用于測(cè)量對(duì)象間距的超聲波傳感器和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)對(duì)象的間距的超聲波傳感器(10)，所述超聲波傳感器具有殼體(20)和阻尼質(zhì)量(21)。所述阻尼質(zhì)量至少部分地填充殼體(20)。所述超聲波傳感器(10)還包括膜片(30)、壓電陶瓷(40)和電接通部(22)。所述電接通部(22)具有至少一個(gè)電極(23)和至少一個(gè)接地電極(25)。此外，所述壓電陶瓷(40)劃分為至少三個(gè)區(qū)段(41、42、43)，其中，第一區(qū)段(41)與所述接地電極(25)連接，而第二區(qū)段(42)和第三區(qū)段(43)分別通過(guò)分離的電極(23、24)接通。本發(fā)明還涉及一種用于借助于具有壓電陶瓷(40)的超聲波傳感器(10)測(cè)量對(duì)象間距的方法，所述壓電陶瓷的后側(cè)(31)具有第一區(qū)段(41)、第二區(qū)段(42)和第三區(qū)段(43)。所述方法包括以下方法步驟：在所述方法步驟中借助于所述第二區(qū)段(42)將對(duì)應(yīng)振動(dòng)引入到振動(dòng)的膜片(30)中。
【專利說(shuō)明】用于測(cè)量對(duì)象間距的超聲波傳感器和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)對(duì)象的間距的超聲波傳感器以及用于借助于超聲波傳感器測(cè)量對(duì)象間距的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]DE19507650A1公開了一種超聲波傳感器，其適用于發(fā)送和接收超聲波信號(hào)。超聲波傳感器在此具有傳感器膜片，該傳感器膜片劃分為主膜片和兩個(gè)或多個(gè)次膜片。主膜片和次膜片在此匹配于相應(yīng)的探測(cè)任務(wù)。傳感器膜片的分區(qū)段在此確定傳感器膜片的阻尼行為并且由此超聲波傳感器的探測(cè)特性。
[0003]由文獻(xiàn)US3，698，051已知一種用于材料檢驗(yàn)的超聲波傳感器，其盤狀地構(gòu)造并且設(shè)有徑向縫隙。此外，金屬極化層沿圓周方向同心地設(shè)置，所述金屬極化層對(duì)晶體表面的多晶材料的弧形區(qū)段設(shè)置壓電特性。此外，按照文獻(xiàn)US3，698，051的傳感器在10kHz-500kHz的共振頻率下運(yùn)行。
[0004]文獻(xiàn)DE19605502C1公開了一種用于間距測(cè)量的超聲波轉(zhuǎn)換器，其具有阻尼機(jī)構(gòu)，該阻尼機(jī)構(gòu)可以構(gòu)造為壓電元件。超聲波轉(zhuǎn)換器首先在發(fā)送超聲波信號(hào)期間無(wú)阻尼地振動(dòng)。在發(fā)送超聲波信號(hào)之后將阻尼機(jī)構(gòu)引導(dǎo)到該膜片并且該阻尼機(jī)構(gòu)使得該膜片受控地處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0005]按照現(xiàn)有技術(shù)的超聲波傳感器不利的是，它們?cè)O(shè)計(jì)用于在幾米的作用距離中的對(duì)象的檢測(cè)并且不適用于以相同精度可靠地并且準(zhǔn)確地探測(cè)小的對(duì)象間距、特別是這樣的小于20厘米的對(duì)象間距。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]按照本發(fā)明的用于檢測(cè)對(duì)象的間距的超聲波傳感器具有殼體，所述殼體至少部分地以阻尼質(zhì)量填充。此外，按照本發(fā)明的超聲波傳感器具有膜片，所述膜片能夠通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生超聲波脈沖。此外，所述膜片適用于探測(cè)超聲波脈沖的回波。按照本發(fā)明的超聲波傳感器設(shè)有壓電陶瓷，其與膜片連接并且電接通。壓電陶瓷的電接通部包括至少一個(gè)電極和至少一個(gè)接地電極。與壓電陶瓷的電接通可以通過(guò)能夠?qū)щ姷哪z粘劑建立。所述接通部在此延伸穿過(guò)阻尼質(zhì)量，所述阻尼質(zhì)量至少部分地填充超聲波傳感器的殼體。超聲波傳感器的壓電陶瓷劃分為至少三個(gè)區(qū)段，其中，第一區(qū)段與接地電極連接。第二區(qū)段和第三區(qū)段分別通過(guò)分離的電極電接通。
[0007]壓電陶瓷的第二區(qū)段構(gòu)造用于減少膜片的振動(dòng)。此外，第三區(qū)段構(gòu)造用于檢測(cè)膜片的振動(dòng)。
[0008]壓電陶瓷可以具有至少一個(gè)另外的區(qū)段，所述至少一個(gè)另外的區(qū)段構(gòu)造用于檢測(cè)膜片的振動(dòng)和/或用于減少膜片的振動(dòng)。此外，第一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段可以分別同心地環(huán)繞。
[0009]在此可以將這些區(qū)段如此相互機(jī)械耦合，從而這些區(qū)段用作調(diào)節(jié)回路的測(cè)量機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)。這些區(qū)段可以在壓電陶瓷中如此構(gòu)造，使得在壓電陶瓷的表面中引入激光中斷部。此外，所述中斷部可以通過(guò)壓電陶瓷的刻刮(Ritzen)或通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法制造。
[0010]按照本發(fā)明的用于測(cè)量對(duì)象間距的方法借助于超聲波傳感器實(shí)施，所述超聲波傳感器包括膜片和壓電陶瓷。在此，壓電陶瓷劃分為至少三個(gè)區(qū)段，其中，第一區(qū)段用作第二區(qū)段的和第三區(qū)段的承載元件。此外，在第一區(qū)段中產(chǎn)生到第二和第三區(qū)段的電場(chǎng)。第一區(qū)段通過(guò)接地電極連接，而第二區(qū)段和第三區(qū)段分別通過(guò)分離的電極連接。按照本發(fā)明的方法包括第一方法步驟，根據(jù)所述第一方法步驟通過(guò)電極電激勵(lì)第二區(qū)段和/或第三區(qū)段至壓電變形(Piezo-Deformat1n)并且引起膜片的振動(dòng)。膜片的振動(dòng)產(chǎn)生超聲波脈沖，其被發(fā)送。在另一方法步驟中，通過(guò)第三區(qū)段檢測(cè)膜片的振動(dòng)狀態(tài)并且測(cè)量膜片的偏轉(zhuǎn)。在另一方法步驟中，激勵(lì)第二區(qū)段用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)，所述對(duì)應(yīng)振動(dòng)減少膜片的偏轉(zhuǎn)。振動(dòng)狀態(tài)的強(qiáng)度通過(guò)振動(dòng)的至少一個(gè)物理參數(shù)、例如膜片偏轉(zhuǎn)的幅度或頻率表征。在緊接著的方法步驟中，通過(guò)膜片接收在上述第一方法步驟中發(fā)送的超聲波脈沖的回波并且借助于壓電陶瓷的第二區(qū)段和/或第三區(qū)段檢測(cè)所述回波。在隨后的方法步驟中，檢測(cè)超聲波脈沖的在發(fā)送超聲波脈沖與檢測(cè)超聲波脈沖之間經(jīng)過(guò)的傳播時(shí)間。根據(jù)所求取的傳播時(shí)間求取待測(cè)量的對(duì)象間距。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以在調(diào)整環(huán)中實(shí)施通過(guò)第三區(qū)段檢測(cè)膜片的偏轉(zhuǎn)的方法步驟和借助于第二區(qū)段產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)的方法步驟。在此，檢測(cè)何時(shí)膜片的偏轉(zhuǎn)低于閾值。如果低于所述閾值，則結(jié)束產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)的方法步驟。
[0012]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，可以在壓電陶瓷中構(gòu)造另外的區(qū)段，所述另外的區(qū)段與第二區(qū)段和第三區(qū)段耦合。在此如此連接所述另外的區(qū)段與第二和第三區(qū)段，使得所述區(qū)段實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)回路中的測(cè)量機(jī)構(gòu)和/或控制機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)回路減少膜片的偏轉(zhuǎn)。
[0013]按照本發(fā)明的超聲波傳感器可以尤其在機(jī)動(dòng)車駕駛輔助系統(tǒng)中用于測(cè)量對(duì)象間距。
[0014]按照本發(fā)明的超聲波傳感器具有壓電陶瓷，所述壓電陶瓷劃分為至少三區(qū)段。通過(guò)有利的方式，壓電陶瓷的這些區(qū)段在功能上相互解耦并且可以與其他區(qū)段的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)分離的功能。經(jīng)分區(qū)段的壓電陶瓷允許:直接在通過(guò)激勵(lì)第二區(qū)段和/或第三區(qū)段發(fā)送超聲波脈沖之后通過(guò)第三區(qū)段檢測(cè)膜片的偏轉(zhuǎn)。此外，可以有針對(duì)性地激勵(lì)第二區(qū)段，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)，所述對(duì)應(yīng)振動(dòng)部分地消除膜片的已經(jīng)存在的振動(dòng)并由此減低膜片的偏轉(zhuǎn)。在按照本發(fā)明的超聲波傳感器中可以直接在發(fā)送超聲波脈沖之后反作用于膜片的瞬態(tài)振動(dòng)(Nachschwingen)。通過(guò)第二和第三區(qū)段的功能分開可以不中斷并且同時(shí)實(shí)施膜片偏轉(zhuǎn)的測(cè)量和對(duì)應(yīng)作用(Gegenwirken)。膜片偏轉(zhuǎn)的檢測(cè)和對(duì)應(yīng)振動(dòng)的產(chǎn)生可以在此持久地通過(guò)調(diào)整環(huán)協(xié)調(diào)。壓電陶瓷的第二和第三區(qū)段用作調(diào)節(jié)回路的測(cè)量和控制機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)回路使得膜片的瞬態(tài)振動(dòng)快速最小化。
[0015]在瞬態(tài)振動(dòng)中I旲片偏轉(zhuǎn)的快速最小化引起:|旲片在短時(shí)之后又能夠檢測(cè)在I旲片上超聲波脈沖的回波的到達(dá)。由此也可以將具有僅僅小的傳播時(shí)間的超聲波脈沖可靠和準(zhǔn)確地用于對(duì)象間距的測(cè)量。本發(fā)明由此允許，降低超聲波傳感器的最小作用距離。按照本發(fā)明的超聲波傳感器可以用作用于低的對(duì)象間距的傳感器。由此可以在不僅必須測(cè)量高的而且低的對(duì)象間距的情況下例如在機(jī)動(dòng)車駕駛輔助系統(tǒng)中省去分離的近距離傳感器。
[0016]在按照本發(fā)明的超聲波傳感器的一個(gè)實(shí)施方式中可以在壓電陶瓷中設(shè)置另外的區(qū)段，所述另外的區(qū)段適用于檢測(cè)膜片的振動(dòng)和/或用于減少膜片的振動(dòng)。壓電陶瓷的另一分區(qū)段允許構(gòu)造多個(gè)進(jìn)行測(cè)量的區(qū)段，所述多個(gè)進(jìn)行測(cè)量的區(qū)段的測(cè)量信號(hào)可以相互進(jìn)行比較并且由此提高膜片偏轉(zhuǎn)的測(cè)量精度。此外，壓電陶瓷的另一分區(qū)段允許構(gòu)造均勻地分布的激勵(lì)區(qū)段，所述激勵(lì)區(qū)段能夠快速減少膜片的瞬態(tài)振動(dòng)。由此進(jìn)一步減少直至膜片又能夠檢測(cè)超聲波脈沖的回波的時(shí)間。
[0017]此外，本發(fā)明允許減少膜片的衰減，由此在膜片的激勵(lì)保持不變的情況下產(chǎn)生膜片的更高偏轉(zhuǎn)。這能夠?qū)崿F(xiàn)高聲壓的產(chǎn)生，由此高的傳感器作用距離是可能的。此外，膜片的減少的衰減允許:借助所述膜片探測(cè)弱的激勵(lì)并且借助于壓電陶瓷檢測(cè)所述弱的激勵(lì)。通過(guò)本發(fā)明改善了在機(jī)動(dòng)車中的間距傳感器的檢測(cè)范圍，特別是這樣的屬于側(cè)視輔助應(yīng)用的間距傳感器。
[0018]此外，這些區(qū)段有利地相互機(jī)械耦合并且構(gòu)造為調(diào)節(jié)回路的測(cè)量機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。這些區(qū)段是相同的壓電陶瓷的部分并且作為測(cè)量傳感器和執(zhí)行器基于相同的物理原理。如果在膜片的瞬態(tài)振動(dòng)期間檢測(cè)到超聲波回波，則可以通過(guò)借助于第三區(qū)段的傳感在超聲波回波到達(dá)之后通過(guò)計(jì)算的方式從膜片的所檢測(cè)的偏轉(zhuǎn)中濾除瞬態(tài)振動(dòng)。由此改善超聲波傳感器的測(cè)量精度。此外，按照本發(fā)明的超聲波傳感器允許在調(diào)節(jié)技術(shù)上簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。此外，第二和第三區(qū)段連接為一個(gè)調(diào)節(jié)回路允許:可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式和方法使這些區(qū)段的調(diào)節(jié)行為匹配于不同的應(yīng)用要求。本發(fā)明因此改善了用于間距測(cè)量的超聲波傳感器的應(yīng)用范圍。
[0019]此外，在壓電陶瓷表面上的這些區(qū)段可以通過(guò)激光中斷部修改。激光加工可以以高速實(shí)現(xiàn)并且可以簡(jiǎn)單地接合到生產(chǎn)鏈中。替代地，可以通過(guò)刻刮或絲網(wǎng)印刷方法制造中斷部?？坦魏徒z網(wǎng)印刷方法是可以簡(jiǎn)單地集成到生產(chǎn)鏈中的生產(chǎn)步驟。按照本發(fā)明的超聲波傳感器由此允許以相對(duì)簡(jiǎn)單的裝置實(shí)現(xiàn)最小作用距離的減少。同樣地，按照本發(fā)明的超聲波傳感器需要每個(gè)區(qū)段通過(guò)分離的電極控制。電極可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式和方法在制造方法中引入。
[0020]此外，本發(fā)明通過(guò)主動(dòng)引入膜片的對(duì)應(yīng)振動(dòng)允許在運(yùn)行期間減少膜片的電應(yīng)力。由此提高了超聲波傳感器的壽命。此外，可以在按照本發(fā)明的超聲波傳感器中由于膜片的小的阻尼而省去變換器(Obeitmger )。在此減少了超聲波傳感器的構(gòu)件的數(shù)量，簡(jiǎn)化了構(gòu)件的生產(chǎn)并且節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖示出:
[0022]圖1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的壓電陶瓷的俯視圖；
[0023]圖2:超聲波傳感器的橫截面示意圖；
[0024]圖3:按照本發(fā)明的超聲波傳感器的壓電陶瓷的示意圖；
[0025]圖4:按照本發(fā)明的超聲波傳感器的壓電陶瓷的實(shí)施方式的示意圖；
[0026]圖5:按照本發(fā)明的超聲波傳感器的壓電陶瓷的示意圖；
[0027]圖6:按照本發(fā)明的超聲波傳感器的壓電陶瓷的示意圖；
[0028]圖7:按照本發(fā)明用于測(cè)量對(duì)象間距的方法的示意圖。
[0029]在圖1中描繪了按照現(xiàn)有技術(shù)的壓電陶瓷40。壓電陶瓷40具有表面60，其通過(guò)邊緣70限界。壓電陶瓷40根據(jù)其表面60劃分為第一區(qū)段41和第二區(qū)段42。在此，第一區(qū)段41環(huán)形地環(huán)繞第二區(qū)段42。第一區(qū)段41通過(guò)接地電極25電連接，該接地電極是電接通部22的一部分。第二區(qū)段42通過(guò)分離的電極23電接通。

【具體實(shí)施方式】
[0030]在圖2中示出了超聲波傳感器的橫截面。超聲波傳感器10包括殼體20，所述殼體部分地以阻尼質(zhì)量21填充。在殼體20的一個(gè)端部上構(gòu)造膜片30，所述膜片能夠通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生超聲波脈沖。此外，膜片30適用于接收并且檢測(cè)超聲波脈沖的回波。在膜片30的后側(cè)31上安裝壓電陶瓷40，所述壓電陶瓷能夠通過(guò)電激勵(lì)來(lái)激勵(lì)膜片30進(jìn)行振動(dòng)。此外，壓電陶瓷40適用于探測(cè)膜片30的振動(dòng)并且將所述振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。部分地填充殼體20的阻尼質(zhì)量21在此包圍壓電陶瓷40。壓電陶瓷40通過(guò)電接通部22連接，所述電接通部允許電連接和控制超聲波傳感器10。電接通部22在此延伸穿過(guò)阻尼質(zhì)量21。
[0031]在圖3中描繪了按照本發(fā)明的超聲波傳感器的一個(gè)有利的實(shí)施方式的壓電陶瓷的俯視圖。壓電陶瓷40的表面60通過(guò)邊緣70限界。在壓電陶瓷40的表面60上的第一區(qū)段41環(huán)形地環(huán)繞第二區(qū)段42和第三區(qū)段43。第二區(qū)段42和第三區(qū)段43相鄰地設(shè)置并且分別用于減少超聲波傳感器10的膜片30的振動(dòng)或者用于檢測(cè)膜片30的振動(dòng)。為此，第二區(qū)段42和第三區(qū)段43分別通過(guò)分離的電極23、24電接通。壓電陶瓷40的接地連接通過(guò)接地電極25實(shí)現(xiàn)，所述接地電極在接地連接區(qū)域45中與壓電陶瓷40連接。第一區(qū)段
41、第二區(qū)段42和第三區(qū)段43分別通過(guò)激光中斷部50相互分開，所述激光中斷部構(gòu)造在壓電陶瓷40的表面60上。
[0032]在圖4中示出了按照本發(fā)明的超聲波傳感器10的壓電陶瓷40的一個(gè)有利的實(shí)施方式。其中，壓電陶瓷40的表面60具有第一區(qū)段41、第二區(qū)段42和第三區(qū)段43。在此，第一區(qū)段41環(huán)形地環(huán)繞第三區(qū)段43，所述第三區(qū)段又環(huán)形地環(huán)繞第二區(qū)段42。區(qū)段41、
42、43在此基本上同心地設(shè)置。第二區(qū)段42基本上設(shè)置在壓電陶瓷40的中心，在該中心膜片30的振動(dòng)具有最大幅度。通過(guò)第二區(qū)段42導(dǎo)入的對(duì)應(yīng)振動(dòng)大幅減少膜片30的偏轉(zhuǎn)。第三區(qū)段43安裝在壓電陶瓷的表面60的以下區(qū)域中，在該區(qū)域中膜片30的振動(dòng)具有中等幅度。在中等幅度的情況下由第三區(qū)段43如此記錄(register)高的測(cè)量偏移,所述高的測(cè)量偏移確保高的測(cè)量精度但在此不充分利用第三區(qū)段43的整個(gè)工作區(qū)域。第一區(qū)段41用作壓電陶瓷40的接地連接，所述接地連接通過(guò)接地電極25確保，所述接地電極在接地連接區(qū)域45中與壓電陶瓷40連接。
[0033]在圖5中示出了按照本發(fā)明的超聲波傳感器20的壓電陶瓷40的另一有利的實(shí)施方式。壓電陶瓷40的表面60劃分為第一區(qū)段41、第二區(qū)段42、第三區(qū)段43和另外的區(qū)段44，所述另外的區(qū)段44通過(guò)附加的電極26電連接。第二區(qū)段42和另外的區(qū)段44基本上一致并且從壓電陶瓷40的中心延伸到邊緣區(qū)域70中，所述邊緣區(qū)域通過(guò)第一區(qū)段41限定。由此，第二區(qū)段42和另外的區(qū)段44可以在寬的徑向區(qū)域中傳感或激勵(lì)膜片30。如果不僅第二區(qū)段42而且另外的區(qū)段44用于檢測(cè)膜片30的振動(dòng)，則第二區(qū)段42和另外的區(qū)段44的一致的形狀允許其測(cè)量信號(hào)的直接比較。
[0034]圖6示意地示出按照本發(fā)明的超聲波傳感器的壓電陶瓷40的另一有利的實(shí)施方式的俯視圖。其中，壓電陶瓷40的表面60劃分為第一區(qū)段41、第二區(qū)段42、第三區(qū)段43和另外的區(qū)段44。區(qū)段41、42、43、44通過(guò)壓電陶瓷40的表面60上的激光中斷部50形成。第一區(qū)段41環(huán)形地環(huán)繞第三區(qū)段43，所述第三區(qū)段又環(huán)形地環(huán)繞第二區(qū)段42和另外的區(qū)段44。第二區(qū)段42和另外的區(qū)段44基本上一致地構(gòu)造。此外，第一區(qū)段41與接地電極25電接通，并且第二區(qū)段42、第三區(qū)段43和另外的區(qū)段44分別通過(guò)分離的電極23、24、26電連接?；旧衔挥趬弘娞沾?0的中心的第二區(qū)段42能夠在膜片30的最大振動(dòng)幅度的區(qū)域中導(dǎo)入對(duì)應(yīng)振動(dòng)，并且由此快速消除膜片30的振動(dòng)。第三區(qū)段43基本上環(huán)形地環(huán)繞壓電陶瓷40的中心并且延伸至壓電陶瓷40的邊緣區(qū)域70中，所述邊緣區(qū)域通過(guò)第一區(qū)段41限定。第三區(qū)段43允許傳感膜片30到以下區(qū)域中的振動(dòng):在所述區(qū)域中膜片30的振動(dòng)幅度達(dá)到大數(shù)量級(jí)，在該大數(shù)量級(jí)中確保了高的測(cè)量精度，然而沒(méi)有充分利用第三區(qū)段43的完全的工作區(qū)域。如果另外的區(qū)段44用作測(cè)量機(jī)構(gòu)，則可以比僅僅借助一個(gè)唯一的測(cè)量機(jī)構(gòu)更準(zhǔn)確地檢測(cè)膜片30的偏轉(zhuǎn)。如果另外的區(qū)段44用作控制機(jī)構(gòu)，則可以與第二區(qū)段42的配合中有效地將對(duì)應(yīng)振動(dòng)引入到膜片30中。由此減少使得膜片30的偏轉(zhuǎn)最小化的時(shí)間。
[0035]在圖7中示意地描繪了按照本發(fā)明的用于借助于超聲波傳感器測(cè)量對(duì)象間距的方法的一個(gè)有利的實(shí)施方式的流程。在第一方法步驟I1中通過(guò)激勵(lì)第二區(qū)段42和/或第三區(qū)段43來(lái)激勵(lì)膜片30進(jìn)行振動(dòng)并且產(chǎn)生超聲波脈沖。隨后在第二方法步驟120中通過(guò)壓電陶瓷40的第三區(qū)段43檢測(cè)膜片30的偏轉(zhuǎn)。在另一方法步驟130中激勵(lì)第二區(qū)段42以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)，所述第二區(qū)段消除膜片30的振動(dòng)。在此，減小膜片30的偏轉(zhuǎn)。第二方法步驟120和第三方法步驟130通過(guò)調(diào)整環(huán)160相互耦合。在調(diào)整環(huán)160中檢查是否膜片30的偏轉(zhuǎn)低于閾值。如果低于閾值，則膜片30的振動(dòng)如此低，使得所述振動(dòng)能夠記錄超聲波脈沖的回波。第二方法步驟120和第三方法步驟130通過(guò)調(diào)整環(huán)一直重復(fù)，直至低于閾值。第二方法步驟120和第三方法步驟130連同調(diào)整環(huán)160形成調(diào)節(jié)回路170。在導(dǎo)出第三方法步驟130之后，在第四方法步驟140中通過(guò)膜片30檢測(cè)在第一方法步驟中發(fā)送的超聲波脈沖110的回波。
[0036]在第一方法步驟中發(fā)送的超聲波脈沖的由膜片30接收的回波通過(guò)壓電陶瓷40的第二區(qū)段42和/或第三區(qū)段43在此轉(zhuǎn)換為測(cè)量值。在緊接著的第五方法步驟150中求取在第一方法步驟110中發(fā)送超聲波脈沖與在第四方法步驟140中接收超聲波脈沖的回波之間流逝的時(shí)間。由所述流逝的時(shí)間得出超聲波脈沖的傳播時(shí)間，根據(jù)所述傳播時(shí)間可以求取對(duì)象的間距。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)對(duì)象的間距的超聲波傳感器(10)，所述超聲波傳感器具有殼體(20)和阻尼質(zhì)量(21)并且具有膜片(30)和壓電陶瓷(40)和電接通部(22)，所述阻尼質(zhì)量至少部分地填充所述殼體(20)，所述電接通部具有至少一個(gè)電極(23)和至少一個(gè)接地電極(25)，其特征在于，所述壓電陶瓷(40)劃分為至少三個(gè)區(qū)段(41、42、43)，其中，第一區(qū)段(41)與所述接地電極(25)連接，而第二區(qū)段(42)和第三區(qū)段(43)分別通過(guò)分離的電極(23,24)接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波傳感器(10)，其特征在于，所述第二區(qū)段(42)構(gòu)造用于減少所述膜片(30)的振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波傳感器(10)，其特征在于，所述第三區(qū)段(43)構(gòu)造用于檢測(cè)所述膜片(30)的振動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的超聲波傳感器(10)，其特征在于，至少一個(gè)另外的區(qū)段(44)構(gòu)造用于在所述壓電陶瓷(40)中檢測(cè)所述膜片(30)的振動(dòng)和/或用于減少所述膜片(30)的振動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述第一區(qū)段(41)、所述第二區(qū)段(42)和所述第三區(qū)段(43)同心地環(huán)繞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超聲波傳感器(10)，其特征在于，所述區(qū)段(41、42、43、44)相互機(jī)械耦合地構(gòu)造為調(diào)節(jié)回路(170)的測(cè)量機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的超聲波傳感器(10)，其特征在于，所述區(qū)段(41、42、43)通過(guò)所述壓電陶瓷(40)的表面(60)上的激光中斷部(50)形成。
8.一種用于借助于超聲波傳感器(10)測(cè)量對(duì)象間距的方法，所述超聲波傳感器包括膜片(30)和壓電陶瓷(40)，其中，所述壓電陶瓷(40)劃分為至少三個(gè)區(qū)段(41、42、43)，其中，承載第二區(qū)段(42)和第三區(qū)段(43)的第一區(qū)段(41)與接地電極(25)連接，而所述第二區(qū)段(42)和所述第三區(qū)段(43)分別通過(guò)分離的電極(23、24)接通，所述方法具有以下方法步驟: a)通過(guò)激勵(lì)所述第二區(qū)段(42)和/或所述第三區(qū)段(43)產(chǎn)生所述膜片(30)的振動(dòng)用于發(fā)送超聲波脈沖； b)通過(guò)所述第三區(qū)段(43)檢測(cè)所述膜片(30)的偏轉(zhuǎn)； c)激勵(lì)所述第二區(qū)段(42)用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)振動(dòng)，所述對(duì)應(yīng)振動(dòng)適用于減少所述膜片(30)的偏轉(zhuǎn)； d)通過(guò)所述膜片(30)借助于所述壓電陶瓷(40)的第二區(qū)段(42)和/或第三區(qū)段(43)檢測(cè)在步驟a)中發(fā)送的超聲波脈沖的回波；以及 e)檢測(cè)所述超聲波脈沖在步驟a)與步驟d)之間經(jīng)過(guò)的傳播時(shí)間并且根據(jù)所求取的傳播時(shí)間來(lái)求取所述對(duì)象間距。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的用于借助于超聲波傳感器(10)測(cè)量對(duì)象間距的方法，其特征在于，在調(diào)整環(huán)(160)中實(shí)施步驟b)和C)，其中，如果在步驟b)中檢測(cè)到所述膜片(30)的偏轉(zhuǎn)低于閾值，則結(jié)束步驟c)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的用于借助于超聲波傳感器(10)測(cè)量對(duì)象間距的方法，其特征在于，在所述壓電陶瓷(40)中構(gòu)造至少一個(gè)另外的區(qū)段(44)，其中，所述另外的區(qū)段(44)與所述第二區(qū)段(42)和所述第三區(qū)段(43)耦合作為調(diào)節(jié)回路(170)中的測(cè)量和/或控制機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)回路在步驟C)中減少所述膜片(30)的偏轉(zhuǎn)。
11.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的超聲波傳感器(10)的應(yīng)用，其用于在機(jī)動(dòng)車駕駛輔助系統(tǒng)中測(cè)量對(duì)象間距。
【文檔編號(hào)】G10K9/125GK104204844SQ201380015759
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月22日
【發(fā)明者】D·巴爾特伊拉, T·特肋普托 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司