CN112387571A - 超声波换能器及其车载雷达、汽车、手电筒、移动终端 - Google Patents

超声波换能器及其车载雷达、汽车、手电筒、移动终端 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种超声波换能器，包括：透明基板；透明压电薄膜，其贴合在透明基板表面，所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号；处理单元，其与透明压电薄膜电连接，所述处理单元用于根据发射的超声波信号和接收的超声波信号计算距离。本申请实施例还公开了一种车载雷达、汽车、手电筒、移动终端。

Description

超声波换能器及其车载雷达、汽车、手电筒、移动终端
技术领域
本申请涉及超声波测距领域，特别涉及一种超声波换能器及其车载雷达、汽车、手电筒、移动终端。
背景技术
目前应用于测距领域的超声波发生器和超声波接收器一般是压电式的，利用压电晶体的谐振来将电信号转为超声波，或者将超声波转为电信号，因为现有的压电晶体本身不透明，导致包含压电晶体的此类超声波发生器和超声波接收器难以集成在透明基板上。而测距系统有很多领域的应用装置都含有透明基板，例如汽车车灯的灯罩、手电筒灯罩等，为了在该些领域实现测距，包含压电晶体的超声波发生器和超声波接收器，需要安装在除基板之外的其他位置，例如汽车的中控台，此时超声波需要穿透灯罩甚至更多其它结构，造成超声波的能量会有衰减，导致测距精度比较低，延时比较高。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种超声波换能器及其车载雷达、汽车、手电筒、移动终端。能在透明基板上简洁的实现测距功能。
为了解决上述技术问题，本申请第一方面实施例提供了一种超声波换能器，包括：
透明基板；
透明压电薄膜，其贴合在透明基板表面，所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号；
处理单元，其与透明压电薄膜电连接，所述处理单元用于根据发射的超声波信号和接收的超声波信号计算距离。
在本申请第一方面实施例中，所述压电薄膜为PVDF高分子膜。
在本申请第一方面实施例中，所述透明压电薄膜通过透明胶贴合在所述透明基板表面。
在本申请第一方面实施例中，所述透明压电薄膜通过分时复用的方式用于向外发射超声波和接收超声波信号。
在本申请第一方面实施例中，所述透明压电薄膜包括发声压电薄膜和接收压电薄膜，所述发声压电薄膜和接收压电薄膜分别与处理单元电连接，所述发声压电薄膜用于向外发射超声波信号，所述接收压电薄膜用于接收超声波信号。
在本申请第一方面实施例中，所述压电薄膜具有引脚，所述引脚与处理单元通过透明导线电连接。
在本申请第一方面实施例中，所述压电薄膜具有引脚，所述引脚与处理单元通过非透明导线电连接，且所述压电薄膜贴合在透明基板的边缘，所述非透明导线在基板上位于边缘。
本申请第二方面实施例提供了一种车载雷达，包括：
透明基板；
透明压电薄膜，其贴合在透明基板表面，所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号；
处理单元，其与透明压电薄膜电连接，所述处理单元用于根据发射的超声波信号和接收的超声波信号计算距离；
所述透明基板为汽车前车灯或汽车后车灯的灯罩。
本申请第三方面实施例提供了一种汽车，包括测距装置，所述测距装置包括上述的超声波换能器，所述透明基板为车灯的灯罩或/和挡风玻璃。
本申请第四方面实施例提供了一种手电筒，包括上述的超声波换能器，所述透明基板为手电筒的灯罩。
在本申请一实施例中，还包括显示屏，所述显示屏与超声波换能器的处理单元连接，所述显示屏可实时显示当前的测距值。
本申请第五方面实施例提供了一种移动终端，包括上述的超声波换能器，所述透明基板为移动终端的后盖板。
实施本申请实施例，具有如下有益效果：
由于压电薄膜是透明压电薄膜，且所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号，从而透明压电薄膜贴合到透明基板上时不会对用户的视线造成影响，而且可以简洁的实现测距功能。而且，由于压电薄膜可以贴合在透明基板上，从而发射或者接受超声波最多只需穿过基板，不需要穿过其他结构，超声波的能量衰减少，测距精度比较高，延时也比较低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。
图1是本申请一实施例超声波换能器的示意图；
图示标号：
10、20-超声波信号；301-压电薄膜；302-透明基板；40-处理单元；50-反射物；60-导线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。例如，A“和/或”B，包括：A、B、A和B以及A或B的情况。
本申请实施例提供一种超声波换能器，超声波换能器用于测距。请参见图1，超声波换能器包括基板302、压电薄膜301和处理单元40。
在本实施例中，所述基板302为透明基板302，透明基板302例如为透明玻璃基板302、透明塑料基板302等，透明基板302例如为汽车的挡风玻璃、灯具的灯罩玻璃、移动终端的透明玻璃后盖板等。在本实施例中，透明基板302一般比较薄，透明基板302的厚度例如小于或等于5cm。
在本实施例中，透明压电薄膜301本身的透明的，其贴合在透明基板302外表面或内表面，由于压电薄膜301本身是透明的，从而不管是从透明基板302的内侧或外侧观看均不会影响人们的视线。透明压电薄膜301的具体结构为本领域的常规技术，在此不再赘述。在本实施例中，压电薄膜301通过透明胶贴合在基板302的表面，透明胶例如为OCA(Optically Clear Adhesive)光学胶。
在本实施例中，压电薄膜301可以将接收到的电信号转为超声波信号10，从而压电薄膜301可以向外发射超声波信号10，而且，压电薄膜301还可以接收超声波信号20，并将超声波信号20转换为电信号，从而压电薄膜301本身可以实现发射和接收超声波信号的功能。在本实施例中，透明压电薄膜301例如为PVDF(聚偏氟乙烯)高分子膜。另外，在本申请的其他实施例中，压电薄膜301还可以为其他材料的压电薄膜301。在本实施例中，压电薄膜301本身是一种薄膜，比较轻薄，可以比较方便的贴合到透明基板302表面，且不会影响人们的视线。
在本实施例中，处理单元40可以为MCU、CPU或者其他电路。处理单元40与压电薄膜301电连接，处理单元40用于控制压电薄膜301发射超声波信号10，当压电薄膜301接收到超声波信号20后，压电薄膜301将超声波信号20转换为电信号并传输给处理单元40，处理单元40根据发射的超声波信号10和接收的超声波信号20之间的时间差计算压电薄膜301与前方反射物50(例如障碍物，例如房子、高山等)之间的距离，从而实现测距功能。
在本实施例中，压电薄膜301例如具有两个引脚，处理单元40分别与压电薄膜301的两个引脚电连接。在本实施例中，处理单元40通过导线60与压电薄膜301的引脚电连接，所述导线60可以为透明导线60也可以为非透明导线60，当导线60为透明导线60时，此时透明导线60在基板302上走线不会对用户的视线造成影响，因此压电薄膜301可以位于基板302上的任何位置，此时透明导线60对基板302的外观没有影响；当导线60为非透明导线60时，为了防止导线60在基板302上走线对用户的视线造成影响，此时压电薄膜301位于基板302的边缘，不透明导线60在基板302上位于边缘，在这里，非透明导线60距离基板302的侧边的距离小于或等于20mm，由于非透明导线60位于基板302的边缘，对用户的视线影响比较小，而且可以通过遮挡物遮住非透明导线60。
为了实现发射超声波信号10和接收超声波信号20的功能，在本实施例中，透明压电薄膜301通过分时复用的方式用于向外发射超声波信号10和接收超声波信号20。具体而言，在测距开始时，处理单元40向压电薄膜301传输电信号，此时压电薄膜301向外发射超声波信号10，此后处理单元40向压电薄膜301停止传输电信号，此时压电薄膜301停止向外发射超声波信号20，并压电薄膜301向外接收超声波信号10，当发射的超声波信号10被反射回来时，此时压电薄膜301因为没有再向外发射超声波信号20，压电薄膜301可以接收反射回来的超声波信号10，并将超声波信号10转换为电信号，该电信号被输送给处理单元40。另外，本申请不限于此，在本申请的其他实施例中，透明压电薄膜301包括独立的两块，其中一块压电薄膜301为发声压电薄膜301，用于在处理单元40的控制下向外发射超声波信号20，另外一块压电薄膜301为接收压电薄膜301，用于接收超声波信号10并将超声波信号10转换为电信号，并将电信号输送给处理单元40。
本实施例中压电薄膜301是透明压电薄膜301，且所述压电薄膜301用于向外发射超声波信号20和接收超声波信号10，从而透明压电薄膜301贴合到透明基板302上时不会对用户的视线造成影响，而且可以实现测距功能。而且，由于压电薄膜301可以贴合在透明基板302上，从而发射或者接受超声波信号最多只需穿过基板302，不需要穿过其他结构，超声波信号的能量衰减少，测距精度比较高，延时也比较低。
本申请实施例还提供超声波换能器的应用，所述超声波换能器可以应用在车载雷达、汽车、手电筒、移动终端等。
具体而言，当超声波换能器应用到车载雷达时，车载雷达包括透明基板302、透明压电薄膜301、处理单元40。其中，透明压电薄膜301贴合在透明基板302、表面，所述压电薄膜301用于向外发射超声波信号20和接收超声波信号10，处理单元40与透明压电薄膜301电连接，所述处理单元40用于根据发射的超声波信号20和接收的超声波信号10计算距离，所述透明基板302为汽车前车灯或汽车后车灯的灯罩。
当超声波换能器应用到汽车时，汽车包括测距装置，所述测距装置包括超声波换能器，超声波换能器的透明基板302为汽车车灯的灯罩或/和挡风玻璃。其中，所述车灯可以为汽车前侧的车灯，也可以为汽车后侧的车灯，所述挡风玻璃可以是汽车前面或后面的挡风玻璃，也可以是汽车左侧或右侧的挡风玻璃。而且，当连接处理单元40和压电薄膜301的导线60为非透明导线60时，此时导线60位于透明基板302的边缘，导线60可以被汽车的装饰边盖住。
当超声波换能器应用到手电筒时，手电筒包括超声波换能器，所述超声波换能器的透明基板302为手电筒的灯罩；所述手电筒还包括显示屏，显示屏与超声波换能器的处理单元40连接，此时，显示屏可实时显示超声波换能器测量的距离。此时手电筒可以实现测距功能。
当超声波换能器应用到移动终端领域时，所述移动终端可以为手机、平板电脑等，移动终端包括超声波换能器，超声波换能器的透明基板302为移动终端的后盖板，移动终端的后盖板透明，移动终端的后盖板例如为玻璃或者透明塑料板等。此时移动终端可以简洁的实现测距功能，不影响移动终端本身的外观。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种超声波换能器，其特征在于，包括：
透明基板；
透明压电薄膜，其贴合在透明基板表面，所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号；
处理单元，其与透明压电薄膜电连接，所述处理单元用于根据发射的超声波信号和接收的超声波信号计算距离。
2.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述压电薄膜为PVDF高分子膜。
3.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述透明压电薄膜通过分时复用的方式用于向外发射超声波和接收超声波信号。
4.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述透明压电薄膜包括发声压电薄膜和接收压电薄膜，所述发声压电薄膜和接收压电薄膜分别与处理单元电连接，所述发声压电薄膜用于向外发射超声波信号，所述接收压电薄膜用于接收超声波信号。
5.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述压电薄膜具有引脚，所述引脚与处理单元通过非透明导线电连接，且所述压电薄膜贴合在透明基板的边缘，所述非透明导线在基板上位于边缘。
6.一种车载雷达，其特征在于，包括：
透明基板；
透明压电薄膜，其贴合在透明基板表面，所述压电薄膜用于向外发射超声波信号和接收超声波信号；
处理单元，其与透明压电薄膜电连接，所述处理单元用于根据发射的超声波信号和接收的超声波信号计算距离；
所述透明基板为汽车前车灯或汽车后车灯的灯罩。
7.一种汽车，其特征在于，包括测距装置，所述测距装置包括如权利要求1-5所述的超声波换能器，所述透明基板为汽车车灯的灯罩或/和挡风玻璃。
8.一种手电筒，其特征在于，包括如权利要求1-5所述的超声波换能器，所述透明基板为手电筒的灯罩。
9.如权利要求8所述的手电筒，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与超声波换能器的处理单元连接，所述显示屏可实时显示当前的测距值。
10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-5所述的超声波换能器，所述透明基板为移动终端的后盖板。
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