超声波传感器、发生超声波的方法以及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了超声波传感器、发生超声波的方法以及应用。所述超声波传感器，包括一底部带有端面的金属壳体，金属壳体内有一内腔，在所述内腔中，压电陶瓷片固定在端面的内底面上，进一步包括设置在内腔的隔离条，所述隔离条同时连接并固定在内底面、内侧壁上并与之形成固定的整体；所述压电陶瓷片固定在所述隔离条两侧的所述内底面上。并提供了相应的发生超声波的方法，以及相关的应用。本发明提供一种超声波传感器，兼具远距离和近距离超声波传感器的特性，可形成一个远距离探测的主瓣和两个近距离探测的旁瓣。
【专利说明】超声波传感器、发生超声波的方法以及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波传感器，属于距离测量及信号装置领域，尤其涉及汽车泊车和行驶中用于距离测量的一种超声波传感器。
【背景技术】
[0002]超声波传感器应用领域广泛，尤其是在测距、障碍物探测方面有非常普遍的应用，例如现在各类汽车上安装的倒车雷达等，一般都采用超声波传感器作为障碍物探测或测距的信号发生和接收元件，也就是使用超声波传感器作为倒车雷达的探头。
[0003]现在普遍使用的倒车雷达的超声波传感器I结构如图1、图2所示，主要是由金属壳体10和粘接在金属壳体10腔体(内腔12)底部的内底面(即端面18内侧的底面，简称内底面)的压电陶瓷片20，以及在压电陶瓷片20后方的所述腔体(内腔12)空间中填充的吸音材料、减震材料(为了简化附图，图中均未绘出吸音材料、减震材料，在本发明的技术方案中同样需要填充上述材料，为了简化附图和说明，上述材料在附图及说明书中没有示出)等组成，如图2，压电陶瓷片20在驱动信号的激励下使金属壳体10的端面18振动(图中虚线部分给出了端面18及压电陶瓷片20的振动情况)产生超声波，振动的最大位移点在端面中心14，也就是所述端面18构成振动面。结合图3所示，上述结构的超声波传感器I作为倒车雷达的探头安装在车辆50尾部的保险杠51上时，可以沿着端面18的法线方向(即朝向车辆60后方水平方向)产生声束只有很强的主声束30 (发射角度为20°到35° )，可以很好地对远距离障碍物402进行检测，而对近距离障碍物401无法检测。随着目前车厂对检测范围的需求，在倒车辅助和盲点检测的应用中通常要求检测距离s达到4m到5m，超声波传感器距地面高度为0.4-0.6m，在保证不探测到地面60的情况下(否则会出现误报)，要求主声束30的发射角度为20°到35° (发射角用于衡量声束的宽度，其确定方式为:以超声波传感器端面中心为原点，声束中最大声压级下降_6dB对应的声束边界点与原点的连线之间的夹角。一般情况，为了确保性能，主声束最大值在端面中心的法线上)，以至于主声束30发射角过小将导致近距离I (Om彡I彡1.5m)内的障碍物401无法被检测到(也即该范围是其盲区)。而随着技术的发展，车厂对检测范围的要求逐渐提高，要求既能检测远距离障碍物，又要求检测近距离障碍物，而现有技术无法满足要求。
[0004]现在极少数倒车雷达具有可分别检测近距离和远距离的功能，其采用两套超声波传感器，分别用于检测远距离和近距离超声波传感器互补的方式进行检测，但是该方法增加了零件的数量和装配的成本，而且也不便于安装，一般需要改变原有汽车的安装空间，如保险杠的安装孔等的调整，使得汽车生成厂家需要对设计进行改进；此外，由于这一现在，对于现有汽车的改装也是一个难题，否则只有牺牲汽车的原有美观性作为代价。
【发明内容】
[0005]鉴于以上缺陷，本发明所要解决的技术问题提供一种同时发射不同范围超声波的超声波传感器。此外，还提供了一种发生的超声波方法。以及还提供了上述超声波传感器、超声波发射方法在障碍物探测方面的应用，尤其是作为倒车雷达探头的应用，也就是实现即可检测近距离障碍物，又可以检测远距离障碍物。
[0006]本发明的技术方案包括:
一种超声波传感器，包括一底部带有端面的金属壳体，金属壳体内有内腔，在所述内腔中，压电陶瓷片固定在端面的内底面上，进一步包括设置在内腔的隔离条，所述隔离条同时连接并固定在内底面、内侧壁上并与之形成固定的整体，用以抑制隔离条所处位置的振动；所述压电陶瓷片固定在所述隔离条两侧的所述内底面上。
[0007]进一步地，所述隔离条的横截面形状为矩形、外凸形、内凹形或S形。
[0008]进一步地，所述隔离条高度h、端面的厚度d、金属壳体高度H满足:2d < h < H或2d彡h彡H。
[0009]进一步地，所述隔离条至少一个，在所述隔离条分隔出的每一内底面上分别设置一压电陶瓷片。
[0010]进一步地，所述压电陶瓷片之间的固有频率差小于5KHz。
[0011 ] 进一步地，所述压电陶瓷片同向并联到同一驱动信号源上。
[0012]将上述的传感器用于倒车雷达的探头；所述金属壳体两侧设置有定位边，所述定位边确保所述的传感器安装后，多片压电陶瓷片处于纵向排布。
[0013]以及一种发生超声波的方法，设置一谐振体，在谐振体的端面上设置至少两片压电陶瓷片，通过抑制两片压电陶瓷片之间端面的振动，在所述端面上形成至少两个振动面，产生至少两束超声波；所述超声波相干，形成发射角与所述端面法向的夹角> 20°、指向近距离的旁瓣，发射角<35°、指向远距离的主声束。
[0014]上述方法应用于倒车雷达探测近距离和远距离的障碍物，所述至少一个旁瓣指向地面。
[0015]进一步地，上述方法的应用中，利用所述旁瓣探测近距离的障碍物；利用所述主声束探测远距离的障碍物。
[0016]本发明提供一种超声波传感器，兼具远距离和近距离超声波传感器的特性，可形成一个远距离探测的主声束和两个近距离探测的旁瓣。其优点是:通过在金属壳体中部增加与壳体一体化的隔离条，将金属壳体内腔分割成两个内腔，抑制金属壳体中心的位移，使金属壳体的振动模式由单一中心振动改为两侧中心振动；两块压电陶瓷片同时工作发射声波，声波相互干涉而形成具有旁瓣的声束。因此，使得超声波传感器在远距离测量满足要求的同时，由于近端声束存在大的覆盖范围，也可满足要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地描述本发明所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1现有技术之超声波传感器的俯视；
图2现有技术之超声波传感器的振动状态纵剖面示意图；
图3现有技术之超声波传感器作为倒车雷达传感器的测距范围示意图；
图4本发明之超声波传感器第一实施例的纵剖面立体图； 图5本发明之超声波传感器第一实施例的俯视图；
图6本发明之超声波传感器第一实施例的纵剖面示意图(即图5的A-A向剖视图)； 图7本发明之超声波传感器第一实施例的振动状态纵剖面示意图；
图8本发明之超声波传感器第二实施例的纵剖面立体图；
图9本发明之超声波传感器第三实施例的俯视图；
图10本发明之超声波传感器第四实施例的俯视图；
图11本发明之超声波传感器第五实施例的俯视图；
图12本发明之超声波传感器第六实施例的纵剖面示意图；
图13本发明之超声波传感器第七实施例的俯视图；
图14本发明之超声波传感器作为倒车雷达传感器的测距范围示意图；
图15本发明之超声波传感器声压级等值线仿真图；
图16本发明之超声波传感器指向性仿真图；
图17本发明之超声波传感器实测声场雷达图(双侧同时供电——正常工作状态)；
图18本发明之超声波传感器实测声场雷达图(单侧供电)；
图19本发明之超声波传感器第七实施例(双隔离条)的声压级等值线仿真图；
图20本发明之超声波传感器第七实施例(双隔离条)的指向性仿真图；
图21本发明之超声波传感器第七实施例(双隔离条)的实测声场雷达图；
图22本发明之超声波传感器中两个压电陶瓷片固有频率不同的实测声场雷达图(图中左侧压电陶瓷片固有频率高)；
图23两个现有超声波传感器并排设置的声压级等值线仿真图；
图24两个现有超声波传感器并排设置的指向性仿真图；
图25两个现有超声波传感器并排设置的实测声场雷达图。
[0019]为保持图面简明，附图中提供的超声波传感器均省略了内腔12、12a、12b中的填充材料(吸音材料、减震材料)、导线及其他电压(驱动信号)供应的部件，只展示金属壳体10和压电陶瓷片20等与本发明的发明点密切相关的部件的示意图，同时在本申请文件中也省略了相应的文字描述。
[0020]附图标记说明:
I超声波传感器(指现有技术)，2-8超声波传感器(指本发明，其中不同标记表示不同的实施例)，9超声波传感器(包括本发明全部实施例,是一个总称)，10金属壳体,11隔离条，12、12a、12b内腔，13a、13b内底面，14、14a、14b端面中心，15定位边，18端面，20压电陶瓷片，30主声束，301主声束的等压区，302主声束的指向线，303主声束的探测区，32旁瓣，321旁瓣的等压区，322旁瓣的指向线，323旁瓣的探测区，401近距离障碍物，402远距离障碍物，50车辆，51保险杠，60地面。
[0021]其中，h隔离条高度，H金属壳体高度(底部到顶部的尺寸)，d端面厚度，s检测距离，I近距离，L远距离。
【具体实施方式】
[0022]为了便于本领域的技术人员对本发明的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本发明的相关技术内容，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细的描述，显而易见地，所描述的【具体实施方式】仅仅以列举方式给出了本发明的一部分实施例，用于帮助理解本发明及其核心思想。
[0023]超声波传感器(简称传感器):利用超声波的特性制成的传感器，由压电陶瓷片在交变电压的激励下发生振动产生的超声波。其既可以发射超声波，也可以接收超声波，具体应用中往往称为超声波探头(本申请文件中简称为探头)。为了简化描述，在本申请文件的后续内容中，如果没有使用附图标记予以区别，也没有特别说明的情况下，所述的超声波传感器是指本发明所实现的技术方案，也就是指附图标记中2-8的所表示的装置(实施例)，以及附图标记9所针对的前述全部实施例的统称。此外，为了便于对超声波传感器I 一9结构的描述，将安装压电陶瓷片对应的一端称为底部(对应的端面18即为发生振动的面，也就是产生超声波的部位)、与之相反的一端称为顶部。
[0024]压电陶瓷片(又称压电陶瓷芯片):一种用于机械能和电能互换的器件，通常其两侧的平面通过烧结等方式覆盖有银箔，构成其两个电极面，该电极面分别连接驱动信号源上。
[0025]声束:超声波有良好的指向性，在传播时弹性介质内充满超声能量的空间区域，称为声束(又称声场);声束是由一个大的主声束和许多小的旁瓣组成。主声束:具有指向性的声源在某个方向上形成集中发射的束状超声波(最大声辐射)。旁瓣:声辐射最大值方向的主声束外，剩余所有的声束。
[0026]本发明可以采用以下具体方式来实现:
参照图4 一 7所不,在构成本实施例的超声波传感器2中，金属外壳10的底部有一端面18，所述金属外壳10内的内腔12中设置一固定的隔离条11将其分割为两个相邻的内腔12a和内腔12b，所述隔离条11与端面18的内底面及内腔12侧壁固定连接并与所述端面18、内腔12侧壁形成一个固定的整体，即所述隔离条11与所述金属外壳10构成一个整体，并且所述隔离条11沿着端面18法向方向延伸。所述隔离条11将所述内底面分成内底面13a、内底面13b两个部分；在所述内底面13a、内底面13b分别粘接(当然也可采用其他方式来固定压电陶瓷片，如焊接、熔接等方式)有压电陶瓷片20。此外，为了确保超声波传感器2的安装，在金属外壳10外部两侧设置有定位边15，针对现有汽车的安装孔的设计，定位边15与两片压电陶瓷片20的连线平行(当然也可采用其他方式实现)，确保两片压电陶瓷片20彼此处于上下位置关系的纵向排布，也就是一片在上方，另一片在靠近地面方向(下方)。结合图7所示，在驱动信号的激励下两块压电陶瓷片20发生变形，使得端面18受激发生受迫振动(图中虚线部分给出端面18及压电陶瓷片20的振动情况)，从而产生超声波。
[0027]—般采用径向振动模式的压电陶瓷片20，在驱动信号的激励下，其尺寸沿着压电陶瓷片20径向(也与内底面13a、13b的平面平行的方向)改变时，而端面18的尺寸不变，从而迫压电陶瓷片20、端面18构成的整体发生弯曲变形，由于驱动信号为交变电压，使得其发生沿着端面18法向的受迫振动(如图7中虚线所示的运动情况)。由于隔离条11将端面18与隔离条11的连接部(简称连接部)与内腔12侧壁连接成文一个整体，使得端面18上的连接部无法(即使发生形变，形变量也很小)发生形变，更难以形成沿着法向方向的位移(隔离条11使得端面18的连接部沿着法向方向的运动被约束)，而实现抑制连接部的振动，从而在端面18上分别形成分居于连接部两侧但是相邻的以端面中心14a、14b为最大位移点的两个振动面，使端面18的振动模式由单一中心振动改为两侧中心振动，从而形成两个振动源，产成两束超声波。使用时，两个压电陶瓷片20并联到驱动信号源上，一般采用同向并联，即以金属壳体10为同一极性(即压电陶瓷片20的粘接面)，另一面为同一极性，在相同驱动信号的激励下，两个压电陶瓷片20同时工作，并且振动频率相同，产生两束相同频率的超声波，而且生产、安装都方便，能很好地保持产品的一致性。由于两束超声波的频率相同(或接近)，声波相互干涉而形成具有旁瓣32的主声束30，从而可以利用主声束30探测远距离的障碍物，利用有效的旁瓣32探测近处的障碍物，实现了用同一超声波传感器同时产生不同探测范围的超声波。使得超声波传感器在远距离测量满足要求的同时，实现了近距离范围的覆盖。
[0028]结合图2、图7所示，当超声波传感器通电时，金属壳体10的端面18随着压电陶瓷片20的驱动而振动，虚线表现的是端面的振动状态，图2中公知超声波传感器I的最大位移在端面中心14，而与图2所示超声波传感器2相比，由于本发明中的隔离条11的存在，抑制了连接部在端面18对应位置的振动(在图4-图7中该连接部对端面中心的振动有抑制作用)，最大位移点偏移至两侧的端面中心14a和14b，由此振动产生的声波相互干涉形成具有旁瓣32的声束，从而达到本发明的效果。根据设计参数的选择，可以形成发射角与所述端面法向的夹角>20°、指向近距离的旁瓣，发射角<35°、指向远距离的主声束。
[0029]图15?图17给出了采用一个隔离条11实现的本发明之超声波传感器声的仿真结果和实测结果:
图15给出了本发明之超声波传感器声的仿真结果，仿真参数:频率68KHz，电压120Vp-p，两侧压电陶瓷片谐振频率差0Hz。图中横坐标、纵坐标均为辐射区域的尺寸(单位mm);声压级等值线对应的数值为声压级(单位dB);下同。图中可以看出，本发明形成的超声波包括一个以超声波传感器端面中心电为轴心的主声束的等压区301，分居于其两侧的两个旁瓣的等压区321。
[0030]图16本发明之超声波传感器指向性仿真结果，仿真参数:频率68KHz，电压120Vp-p，两侧压电陶瓷片谐振频率差(简称频率差)0Ηζ ;图中横坐标为相对于端面18法向的夹角(即0°对应超声波传感器中心的法线)；纵坐标为声压级(单位dB);下同。从图中可以看出，本发明形成的超声波形成以0°为中心(并为声压的最大值点)，发射角略为30°的主声束的指向线302 ;分居于其两侧、与端面15法向夹角大于20°，声压最大值点约为40°之两个旁瓣的指向线322。
[0031]图17本发明之超声波传感器双侧同时供电时实测声场雷达图。测试参数:驱动频率68KHz，电压120Vp-p，左右两侧压电陶瓷片谐振频率差520Hz，探测障碍物075mmPVC管，，图中纵坐标探测点距超声波传感器端面中心的纵向距离(法向)(单位cm)，横坐标为探测点距超声波传感器端面中心的横向距离(单位cm);下同。图中可以看出，本发明形成的超声波形成以发射角略为30°范围内，最大探测范围横向50cm、纵向155cm的主声束的探测区303 ;分居于其两侧的与端面15法向夹角介于20°?80°，最大探测范围为横、纵向70cm的两个旁瓣的探测区323。
[0032]上述结果均较好地显示了本发明所达到的效果，能较好地实现近距离和远距离的障碍物探测。由于对于远距离障碍物一般针对大型障碍，如距离汽车4m-5m的墙体等，而实测雷达图的障碍物为075mmPVC管，因此图中显示的探测距离较小，但是该结果并不影响本发明对远距离障碍物的探测，能够实现发明目的。
[0033]图19?图21提供了采用两个隔离条11实现的本发明之超声波传感器声的仿真结果和实测结果，均能实现相近的技术效果，所不同的是所形成的旁瓣32为4个分居在主声束30的两侧。相应仿真条件、测试条件均与前相同，相关结果图中已经可以明确看出，在此不在冗述。
[0034]图14是本发明提供的超声波传感器9作为倒车雷达的探头安装在车辆50的保险杠51上的探测范围示意图，安装时，超声波传感器9采用如图5-图7、图9-图13所示的方向，即同一个超声波传感器9的多片(图中是2片或3片)压电陶瓷片20彼此处于上下位置关系的纵向排布，也就是一片在上方，另一片在靠近地面方向(下方)，这样才能确保形成的一个旁瓣32能指向车辆50后方的近距离探测范围。由于旁瓣32的存在，使得近距离I(Om^ I ^ 1.5m)范围内的障碍物401可以被探测到，同时，主声束30的角度也可以保持，在远距离L (0m < L彡5m)探测区域内的障碍物402也可被检测，而且不会出现探测到地面60的情况，从而有效实现在不出现因探地引起的误报的情况下实现全范围(如O — 5m)的障碍物探测。
[0035]但是，如果采用两个技术指标相同或相近的现有超声波传感器I (图1、图2的技术方案)并排设置，所实现的仿真结果和实际测试结果如图23?图25所示:
图23给出了采用两个技术指标相同或相近的现有超声波传感器I并排设置的仿真结果，仿真参数:频率68KHz，电压120Vp-p，两侧压电陶瓷片谐振频率差0Hz。图中横坐标、纵坐标均为辐射区域的尺寸(单位声压级等值线对应的数值为声压级(单位dB);下同。图中可以看出，形成的主声束的等压区301，和多个旁瓣的等压区321。
[0036]图24给出了采用两个技术指标相同或相近的现有超声波传感器I并排设置的指向性仿真结果，仿真参数:频率68KHz，电压120Vp-p，两侧压电陶瓷片谐振频率差(简称频率差)0Ηζ ;图中横坐标为相对于端面18法向的夹角(即0°对应超声波传感器中心的法线)；纵坐标为声压级(单位dB);下同。从图中可以看出，所形成的主声束的指向线302与两侧第一个旁瓣的指向线322声压级非常接近。
[0037]图25给出了采用两个技术指标相同或相近的现有超声波传感器I并排设置的实测声场雷达图。测试参数:驱动频率68KHz，电压120Vp-p，左右两侧压电陶瓷片谐振频率差520Hz，探测障碍物075mmPVC管，，图中纵坐标探测点距超声波传感器端面中心的纵向距离(法向)(单位cm)，横坐标为探测点距超声波传感器端面中心的横向距离(单位cm);下同。图中可以看出，所实现的主声束的探测区303，多个旁瓣的探测区323有部分差异不明显。
[0038]上述结果显示，旁瓣众多，有部分旁瓣和主瓣接近，会形成干扰，甚至会出现远距离探地的可能，使得远距离障碍物的探测难以可靠实现(会因探地而误报)，也难以有效用于探测近距离的障碍物。由此可见，通过简单组合现有的超声波传感器无法达到本发明的技术效果。而本发明所提供的技术方案所达到的有益效果非常明显，同时，本发明的技术方案的最终尺寸可以和现有的一个超声波传感器尺寸相同，便于安装使用。
[0039]进一步地，基于上述实施例的改进，可以结合使用以下一个或多个方案对其进行改进和扩展，以更好地实现本发明。
[0040]所述隔离条11突出端面18的内底面并有一定的延伸，确保能抑制所示连接部的振动即可，一般其高度h与端面18的厚度d、金属壳体10高度H满足:d < h < H，作为一种优选方案2d Sh，也即隔离条11高出端面18的内底面Id。上述所d、h、H均以金属壳体10底部作为计量起点(即端面18的外侧平面)。图8提供的超声波传感器3给出了隔离条11的高度h等于金属壳体10的高度H。当h < H时，所形成的内腔12a、内腔12b为联通状态，这样便于在内腔中填充填充材料，以及导线等的连接。
[0041]图8-图11给出的超声波传感器4-6，与上述实施例相比其差异点在于所述隔离条11的横截面形状(上述实施例的隔离条11横截面为矩形)。此外所述横截面还可以采用弧形变结果。如图9所示的超声波传感器4，隔离条11的形状为外凸形弧形边。如图5所示的超声波传感器5，隔离条11的形状为内凹形弧形边。如图6所示的超声波传感器6，隔离条11的形状为S形弧形边，当然也可是其他的弧形边结构。
[0042]在上述实施例中采用对称方式设置，即隔离条11位于内底面中部，将所述内腔、内底面分别分隔成两个相等的内腔12a、内腔12b与内底面13a、内底面13b ;当然也可以采用非对称方式设置，图12给出了一种非对称结构技术方案的超声波传感器7，也即隔离条11不是位于内底面中部，也图中内底面13a、内底面13b的尺寸a不等于b，图中给出的是a> b。上述方式的技术方案还可以用于本发明的其他实施例中。
[0043]此外，上述给出的实施例采用一个隔离条11，事实上还可以采用多个隔离条11将内腔、内底面分成多个相等或不相等的部分，并分别在所述隔离条11分隔所形成的内底面上粘接压电陶瓷片20 ;图13给出的超声波传感器8采用两个平行的隔离条11的技术方案，同时图19-21分别给出了该实施例所产生的超声波的声压级等值线仿真图、指向性仿真图和实测声场雷达图，可见，该技术方案均能很好地形成相应的主声束和旁瓣，只是得到的旁瓣更多，本实施例形成的旁瓣为2对(4个)，并形成了与之对应的旁瓣的等压线321、旁瓣的指向线322、旁瓣的雷达线323，可以较好地实现本发明的目的。当然还可以有其他相应的技术方案可以实现，在此不在冗述。该技术方案还可与前述实施例分别进行结合，得到相应的实现方式。
[0044]为了更好地确保本发明的有益效果，上述实施例中同一个超声波传感器9上的多个压电陶瓷片20的彼此谐振频率差应该控制在5KHz为佳，如果差异过大，所实现的技术效果会有一定的差异。此外，在设置有隔离条11，而只采用一个压电陶瓷片20的情况下(如只对其中一个压电陶瓷片20进行供电)，虽然能起到一定的效果，但是所达到的技术效果不是最佳。
[0045]图18本发明之超声波传感器实测声场雷达图(右侧单侧供电，即相当于只有右侧有压电陶瓷片20)，测试参数:驱动频率68KHz，电压120Vp-p，参考电压IV，障碍物075mmPVC管；从图中可看出形成了两个主声束的探测区303，即主声束发生了变形，发射角也增大，而旁瓣的探测区323也被减弱。
[0046]由于本发明的超声波传感器是对两侧(2个压电陶瓷片20)同时供电，因此驱动信号是相同的，所以即便左右两侧压电陶瓷片20的谐振频率存在一定的差异，但产生的超声波频率仍等于驱动信号频率。但是由于两侧谐振的差异，压电陶瓷片20的谐振频率接近驱动信号频率一侧(图22中显示为左侧)的发射和接收效率高，频率远离驱动信号频率一侧(图22中显示为右侧)的发射和接收效率低，会导致主声束的轴线向效率高一侧(左侧)偏移。图22本发明之超声波传感器中两个压电陶瓷片谐振频率不同的实测声场雷达图(图中左侧压电陶瓷片谐振频率接近驱动信号的频率)，图中可以看出的主声束的探测区303轴线明显向效率高一侧(左侧)偏移了约10° (右侧的谐振频率与驱动信号频率偏离小于5KHz时)，而旁瓣的探测区323依然存在，对称性有一定的影响，但是还是可以达到本发明的目的。当右侧的谐振频率偏离于驱动频率大于5KHz的时候，其声场雷达图会逐渐等同于单侧供电的效果(如图18所示)。
[0047]当然，上述改进的技术方案还可以单独或组合用于本发明的各个实施例中。此外，上述仿真图、实测声场雷达图是基于一个满足具体参数得到的结果，用以说明本发明的性能，并不是作为性能的唯一确定结果，如果调整参数，其结果略有差异，均能够达到本发明的相关技术指标和效果。
[0048]以上对本发明的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了部分具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种超声波传感器,包括一底部带有端面的金属壳体,金属壳体内有内腔，在所述内腔中，压电陶瓷片固定在端面的内底面上，其特征在于，进一步包括设置在内腔的隔离条，所述隔离条同时连接并固定在内底面、内侧壁上并与之形成固定的整体，用以抑制隔离条所处位置的振动；所述压电陶瓷片固定在所述隔离条两侧的所述内底面上。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述隔离条的横截面形状为矩形、外凸形、内凹形或S形。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述隔离条高度h、端面的厚度d、金属壳体高度H满足:2d < h彡H或2d彡h彡H。
4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述隔离条至少一个，在所述隔离条分隔出的每一内底面上分别设置一压电陶瓷片。
5.如权利要求1一 4任一项所述的传感器，其特征在于，所述压电陶瓷片之间的固有频率差小于5KHz。
6.如权利要求1一 4任一项所述的传感器，其特征在于，所述压电陶瓷片同向并联到同一驱动信号源上。
7.如权利要求1一 6任一项所述的传感器用于倒车雷达的探头；所述金属壳体两侧设置有定位边，所述定位边确保所述的传感器安装后，多片压电陶瓷片处于纵向排布。
8.—种发生超声波的方法，设置一谐振体，在谐振体的端面上设置至少两片压电陶瓷片，通过抑制两片压电陶瓷片之间端面的振动，在所述端面上形成至少两个振动面，产生至少两束超声波；所述超声波相干，形成发射角与所述端面法向的夹角> 20°、指向近距离的旁瓣，发射角<35°、指向远距离的主声束。
9.如权利要求8所述方法应用于倒车雷达探测近距离和远距离的障碍物，所述至少一个芳辦指向地面。
10.如权利要求9所述方法的应用，其特征在于，利用所述旁瓣探测近距离的障碍物；利用所述主声束探测远距离的障碍物。
【文档编号】B06B1/06GK104307724SQ201410413756
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】何金 申请人:成都汇通西电电子有限公司