CN106610489B - 压电换能器控制器和距离测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压电换能器控制器和距离测量方法。一个示例性控制器实施方案包括：发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量所述混响的特性并且基于所述特性而调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗中的至少一者。

Description

压电换能器控制器和距离测量方法
相关申请的引用
本申请要求发明人I.Koudar、J.Ledvina、J.Kutej和P.Horsky于2015年10月21日提交的名称为“Method of forming a transducer controller and circuit therefor”(形成换能器控制器及其电路的方法)的美国临时申请62/244,394的优先权。
背景技术
可由超声波雷达系统提供准确而价廉的距离测量，所述超声波雷达系统将压电换能器与换能器控制器结合起来。控制器可采用既作为声脉冲发射器，又作为声脉冲接收器的压电换能器，因为这个配置通常降低了系统的复杂性和成本。然而，当作为发射器操作时，换能器起到谐振器的作用，在每次发射脉冲结束后的一段时间内，容易自激振荡(“混响”)。发射阶段的振荡振幅(并且对于大部分混响阶段来说)比接收的回波的典型振幅大几个数量级，这导致控制器的接收器部分饱和并且无法检测到可能在这个时间接收的任何回波。所述系统只能检测到具有比混响振幅下降到低于回波检测阈值所需的时间更大的双向传播时间的回波。
与这个最小双向传播时间相对应的距离称为“盲区”。原则上，盲区表示超声波雷达系统能检测到任何实物的最小检测范围。例如，停车辅助系统可采用这样的超声波雷达系统作为停车辅助传感器(“PAS”)来监测车辆与附近障碍物之间的距离，但它们无法提醒司机任何比传感器的盲区更接近车体的障碍物。因此，希望通过使换能器的混响最小化来使盲区最小化。然而不希望的是，这种最小化会过分增加系统的复杂性和成本，从而削弱了该系统配置的传统优势。
发明内容
因此，本文公开了各种压电换能器控制器和具有自适应调谐式线性阻尼的控制方法，其中的至少一些可适用于超声波雷达系统。一个示例性控制器实施方案包括：发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量所述混响的特性并且基于所述特性而调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗之一或二者。一个示例性传感器实施方案包括：压电换能器；以及换能器控制器，所述换能器控制器耦接到所述压电换能器以发射脉冲并接收回波以测量距离。所述控制器包括线性阻尼模块，所述线性阻尼模块具有：分流电阻和分流电感，各自并联耦接到所述压电换能器以在所述发射脉冲后阻尼所述压电换能器的混响。所述控制器测量所述混响的至少一个特性并且响应地调谐所述分流电阻和/或所述分流电感。
距离测量方法的一个示例性实施方案包括：在线性阻尼模块中调节分流电阻值和分流电感值中的至少一者；驱动压电换能器发射超声波脉冲；使得所述线性阻尼模块能够在所述每次发射超声波脉冲后阻尼混响；当所述线性阻尼模块启用时，测量混响周期；将所述混响周期的趋势与所述值的调节相关联；以及重复与混响周期减少相关的调节并且进行与混响周期增加相关的反向调节。
以上实施方案可各自具有以下一个或多个特征的任意组合：(1)所述分流电抗是具有值LP的可调谐分流电感。(2)所述线性阻尼模块测量混响周期并且自适应地调节所述分流电阻和所述分流电抗以使所述混响周期最小化。(3)所述线性阻尼模块测量衰减速率α以估计所述压电换能器的串联电感LS。(4)所估计的串联电感LS可表示为
Figure BDA0001134389000000021
RS为所述换能器的串联电阻。(5)所述线性阻尼模块估计RS作为所述换能器的峰值驱动电压与所述换能器的峰值短路电流的比。(6)所述分流电阻最初调谐为可表示为
Figure BDA0001134389000000022
的值，fS为所述混响的测得的频率。(7)所测得的特性包括混响频率fS。(8)所述线性阻尼模块估计所述换能器的并联电容CP。(9)所述分流电抗最初调谐为可表示为
Figure BDA0001134389000000023
的电感值。(10)所述线性阻尼模块通过暂时按比例增加所述分流电感并测量混响频率fP来估计CP。(11)所述线性阻尼模块通过向所述压电换能器提供电流并测量达到参考电压的时间来估计CP。(12)所述线性阻尼模块通过测量所述分流电抗的电流与压电换能器电压之间的相位差的变化率来估计CP。(13)电抗部件为负电容。(14)所述至少一个特性包括所述混响的长度，并且所述控制器响应地调谐所述分流电阻和所述分流电感以使所述长度最小化。(15)所述方法进一步包括在阻尼完成后，禁用所述线性阻尼模块并且检测所发射超声波脉冲的回波。(16)在所述线性阻尼模块的给定启用之前，对所述分流电阻和所述分流电抗中的仅一者执行所述调节。(17)所述方法进一步包括表征所述压电换能器并且在执行所述驱动、启用、测量、关联和重复操作之前执行对所述分流电阻和所述分流电抗的粗调谐。
附图说明
在附图中：
图1为装配有停车辅助传感器的示例性车辆的俯视图。
图2为示例性停车辅助系统的框图。
图3为示例性超声波传感器的电路示意图。
图4A为示例性线性阻尼特征的简化示意图。
图4B为具有额外可配置性的线性阻尼模块。
图4C为具有替代可配置性的线性阻尼模块。
图4D为一种示例性可变电阻器实施方式。
图4E为第二示例性可变电阻器实施方式。
图4F为一种示例性可变电感器实施方式的示意图。
图4G为一种示例性等效电路的示意图。
图5至图7为用于各种示例性粗调谐实施方式的线性阻尼电路。
图8为具有一种示例性细调谐实施方式的线性阻尼电路。
图9为示例性换能器控制方法的流程图。
应当理解，附图和对应的详细描述并不限制本公开，而是相反，为理解落在所附权利要求范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式提供基础。
具体实施方式
图1示出了装配有一组超声波停车辅助传感器104的示例性车辆102。传感器布置中的传感器的数量和配置不同，而且在每个保险杆上具有六个传感器并不罕见，其中，每一侧上有两个额外传感器用作盲点检测器。车辆可采用所述传感器布置检测和测量到各种检测区带内的物体的距离，作为提供一个或多个服务(例如碰撞警报、自动停车辅助、盲点监测等)的一部分。
超声波传感器为收发器，意指每个传感器可发射和接收超声波声音的脉冲。所发射的脉冲从车辆向外传播，直至其遇到物体或者某一其他形式的声阻失配并由其反射。反射脉冲作为发射脉冲的“回波”返回到车辆。发射脉冲和接收到的回波之间的时间指示到反射点的距离。优选地，一次只有一个传感器发射，但所有传感器均可被配置成测量所产生的回波。
图2示出了耦接至各种超声波传感器204作为星形拓扑结构中心的电子控制单元(ECU)202。(星形拓扑结构的使用是示例性的，也可使用其他系统架构，包括总线架构)。为了提供服务诸如自动停车辅助，ECU202可进一步连接到一组致动器，例如，转弯信号致动器206、转向致动器208、制动致动器210和节气门致动器212。ECU202可进一步耦接到用户交互式接口214以接受用户输入并且提供各种测量结果和系统状态的显示。使用所述接口、传感器和致动器，ECU202可提供自动停车、辅助停车、车道变换辅助、障碍物和盲点检测以及其他期望的特征。
图3示出了一种示例性超声波传感器，所述示例性超声波传感器具有耦接到专用换能器控制器302的压电换能器(PZ)。(这里示出了一种无变压器设计，但本申请的原理也适用于具有经由升压变压器耦接到换能器PZ的控制器的发射端子的系统)。虽然目前优选的是为每个换能器提供专用控制器，但也可行的是使多个换能器耦接到采用本文所述原理的共用控制器。换能器控制器302可为专用集成电路(ASIC)，但还可以想到现场可编程门阵列(FPGA)和结构化ASIC实施方式。换能器控制器302包括两个电源端子(VBAT和GND)并且在至少一些设想出的实施方案中，包括用于与ECU202通信的单个输入/输出(“I/O”或“IO”)线。合适的通信协议被设计为在任何给定时间上仅令两个控制器中的一者(ECU202或控制器302)控制I/O线。
换能器控制器302包括I/O接口303，所述接口在被置于接收模式下时监测I/O线的来自ECU202的发射，并且在被置于发射模式下时驱动I/O线的状态以向ECU发送数据。在一些系统中，ECU202可周期性地轮询每个传感器以触发测量并接收所产生的测量数据。
换能器控制器302包括核心逻辑304，所述核心逻辑根据存储在非易失性存储器305中的固件和参数来操作，以解析来自ECU202的命令并且进行适当操作，包括超声波脉冲的发射和接收。为了发射超声波脉冲，核心逻辑304使用发射器306，所述发射器驱动传感器控制器302上的一对发射端子。压电换能器PZ耦接到发射端子并且经由耦接电容器C1和C2进一步耦接到一对接收端子。耦合电容器C1、C2提供直流隔离并且有助于在接收端子上使用内部电压箝位，从而保护低噪声放大器(LNA)308不会在发射和混响期间受损。在一些实施方案中，压电PZ的一个端子可连接到接地端子GND。
接收的回波信号通常在毫伏或微伏范围内，并且相应地，控制器302包括低噪声放大器308以将来自接收端子的信号放大。控制器302可进一步包括数字信号处理器(DSP)310，所述数字信号处理器具有集成模拟数字转换器(ADC)以将放大的接收信号数字化并进行处理。DSP 310应用可编程方法测量在脉冲的发射期间换能器的致动周期(包括随后的混响或“振铃”周期)，以及检测和测量任何接收到的脉冲或“回波”的长度。此类方法可采用阈值比较、最小间隔、峰值检测、过零检测和计数、噪声电平确定以及为了提高可靠性和准确性而定制的其他可定制技术。DSP310可进一步对放大的接收信号进行处理以分析换能器的特性，例如，谐振频率和衰减速率，并且可进一步检测错误状况，例如，过短致动周期(其可由于断开或有缺陷的换能器、被阻尼的振动等引起)或过长致动周期(有缺陷的安装、阻尼电阻不足等)。
在至少一些实施方案(诸如适用于具有LIN总线架构的系统的实施方案)中，核心逻辑304采用DSP310测量回波行程时间和/或与反射超声波脉冲的物体的对应距离。核心逻辑将这些测量值传送到ECU202，ECU202将来自多个传感器的测量值组合起来向驱动器提供期望的服务和/或信息。在某些替代实施方案(诸如适用于具有星形拓扑结构的系统的实施方案)中，由ECU执行时间测量和对应的距离评估。在这样的实施方案中，DSP没有测量时间，而是检测是否存在高于阈值水平的超声波回波并且通过将IO线拉到预定水平而指示实时检测回波。
为使盲区最小化，控制器302包括至少一个线性阻尼模块311，所述线性阻尼模块可在发射器306、DSP310或核心逻辑304的控制下操作以缩短混响周期。所述线性阻尼模块可单独地或作为多个多相阻尼系统的一部分操作，所述多相阻尼系统包括例如由发射器306进行的主动阻尼操作。在采用了主动阻尼操作的情况下，发射器306根据本文中其他地方列出的技术而在发射脉冲结束时应用异相信号对抗剩余振动。通常，一旦混响振幅下降到低于阈值(其中有显著的可能激发额外混响)，即必须终止这种主动阻尼。因此，即使采用了主动阻尼，压电换能器也可能会被留下剩余振动，可通过使用线性阻尼模块而使剩余振动有利地最小化。
图4A示出了具有可调谐分流电阻(RD)、可调谐分流电抗和开关的一个示例性线性阻尼模块实施方案。所述分流电抗示为可调谐电感(LP)，但在一个替代实施方案中，所述分流电抗可为可调谐的负电容，这可使用有源电路元件来实现。可由发射器、DSP和/或核心逻辑提供一组控制信号402。为了防止线性阻尼模块衰减发射脉冲，仅在发射脉冲结束后(包括主动阻尼阶段)在控制信号下操作开关以实现线性阻尼。图4B和图4C示出了提供额外配置灵活性的线性模块实施方案，即包含额外开关，这使得有可能断开电阻器RD同时使电感LP保持连接，或断开这两者。
线性阻尼模块311在分流电阻RD和电感LP被恰当地调谐时，提供最优阻尼(即，使混响周期的长度最小化)。然而，阻尼性能对这些元件的调谐非常敏感，使得即使是很小的错误也可能导致性能显著退化。此外，压电换能器通常具有相当显著的温度系数并且可能受它们的表面上由水和碎屑造成的载荷的影响；因而希望这样的调谐是自适应性和响应性的，同时保持准确性。控制信号402为分流电阻RD和分流电感LP提供这样的调谐。
图4D示出了可调谐分流电阻RD的一个示例性实施方案，所述可调谐分流电阻具有跨导放大器G1，所述跨导放大器从左侧端子提供或吸收电流，所述电流与两个端子之间的差成比例。控制信号TUNE将放大器G1的增益设置成与RD的期望电阻成反比。
图4E示出了使用低噪声运算放大器(LNA)来提供较大精度的另一个示例性实施方案，所述低噪声运算放大器的反相输入端耦接到RD的左侧端子，而非反相输入端连接到LNA输出端并且耦接到RD的右侧端子，RD通常接地。LNA放大端子之间的电压差，从而产生输出信号，所述输出信号保持与端子之间的电压差成比例。这个输出信号被施加到标称电阻RN并且施加到跨导放大器G1的输入端。标称电阻和跨导放大器各自从左侧端子吸收或提供与输出信号成比例的电流。在说明LNA增益时，标称反馈电阻RN设置初始电阻值。与标称反馈电阻RN同时，跨导放大器G1操作来以可调谐方式修改标称电阻。当控制信号TUNE调节跨导放大器的增益时，修改分流电阻RD的有效电阻。在至少一些实施方案中，经由数字模拟转换器提供TUNE信号。
图4F示出了可调谐分流电感LP的一个示例性实施方案。LP的左边端子耦接到跨导放大器Gint的反相输入端、电容器Cint的一侧以及跨导放大器Gout的非反相输入端。跨导放大器Gint的输出端耦接到电容器Cint的另一侧和Gout的反相侧。跨导放大器Gout的输出端耦接到LP的右边端子并且耦接到Gint的非反相输入端。
在操作中，Gint提供与输入端子与输出端子之间的差成比例的电流，从而相应地为电容器Cint充电。电容器电压是这个电流的积分，因而与将流过等效电感器的电流相对应。跨导放大器Gout将这个电容器电压转化成对应电流，从而使得LP表现为电感值为LP＝Cint/(Gint×Gout)的合成电感器。跨导放大器Gint的增益由控制信号TUNE控制，使得能够调谐电感。如前所述，可经由数字模拟转换器提供TUNE信号。
为了确定适于最优阻尼的值，转向图4G，图4G将压电换能器PZ更换为等效电路。所示等效电路是适于本发明目的的近似表示。这样的等效电路通常可从制造商处获得，但如果必要的话，可通过使等效电路的参数化响应与从换能器测得的频率相关阻抗拟合而推导出。如先前所提及的，等效电路参数预计具有显著变化，这样希望采用快速估计技术来周期性地建立合适的调谐值并且使用自适应技术来精修和跟踪最优调谐值。
等效电路包括电容器(CP)，所述电容器与电容器(CS)、电感器(LS)和电阻器(RS)的串联组合并联。换能器端子之间的串联组合提供电路阻抗，所述电路阻抗具有谐振频率(本文中称为串联谐振频率)。
Figure BDA0001134389000000081
可以预期的是，这将是占主导地位的谐振峰值并且相应地将以fS发射声脉冲，用于增强信号强度并且改进效率和敏感性。控制器302可通过利用发射器向换能器PZ提供脉冲或其他宽带信号并且利用DSP测量剩余振动的周期来测量fS。另选地，控制器可采用频率扫描来识别哪个频率提供最强发射信号。控制器可进一步从串联谐振频率的默认或初始估计开始操作并且可采用频率自适应技术来精修和跟踪最优值。
电容器CP与分流电感LP和分流电阻RD的并联组合将定义第二谐振频率(本文中称为并联谐振频率)：
Figure BDA0001134389000000082
可以示出的是，当并联谐振频率与串联谐振频率匹配时(即，当fP＝fS时)并且当分流电阻RD调谐到这两个电路的电感器阻抗的几何平均数的一半时，实现换能器振动的最优阻尼(由等效电阻中的电流表示)：
Figure BDA0001134389000000083
(产生二分之一的系数，因为存在两个并联的谐振电路)。这些需求转化为以下关于LP和RD的最优调谐值的方程：
Figure BDA0001134389000000084
Figure BDA0001134389000000085
在至少一些实施方案中，用于调谐线性阻尼模块的过程以两个阶段进行。在第一阶段中，获得CP和LS的测量值并将其用于提供对分流电感和分流电阻的粗调谐。在第二阶段中，可应用自适应优化过程以当换能器特性由于温度变化或加载而改变时将分流电感和分流电阻精修到它们的最优值并且跟踪这些最优值。
相对于第一阶段，在串联谐振频率fS尚且未知的情况下，测量所述串联谐振频率。关于这个测量的选项已在先前进行了论述，并且包括频率扫描或宽带脉冲，然后测量剩余振动频率。
接下来，测量电容器CP。在该测量的第一方法中，可调谐电感LP显著地放大。在线性阻尼模块311的设计阶段(图4A)，根据等式(4)，根据由制造商提供的CP和fS(任选地，可使用CP和fS替代fS)的典型值来选择LP的标称值。合适的缩放值将为四倍大，或足以使并联谐振频率(按照等式(2))为典型fS值的大约一半。也可选择其他缩放系数，目的在于降低并联谐振频率fP并使其与串联谐振频率fS分离。(降低是所期望的，因为换能器通常具有较高的二次谐振频率)。换能器随后受到脉冲作用或进行频率扫描以识别并联谐振频率fP的新值。这个测量值随后可与缩放的LP值一起用于根据等式(2)来确定CP的值。
在CP的测量的第二方法中，线性阻尼模块311测量电流源将CP快速充电到给定电压所需的时间。图5示出了模块311的一个示例性实施方式，其利用可调谐电感LP的结构实现这个测量。阻尼模块311经由闭合开关S1耦接到静态换能器PZ，其中可调谐电阻RD通过打开开关S2而退耦。开关S3用于开启从LP的上部端子到Gint的非反相输入端的连接，相反使参考电压512耦接在跨导放大器的反相输入端与非反相输入端之间。放大器Gint向电容器Cint提供对应的参考电流，导致所述电容器以恒定速率充电。输出跨导放大器Gout将所得电压ramp转化成电流ramp，导致CP以二次速率充电。比较器514指示出CP电压何时超过参考电压。达到参考电压所需的时间为
Figure BDA0001134389000000091
为使并联谐振频率与串联谐振频率匹配，理想的充电时间为：
Figure BDA0001134389000000101
相应地可计算和设置分流电感LP。(然而，应当指出的是，在充电率接近理想的情况下，串联谐振电路的激励可发生并引起测量错误。可降低充电率以避免这个二次效应，代价是由于串联电容器CS上收集电荷而导致错误增大)。所需的分流电感值可相对于先前的分流电感值表示为：
Figure BDA0001134389000000102
这样一个比率计算可能更适于模拟实施方式。如果需要，所述测量可利用新的电感值迭代地重复进行，直到理想时间与测得时间的比接近1。
在CP的测量的第三方法中，线性阻尼模块311测量分流电感器电流与压电换能器上的电压之间的相移。图6示出了可用于实现这种方法(或先前方法的变化形式)的线性阻尼模块311的一个示例性实施方式。电流源502激励压电换能器PZ。对于本发明的方法来说，电流源以串联谐振频率fS提供振荡信号。安培计504测量穿过电感器LP的电流，而伏特计506测量压电换能器PZ两端的电流。模拟数字转换器508、510向例如DSP提供电流和电压测量值，DSP监测这两个测量值之间的相位关系。可使用微分测量数字信号处理测量(诸如相关检测或过零检测)来测量相移。如果它们之间的相移在在大约90°时稳定，那么电感器LP进行了很好的调谐以实现有效阻尼。相反地，如果相移递增或递减，那么电感器LP应当基于变化率来调节。
图7示出了利用可调谐电感器LP的结构的另一个示例性实施方式。穿过电感器LP的电流与电容器Cint上的电压相对应。模拟数字转换器508、510因此用于提供与图6的实施方式中获得的测量等效的对电流和电压的数字化测量。
一旦可调节电感器LP设置为合适的值，粗调谐过程继续确定RD的合适值。为了确定RD的粗调谐的值，图6的线性阻尼模块311实施方式可用于利用短路开关S4绕过分流电感器LP。初始，通过打开开关S1而禁用线性阻尼模块311。强的低阻抗输出缓冲器用于以串联谐振频率fS驱动压电换能器。(控制器302为此可使用发射器306。)当换能器以这种方式被驱动时，在换能器的串联支路中流动的电流等于驱动电压除以电阻器RS的电阻。线性阻尼模块311测量峰值驱动电压，可选地使用采样保持电路来存储所述峰值驱动电压。然后，压电换能器端子一起短路以获得电流测量值。如果图6的线性阻尼模块装配有短路开关S4以绕过电感器同时仍允许电流测量，则关闭开关S1，打开S2，打开S3，并且关闭短路开关S4。
在换能器端子短路后的短时间段内，由安培计504测得的电流大约等于由串联谐振器生成的电流。在端子短路并且峰值测量之后不久(例如，一个振荡周期)，对这个电流进行采样。这个峰值电压与峰值电流的比大约等于RS的电阻。
接下来，控制器302打开短路开关并且测量剩余振动的衰减速率α。串联谐振振动的振幅可表示为：
a(t)＝a0exp(-αt)exp(j2πfSt) (9)
其中α为衰减速率。为使电容器CP的效应最小化，可使用具有低输入阻抗的模拟数字转换器来测量剩余振动。DSP可采用IQ解调器来计算残余振动的振幅包络(绝对值)。随后可通过计算所述包络与其自身的延迟版本的比来测量衰减速率。衰减速率α为这个比除以延迟的(负)对数。
通过串联谐振频率、串联电阻RS和衰减速率α的上述测量，控制器302可确定串联电感LS和最优分流电阻RD。这里应该注意到，Q可表示为：
Figure BDA0001134389000000111
Q也可表示为
Figure BDA0001134389000000121
等式(10)和(11)可结合起来产生：
Figure BDA0001134389000000122
RD的最优值随后可根据等式(3)来计算。控制器302将分流电阻设置为这个值并推断线性阻尼的粗调谐阶段。
不考虑对LP和RD的最优调谐值的上述推导中作出的一些近似表示，可以预期的是，等效电路自身是一个近似表示并且此外可能存在二级效应。虽然预期通过使用这些粗调谐值来实现良好的阻尼性能，但第二细调谐阶段的使用，预计也是有益的。
图8示出了细调谐单元的一个示例性实施方式，所述细调谐单元可结合到控制器302的DSP或核心逻辑中。如图所示，压电换能器电压由放大器802缓冲并且由模拟数字转换器804数字化。包络计算器806执行IQ解调并将正交流结合起来确定所述信号的绝对振幅。混响计时器808向两个比较器应用绝对振幅，它们的输出相结合以使得计数器能够对包络从阈值上限过渡到阈值下限所花费的时间进行计时。这个计数作为混响周期的代表性长度而输出。
趋势过滤器810将混响周期信号与其自身的延迟版本进行比较以确定混响周期响应于LP或RD值的先前自适应增大还是减小。分配器单元812从趋势过滤器接受趋势信号并且在所述趋势对LP值的前一个自适应作出响应的情况下将其存储在第一批次中，或在所述趋势对RD值的前一个自适应作出响应的情况下，将其存储在第二批次中。为了随后对那些参数进行调节，分配器使用多路复用器来在这些批次之间进行选择，从而向第二多路复用器应用适当的趋势迹象以在对应参数的正向变化与负向变化之间根据需要进行选择，以使混响周期最小化。当所述变化是关于LP值时，将其通过第一更新器单元814应用于当前LP值。相反，当所述变化是关于RD值时，将其通过第二更新器单元816应用于当前RD值。一对数字模拟转换器将当前值作为调谐信号应用于分流电感器LP和分流电阻器RD。进而分别调节这些参数，其中在进行任何其他自适应之前，执行随后的混响周期测量。尽管设想出了替代调节，但自适应可以任何整数倍交错进行，例如，将RD以三倍于LP的次数进行调节。
其他优化技术是已知的并且可用于自适应性地细调谐LP和RD值，包括比例积分微商(PID)控制和联合自适应技术。所公开的粗调谐和细调谐原理使得线性阻尼模块能够精确地调谐，从而实现混响的快速阻尼和减小的最小测量距离与允许检测更靠近的障碍物，这是超声波停车辅助传感器的一个关键参数。压电换能器参数强烈依赖于温度，并且受到老化或负载效应(例如薄膜上的灰尘)的变化影响。通过有源调谐，自动跟踪这些效应。
图9示出了一种示例性换能器控制方法，所述方法在块902中开始，其中根据以上论述或另选地通过应用LP和RD的默认值而执行对线性阻尼模块的粗调谐。在块904中，换能器控制器302发送发射脉冲。一旦脉冲终止，换能器控制器302即可选地通过驱动换能器对抗其混响而启动主动阻尼。可执行这种主动阻尼直到剩余振动下降到低于预定阈值。在块908中，控制器执行剩余振动的线性阻尼。在块910中，控制器检查验证阻尼是否完成(即是否低于阈值)以检测回波。如果没有完成，则重复块908和910。在执行块908和910时，使用计时器来测量阻尼混响的长度。在块912中，将混响长度与一个或多个先前混响长度进行比较以确定趋势。所述趋势用于更新LP和RD参数中的至少一者。同时，在块914中执行回波检测。块904至914根据需要重复进行以监测从传感器到障碍物的距离。
本文所述的任一控制器或其各部分可在单个半导体管芯上形成为半导体装置。虽然出于说明的目的将图9中所示和所述的操作视为顺次发生，但在实践当中，可通过多个集成电路部件同时推测性地工作甚至通过投机性完成而执行所述方法。所述的顺次论述并不旨在构成限制。此外，上述实施方案可能省略了复杂因素，例如，寄生阻抗、电流限制电阻器、电平移位器、线夹等，它们可以存在但并不对所公开的电路的操作造成有意义的影响。此外，上述论述的焦点一直是超声波传感器，但所述原理适用于任何呈现剩余振动的换能器。
一旦完全理解了上述公开的内容，对于本领域技术人员来说这些和许多其他修改形式、等价形式和替代形式就将变得显而易见。上述线性阻尼模块可替代一个替代分流电路或与之一起使用，所述替代分流电路采用RD以及负分流电容。旨在使以下权利要求书被解释为在适用情况下包含所有此类修改形式、等价形式和替代形式。
本领域的技术人员应当理解，本文所用的与电路操作相关的短语“在…期间”、“在…同时”和“当…时”并不确切地指称某个动作在引发动作后立即发生，而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟，诸如各种传播延迟。另外，短语在…同时是指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。词语“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期接近陈述值或位置的参数。然而，如本领域所熟知，始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小偏差。本领域公认的是，最多至少百分之十(10％)的偏差被认为是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。权利要求书和/或具体实施方式中的术语第一、第二、第三等，如元件名称的一部分中所用，用来在类似元件之间区分，不一定是描述一种顺序，不管是时间的、空间的、等级的或任何其他方式的顺序。应当理解，所使用的这些术语在适当的情形下是可互换的，并且本文所述的实施方案能够以本文未描述或例示的其他顺序操作。提到“一个实施方案”，意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性由本发明的至少一个实施方案采纳。因此，在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”，不一定都指同一个实施方案，但在某些情况下，有可能指同一个实施方案。尽管结合具体的优选实施方案和示例性实施方案描述了本发明的主题，但前述附图及其描述只用来描绘本发明主题的典型实施方案，因此不应被视作限制本发明主题的范围。很明显，许多替代方案和变型形式对本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明的各方面具有的特征可少于前文公开的单个实施方案的所有特征。此外，尽管本文描述的一些实施方案包含其他实施方案中包含的一些特征，却未包含其中包含的其他特征，但本领域的技术人员应当理解，不同实施方案的特征的组合意在属于本发明的范围，而且形成不同的实施方案。

Claims (9)

1.一种压电换能器控制器，包括：
发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及
线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量混响周期并且迭代地调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗中的至少一者以使所述混响周期最小化，
其中所述线性阻尼模块测量衰减速率α以估计所述压电换能器的串联电感LS，其中所估计的串联电感LS可表示为
Figure FDA0003465829490000011
RS为所述换能器的串联电阻；并且
其中所述线性阻尼模块估计所述串联电阻RS，为所述换能器的峰值驱动电压与所述换能器的峰值短路电流的比。
2.如权利要求1所述的控制器，其中所述线性阻尼模块适应地调节所述分流电阻和所述分流电抗两者以使所述混响周期最小化。
3.如权利要求1所述的控制器，其中所述分流电抗为具有值为LP的可调谐电感，并且其中所述分流电阻最初调谐为可表示为
Figure FDA0003465829490000012
的值，fS为测得的串联谐振混响频率。
4.一种压电换能器控制器，包括：
发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及
线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量混响周期并且迭代地调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗中的至少一者以使所述混响周期最小化，
其中所测得的串联谐振混响频率为fS，其中所述线性阻尼模块估计所述换能器的并联电容CP，并且其中所述分流电抗最初调谐为可表示为
Figure FDA0003465829490000013
的电感值。
5.如权利要求4所述的控制器，其中所述线性阻尼模块通过暂时按比例增加所述分流电感并测量并联谐振混响频率fP来估计CP。
6.如权利要求4所述的控制器，其中所述线性阻尼模块通过向所述压电换能器提供电流并测量达到参考电压的时间来估计CP。
7.如权利要求4所述的控制器，其中所述线性阻尼模块通过测量所述分流电抗的电流与压电换能器电压之间的相位差的变化率来估计CP。
8.一种距离测量方法，包括：
在线性阻尼模块中调节分流电阻值和分流电抗值中的至少一者；
驱动压电换能器发射超声波脉冲；
启用所述线性阻尼模块以阻尼在每个发射的超声波脉冲后的混响；
当所述线性阻尼模块启用时，测量混响周期；
将所述混响周期的趋势与对所述值的调节相关联；
重复与混响周期减少相关联的调节以及与混响周期增加相关联的反向调节；
在阻尼完成后禁用所述线性阻尼模块；以及
检测所发射的超声波脉冲的回波。
9.如权利要求8所述的方法，还包括表征所述压电换能器并且在执行所述驱动、启用、测量、关联和重复操作之前执行对所述分流电阻和所述分流电抗的粗调谐。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10179346B2 (en) * 2015-10-21 2019-01-15 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming a transducer controller and circuit therefor
US10585178B2 (en) * 2015-10-21 2020-03-10 Semiconductor Componenents Industries, Llc Piezo transducer controller and method having adaptively-tuned linear damping
DE102017207679A1 (de) * 2017-05-08 2018-11-08 Robert Bosch Gmbh Betriebsverfahren und Steuereinheit für eine Ultraschallsendeempfangseinrichtung, Ultraschallsendeempfangseinrichtung und Arbeitsvorrichtung
US10418994B1 (en) * 2017-07-12 2019-09-17 Xilinx, Inc. Circuit for and method of extending the bandwidth of a termination block
US11194028B2 (en) * 2017-09-12 2021-12-07 Semiconductor Components Industries, Llc Measuring resonance parameters of piezoelectric transducers
CN108919278A (zh) * 2018-03-28 2018-11-30 安徽尼古拉电子科技有限公司 一种带有速度补偿的倒车雷达系统
CN109738901A (zh) * 2019-01-17 2019-05-10 上海华测导航技术股份有限公司 一种测深仪减小工作盲区电路
US11269068B2 (en) 2019-01-23 2022-03-08 Semiconductor Components Industries, Llc Detection of noise-induced ultrasonic sensor blindness
US11353567B2 (en) * 2019-02-22 2022-06-07 Semiconductor Components Industries, Llc Ultrasonic sensor having edge-based echo detection
IT201900003613A1 (it) 2019-03-12 2020-09-12 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di trasduttori elettro-acustici, circuito e dispositivo corrispondenti
US11442155B2 (en) * 2019-10-02 2022-09-13 Semiconductor Components Industries, Llc Devices, systems and processes for detecting saturation of received echo signals
US11759822B2 (en) 2020-01-21 2023-09-19 Semiconductor Components Industries, Llc Devices, systems and processes for improving frequency measurements during reverberation periods for ultra-sonic transducers
US11520027B2 (en) * 2020-02-14 2022-12-06 Semiconductor Components Industries, Llc Devices, systems and processes for ultra-short range detection of obstacles
CN112153543B (zh) * 2020-09-07 2022-03-18 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) 半空间辐射高频宽带换能器
EP3995854A1 (en) 2020-11-09 2022-05-11 STMicroelectronics S.r.l. A method of operating electro-acoustic transducers, corresponding circuit and device
CN117099017A (zh) * 2021-03-23 2023-11-21 罗姆股份有限公司 半导体装置以及超声波传感器
WO2023146927A1 (en) * 2022-01-26 2023-08-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatuses and methods involving transducers and their tuning

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122725A (en) * 1976-06-16 1978-10-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Length mode piezoelectric ultrasonic transducer for inspection of solid objects
DE10341422A1 (de) * 2003-09-09 2005-03-31 Sick Engineering Gmbh Ultraschallwandleranordnung
CN101897050A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 Mts系统公司 具有相移偏置脉冲串的磁致伸缩位移换能器
DE102009040374A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-17 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallwandler mit einem Entkopplungsring
CN104823072A (zh) * 2014-04-11 2015-08-05 深圳市大疆创新科技有限公司 距离传感系统及方法

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2706285A (en) * 1951-08-21 1955-04-12 Roderic M Scott Dynamic monitor for echo ranging equipment
US2842959A (en) * 1954-11-01 1958-07-15 Sperry Prod Inc Ultrasonic wave train generator
US4206508A (en) * 1959-01-08 1980-06-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electric test set for acoustic torpedo homing systems
NL283155A (zh) * 1962-09-12
US5631876A (en) * 1967-11-27 1997-05-20 Lockheed Martin Corporation CW sonar with adaptive notch reverberation filter
US4158787A (en) * 1978-05-08 1979-06-19 Hughes Aircraft Company Electromechanical transducer-coupled mechanical structure with negative capacitance compensation circuit
US5309410A (en) * 1982-11-05 1994-05-03 Alliedsignal Inc. Tuned circuit for sonar beam pattern optimization
US4679160A (en) * 1984-12-13 1987-07-07 Surface Systems, Inc. Ultrasonic depth measurement apparatus and methods
US4750117A (en) * 1984-12-13 1988-06-07 Surface Systems, Inc. Ultrasonic depth measurement apparatus and methods
US4970656A (en) * 1986-11-07 1990-11-13 Alcon Laboratories, Inc. Analog drive for ultrasonic probe with tunable phase angle
US4954960A (en) * 1986-11-07 1990-09-04 Alcon Laboratories Linear power control for ultrasonic probe with tuned reactance
US5001649A (en) * 1987-04-06 1991-03-19 Alcon Laboratories, Inc. Linear power control for ultrasonic probe with tuned reactance
US4965532A (en) * 1988-06-17 1990-10-23 Olympus Optical Co., Ltd. Circuit for driving ultrasonic transducer
US5032753A (en) * 1989-02-28 1991-07-16 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Piezoelectric transducer and an ultrasonic motor using the piezoelectric transducer
US5185585A (en) * 1990-05-30 1993-02-09 New Sd, Inc. Crystal oscillator and method with amplitude and phase control
US6522752B1 (en) * 1992-09-17 2003-02-18 Randall C. Smith Parallel channel multi mode music amplifier
US6731569B2 (en) 2001-03-16 2004-05-04 Automotive Technologies International Inc. Methods for reducing ringing of ultrasonic transducers
US5910756A (en) * 1997-05-21 1999-06-08 Nokia Mobile Phones Limited Filters and duplexers utilizing thin film stacked crystal filter structures and thin film bulk acoustic wave resonators
US6060813A (en) * 1998-01-08 2000-05-09 Xerox Corporation Vibration suppression and electromechanical damping apparatus for electrophotographic printing structures
DE19836483A1 (de) 1998-08-12 2000-02-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Bedämpfung eines Ausschwingens eines mechanisch schwingenden Bauteiles
US6426680B1 (en) * 1999-05-26 2002-07-30 Broadcom Corporation System and method for narrow band PLL tuning
JP4178637B2 (ja) * 1998-12-25 2008-11-12 松下電工株式会社 超音波センサの送受波回路
JP4151154B2 (ja) * 1999-04-23 2008-09-17 松下電工株式会社 超音波センサの送波回路
US6509796B2 (en) * 2000-02-15 2003-01-21 Broadcom Corporation Variable transconductance variable gain amplifier utilizing a degenerated differential pair
US6516667B1 (en) * 2000-03-07 2003-02-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic harmonic signal acquisition
JP2002036534A (ja) * 2000-05-16 2002-02-05 Fuji Xerox Co Ltd 音響プリンタの駆動回路及び音響プリンタ
ITSV20010030A1 (it) * 2001-08-14 2003-02-14 Esaote Spa Metodo e dispositivo per la trasmissione di impulsi ad ultrasuoni e la ricezione dei segnali di eco ad una armonica della frequenza di trasm
US20050188743A1 (en) * 2004-02-26 2005-09-01 H. P. Intellectual Corp. Automatic ultrasonic frequency calibration scheme
CA2566283C (en) * 2005-11-02 2011-10-18 Synergy Microwave Corporation User-definable, low cost, low phase hit and spectrally pure tunable oscillator
US20090038932A1 (en) * 2007-08-08 2009-02-12 Battelle Memorial Institute Device and method for noninvasive ultrasonic treatment of fluids and materials in conduits and cylindrical containers
US7876030B2 (en) * 2007-09-11 2011-01-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ultrasonic transducer which is either crimped or welded during assembly
US10804038B2 (en) * 2010-02-24 2020-10-13 Auckland Uniservices Limited Electrical components and circuits including said components
US9036029B2 (en) * 2011-05-26 2015-05-19 Image Acoustics, Inc. Active cloaking with wideband transducers
EP2881181A1 (de) 2013-12-09 2015-06-10 ELMOS Semiconductor AG Verfahren zur Bestimmung von elektrischen Parametern einer Abstimmeinheit für einen Ultraschallwandler
EP3103191B1 (en) * 2014-02-07 2018-07-11 The Regents of the University of California Frequency tuning and/or frequency tracking of a mechanical system with low sensitivity to electrical feedthrough
FI126019B (en) * 2014-02-12 2016-05-31 Murata Manufacturing Co Drive circuit for a MEMS resonator
US10165358B2 (en) * 2014-12-11 2018-12-25 Semiconductor Components Industries, Llc Transducer controller and method therefor
US9651706B2 (en) * 2015-05-14 2017-05-16 Halliburton Energy Services, Inc. Fiberoptic tuned-induction sensors for downhole use
US9810778B2 (en) * 2015-09-14 2017-11-07 Semiconductor Components Industries, Llc Triggered-event signaling with digital error reporting
US10585178B2 (en) * 2015-10-21 2020-03-10 Semiconductor Componenents Industries, Llc Piezo transducer controller and method having adaptively-tuned linear damping
US20180062062A1 (en) * 2016-08-26 2018-03-01 Jorge Augusto de Bonfim Gripp Adaptive electromechanical shunt system, related adaptation law circuit and method for controlling vibrations of structures
KR102545601B1 (ko) * 2016-11-08 2023-06-20 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 장치 및 방법
US10585177B2 (en) * 2017-06-19 2020-03-10 Texas Instruments Incorporated Tuning for ultrasonic transducer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122725A (en) * 1976-06-16 1978-10-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Length mode piezoelectric ultrasonic transducer for inspection of solid objects
DE10341422A1 (de) * 2003-09-09 2005-03-31 Sick Engineering Gmbh Ultraschallwandleranordnung
CN101897050A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 Mts系统公司 具有相移偏置脉冲串的磁致伸缩位移换能器
DE102009040374A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-17 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallwandler mit einem Entkopplungsring
CN104823072A (zh) * 2014-04-11 2015-08-05 深圳市大疆创新科技有限公司 距离传感系统及方法

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