用于环境探测的换能器的脉冲后振荡的抑制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于环境传感技术的具有换能器的装置，所述换能器用于发 射和接收探测信号。本发明尤其涉及以下装置：在该装置中，在发射过程之后借助于合 适的、尤其自适应滤波器来更快速地产生可用的探测信号以抑制换能器的脉冲后振荡 (Nachschwingen)或者振荡衰减（Ausschwingen)。尤其在汽车制造中使用换能器用于距离 测量或者环境监视，所述换能器在第一方法步骤中以发射器的功能发射信号并且接着以接 收器的功能接收所发射的信号的反射并将其转换为电信号。为此，由于良好的可控性、兼容 性和小的成本，通常使用声学换能器，所述声学换能器尤其在超声范围内工作。由在所述发 射和所反射的信号的接收之间的脉冲传播时间推断出到换能器的对象间距。
[0002] 为了一般性地描述第i个测量周期的时间变化曲线，以下使用标记Ti和术语"周 期时间"。根据公式：
[0003] Ti=t-tSi-Tpi
[0004] 由绝对时间t以及信号发射开始的相应时刻tSi、第i个测量周期的信号持续时间 Tpi的差计算出周期时间Ti。
[0005] 图1示出超声换能器在一个测量周期期间的振荡幅度的典型变化曲线。在换能器 的主动（电）激励的表示为"发射"（Si)的时间期间，换能器以施加（eingepiigt)给它的 频率开始振荡。因为现今的换能器为较高阶的谐振系统，所以发射时间分为"瞬态振荡时 间"（Sla)和"恒定发射时间"（Slb)。
[0006] 在主动激励结束之后是通过激励存储在换能器中的振荡能量的振荡衰减（S2)。只 有当换能器的振荡能量充分地耗散时，才能够借助换能器探测到达换能器的回波。该时刻 确定接收（S3)的开始。发射时间加上振荡衰减在以下传感器中限制对象的近距离测量能 力：所述传感器要通过传播时间求取来感测反射对象的回波。
[0007] 只要振荡衰减信号在完成的发射过程之后还持续，换言之，只要在发射之后残余 并且衰减的膜片振动还未完全停顿，则接收信号r(T)为振荡衰减rA(T)和由对象反射的发 射信号的回波!^!1)的叠加。
[0008] 振荡衰减rA(T)在相同控制和相同边缘条件（尤其气候、样本特性）的情况下进 行。通常，借助于振荡衰减的信号强度的变化曲线Ra(T)以及振荡衰减的频率变化曲线 fA(T)以及振荡衰减的相位变化曲线q>A(T)根据公式
[0009]
【主权项】
1. 一种用于环境传感技术、尤其用于声学信号拾取的装置，其包括 用于发射和接收信号的换能器（1)、具有阻塞滤波器（4)的信号处理单元（2)，其中，所 述信号处理单元（2)设置用于根据通过所述换能器（1)发射的第一信号结合所反射的、通 过所述换能器（1)接收的第一信号确定所述换能器（1)与环境对象的间距，其特征在于，所 述信号处理单元（2)设置用于以与其振荡衰减信号相比不同的信号形式激励所述换能器 (1)进行发射并且通过所述阻塞滤波器（4)使通过所述换能器（1)接收的信号至少部分地 摆脱所述振荡衰减信号。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置用于使所述阻 塞滤波器（4)追踪所述振荡衰减信号的特性。
3. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置 用于使所述阻塞滤波器（4)的阻塞频率在时间上追踪所述换能器（1)的振荡衰减信号的频 率，和/或，实施时变滤波，其方式是，使所述阻塞滤波器（4)的阻尼程度追踪所述振荡衰减 信号的强度相对于所接收的信号的强度的比例的时间变化曲线。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置 用于通过所述阻塞滤波器（4)、至少一个连接在所述阻塞滤波器（4)之后的第二滤波器（5) 以及一个模拟混频级（6)实施时变滤波，其中，所述信号处理单元（2)设置用于使所述第二 滤波器（5)的滤波器频率特性追踪所述阻塞滤波器（4)的滤波器频率特性，其中，所述混频 级（6)设置用于使来自所述阻塞滤波器⑷的输出信号的和/或来自所述第二滤波器（5) 的输出信号的滤波器信号变频。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述阻塞滤波器（4)实施为 时间离散地工作的滤波器、尤其实施为时间离散地工作的数字滤波器。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置用于通过所述 采样频率的变化和/或所述阻塞滤波器（4)的系数的变化来在时间上改变时间离散地工作 的阻塞滤波器（4)的滤波特性。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述阻塞滤波器⑷在接收 路径中包括分立的电部件，尤其由这些电部件组成，其中，所述阻塞滤波器（4)设置用于尤 其抑制等于或者邻近所述换能器（1)的谐振频率的频率。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，通过在所述接收路径之内的部件的电连 接的分离或者建立来产生所述阻塞滤波器（4)的时间变化。
9. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置 用于实施模拟阻塞滤波和接着实施时间离散的滤波。
10. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置 用于在与所述振荡衰减信号的频率不同的频率上发射所述发射信号。
11. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元（2)设置 用于尤其以相对于在之前发生的振荡衰减信号固定的频率偏移使所述发射信号的频率变 化曲线追踪所述振荡衰减信号的频率变化曲线。
【专利摘要】本发明涉及一种用于环境传感技术、尤其用于声学信号拾取的装置，其包括用于发射和接收信号的换能器(1)、信号处理单元(2)，其中，所述信号处理单元(2)设置用于根据通过所述换能器(1)发射的第一信号结合所反射的、通过所述换能器(1)接收的第一信号确定所述换能器(1)与环境对象的间距，其特征在于，借助所述信号处理单元(2)所述换能器(1)设置成以与其振荡衰减信号相比不同的信号形式被激励进行发射并且借助所述阻塞滤波器(4)使通过所述换能器(1)接收的信号至少部分地摆脱所述振荡衰减信号。优选时变地形成所述换能器(1)的激励信号的滤波和/或频率变化曲线。
【IPC分类】G01S7-527, G01S15-93, G01S15-10
【公开号】CN104704387
【申请号】CN201380052307
【发明人】M·卡尔
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年7月31日
【公告号】DE102012218298A1, EP2904424A1, WO2014056645A1