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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Ultraschallsensor, welcher eine Membran und eine Wandlereinrichtung zum Anregen der Membran und/oder zum Erfassen einer Schwingung der Membran aufweist, wobei die Wandlereinrichtung ein erstes Piezoelement und ein zweites Piezoelement aufweist, und mit einer Steuereinrichtung zum unabhängigen Ansteuern des ersten Piezoelements und des zweiten Piezoelements. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit zumindest einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensoren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise im Frontbereich und im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs verbaut werden. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren an den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein und Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs liefern. Beispielsweise kann mit den Ultraschallsensoren ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Objekt beziehungsweise einem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise dazu dienen, den Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs zu unterstützen.
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Die Ultraschallsensoren weisen üblicherweise eine Membran auf, die beispielsweise topfförmig ausgebildet sein kann. Die Membran beziehungsweise ein Membranboden kann mit einer entsprechenden Wandlereinrichtung zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Die Wandlereinrichtung kann beispielsweise ein Piezoelement beziehungsweise ein piezoelektrisches Element umfassen. Zudem kann mit der Wandlereinrichtung beziehungsweise mit dem Piezoelement eine mechanische Schwingung der Membran erfasst werden. Die Ultraschallsensoren werden insbesondere in drei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen betrieben. Während einer Sendephase wird die Membran des Ultraschallsensors mittels der Wandlereinrichtung zu mechanischen Schwingungen angeregt. Dies hat zur Folge, dass mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet wird. In einer anschließenden Ausschwingphase unterbleibt eine Anregung der Membran und die Membran schwingt aus. In einer auf die Ausschwingphase folgenden Empfangsphase kann das von dem Objekt in der Umgebung reflektierte Ultraschallsignal wieder auf die Membran treffen und diese zu mechanischen Schwingungen anregen. Diese mechanischen Schwingungen können mit dem Piezoelement erfasst und in Form eines elektrischen Signals ausgegeben werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals beziehungsweise des Echos kann der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden.
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Hierzu beschreibt die
DE 195 27 018 C1 einen Ultraschallwandler, bei dem ein Piezokeramikkörper mit einem Werkstoff zu einem Verbundkörper verbunden wird, dessen Schallgeschwindigkeit größer als die des Piezokeramikkörpers ist. Auf diese Weise lässt sich ein Öffnungswinkel einer Hauptschallkeule den Erfordernissen entsprechend schmälern.
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Darüber hinaus ist in der
DE 10 2008 027 970 A1 ein Ultraschallsensor beschrieben. Der Ultraschallsensor umfasst ein erstes piezoelektrisches Element, welches nah an der Membran angeordnet ist. Ferner umfasst der Ultraschallsensor ein zweites piezoelektrisches Element, welches weiter von der Membran beabstandet ist als das erste piezoelektrische Element. Das erste und das zweite piezoelektrische Element stehen mit der Membran in Wirkverbindung. Die Membran kann insbesondere topfartig ausgebildet sein, wobei ein abgewinkelter Rand der Membran bevorzugt mit dem zweiten piezoelektrischen Element verbunden ist. Zwischen den piezoelektrischen Elementen ist insbesondere eine Dämpfungseinrichtung, insbesondere eine Vergussmasse, vorgesehen. Weiterhin kann der Ultraschallsensor so gesteuert werden, dass entweder nur das erste piezoelektrische Element oder das zweite piezoelektrische Element oder beide piezoelektrischen Elemente gemeinsam aktiv sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art effizienter betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor, welcher eine Membran und eine Wandlereinrichtung zum Anregen der Membran und/oder zum Erfassen einer Schwingung der Membran aufweist. Ferner weist die Wandlereinrichtung ein erstes Piezoelement und ein zweites Piezoelement auf. Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung eine Steuereinrichtung zum unabhängigen Ansteuern des ersten Piezoelements und des zweiten Piezoelements. Dabei sind das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement zur Schwingungsübertragung miteinander verbunden.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung kann an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst einen Ultraschallsensor beziehungsweise einen Ultraschallwandler, mit dem beispielsweise ein Objekt in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden kann. Mithilfe des Ultraschallsensors kann insbesondere der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden. Der Ultraschallsensor weist eine Membran auf, die beispielsweise topfförmig ausgebildet sein kann und die aus Aluminium gefertigt sein kann. Ferner weist der Ultraschallsensor eine Wandlereinrichtung auf, mit der die Membran, insbesondere ein Membranboden, zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Dabei kann die Wandlereinrichtung mechanisch mit der Membran beziehungsweise dem Membranboden verbunden sein.
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Vorliegend weist die Wandlereinrichtung zwei Piezoelemente auf. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement sind insbesondere elektrisch voneinander isoliert. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement können unabhängig voneinander mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden. Hierzu kann das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement jeweils einen elektrischen Anschluss aufweisen, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung kann zum Ansteuern des ersten und des zweiten Piezoelements jeweils ein elektrisches Signal, beispielsweise eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung, bereitstellen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs (ECU – Electronic Control Unit) oder durch die Elektronik des Ultraschallsensors selbst gebildet sein. Dabei ist es vorgesehen, dass das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement zur Schwingungsübertragung miteinander verbunden sind. Insbesondere ist keine Dämpfungsschicht zwischen dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement angeordnet. Auch ist es insbesondere vorgesehen, dass das erste und das zweite Piezoelement nicht von einer Dämpfungsschicht umgeben sind. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement können durch eine Zwischenschicht, insbesondere einen Klebstoff beziehungsweise eine Klebeschicht, miteinander verbunden sein. Diese Zwischenschicht beziehungsweise dieser Klebstoff kann ein elektrisch isolierend ausgebildet sein. Dies bedeutet insbesondere, dass mechanische Schwingungen von der Membran auf das erste Piezoelement und dann auf das zweite Piezoelement übertragen werden können. Ferner können mechanische Schwingungen von dem zweiten Piezoelement auf das erste Piezoelement und dann auf die Membran übertragen werden. Dadurch, dass die Piezoelemente unabhängig voneinander ansteuerbar sind, kann die Wandlereinrichtung bedarfsgerecht betrieben werden. Beispielsweise kann nur eines der Piezoelemente oder beide Piezoelemente gleichzeitig betrieben werden. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Ultraschallsensors abhängig von der Betriebsphase des Ultraschallsensors.
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Bevorzugt ist das erste Piezoelement stoffschlüssig mit der Membran verbunden und das zweite Piezoelement stoffschlüssig mit dem ersten Piezoelement verbunden. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Piezoelement entlang einer Hauptsenderichtung des Ultraschallsensors übereinander angeordnet. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement können jeweils plattenförmig ausgebildet sein und aus einem piezoelektrischen Material gefertigt sein. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Membranboden der Membran, das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Das erste Piezoelement und die Membran sowie das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement können beispielsweise mittels eines entsprechenden Klebstoffs stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Somit können sowohl mit dem ersten Piezoelement als auch mit dem zweiten Piezoelement Schwingungen auf die Membran beziehungsweise den Membranboden übertragen werden. Darüber hinaus können sowohl mit dem ersten Piezoelement als auch mit dem zweiten Piezoelement mechanische Schwingungen der Membran erfasst werden.
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In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, während einer Sendephase des Ultraschallsensors das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement gleichzeitig anzusteuern. Während der Sendephase wird die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt, um das Ultraschallsignal auszusenden. Während der Sendephase wird sowohl das erste Piezoelement als auch das zweite Piezoelement angesteuert beziehungsweise mit elektrischer Energie versorgt. Somit wird die Membran beziehungsweise der Membranboden sowohl von dem ersten Piezoelement als auch von dem zweiten Piezoelement zu mechanischen Schwingungen angeregt. Auf diese Weise kann der Schalldruck, mit dem das Ultraschallsignal ausgesendet wird, erhöht werden. Somit kann beispielsweise die Reichweite des Ultraschallsensors erhöht werden.
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Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, während der Sendephase des Ultraschallsensors das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement synchron anzusteuern. Beispielsweise können sowohl das erste Piezoelement als auch das zweite Piezoelement mit der gleichen zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement können jeweils mit einer elektrischen Wechselspannung angesteuert werden, wobei die Amplituden und die Phasen der Wechselspannungen so angepasst sind, dass durch die Bewegung der Piezoelemente eine maximale Auslenkung der Membran und somit ein maximaler Schalldruck erreicht wird. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement elektrisch parallel geschaltet sind und mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden sind. Somit kann auf einfache Weise während der Sendephase ein erhöhter Schalldruck erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, während einer zeitlich auf die Sendephase folgenden Ausschwingphase des Ultraschallsensors das erste Piezoelement und/oder das zweite Piezoelement zum Dämpfen einer Schwingung der Membran anzusteuern. Im Betrieb des Ultraschallsensors wird zunächst in dem Sendebetrieb der Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt. In der sich zeitlich daran anschließenden Ausschwingphase schwingt die Membran des Ultraschallsensors aus. Vorliegend wird das erste und/oder das zweite Piezoelement während dieser Ausschwingphase derart betrieben, dass die mechanische Schwingung der Membran gedämpft wird. Somit wird eine kürzere Ausschwingdauer der Membran, während der keine Echosignale beziehungsweise reflektierten Ultraschallsignale empfangen werden können, verringert.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Schwingung der Membran zu erfassen und das erste Piezoelement und/oder das zweite Piezoelement derart anzusteuern, dass dieses eine gegenphasige Schwingung zu der erfassten Schwingung ausführt. Während der Ausschwingphase kann beispielsweise die elektrische Spannung, die mit einem der Piezoelemente erzeugt wird, mittels der Steuereinrichtung erfasst werden. Somit kann die Schwingungsfrequenz und Amplitude der Membran während des Ausschwingens bestimmt werden. Beispielsweise kann das Ausschwingen beziehungsweise das Ausschwingverhalten der Membran erfasst werden. Zumindest eines der Piezoelemente kann dann mit einer zu der erfassten Schwingung der Membran gegenphasigen Schwingung beaufschlagt werden. Mittels der Steuereinrichtung, die einen entsprechenden Regler aufweisen kann, kann die Amplitude und/oder die Phase einer jeweiligen Wechselspannung, die an den Piezoelementen angelegt wird, derart angepasst werden, dass eine minimale Ausschwingzeit erreicht wird. Auf diese Weise kann die Schwingung der Membran während des Ausschwingens durch eine Entnahme der Schwingungsenergie aktiv gedämpft werden. Somit kann die Ausschwingdauer der Membran während der Ausschwingphase verringert und damit der sogenannte Blindbereich des Ultraschallsensors verkleinert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, während einer zeitlich auf die Ausschwingphase folgenden Empfangsphase die Schwingung der Membran mittels des ersten Piezoelements und/oder des zweiten Piezoelements zu erfassen. Während der Empfangsphase kann ein von einem Objekt reflektiertes Ultraschallsignal beziehungsweise ein Echo des Ultraschallsignals empfangen werden. Hierzu wird mit zumindest einem der Piezoelemente eine mechanische Schwingung der Membran erfasst. Durch die mechanische Schwingung der Membran infolge des Auftreffens des reflektierten Ultraschallsignals wird das erste und/oder das zweite Piezoelement jeweils zu mechanischen Schwingungen angeregt. Infolge der mechanischen Schwingung wird von dem ersten und/oder dem zweiten Piezoelement eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung ausgegeben. Während der Empfangsphase kann nur eines der Piezoelemente betrieben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass beide Piezoelemente separat ausgewertet werden. Dadurch kann eine hohe Empfindlichkeit des Ultraschallsensors erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Piezoelement im Vergleich zu dem ersten Piezoelement einen geringeren Durchmesser aufweist. Das erste und das zweite Piezoelement können beispielsweise als Piezoplättchen mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt ausgebildet sein. Dabei können die Piezoelemente konzentrisch zueinander angeordnet sein. Dabei weist das Piezoelement, das auf der der Membran gegenüberliegenden Seite des ersten Piezoelements angeordnet ist, im Vergleich zum ersten Piezoelement einen geringeren Durchmesser. Somit weist die Wandlereinrichtung insgesamt eine geringere Masse im Vergleich zu einer Wandlereinrichtung, bei welcher die beiden Piezoelemente den gleichen Durchmesser aufweisen, auf. Auf diese Weise kann eine höhere Dynamik erreicht werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Diese Ultraschallsensoren können beispielsweise verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Das Fahrerassistenzsystem kann insbesondere als sogenannte Einparkhilfe ausgebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei wird eine Membran eines Ultraschallsensors mittels einer Wandlereinrichtung angeregt und/oder eine Schwingung der Membran mittels der Wandlereinrichtung erfasst. Dabei weist die Wandlereinrichtung ein erstes und ein zweites Piezoelement auf. Zudem werden das erste und das zweite Piezoelement unabhängig voneinander angesteuert. Des Weiteren sind das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement zur Schwingungsübertragung miteinander verbunden.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist;
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2 einen Ultraschallsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht; und
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3 ein schematisches Ablaufdiagramm, welches den Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung beschreibt.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 9, welche eine Steuereinrichtung 3 sowie zumindest einen Ultraschallsensor 4 aufweist. Die Steuereinrichtung 3 kann beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU – Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung 9 gemäß 1 umfasst acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 sind dazu ausgebildet, ein Objekt 8 in einer Umgebung 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Zudem werden die Ultraschallsensoren 4 dazu verwendet, einen Abstand zwischen dem Objekt 8 und dem Kraftfahrzeug 1 zu bestimmen. Die Ultraschallsensoren 4 sind zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung 3 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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2 zeigt einen Ultraschallsensor 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht. Der Ultraschallsensor 4 umfasst eine Membran 10, die vorliegend topfförmig ausgebildet ist. Die Membran 10 kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein. Die Membran 10 umfasst einen Membranboden 11 sowie eine Membranwandung 12. Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 4 eine Wandlereinrichtung 13. Die Wandlereinrichtung 13 umfasst ein erstes Piezoelement 14 sowie ein zweites Piezoelement 15. Die Piezoelemente 14, 15 sind insbesondere aus einem piezoelektrischen Material hergestellt. Dabei ist das erste Piezoelement 14 mittels einer ersten Klebeschicht 16 stoffschlüssig mit der Membran 10, insbesondere einer Rückseite 17 des Membranbodens 11, stoffschlüssig verbunden. Das zweite Piezoelement 15 ist mittels einer zweiten Klebeschicht 18 stoffschlüssig mit dem ersten Piezoelement 14 verbunden. Ferner weist der Ultraschallsensor 4 ein Dämpfungsmaterial 23 auf, in die das erste Piezoelement 14 und das zweite Piezoelement 15 eingebettet sind. Das erste Piezoelement 14 und das zweite Piezoelement 15 sind vorliegend als runde Piezoplättchen ausgebildet. Dabei ist ein Durchmesser d1 des ersten Piezoelements 14 größer als ein Durchmesser d2 des zweiten Piezoelements 15.
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Das erste Piezoelement 14 weist einen ersten elektrischen Anschluss 19 beziehungsweise einen Minus-Anschluss sowie einen zweiten elektrischen Anschluss 20 beziehungsweise einen Plus-Anschluss auf. Das zweite Piezoelement 15 weist einen ersten elektrischen Anschluss 21 beziehungsweise Minus-Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss 22 beziehungsweise Plus-Anschluss auf. Auf diese Weise kann das erste Piezoelement 14 und das zweite Piezoelement unabhängig voneinander angesteuert werden. Zum Ansteuern des ersten Piezoelements 14 und des zweiten Piezoelements 15 kann die Steuereinrichtung 3 verwendet werden. Alternativ dazu kann das erste Piezoelement 14 und das zweite Piezoelement 15 mittels einer Elektronik beziehungsweise einer benutzerspezifischen Schaltung (ASIC) angesteuert werden.
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Zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 wird die Ultraschallsensorvorrichtung 9 beziehungsweise der Ultraschallsensor 4 in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Betriebsphasen betrieben. Während einer Sendephase S1 wird die Membran 10 beziehungsweise der Membranboden 11 des Ultraschallsensors 4 mittels der Wandlereinrichtung 13 zu mechanischen Schwingungen angeregt. Infolge der Schwingung der Membran 10 wird ein Ultraschallsignal ausgesendet. Während der Sendephase S1 wird sowohl das erste Piezoelement 14 als auch das zweite Piezoelement 15 angesteuert. Bevorzugt werden das erste Piezoelement 14 und das zweite Piezoelement 15 synchron angesteuert. Somit wird der Membranboden 11 sowohl von dem ersten Piezoelement 14 als auch von dem zweiten Piezoelement 15 zu mechanischen Schwingungen angeregt. Auf diese Weise kann ein hoher Schalldruck beim Aussenden des Ultraschallsignals erreicht werden.
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In einer zeitlich auf die Sendephase S1 folgenden Ausschwingphase S2 schwingt die Membran 10 beziehungsweise der Membranboden 11 aus. Während der Ausschwingphase S2 wird das erste Piezoelement 14 und/oder das zweite Piezoelement 15 derart angesteuert, dass die mechanische Schwingung des Membranbodens 11 gedämpft wird. Hierzu kann beispielsweise mit dem ersten Piezoelement 14 und/oder dem zweiten Piezoelement 15 die mechanische Schwingung der Membran 10 erfasst werden. Mittels der Steuereinrichtung 3 kann eine zu der Schwingung der Membran 10 gegenphasige Schwingung ermittelt werden beziehungsweise das erste Piezoelement 14 und/oder das zweite Piezoelement 15 derart angesteuert werden, dass es eine zu der Schwingung der Membran 10 gegenphasige Schwingung ausübt. Damit kann erreicht werden, dass die Ausschwingdauer der Membran 10 beziehungsweise des Membranbodens 11 reduziert wird.
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In einer sich zeitlich an die Ausschwingphase S2 anschließenden Empfangsphase S3 wird die mechanische Schwingung der Membran 10 beziehungsweise des Membranbodens 11 mit dem ersten Piezoelement 14 und/oder dem zweiten Piezoelement 15 erfasst. Während der Empfangsphase S3 kann das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal, das auf die Membran 10 trifft, erfasst werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals beziehungsweise des Echos kann der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19527018 C1 [0004]
- DE 102008027970 A1 [0005]
