CN102576072B - 空中超声波传感器 - Google Patents

Abstract

得到一种在传感器主体与壳体具有一体化构造的空中超声波传感器中能够降低在壳体中传播而到达传感器主体的无用波的空中超声波传感器。具备：传感器主体(1)，其向空中放射超声波，并且接收来自存在于空中的反射源(3)的反射波；收发装置(10)，其驱动传感器主体(1)，并且根据反射波求出离反射源(3)的距离或者传递声速；以及壳体(2)，其以一体化构造固定传感器主体(1)。壳体(2)具有声阻抗不同于周围的槽部(4)。相对于传感器主体(1)的左右方向和上下方向中的某一方向倾斜设置有槽部(4)。

Description

空中超声波传感器

技术领域

本发明涉及一种向空中放射超声波来接收来自存在于周围的反射源(物体)的反射波从而求出离反射源的距离或者周围的传递声速的空中超声波传感器，特别是涉及一种用于降低在安装传感器主体的壳体中传播而到达传感器主体的无用波的技术。

背景技术

一般，空中超声波传感器是指向空气中发送超声波并接收在物体处反射的超声波的设备，应用于车载用等各种领域。

首先，作为现有装置，提出了具备空中超声波传感器的车载用障碍物检测装置(例如参照专利文献1)。

在专利文献1所记载的现有装置中，代替开槽于车辆的保险杠(bumper)来露出声放射面的构造，在保险杠背面设置凹部并在凹部中形成传感器，由此防止外观损坏。

但是，根据上述专利文献1，保险杠与传感器成一体，因此有可能导致由传感器接收在保险杠中传播的无用波。

因此，为了防止这种无用波的接收，还提出了在保险杠中形成槽部的装置(例如参照专利文献2)。

在专利文献2所记载的障碍物检测装置中，具有如下结构：在配置于保险杠背面的传感器的周围设置槽部、突起部，从而不收发因不需要的振动产生的信号。

但是，根据上述专利文献2，没有设想来自反射源的反射波入射到保险杠而产生的无用波，因此充分考虑到实际上入射到保险杠而产生的无用波在保险杠中传播而由传感器接收那样的状况。

在此，参照图7来说明空中超声波传感器中的无用波的传播路径以及无用波的影响。

图7是表示现有的空中超声波传感器的俯视图。

在图7中，传感器主体1安装在壳体(在车载用的空中超声波传感器的情况下是保险杠)20的背面。

在传感器主体1上连接有电信号的收发装置10，传感器主体1被从收发装置10输入的激励信号激励而发送超声波。

由传感器主体1发送的超声波通过壳体20而从放射面20a向外部传播。

通过壳体20向外部传播的超声波在反射源3(周围物体)处反射，反射波的一部分(需要波)经由路径R1和壳体20而由传感器主体1接收并转换为电信号。

另一方面，来自反射源3的反射波不限于向传感器主体1的方向而向广范围传播，因此当然还向与传感器主体1不同的方向传播，还存在如路径R2所示那样使壳体20振动的反射波(无用波)。

当壳体20振动时，其振动(参照虚线波箭头)在壳体20中传播而到达传感器主体1。

即，作为来自反射源3的反射波被传感器主体1接收的传播路径，存在路径R1(直接向传感器主体1的方向传播而接收)和路径R2(壳体20的振动在壳体20中传播而接收)这两个路径。

在如上所述那样存在两个传播路径的情况下，如果传播路径差为“波长的自然数倍”，则经由两个传播路径的接收信号增强，相反，如果是“波长的自然数倍+半波长”，则经由两个传播路径的接收信号变弱。

即，在考虑包含无用波的两个接收信号的干扰(interference)状态时，在传播路径差为1个波长的情况下，两个接收信号以增强的方式发生干扰，因此合成波的振幅变大。另一方面，在传播路径差为半波长的情况下，两个接收信号以变弱的方式发生干扰，因此合成波的振幅变小。

例如在传播路径差为1个波长而振幅增强的状况下，在应用于根据合成波的振幅估计反射源3的大小的系统的情况下，有可能过大评价反射源4的大小。

另一方面，如果传播路径差为半波长而合成波的振幅变小，则结果上有可能难以检测反射源3。

另外，即使在两个接收信号不干扰的情况下，合成波的振动持续时间变长，因此结果上也有可能使空中超声波传感器的分辨率劣化。

专利文献1：日本特开平10-123236号公报

专利文献2：日本特开2008-96113号公报

发明内容

发明要解决的问题

现有的空中超声波传感器在如图7那样传感器主体1与壳体20具有一体化构造的情况下，作为接收信号，不仅存在经由路径R1而直接接收的需要波，还存在经由路径R2和壳体20而间接接收的无用波，因此存在难以得到稳定的接收信号的问题。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到一种在传感器主体与壳体具有一体化构造的空中超声波传感器中能够降低在壳体中传播而到达传感器主体的无用波的空中超声波传感器。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的空中超声波传感器具备：传感器主体，向空中放射超声波，并且接收来自存在于空中的反射源的反射波；收发装置，驱动传感器主体，并且根据反射波求出离反射源的距离或者传递声速；以及壳体，以一体化构造固定传感器主体，其中，壳体具有声阻抗不同于周围的特异部位，特异部位相对于传感器主体的左右方向和上下方向中的某一方向倾斜设置。

发明的效果

根据本发明，通过特异部位来反射无用波，由此能够抑制到达传感器主体的无用波，因此能够得到稳定的接收信号。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的空中超声波传感器的俯视图。(实施例1)

图2是图1的空中超声波传感器的正视图。(实施例1)

图3是表示反射源垂直的情况下的图1的空中超声波传感器的接收状态的侧视图。(实施例1)

图4是表示反射源倾斜的情况下的图1的空中超声波传感器的接收状态的侧视图。(实施例1)

图5是表示图1的空中超声波传感器的另一例的正视图。(实施例1)

图6是表示图2内的槽部的排列周期的说明图。(实施例1)

图7是表示现有的空中超声波传感器的俯视图。

(附图标记说明)

1：传感器主体；2：壳体；3：反射源；4：槽部(特异部位)；10：收发装置；P：排列周期；R1：需要波的路径；R2：无用波的路径。

具体实施方式

(实施例1)

下面，参照图1～图6来说明本发明的实施例1所涉及的空中超声波传感器。

图1是表示本发明的实施例1所涉及的空中超声波传感器的俯视图，图2是图1的空中超声波传感器的正视图。

另外，图3和图4是表示图1的空中超声波传感器的接收状态的侧视图，分别示出了来自反射源3的反射波的路径R1和路径R2不同的情况。

此外，在图3、图4中，为了避免复杂，以简化为目的而省略了槽部4的图示。

图5是图1的空中超声波传感器的另一正视图，图6是具体示出图2内的槽部4的排列周期的说明图。

在图1和图2中，传感器主体1被来自收发装置10的电信号激励而发送超声波，从壳体2的放射面2a射出超声波。

在反射源3处反射的反射波经由路径R1、R2而入射到壳体2，由传感器主体1接收到的信号在收发装置10中进行处理，计算出离反射源3的相对距离以及传递声速等。

此时，在安装了传感器主体1的壳体2中，以覆盖传感器主体1的两侧面的方式以等间隔设置有多个槽部4。

由此，如图1所示，从反射源3经由路径R2到达壳体2的反射波(无用波)在通过了多个槽部4之后(参照虚线波箭头)由传感器主体1接收。

此时，沿着路径R2而在壳体2中传播的无用波在通过多个槽部4时在各槽部4处反射，因此到达传感器主体1之前成为小振幅。

这样，合成到沿着原来的路径R1而传播到传感器主体1的需要波中的无用波变小，因此对需要波产生的无用波的影响得到抑制，因此在传感器主体1中能够得到稳定的接收信号。

此外，如图2所示，各槽部4相对于壳体2的延伸方向倾斜设置，而且仅设置在传感器主体1的左右方向上，在传感器主体1的上下方向上并没有设置。

在此，首先说明槽部4倾斜设置的理由。

在假设槽部4相对于壳体2的延伸方向垂直设置的情况下，在发送超声波时，槽部4将从传感器主体1沿侧面方向传播来的发送波向入射来的方向(传感器主体1的方向)反射。

其结果，在发送时，传感器主体1接收来自槽部4的反射波，因此导致刚激励传感器主体1后的接收信号较长地持续。

一般，刚激励传感器主体1后持续的接收信号被称为发送的拖尾(tailing)，如果如上所述那样发送的拖尾变长，则难以检测存在于近距离的反射源3。

为了将发送的拖尾抑制为较短，需要将在发送时从传感器主体1传播来的波向与入射方向不同的方向反射，因此如图2那样槽部4倾斜设置。

如上所述，通过将槽部4倾斜设置，对在壳体2中沿延伸方向传播的波进行反射，并且能够将发送的拖尾抑制为较短。

接着，参照图3和图4，关于图1和图2内的槽部4仅设置在传感器主体1的左右方向上的理由，与传感器主体1的指向性以及反射源3的形状相关联地进行说明。

本发明的实施例1所涉及的空中超声波传感器设想上下方向的指向性与左右方向的指向性不同，设对于上下方向具有尖的指向性而对于左右方向具有宽的指向性。

这是因为，如果将对于上下方向的指向性设定为较宽，则有可能误检测反射源3。

例如，在车载用的空中超声波传感器中，当设想壳体2为保险杠时，在上下方向的指向性较宽的情况下，接收来自地面的凸凹的反射波，因此即使在车辆周围不存在障碍物的情况下，也误检测障碍物(反射源3)。

因此，为了避免上下方向上的反射源3的误检测，将上下方向的指向性设定为较尖，使得不接收来自地面的凸凹的反射波。

另一方面，反射源3(电线杆、道路标志等)如图3所示那样与地面垂直地竖立设置的情况较多，因此如果由与地面垂直地竖立设置的反射源3以尖的指向性反射，则经由路径R2的反射波(无用波)不会向传感器主体1的方向返回，而向上下发散方向传播(参照图3内的虚线波箭头)。

因此，即使经由路径R2的反射波(无用波)在壳体2中传播，也不会由传感器主体1接收，因此不需要在传感器主体1的上下方向上设置槽部4。

另外，如图4所示，即使在反射源3相对于地面倾斜地竖立设置的情况下，当上下方向的指向性尖时，只有相对于路径R1的倾斜角度差小的路径R2的反射波(无用波)被传感器主体1接收，因此路径R1与路径R2的传播路径差非常短。

因而，传感器主体1中的两个接收信号不会发生干扰，以难以区分两个接收信号的程度在几乎相同的定时接收。

因此，不需要在上下方向上设置槽部4，如果在上下方向上也设置槽部，则很有可能成为使上述发送时的拖尾变长的原因。

如上所述，本发明的实施例1(图1、图2)所涉及的空中超声波传感器具备：传感器主体1，其向空中放射超声波，并且接收来自存在于空中的反射源3的反射波；收发装置10，其驱动传感器主体1，并且根据反射波求出离反射源3的距离或者传递声速；以及壳体2，其以一体化构造固定传感器主体1，其中，壳体2具有声阻抗不同于周围的槽部4(特异部位)，仅在传感器主体1的左右方向上倾斜设置槽部4。

另外，槽部4在传感器主体1的左右方向上分别设置有多个。

这样，通过将多个槽部4在传感器主体1的左右方向上倾斜设置，不会使发送时的拖尾变长，能够降低在壳体2中传播的无用波，因此能够得到能够获取稳定的接收信号的空中超声波传感器。

此外，在图1、图2中，在传感器主体1的左右设置了多个(各三个)槽部4，但是槽部4的设置数是任意的，也可以是三个以上，如果能够充分降低在壳体2中传播的无用波，则也可以是一个。

另外，在图2中，将槽部4的倾斜角度设定为45度左右，但是不限定于45度，只要能够降低在壳体2中传播的无用波、并且能够抑制发送时的拖尾，就能够设定为任意的角度。

另外，代替图2所示的倾斜形状，也可以如图5所示那样在壳体2A的表面上将槽部4A形成为“日文く字的形状”。

通过图5的形状，到达壳体2A的反射波(无用波)不仅对于左右方向，而且对于上下方向也向传播来的方向返回，因此还能够抑制反射波(无用波)向上下方向的传播。

另外，在图2中，没有说明设置多个槽部4的情况下的排列周期，下面参照图6说明槽部4的排列条件。

槽部4是以对在壳体2中传播的波进行反射为目的而设置的，在来自各槽部4的反射波以相同相位重叠的情况下，反射效率最大。

在如图6那样将多个槽部4以倾斜角45度且排列周期P设置的情况下，来自相邻的槽部4的反射波(参照虚线箭头)的传播路径差为“P”。

因而，期望当使用在壳体2中传播的波的波长λ来表示时排列周期P满足以下式(1)。

P＝λ×n…(1)

其中，在式(1)中n是自然数。

在满足式(1)的情况下，例如图6内的相邻反射波(参照虚线箭头)的相位相同，因此反射效率最大。

这样，通过以满足式(1)的方式设定排列周期P，相邻的各槽部4处的反射波的传播距离差成为反射波的波长λ的n(自然数)倍，因此使无用波降低的效果变大。

此外，在槽部4的倾斜角度为45度的情况下，满足式(1)时反射波的相位相同，而根据槽部4的倾斜角度使成为相同相位的条件式不同是理所当然的。

另外，在图2中，将槽部4(特异部位)仅在传感器主体1的左右方向上倾斜设置，但是也可以相对于传感器主体1的左右方向和上下方向中的某一方向倾斜设置。

而且，在上述说明中，说明了考虑制造工序的容易性而在壳体2中设置槽部4来降低无用波的例子，但是只要能够对在壳体2中传播的波进行反射，即使不是槽部4也能够起到相同的作用效果。

例如，代替形成槽部4，而设置凸部也能够对在壳体2中传播的波进行反射，因此起到相同的作用效果。

总之，只要在壳体2的表面上形成声阻抗不同于周围的特异部位，就能够对朝向传感器主体1的无用波进行反射，因此得到与上述相同的作用效果。

Claims (5)

1.一种空中超声波传感器，其特征在于，具备：

传感器主体，向空中放射超声波，并且接收来自存在于所述空中的反射源的反射波；

收发装置，驱动所述传感器主体，并且根据所述反射波求出离所述反射源的距离或者传递声速；以及

壳体，以一体化构造固定所述传感器主体，

其中，所述壳体具有声阻抗不同于周围的特异部位，

所述特异部位相对于所述传感器主体的左右方向和上下方向中的某一方向倾斜设置，

所述特异部位在所述壳体的表面上具有日文“く”字的形状。

2.根据权利要求1所述的空中超声波传感器，其特征在于，

所述特异部位在所述传感器主体的左右方向和上下方向中的某一方向上分别设置有多个。

3.根据权利要求2所述的空中超声波传感器，其特征在于，

所述特异部位的排列周期被设定成：相邻的各特异部位处的反射波的传播距离差为所述反射波的波长的自然数倍。

4.根据权利要求1所述的空中超声波传感器，其特征在于，

所述特异部位由设置于所述壳体的槽部形成。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的空中超声波传感器，其特征在于，

所述特异部位仅形成在所述传感器主体的左右方向上。