und ein Verbindungszustandder Kondensatoren 2a-2c nicht verändert.
    [0040] Wenneine Nachhallzeitdauer längerals die vorbestimmte Schwellwertzeit Tth (= 1,4 ms) ist, wie in 3B gezeigt, wird der Ein-/Aus-Zustandder Schalter 3a-3c verändertund ein Verbindungszustand der Kondensatoren 2a-2c verändert. Somit kanndie Nachhallzeitdauer wie in dem Signalverlaufsdiagramm gezeigt,verringert werden.
    [0041] Wievorangehend beschrieben, verändert dieSchalteransteuerschaltung 6 den Ein-/Aus-Zustand der Schalter 3a-3c undeine Kombination der Kondensatoren 2a-2c, die mit dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbundensind, wird geändert.Somit kann eine Kompensation der elektrischen Kapazität des piezoelektrischenVibrators 1 erzielt werden und eine Nachhallzeitdauer kannso eingestellt werden, dass sie kürzer als eine vorbestimmteSchwellwertzeit ist. Dem gemäß kann derUltraschallsensor hinsichtlich eines Anstiegs der Nachhallzeitdauerbeschränkt werden,welche ansonsten zu einer Verringerung der Erfassungsgenauigkeitführenwürde undeine Erfassung von Hindernissen in kurzen Abständen unmöglich machen würde.
    [0042] Desweiteren ist bisher kein Timing bzw. keine Zeitsteuerung zum Verändern desEin-/Aus-Zustands der Schalter 3a-3c durch die Schalteransteuerschaltung 6 erläutert worden.Jedoch wird eine Zeitsteuerung bevorzugt, die die Funktion des Ultraschallsensorsnicht beeinflusst. Das heißt,eine Zeitsteuerung, die den Ultraschallsensor ansteuern soll, wirdvermieden. Wenn beispielsweise der Ultraschallsensor als ein Fahrzeugsonarverwendet wird, ist der Ultraschallsensor dann anzusteuern, wenn dasFahrzeug in die Garage gefahren wird. Wenn daher die Fahrzeuggeschwindigkeitmehr als 20 km/h beträgt,wird festgestellt, dass dies kein Zeitpunkt ist, bei dem der Ultraschallsensorbetrieben werden soll und der obige Ein-/Aus-Zustand verändert werden soll.Wenn der Ultraschallsensor dagegen in der Fahrzeugfrontpartie montiertist, wird es bevorzugt, dass die Ein-/Aus-Zustände der Schalter 3a-3c verändert werden,wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Wennim Gegensatz dazu der Ultraschallsensor an der Fahrzeugrückseitemontiert ist, wird es bevorzugt, dass der Ein-/Aus-Zustand der Schalter 3a- 3c verändert wird,wenn das Fahrzeug vorwärtsfährt.
    [0043] Fernerwird bei der ersten Ausführungsform eineNachhallzeitdauer derart eingestellt, dass sie kürzer als eine vorbestimmteSchwellwertzeit ist. Im Gegensatz dazu ist es möglich, obere und untere Grenzenfür dieNachhallzeitdauer einzuführen. Wennin diesem Fall die Nachhallzeitdauer länger als die obere Grenze oderkürzerals die untere Grenze ist, wird bestimmt, dass eine Einstellungunmöglich istund beispielsweise ein Alarmmelder ausgelöst. Somit kann für eine Annomaliedes Ultraschallsensors ein Alarm ausgelöst werden, wenn eine Veränderungder Nachhallzeitdauer größer wird,beispielsweise fürden Fall, dass eine Leitung in einer Sensorschaltung gebrochen istoder der Ultraschallsensor eingefroren ist.
    [0044] Wiein 4 gezeigt, unterscheidetsich der Ultraschallsensor gemäß der zweitenAusführungsformvon dem der ersten Ausführungsformin folgendem Punkt. Ein Temperatursensor 7 ist vorgesehen, umeine Temperatur des Ultraschallsensors zu messen. Ein Temperaturausgangssignalvon dem Temperatursensor 7 wird zu der Ausgangssignalschaltung 5 eingegeben.
    [0045] DiePosition, bei der der Temperatursensor 7 montiert ist,ist beliebig. Jedoch ist es erforderlich, dass die Temperatur inder Position, bei der der Temperatursensor montiert ist, mit einerTemperatur in der Position korrelliert, bei der der Ultraschallsensor montiertist. Das heißt,es wird bevorzugt, dass der Temperatursensor 7 nahe demUltraschallsensor montiert ist.
    [0046] Beider zweiten Ausführungsformspeichert die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 eine Schaltersteuerkennliniefür eineTemperaturkompensation im vorhinein. Die Schaltersteuerkennliniefür dieTemperaturkompensation stellt eine Beziehung zwischen der gemessenenTemperatur des Ultraschallsensors aufgrund der von dem Temperatursensor 7 erfaßten Temperaturund der Kombination aus Ein-/Aus-Zuständen der Schalter 3a-3c,welche entsprechend der gemessenen Temperatur des Ultraschallsensorsauszuwählensind, dar. Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 bestimmtdie Kombination an Ein-/Aus-Zuständender Schalter 3a-3c gemäß der gemessenenTemperatur aufgrund der Schaltersteuerkennlinie für die Temperaturkompensation.Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 gibt ein Schalterzustandssignalaus, welches die festgestellte Kombination der Ein-/Aus-Zustände der Schalter 3a-3c darstellt,zu der Schalteransteuerschaltung 6 aus.
    [0047] Insbesonderehängt dasSchalterzustandssignal das heißt,eine Feststellung, ob die Anzahl der Kondensatoren, die mit dempiezoelektrischen Vibrator 1 verbunden sind, erhöht odererniedrigt worden ist von der Temperaturkennlinie des piezoelektrischenVibrators 1 ab. Das heißt, eine Resonanzkennliniedes piezoelektrischen Vibrators 1 verändert sich, wenn die Temperaturdes piezoelektrischen Vibrators 1 sich verändert. Demgemäß wird dieResonanzkennlinie durch Verändernder Anzahl an mit dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbundenenKondensatoren eingestellt. Insbesondere wird die Anzahl an Kondensatorenso bestimmt, dass die Resonanzkennlinie der Schaltung einschließlich despiezoelektrischen Vibrators und der Kondensatoren einer Resonanzkennliniezum Abdämpfeneines Signals auf die gleiche Frequenz entspricht, wie der des Ausgangssignalsvon dem piezoelektrischen Vibrators 1.
    [0048] Somitkann auch, wenn der elektrische Kapazitätswert des piezoelektrischenVibrators 1 sich aufgrund einer Temperaturveränderungverändert undeine Resonanzkennlinie sich verändert,eine Kombination der verbundenen Kondensatoren geändert werden.Demgemäß kann dieNachhallzeitdauer auch dann eingestellt werden, wenn eine Temperatur desUltraschallsensors sich verändert.
    [0049] Wiein 5 gezeigt, weistein Ultraschallsensor gemäß der drittenAusführungsformmehrere Spulen 8a-8c anstelle der mehreren Kondensatoren 2a-2c inden vorangehenden Ausführungsformen auf. Ähnlich zuden vorausgegangenen Ausführungsformenkönnendie Spulen 8a-8c die elektrische Kapazität des piezoelektrischenVibrators 1 kompensieren.
    [0050] Wiein 6 gezeigt, weistein Ultraschallsensor gemäß der viertenAusführungsformKondensatoren 9a-9c und Spulen 10a, 10b anstelleder mehreren Kondensatoren 2a-2c der ersten und zweiten Ausführungsformenauf. Der Kondensator 9a und die Spule 10a sindseriell verbunden und beide sind parallel zu dem piezoelektrischenVibrator 1 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Kondensatoren 9b und dieSpule 10b verbunden und der Kondensator 9c ist parallelzu dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbunden.
    [0051] Ähnlich wiebei den vorangegangenen Ausführungsformen,kann die obige Kombination aus Kondensatoren 9a-9c undSpulen 10a und 10b die elektrische Kapazität des piezoelektrischenVibrators kompensieren. Ferner stellt die obige Kombination derKondensatoren und Spulen lediglich ein Beispiel dar. Die Kombinationder Kondensatoren und Spulen kann gemäß einer elektrischen Kapazität jedesKondensators und einer Induktanz jeder Spule verändert werden.
    [0052] Beiden vorangehenden Ausführungsformen sinddie Ein-/Aus-Zuständeder Schalter 3a-3c verändertworden, um die Nachhallzeitdauer des Ausgangssignals von dem piezoelektrischenVibrators 1 lediglich dann einzustellen, wenn die Nachhallzeitdauereine vorbestimmte Schwellzeit überschreitet. Jedochist es möglich,dass die Ein-/Aus-Zustände derSchalter 3a-3c normal so verändert werden, um die Nachhallzeitdauermöglichstkurz einzustellen. In diesem Fall gibt die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 normalerweiseein Schalterzustandssignal gemäß dem Ausgangssignalvon dem piezoelektrischen Vibrator 1 aus. Aufgrund desobigen Schalterzustandssignals verändert die Schalteransteuerschaltung 6 Ein-/Aus-Zustände derSchalter 3a-3c.
    [0053] Beiden vorangehenden Ausführungsformen speichertdie Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 ferner die Schaltersteuerkennlinieim vorhinein. Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 bestimmt eineKombination von Ein-/Aus-Zuständender Schalter 3a-3c aufgrund der Schaltersteuerkennlinie.Im Gegensatz dazu ist es möglich,dass die Ein-/Aus-Zuständefür allemöglichenKombinationen aus Ein-/Aus-Zuständender Schalter 3a-3c derart verändert werden, daß die kürzeste Nachhallzeitdauererzielt wird In diesem Fall misst die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 eineNachhallzeitdauer füralle möglichenKombinationen von Ein-/Aus-Zuständender Schalter 3a- 3c.Die Ausgangssignalverarbeitungsschaltung 5 wählt eineKombination mit der kürzestenNachhallzeitdauer aus allen möglichen Kombinationenaus.
    [0054] DerUltraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsformist ein Ultraschallsensor, der gegenüber der ersten Ausführungsformzusätzlicheinen Temperatursensor 7 aufweist. Jedoch kann der Ultraschallsensorgemäß der zweitenAusführungsformebenso auf den Ultraschallsensor der dritten oder vierten Ausführungsformangewendet werden.
    [0055] Beiden vorangehenden Ausführungsformen sinddie Kondensatoren 2a-2c, 9a- 9c und die Spulen 8a-8c, 10a und 10b parallelmit dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbunden. Jedochist es möglich, dassdiese seriell mit dem piezoelektrischen Vibrator 1 verbundenwerden. In diesem Fall wird ein Schalter parallel mit jedem derKondensatoren und Spulen verbunden. Wenn der Schalter eingeschaltetist, fließtkein Strom in die entsprechenden Kondensatoren und Spulen. Das heißt, jederder Kondensatoren und Spulen wird umgangen.
    [0056] Beiden vorangehenden Ausführungsformen werdenmehrere Schalter 3a-3c zum Verändern der Ein-/Aus-Zustände derKondensatoren oder der Spulen verwendet. Jedoch ist es, wie in 7 ersichtlich, möglich, eineneinzigen Schalter zu verwenden, um die Ein-/Aus-Zustände derKondensatoren oder Spulen zu verändern.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Ultraschallsensor aufweisend: einen piezoelektrischenVibrator (1), welcher zum Aussenden einer Ultraschallwellevibriert, eine reflektierte Welle der ausgesandten Ultraschallwelleempfängtund ein Ausgangssignal entsprechend der Vibration des piezoelektrischenVibrators (1) erzeugt; eine Nachhallmesseinrichtung(5) zum Messen einer Nachhallzeitdauer des piezoelektrischenVibrators (1) aus dem Ausgangssignal; und eine Kompensationseinrichtung(2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)zum Kompensieren einer Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators(1) in Übereinstimmungmit der gemessenen Nachhallzeitdauer.
    [2] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)derart kompensiert, dass die Nachhallzeitdauer so eingestellt ist,dass sie in einem vorbestimmten Bereich liegt, wenn die Nachhallzeitdauerdurch die Nachhallmesseinrichtung (5) als nicht innerhalbdes vorbestimmten Bereichs liegend gemessen wird.
    [3] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)derart kompensiert, dass die Nachhallzeitdauer so eingestellt ist,dass sie am kürzestenist, wenn die Nachhallzeitdauer, die durch die Nachhallmesseinrichtung(5) gemessen worden ist, nicht innerhalb eines vorbestimmtenBereichs liegt.
    [4] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)normalerweise die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators(1) derart kompensiert, dass die Nachhallzeitdauer am kürzesteneingestellt wird.
    [5] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einenTemperatursensor (7) zum Erfassen einer Temperatur in derUmgebung der Stelle, bei der der piezoelektrische Vibrator (1)angeordnet ist, wobei die Kompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)in Übereinstimmung mitder durch die Nachhallmesseinrichtung (5) gemessenen Nachhallzeitdauerund der durch den Temperatursensor (7) erfaßten Temperaturkompensiert.
    [6] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)zumindest einer der Kondensatoren (2a-2c), (9a-9c)und eine Spule (8a-8c), (10a), (10b)enthällt:und die Kompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)durch Veränderneiner Kombination von Kondensator (2a-2c), (9a-9c)und eine Spule (8a-8c), (10a), und (10b),welche mit dem piezoelektrischen Vibrator verbunden sind, kompensiert.
    [7] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 6, wobei: dieNachhallmesseinrichtung (5) eine Nachhallzeitdauer despiezoelektrischen Vibrators 1 für alle oder einige Kombinationender Kondensatoren 2a-2c, (9a- 9c), und der Spule (8a-8c),(10a und 10b), welche mit dem piezoelektrischenVibrator (1) verbunden sind, mißt; und die Kompensationseinrichtung(2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)eine Kombination aus den Kombinationen von Kondensator (2a-2c),(9a-9c) und Spule (8a-8c), (10a und 10b),die mit dem piezoelektrischen Vibrator (1) verbunden sind,auswählt,deren Nachhallzeitdauern durch die Nachhallmesseinrichtung (5)gemessen worden sind.
    [8] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 6, wobei: derUltraschallsensor in einem Fahrzeug montiert ist, um ein Hindernisin der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen; und die Kompensationseinrichtung(2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Kombination aus Kondensator ((2a-2c), (9a-9c)und Spule (8a-8c), (10a und 10b), diemit dem piezoelektrischen Vibrator (1) verbunden sind,verändert,wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs mehr als einen vorbestimmtenWert beträgt.
    [9] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 6, wobei: derUltraschallsensor in der Vorderseite des Fahrzeugs montiert ist,um ein Hindernis vor dem Fahrzeug zu erfassen; und die Kompensationseinrichtung(2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Kombination aus Kondensator (2a-2c), (9a-9c)und Spule (8a-8c), (10a und 10b), diemit dem piezoelektrischen Vibrator (1) verbunden sind, ändert, wenndas Fahrzeug sich rückwärts bewegt.
    [10] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 6, wobei: derUltraschallsensor in der Rückseitedes Fahrzeugs montiert ist, um ein Hindernis hinter dem Fahrzeugzu erfassen; die Kompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Kombination aus Kondensator (2a-2c), (9a-9c)und Spule (8a-8c), (10a und 10b), diemit dem piezoelektrischen Vibrator (1) verbunden sind ändert, wennsich das Fahrzeug vorwärtsbewegt.
    [11] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)eine Vielzahl von Kondensatoren (2a-2c), (9a-9c)enthält;und die Kompensationseinrichtung (2a-2c. 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)durch veränderneiner Kombination aus der Vielzahl von Kondensatoren (2a-2c),(9a-9c), welche mit dem piezoelektrischen Vibrator (1)verbunden sind, kompensiert.
    [12] Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1, wobei: dieKorpensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)eine Vielzahl von Spulen (8a-8c), (10a und 10b)enthält;und die Kompensationseinrichtung (2a-2c, 5, 6, 8a-8c, 9a-9c, 10a und 10b)die Betriebskennlinie des piezoelektrischen Vibrators (1)durch Veränderneiner Kombination der Vielzahl von Spulen (8a-8c), (10a und 10b),welche mit dem piezoelektrischen Vibrator (1) verbundensind, kompensiert.
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