CN116136591A - 用于使用超声换能器来检测对象的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于使用超声换能器来检测对象的方法，其中该方法包括：驱动超声换能器以发射超声信号，使用超声换能器来接收由对象反射的超声信号，以及基于接收到的超声信号来检测对象，其中超声换能器是以谐波频率来驱动的。

Description

用于使用超声换能器来检测对象的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于使用超声换能器来检测对象的方法、被配置成实行该方法的集成电路、以及包括该集成电路的超声换能器系统。

背景技术

超声换能器典型地包括杯形壳体，该杯形壳体具有底壁和基本上圆柱形的侧壁，它们一起在壳体内形成中空的空间。振荡生成器附接到壳体的底壁的内侧，并且被配置成激励底壁的振荡，因此，底壁充当振荡膜。该杯形壳体典型地被制造为由铝制成的单个件。振荡生成器可以通过附接结构附接到底壁，以影响超声换能器的振荡行为。此外，已知超声换能器具有经更改的底壁，以调整超声换能器的振荡行为。这种超声换能器例如在文献DE10 2015 015 900 B3、DE 10 2015 015 901 B3和DE 10 2015 015 903 B3中被描述。

超声换能器通常用于与停车辅助系统和距离控制相关的汽车应用以及其他驾驶员辅助应用。

这些应用典型地基于一个或多个超声换能器，这些超声换能器是超声换能器系统的一部分并且发射超声波，这些超声波至少部分地被可能布置在相应超声换能器的检测区域中的对象所反射，并且典型地被超声换能器系统的同一个和/或另一个超声换能器所接收。因此，超声换能器可以具有发射器的功能和/或还具有接收器的功能，即超声换能器可以是收发器。

可以基于运行时间并且可选地还基于接收到的超声波的幅度来提取关于超声换能器的视场中的对象的存在和可选距离的信息。运行时间可以被定义为从使用超声换能器发送/发射超声波直到使用超声换能器系统的同一个和/或另一个超声换能器接收到由对象反射的超声波的持续时间/时间跨度。

使用一个超声换能器来感测对象典型地包括三个阶段：驱动阶段，在此期间超声换能器发射超声波；驱动阶段之后的阻尼（damping）阶段，在此期间超声换能器振铃（ringdown）；以及阻尼阶段之后的回波/接收阶段，在此期间换能器充当接收器。

更具体地，在驱动阶段期间，超声换能器的振荡生成器激励超声换能器的底壁，使得超声波被发射，其中阻尼阶段被定义为如下时间跨度，在该时间跨度期间，振荡生成器不（再）激励壁的底部，但是壁的底部仍然在振荡/振动，使得由于压电效应，换能器的变形生成了电信号。这些信号比由反射回波引起的小的电信号大得多，并将与这些小的电信号加在一起，并且因此反射回波可能无法在阻尼阶段中被检测到。在接收或回波阶段期间，超声换能器的壁的底部被超声换能器视场中的对象反射的超声波所激励。由所反射的超声波引起的激励可以被测量/感测。知道发送超声波的时间和接收到所反射的超声波的时间、以及超声波的速度使得有可能确定反射超声波的对象至超声换能器的距离。

然而，由于换能器在阻尼阶段期间仍在振动，因此不可能在阻尼阶段期间感测所反射的超声波，即，不可能确定超声换能器底壁的振荡是由振铃引起的还是由所反射的超声波引起的。

这导致了某个时间跨度，在该时间跨度期间，不可能使用超声换能器来感测对象，使得超声换能器的视场被限于距超声换能器具有某个最小距离的对象。典型地，所谓的直接驱动的超声换能器的最小距离是30cm，即，在超声换能器的前方存在30cm的所谓盲区/不可用区域。

在DE 10 2015 012 192 B3中描述了一种用于减小盲区的方法和设备，其涉及一种用于改进超声测量系统的近范围内的对象存在检测的设备。用于周期性地传送和接收具有传送周期的超声脉冲串的超声换能器的电压信号被检测。包络生成设备从超声换能器的电压信号来确定包络信号。这包括可控包络滤波器。阈值生成器生成阈值信号。第一比较器将阈值信号与包络信号进行比较，并且生成第一输出信号。可控包络滤波器——其可以是包络生成设备的一部分——的特性频率取决于第一比较器的第一输出信号针对至少一个时间段被改变，或者通过滤波器控制器或定时器等在传送周期中的至少一个时间处与一时间段相关地被改变。替代地或同时地，第二比较器可以将超声换能器的电压信号与第二阈值进行比较。在这种情况下，该第二阈值是与阈值信号相比较地以如下这种方式来选择的：使得第二比较器在比第一比较器更高的超声换能器的电压信号的电压水平下进行切换。此外，定时检测设备确定在传送周期中的超声换能器的主动驱动（active driving）的结束之后的传送周期中的定时，从该定时起，超声换能器的电压信号的水平不再足以使第二比较器的第二输出信号反相（invert）。定时器在相对于传送周期中的时间点的至少第三时间段之后和至少第四时间段之后在传送周期中至少两次改变包络生成设备的包络滤波器的滤波器特性、和/或在至少第三时间段之后针对传送周期内的时段准持续地或持续地改变包络生成设备的包络滤波器的滤波器特性。

发明内容

针对该现有技术的背景，本发明的一个目的是除了其他之外还提供分别适合于减小超声换能器的盲区的设备和方法。更具体地，应当提供用于使用超声换能器进行近场检测的解决方案。

该目的通过一种用于使用超声换能器来检测对象的方法被解决。该方法包括：驱动超声换能器以发射超声信号，使用超声换能器来接收由对象反射的超声信号，以及基于接收到的超声信号来检测对象。该方法的特征在于超声换能器是以谐波频率来驱动的。

该方法也可以被称为用于使用超声换能器的对象的近场检测方法。近场可以被定义为在超声换能器的前方近似从5cm、优选地10cm、更优选地13cm或15cm开始的范围。

常规上，超声换能器是以它们的谐振频率（resonance frequency）来驱动的，这是因为谐振频率导致了超声信号的高能量水平。

更具体地，谐振频率是超声换能器的受迫振荡的幅度在其处变得最大的频率。因此，如果激励的频率是谐振频率或接近谐振频率，则相对小的激励力就足以引起大幅度的超声换能器振荡。

这种高能量水平不仅有利于超声换能器的最大范围，而且还有利于接收，即感测所反射的超声信号。所反射的超声信号也至少部分地以谐振频率来激励超声换能器，在该谐振频率处，由接收到的超声波引起的超声换能器的受迫振荡的幅度变得最大。使用滤波器组件，可以从接收到的信号中滤出（filter out）（即，提取）谐振频率，并且可以使用超声信号的所得分量来检测对象。

然而，由于在驱动阶段期间超声换能器的受迫振荡的最大幅度，换能器的阻尼阶段的振铃时间/持续时间也相对长。这导致了超声换能器的相对大的盲区。

通过以谐波频率来驱动超声换能器，可以减少阻尼阶段的持续时间，即鸣铃（振铃）时间，同时所发送/所发射的超声信号以及还有接收到的超声信号的能量水平可以在合适的阶段处被保持。因此，有可能更早地并且因此在距超声换能器的更小距离内检测对象。

谐波（频率）是谐波振荡，其频率基本上是基本频率的整数倍，即基本上是超声换能器的谐振频率的整数倍。基本上意味着1D结构的谐波频率是谐振频率的整数倍，而对于3D结构，如超声换能器，谐波频率可能稍微偏离于整数倍。例如，超声换能器的谐振频率可以在50kHz处，并且四次谐波频率可以在196kHz处。这里，可以使用二次、三次、四次和/或五次谐波，其中超声换能器的谐振频率是一次谐波。

然而，该方法不限于仅仅以谐波频率来驱动换能器。附加地，有可能例如以谐振频率和谐波频率交替地驱动超声换能器。

在下文中，详细描述了本发明的优选实施例。

该方法可以包括基于发射与接收超声信号之间的时间跨度来确定对象与超声换能器之间的距离。

该方法可以包括在驱动超声换能器之后阻尼超声换能器。

更具体地，超声换能器通常由所谓的集成电路（IC）来驱动。一般而言，驱动超声换能器的两种不同类型的集成电路可以被区分。第一种类型是间接或变压器驱动，其中集成电路经由变压器连接到超声换能器以用于驱动超声换能器。第二种类型是直接驱动，其中集成电路直接连接到超声换能器，即集成电路包括H桥，该H桥代替了间接驱动的变压器。为了通过减少阻尼阶段的持续时间来进一步减小盲区，有可能在变压器驱动中的驱动阶段之后电气地阻尼换能器。这可能在直接驱动中是不可能的。通过在驱动阶段之后（电子地）阻尼换能器，可以减少振铃时间。因此，通过在驱动超声换能器之后阻尼超声换能器，可以甚至更早地检测对象，并且甚至更多地减小盲区。

该方法可以包括对接收到的超声信号进行滤波，以从接收到的超声信号中提取至少一个预定义频率，可选地是超声换能器的基本频率。

更具体地，由于超声换能器的谐波频率基本上是基本谐振频率的整数倍，并且接收到的回波主要由基本谐振频率组成，因此可以提供包括带通滤波器的接收电路，该带通滤波器被配置成让基本谐振频率通过，由此增加接收到的超声信号的稳定性，并且过滤/清理（sort out）由环境引起的高频噪声和/或低噪声。附加地，尤其是在直接驱动的情况下，可以在带通滤波器之前/前面提供电压缓冲器。

该方法可以包括使用预定义的放大因子来放大接收到的超声信号。接收到的超声信号可以被放大，并且然后被滤波。放大接收到的超声信号可能是必要的，因为由接收到的回波引起的电信号可能相对小。通过放大接收到的超声信号，接收到的回波可以变得可见。

更具体地，实验已经示出，上面描述的变压器驱动提供了比直接驱动更高的回波能量水平。因此，用于变压器驱动的换能器的所需放大因子可以小于用于直接驱动的超声换能器的放大因子。用于直接驱动的放大可以是例如近似66dB。对于变压器驱动，放大可以是例如近似48dB。

经滤波和/或经放大的超声信号可以用于确定对象与超声换能器之间的距离。

此外，提供了一种被配置成使用超声换能器来检测对象的集成电路。该集成电路被配置成：驱动超声换能器以发射超声信号，使用超声换能器来接收由对象反射的超声信号（即，对应于接收到的超声信号的电压/由接收到的超声信号引起的电压），并且基于接收到的超声信号来检测对象。

该集成电路的特征在于被配置成以谐波频率来驱动超声换能器。

更具体地，该集成电路可以包括驱动电路/单元（例如H桥），或者可以连接到驱动电路，例如变压器，其中驱动电路被配置成驱动超声换能器，即在驱动阶段期间激励超声换能器。这里，超声换能器是以谐波频率——即基本上是超声换能器的谐振频率的整数倍——被激励的。该集成电路可以包括或者可以连接到接收电路/单元，其中接收电路被配置成使用超声换能器来接收由对象反射的超声信号。接收超声信号可以意味着所反射的超声信号激励超声换能器并且超声换能器输出电压，其中该电压的幅度对应于接收到的超声信号的幅度。该电压可以由接收电路来测量，其中所测量的电压可以用于由该集成电路的对象检测电路/单元来检测对象。对象检测单元可以被配置成检测回波，即在接收阶段期间所测量的电压的包络中的尖峰，由此检测对象。该尖峰可以在包络超过预定义阈值和/或可变阈值、可选地动态阈值达预定义时间时被检测到。

该集成电路可以被配置成基于发射与接收超声信号之间的时间跨度来确定对象与超声换能器之间的距离。附加地或替代地，该集成电路可以被配置成输出允许控制单元基于发射与接收超声信号之间的时间跨度来确定对象与超声换能器之间的距离的信号。

也就是说，该集成电路本身可以被配置成实行距离测量，并且例如使用数字信号来输出换能器与对象之间的距离。然而，还有可能的是，该集成电路连接到控制单元，例如电子控制单元（ECU），其中控制单元被配置成基于该集成电路的输出信号（例如数字信号）来实行距离测量。

电子控制单元（ECU）——也被称为电子控制模块（ECM）——可以是汽车电子设备中的嵌入式系统，该嵌入式系统被配置成控制包括超声换能器系统的载具中的电气系统或子系统中的一个或多个。电子控制单元可以连接到该集成电路。（可选地单片）集成电路（也被称为IC、芯片或微芯片）是在半导体材料（可选地是硅）的至少一个（小的平坦）片（或“芯片”）上的一组电子电路。MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）可以集成到芯片中。这得到了比由分立电子组件构成的电路小、快且便宜几个数量级的电路。该集成电路可以从电子控制单元接收控制信号和/或可以从电子控制单元被供应有电压（能量），可以被配置成基于从电子控制单元接收到的控制信号来驱动超声换能器和/或可以被配置成至少部分地实行上面描述的方法，并且经由用于接收该控制信号的同一个或另一个数据线将该方法的相应结果输出到电子控制单元。

该集成电路可以被配置成在驱动超声换能器之后阻尼超声换能器。

更具体地，该集成电路可以经由变压器连接到超声换能器，并且可以被配置成使用变压器来驱动超声换能器。在驱动阶段之后，即在驱动超声换能器达预定义持续时间之后，该集成电路可以被配置成使用变压器来电子地阻尼超声换能器的振动，由此减少超声换能器的振铃时间。

该集成电路可以被配置成对接收到的超声信号进行滤波，以从接收到的超声信号中提取至少一个预定义频率，可选地是超声换能器的基本频率。

也就是说，该集成电路可以包括或者可以连接到带通滤波器，以提取该至少一个预定义频率，该带通滤波器是可选地作为上面描述的接收电路的一部分来提供的。当超声换能器以谐波频率被驱动时，在超声换能器处接收到的超声信号包括谐振频率的分量。如上所描述，这些分量非常适合于检测对象。因此，滤波器可以被配置成提取接收到的超声信号的该分量，即谐振频率。

该集成电路可以被配置成使用预定义的放大因子来放大接收到的超声信号。

也就是说，该集成电路可以包括或者可以连接到放大器电路/单元，以放大接收到的超声信号，该放大器电路/单元是可选地作为上面描述的接收电路的一部分来提供的。放大器可以在滤波器单元之前和/或之后被提供。放大器可以连接到滤波器的输出，并且可以被配置成放大经滤波的接收到的信号，例如放大接收到的超声信号的所提取分量，例如谐振频率。

该集成电路可以被配置成：使用经滤波和/或经放大的接收到的超声信号来确定对象与超声换能器之间的距离和/或输出允许控制单元确定对象与超声换能器之间的距离的信号。

总而言之，上面描述的集成电路可以被配置成实行上面描述的用于使用超声换能器来检测对象的方法。因此，上面关于该方法给出的描述在加以必要的变通后适用于该集成电路，并且反之亦然。

此外，可以提供一种超声换能器系统。该超声换能器系统的特征在于包括上面描述的集成电路和连接到该集成电路的超声换能器。

该集成电路可以包括H桥以用于直接驱动超声换能器（所谓的直接驱动），或者该集成电路可以经由变压器连接到超声换能器以用于驱动超声换能器（所谓的变压器驱动）。

上面关于该方法和该集成电路给出的描述在加以必要的变通后适用于该超声换能器系统，并且反之亦然。

此外，可以提供一种载具，诸如小汽车/汽车。该载具包括该超声换能器系统，并且因此其特征在于包括上面描述的集成电路和连接到该集成电路的超声换能器。

上面关于该方法、该集成电路和该超声换能器系统给出的描述在加以必要的变通后适用于该载具，并且反之亦然。

此外，可以提供一种包括指令的计算机程序和/或计算机可读数据载体，所述指令在由计算机执行时使得该计算机至少部分地实行上面描述的方法。

上面关于该方法、该集成电路、该载具和该超声换能器系统给出的描述在加以必要的变通后适用于该计算机程序和/或计算机可读数据载体，并且反之亦然。这里，计算机可以是电子控制单元和/或集成电路。

附图说明

在下文中，将参考图1至4给出实施例的描述

图1示意性地描绘了将在用于使用超声换能器来检测对象的方法中使用的超声换能器系统，即硬件，

图2示意性地描绘了超声换能器系统的接收电路，

图3示意性地描绘了用于使用图1和2的超声换能器系统来检测对象的方法的流程图，以及

图4示意性地描绘了包括被配置成实行图3的方法的图1和2的超声换能器系统的载具（vehicle），这里是汽车。

具体实施方式

图1描绘了超声换能器系统1，其也可能被称为超声传感器系统。超声换能器系统1包括控制电路2、传送电路3、接收电路4和超声换能器（其也可能被称为超声传感器）5。此外，在图1中示出了要使用超声换能器系统1检测的对象6。

控制单元2可以是电子控制单元（ECU）。集成电路10可以至少部分地包括传送电路3和接收电路4。也就是说，传送电路3可以完全作为集成电路10的一部分来提供（所谓的直接驱动），或者传送电路3的至少部分可以从集成电路10的外部提供但是连接到集成电路10，诸如变压器（所谓的变压器驱动）。这同样适用于接收电路4，接收电路4可以完全集成到集成电路10中，或者可以包括从集成电路10的外部提供但是连接到集成电路10的至少一些部分。集成电路10和超声换能器5可以形成超声模块的一部分。

控制电路2经由输入数据线21连接到集成电路10，更具体地连接到脉冲传送电路3，并且被配置成经由输入数据线21向脉冲传送电路3发送脉冲串/传送控制信号22。脉冲串/传送控制信号22是数字信号，如从图1中可以得出的那样。

传送/驱动电路3基于控制信号22/受控制信号22控制地驱动超声换能器5。

因此，传送电路3经由电压供应线31连接到超声换能器5，并且被配置成通过经由电压供应线31向超声换能器5施加具有振荡幅度的电压来驱动超声换能器3。

更具体地，当控制信号22从0切换到1时，即未被控制电路2拉至0时（或者反过来，即，当控制信号22从1切换到0时，即被控制电路2拉至0时），传送电路3针对预定义的时间并且以预定义的振荡幅度向电压供应线31施加具有振荡幅度的电压。

超声换能器5被配置成：当被脉冲传送电路3驱动/激活时，即当脉冲传送电路3经由电压供应线31向超声换能器5施加电压时，发射/发送超声信号51，即包括所发射的超声波的所谓（超声）脉冲。

超声换能器5还被配置成：接收由对象6反射的超声信号61，即包括所反射的超声波的所谓（超声）回波，并且将对应于接收到的超声信号61的振荡幅度的电压施加到电压供应线31，即，由超声换能器5施加到电压供应线31的电压对应于接收到的回波61随时间改变的幅度。

由于超声换能器5被配置成发送和接收超声信号51、61，因此超声换能器5是换能器/收发器。

接收电路4经由电压测量线41连接到电压供应线31，并且被配置成测量由脉冲传送电路3和超声换能器5施加到电压供应线31的电压。

超声距离测量的原理基于：发送超声脉冲51，接收由对象6反射的回波61，并且测量发送超声脉冲51与接收到回波61之间的时间T。

换能器5和对象6之间的距离L与接收到超声信号61所花费的时间T之间的关系是L=c*T/2，其中c是声速（在20℃处，c=343m/s）。也就是说，发送脉冲51与接收到回波61之间的时间延迟T（即，飞行时间）与要测量的距离L成比例。因此，当知道时间T（以及可选地温度）时，控制电路2能够计算距离L。

时间T由控制电路2来确定。控制电路2基本上通过确定发送控制信号22的时间（发送控制信号22的时间戳）与经由输出数据线23从接收电路4接收到回波检测信号24的时间（接收到回波检测信号24的时间戳）之间的差来确定时间T。

接收电路4通过将模拟信号（即，电压供应线31处的电压）转换成数字信号来确定回波检测信号24。接收电路4在图2中详细示出，并且包括包络检测器42、放大器44和模数转换器46。

放大器42将电压供应线31处的电压取作经由测量线41的输入，该电压是（如上所描述的）幅度调制信号。放大器42被配置成以（模拟）增益来放大该电压，并且将经放大的电压输出到包络检测器42。

包络检测器44将经放大的电压取作输入，并且提供输出信号，该输出信号是幅度调制信号的解调包络。

模数转换器46将包络检测器44的输出信号取作输入，并且将包络检测器44的输出信号转换成数字信号，即回波检测信号24。模数转换器46经由输出数据线23向控制电路2输出回波检测信号24。

然而，由于超声换能器5在被传送电路3驱动之后的振铃时间的持续时间，超声换能器系统1的视场是有限的。用于使用超声换能器5来检测对象的方法涉及借助于超声反射测量设备、在测量设备的近距离范围（close-up range）内的改进的对象检测，该测量设备例如被安装在汽车中。这将在下面参考图1至3来进一步详细解释，其中图3示出了该方法的流程图。

在该方法的第一步骤S1中，借助于传送电路3来驱动超声换能器5，该传送电路3驱动超声换能器5以发射超声信号51。

更具体地，预定义频率的交流电压（即，具有振荡幅度的电压）通过传送电路（其也可以被称为驱动器）3被施加到超声换能器5，使得超声换能器5谐振并且在超声范围内发射声波，即，超声信号51。超声换能器5典型地由传送电路5周期性地驱动，并且被促使发射声波。超声换能器5的操作被划分成传送周期，该传送周期开始于超声换能器5对超声脉冲串/信号51的传送，并且继之以衰减/阻尼阶段，该衰减/阻尼阶段随后是接收阶段。最迟在下一个超声脉冲串/信号51开始时，当前传送周期结束，并且下一个传送周期开始。在超声脉冲串51的传送之后，超声换能器5应当在阻尼阶段中尽可能快地衰减，使得它现在可以用作接收阶段中的接收器。然而，在其中超声换能器5尚未衰减的衰减/振铃时间期间，超声换能器5通常不能够用于接收，这是因为接收电路3典型地不能够在振荡的传送激励的关闭与超声换能器5的衰减结束之间的该死区时间（dead time）/盲区中区分超声换能器5的振荡信号是由于衰减还是由于超声换能器5接收到所反射的超声信号61。典型地，超声换能器5具有相对高的品质，这就是它们不能够以任意速率振荡、它们也不能够以任意速率衰减的原因。该问题在DE 10 2015 012 192 B3中被进一步详细解释。

因此，在该方法的第一步骤S1中，以谐波频率来驱动超声换能器5。谐波频率允许发射具有合适的高能量水平的超声波，但是减少了超声换能器5的振铃时间。因此，接收阶段/周期更早地开始，并且更接近超声换能器5的对象可以被更早地感测到。因此，其中对象6可以被超声换能器5感测到的最小距离L被最小化。该方法可以进一步包括在借助于传送电路3驱动超声换能器5之后阻尼超声换能器5。

在该方法的第二步骤S2中，即在接收阶段期间并且在超声换能器5的振铃时间之后，由/使用超声换能器5来接收被对象6反射的超声信号61。

在该方法的第三步骤S3中，借助于接收电路4基于接收到的超声信号61来检测对象6，即对象6的存在。

因此，该方法包括使用放大器42来放大接收到的超声信号61（即，对应于接收到的超声信号61的电压），其中放大器42使用预定义的放大因子/增益来放大接收到的超声信号61。之后，该方法包括借助于包络检测器44对经放大的超声信号61进行滤波。包络检测器44包括（未示出的）滤波器器件，该滤波器器件被配置成：除了其他之外还从接收到的超声信号61中提取超声换能器5的谐振频率（即，包络检测器42可以提取来自超声换能器5的所有刺激电信号），以及基于经滤波的信号来生成包络。模数转换器46从包络检测器44接收经滤波和放大的包络，将该包络转换成数字信号，并且使用（未示出的）信号处理器来确定该包络是否包括超过某个阈值（其可以是设定的/预定义的阈值和/或可以是动态改变的阈值）达某个时间跨度（其可以是设定的/预定义的时间跨度和/或可以是动态改变的时间跨度）的尖峰（以及可选地还对该包络进行数字放大）。如果该包络的尖峰超过该阈值达某个时间跨度，则模数转换器46经由输出数据线23向控制电路2输出回波检测信号24。

在该方法的第四步骤S4中，借助于控制单元2基于发射与接收超声信号51、61之间的时间跨度T来确定对象6与超声换能器5之间的距离L。因此，经滤波和放大的接收到的超声信号61被用于确定对象6与超声换能器5之间的距离L。

在该方法的第五步骤S5中，控制单元2生成控制信号并且将该控制信号输出到图4中所示的汽车30，其中该控制信号是基于所确定的距离和/或对象6的存在而生成的。该控制信号可以使得汽车30向汽车30的驾驶员输出音频和/或视觉信息。附加地或替代地，该控制信号可以控制汽车30的运动。

因此，上面描述的用于检测对象6的方法可以被用在汽车30中，如图4中所描绘的那样。汽车30包括上面描述的超声换能器系统1，该系统被配置成实行上面描述的方法。至少一个超声换能器系统1分别被集成到汽车30的前保险杠、后保险杠中和/或汽车30的至少一侧上，例如载具30的至少一个侧镜上，并且可以形成载具30的停车辅助系统的一部分。

附图标记

1 超声换能器系统

2 控制单元

21 输入数据线

22 脉冲串/传送控制信号

23 输出数据线

24 回波检测信号

3 传送电路

31 电压供应线

4 接收电路

41 测量线

42 放大器

44 包络检波器

46 模数转换器

5 超声换能器

51 超声信号/脉冲串

6 对象

61 所反射的和接收到的超声信号/回波

10 集成电路

30 载具

Claims (15)

1.一种用于使用超声换能器（5）来检测对象（6）的方法，其中所述方法包括：

- 驱动（S1）所述超声换能器（5）以发射超声信号（51），

- 使用所述超声换能器（5）来接收（S2）由所述对象（6）反射的超声信号（61），以及

- 基于接收到的超声信号（61）来检测（S3）所述对象（6），

其特征在于

- 所述超声换能器（5）是以谐波频率来驱动的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于发射与接收超声信号（51、61）之间的时间跨度（T）来确定（S4）所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括在驱动所述超声换能器（5）之后阻尼所述超声换能器（5）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括对接收到的超声信号（61）进行滤波，以从接收到的超声信号（61）中提取至少一个预定义频率，可选地是所述超声换能器（5）的谐振频率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用预定义的和/或动态改变的放大因子来放大接收到的超声信号（61）。

6.根据当从属于权利要求2时的权利要求4或5所述的方法，其特征在于，经滤波和/或经放大的接收到的超声信号（61）被用于确定所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L）。

7.一种被配置成使用超声换能器（5）来检测对象（6）的集成电路（10），其中所述集成电路（10）进一步被配置成：

- 驱动所述超声换能器（5）以发射超声信号（51），

- 使用所述超声换能器（5）来接收由所述对象（6）反射的超声信号（61），以及

- 基于接收到的超声信号（61）来检测所述对象（6），

其特征在于

- 所述集成电路（10）被配置成以谐波频率来驱动所述超声换能器（5）。

8.根据权利要求7所述的集成电路（10），其特征在于，所述集成电路（10）被配置成：基于发射与接收超声信号（51、61）之间的时间跨度（T）来确定所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L），和/或输出允许控制单元（2）基于发射与接收超声信号（51、61）之间的时间跨度（T）来确定所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L）的信号（23）。

9.根据权利要求7或8所述的集成电路（10），其特征在于，所述集成电路（10）被配置成在驱动所述超声换能器（5）之后阻尼所述超声换能器（5）。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的集成电路（10），其特征在于，所述集成电路（10）被配置成对接收到的超声信号（61）进行滤波，以从接收到的超声信号（61）中提取至少一个预定义频率，可选地是所述超声换能器（5）的谐振频率。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的集成电路（10），其特征在于，所述集成电路（10）被配置成使用预定义的放大因子来放大接收到的超声信号（61）。

12.根据当从属于权利要求8时的权利要求10或11所述的集成电路（10），其特征在于，所述集成电路（10）被配置成：使用经滤波和/或经放大的接收到的超声信号（61）来确定所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L）和/或输出允许控制单元（2）确定所述对象（6）与所述超声换能器（5）之间的距离（L）的信号（23）。

13.一种超声换能器系统（1），其特征在于，所述超声换能器系统（1）包括根据权利要求7至12中任一项所述的集成电路（10）和连接到所述集成电路（10）的超声换能器（5）。

14.根据权利要求13所述的超声换能器系统（1），其特征在于，所述集成电路（10）包括H桥以用于直接驱动所述超声换能器（5），或者所述集成电路（10）经由变压器连接到所述超声换能器（5）以用于驱动所述超声换能器（5）。

15.一种载具（30），可选地是小汽车，其特征在于，所述载具（30）包括根据权利要求13或14所述的超声换能器系统（1）。

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