Feld der ErfindungField of invention
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aussenden komplexerer Ultraschallbursts durch einen Raummultiplex unterschiedlicher Ultraschallvorrichtungen.The invention is directed to an apparatus and a method for transmitting more complex ultrasonic bursts through a space division multiplex of different ultrasonic apparatuses.
Allgemeine EinleitungGeneral introduction
Im Rahmen des autonomen Fahrens werden immer bessere Messvorrichtungen zur Aufklärung des Fahrzeugumfelds erforderlich. Hierbei sind der Bandbreite der Ultraschallsignale, die ausgesendet und empfangen werden können, deutliche Grenzen gesetzt, da die verwendeten Ultraschalltransducer eine starke Resonanz großer Güte und damit einer geringen Bandbreite aufweisen.In the context of autonomous driving, better and better measuring devices are required to clarify the vehicle's surroundings. There are clear limits to the bandwidth of the ultrasonic signals that can be transmitted and received, since the ultrasonic transducers used have a strong resonance of high quality and thus a small bandwidth.
Eine Optimierung des Verlaufs der Modulationsfrequenz innerhalb eines Chirp-Signals ist daher erforderlich.It is therefore necessary to optimize the course of the modulation frequency within a chirp signal.
In diesem Zusammenhang weisen wir hier auf die WO 2010 / 063 510 A1 hin. Die WO 2010 / 063 510 A1 beschreibt eine Erfassungsvorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Umfelds eines Fahrzeugs. Die WO 2010 / 063 510 A1 nutzt dabei solche Signale, die insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung von Ultraschall in Fahrzeugen von Interesse ist.In this context we refer here to the WO 2010/063 510 A1 there. the WO 2010/063 510 A1 describes a detection device and a method for detecting the surroundings of a vehicle. the WO 2010/063 510 A1 uses signals that are of particular interest in connection with the use of ultrasound in vehicles.
Aus der EP 1 231 481 A2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Multisensorarrays bekannt, das das Bandbreitenproblem nicht anspricht.From the EP 1 231 481 A2 discloses a method of operating an ultrasonic multisensor array that does not address the bandwidth problem.
Aus der US 7 693 007 B2 ist ein Ultraschallsensor mit einem separaten Ultraschallsender und Ultraschallempfänger bekannt.From the US 7 693 007 B2 an ultrasonic sensor with a separate ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver is known.
Keine der vorgestellten Schriften löst das Bandbreitenproblem oder trägt zu einer solchen Lösung bei.None of the featured fonts solve or contribute to the bandwidth problem.
Aufgabetask
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.The proposal is therefore based on the object of creating a solution that does not have the above disadvantages of the prior art and has further advantages.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorschlag gemäß den Ansprüchen gelöst. Genauer wird deren Lösung wird durch den Vorschlag gemäß den Ansprüchen unterstützt. Weitere Verfeinerungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a proposal according to the claims. Their solution is more precisely supported by the proposal according to the claims. Further refinements are the subject of the subclaims.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang eines reflektierten Ultraschallsignals.The invention relates to a method for receiving a reflected ultrasonic signal.
Das Verfahren umfasst ein Teilverfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals. Das Ultraschallsignal weist einen Ultraschallgesamtburst (UB) auf. Der Ultraschallgesamtburst (UB) umfasst einen ersten Ultraschallteilburst und einen zweiten Ultraschallteilburst. Jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts weist mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) au. Jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts weist einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende auf. Die Ultraschallperiode (T1 bis T7 ) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts, im Folgenden der betreffende Ultraschallpuls genannt, ist dabei die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich dem betreffenden Ultraschallpuls unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist dabei der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T1m) des ersten Ultraschallteilbursts. Die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist dabei der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t1s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des ersten Ultraschallteilbursts ist, und endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst weist eine erste Ultraschallteilburstdauer (=t1e-t1s) auf, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) entspricht. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist, und endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst weist eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t2e -t2s ) auf, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) entspricht. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) ist von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) verschieden. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) ist zum ersten Startzeitpunkt (f1s) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s). Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) ist zum ersten Startzeitpunkt (f1s) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s). Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) ist zum ersten Endzeitpunkt (f1e) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Endzeitpunkt (f2e).The method comprises a sub-method for transmitting an ultrasonic signal. The ultrasonic signal has a total burst of ultrasound ( UB ) on. The total burst of ultrasound ( UB ) comprises a first ultrasonic partial burst and a second ultrasonic partial burst. Each partial ultrasonic burst of the partial ultrasonic bursts has at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) au. Each of the at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) of an ultrasonic partial burst has a temporal ultrasonic pulse start and a temporal ultrasonic pulse end. The ultrasonic period ( T 1 until T 7 ) of a single ultrasonic pulse ( P 0 until P 7 ) of an ultrasound partial burst, hereinafter referred to as the relevant ultrasound pulse, is the time from the temporal ultrasound pulse end of the ultrasound pulse immediately preceding the relevant ultrasound pulse to the temporal ultrasound pulse end of the relevant ultrasound pulse. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) of the first partial ultrasound burst is the reciprocal of the instantaneous ultrasound period (T 1m ) of the first partial ultrasound burst. The second ultrasonic instantaneous frequency ( f 2m ) of the second partial ultrasound burst is the reciprocal of the instantaneous ultrasound period (T 2m ) of the second partial ultrasound burst. The first partial ultrasound burst begins at a first start time ( t 1s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the first ultrasound partial burst, and ends at a first end time ( t 1e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the first partial ultrasonic burst. The first ultrasonic partial burst has a first ultrasonic partial burst duration (= t 1e -t 1s ) which corresponds to the value of the time difference between the first end time ( t 1e ) minus the first start time ( t 1s ) is equivalent to. The second partial ultrasound burst begins at a second start time ( t 2s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the second ultrasound partial burst and ends at a second end time ( t 2e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the second partial ultrasonic burst. The second ultrasonic partial burst has a second ultrasonic partial burst duration ( t 2e - t 2s ), which corresponds to the value of the time difference between the second end time ( t 2e ) minus the second start time ( t 2s ) is equivalent to. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) is of the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at least one time between the first start time ( t 1s ) and the first end time ( t 1e ) and at the same time between the second start time ( t 2s ) and the second end time ( t 2e ) different. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f1m ) is equal to the second at the first start time (f1s) Ultrasonic instantaneous frequency ( f2m ) at the second start time (f2s). The first ultrasonic instantaneous frequency ( f1m ) is different at the first starting time (f1s) from the second instantaneous ultrasonic frequency ( f2m ) at the second start time (f2s). The first ultrasonic instantaneous frequency ( f1m ) is different at the first end time (f1e) from the second ultrasonic instantaneous frequency ( f2m ) at the second end time (f2e).
Das Ultraschallsignal, das reflektiert wurde, wurde mit Hilfe des obigen Teilverfahrens erzeugt. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sind Teil eines gemeinsamen Ultraschallsensorsystems (USS). Das Ultraschallsensorsystem (USS) weist eine Ultraschallsystemachse (USA) auf.The ultrasonic signal that was reflected was generated with the aid of the sub-method above. The first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) are part of a common ultrasonic sensor system ( USS ). The ultrasonic sensor system ( USS ) has an ultrasound system axis ( United States ) on.
Das Verfahren umfasst eine zweite Gruppe an Schritten:
- Empfang des reflektierten Ultraschallsignals mit einem ersten Ultraschalltransducer (US1) als erstes Ultraschallempfangssignal, wobei der erste Ultraschalltransducer eine erste Resonanzfrequenz (f1 ) aufweist, und
- Empfang des reflektierten Ultraschallsignals mit einem zweiten Ultraschalltransducer (US2) als zweites Ultraschallempfangssignal, wobei der zweite Ultraschalltransducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2 ) aufweist, und
- Verarbeiten des ersten Ultraschallempfangssignals und des zweiten Ultraschallempfangssignals und
- Schließen auf Abstände von Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, zu dem gemeinsamen Ultraschallsystem (USS) und
- Schließen auf einen Winkel o zwischen der Sichtlinie von dem gemeinsamen Ultraschallsystem(USS) zu Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, einerseits und der Ultraschallsystemachse (USA) des gemeinsamen Ultraschallsystems (USS) andererseits oder Schließen auf einen Winkelbereich in dem sich die Objekte (O1, O2) jeweils befinden.
The process comprises a second group of steps: - Reception of the reflected ultrasonic signal with a first ultrasonic transducer ( US1 ) as the first ultrasonic received signal, the first ultrasonic transducer having a first resonance frequency ( f 1 ), and
- Reception of the reflected ultrasonic signal with a second ultrasonic transducer ( US2 ) as the second ultrasound received signal, whereby the second ultrasound transducer ( US2 ) a second resonance frequency ( f 2 ), and
- Processing the first ultrasonic reception signal and the second ultrasonic reception signal and
- Inferring distances from objects ( O1 , O2 ), which have reflected the ultrasound signal, to the common ultrasound system ( USS ) and
- Close on an angle o between the line of sight from the common ultrasound system ( USS ) to objects ( O1 , O2 ), which have reflected the ultrasound signal, on the one hand and the ultrasound system axis ( United States ) of the common ultrasound system ( USS ) on the other hand or close to an angular range in which the objects ( O1 , O2 ) respectively.
Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
- Durchführen eines Verfahrens gemäß den oben vorausgehend aufgeführten zweiten Gruppe an Schritten mit Hilfe eines ersten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS1) zur Ermittlung eines ersten Abstands (s1) und eines ersten Winkels oder ersten Winkelbereiches und
- Durchführen des Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals mit Hilfe eines zweiten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS2), das von dem ersten gemeinsamen Ultraschallsystem (USS1) verschieden und beabstandet ist, zur Ermittlung eines zweiten Abstands (s2) und eines zweiten Winkels oder eines zweiten Abstands und zweiten Winkelbereiches und
- Ermittlung einer Raumkoordinate oder eines Raumbereiches in dem sich ein Objekt (O) befindet, das das Ultraschallsignal reflektiert hat.
The procedure is characterized by the following steps: - Carrying out a method according to the second group of steps listed above with the help of a first common ultrasound system ( USS1 ) to determine a first distance ( s1 ) and a first angle or first angle range and
- Carrying out the method for transmitting an ultrasonic signal with the help of a second common ultrasonic system ( USS2 ) from the first common ultrasound system ( USS1 ) is different and spaced to determine a second distance ( s2 ) and a second angle or a second distance and second angle range and
- Determination of a spatial coordinate or a spatial area in which an object ( O ) that reflected the ultrasonic signal.
Eine Methode zur Anpassung der Ultraschallsignale, genauer der Ultraschallbursts (UB) an das zu untersuchende Objekt im Umfeld eines Fahrzeugs ist die Anpassung der Sendeamplitude und der Sendefrequenz bei Detektion eines Objektes in Abhängigkeit von Objekteigenschaften, wie beispielsweise Abstand und/oder Reflektivität. Hierzu wird die Empfangsamplitude durch eine Ultraschallmessvorrichtung, dem Ultraschallsensorsystem (USS), mittels entsprechender Ultraschallempfänger und/oder Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) erfasst und mit einem Soll-Empfangsamplitudenverlauf verglichen. Ist die Empfangsamplitude zu einem Zeitpunkt zu hoch, werden die Ultraschall-Transducer einzeln oder gemeinsam gedämpft. Die Dämpfung von einem oder mehreren Ultraschall-Transducern erfolgt dabei ggf. bevorzugt durch das Zuschalten von Dämpfungselementen, beispielsweise durch das parallelschalten von Widerständen zu den Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3). Ist die Amplitude zu niedrig, wird der betreffende Ultraschall-Transducer mit mehr Schwingungsenergie versorgt.A method of adapting the ultrasonic signals, more precisely the ultrasonic bursts ( UB ) to the object to be examined in the vicinity of a vehicle is the adaptation of the transmission amplitude and the transmission frequency when an object is detected as a function of object properties, such as distance and / or reflectivity. For this purpose, the reception amplitude is measured by an ultrasonic measuring device, the ultrasonic sensor system ( USS ), by means of an appropriate ultrasonic receiver and / or ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) and compared with a target reception amplitude curve. If the reception amplitude is too high at any point in time, the ultrasonic transducers are attenuated individually or together. The damping of one or more ultrasonic transducers is preferably done by connecting damping elements, for example by connecting resistors in parallel to the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ). If the amplitude is too low, the relevant ultrasonic transducer is supplied with more vibration energy.
Eine weitere Methode ist die Regelung der Ultraschallburstamplitude (A), mit der der Ultraschall-Transducer (US1, US2, IS3) sendet. Hierbei wird versucht, die Empfangsamplitude der Echos beim Empfang durch den Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) am Ort des betreffenden Ultraschall-Transducers bzw. am Ort des Ultraschallsensorsystems (USS), das mehrere Ultraschall-Transducer (USS) umfasst, konstant zu halten. Eine zentrale Idee dieser Offenlegung ist die Anpassung von Ultraschallbursteigenschaften an das zuvor erkannte Umfeld. Hierbei ist es letztlich irrelevant, ob die Erkennung mittels Ultraschall oder anderer Methoden wie beispielsweise Radar und/oder Lidar und/oder mittels Bildauswertung von Kamerabildern erfolgte. Eine solche Anpassung einer Ultraschallbursteigenschaft für auszusendende Ultraschallbursts kann beispielsweise eine Anhebung und/oder Absenkung der Ultraschallburstamplitude bei der Aussendung des Ultraschallbursts in Abhängigkeit vom Abstand eines zu untersuchenden oder zu detektierenden Objekts sein. In analoger Weise kann auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz bei der Aussendung des Ultraschallbursts in Abhängigkeit vom Abstand des Objekts erhöht oder erniedrigt werden. Besonders bevorzugt ist ein im Wesentlichen hyperbolischer Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit innerhalb eines Ultraschallbursts zur besseren Dopplerrobustheit.Another method is to regulate the ultrasonic burst amplitude ( A. ) with which the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , IS3) sends. An attempt is made to determine the reception amplitude of the echoes when they are received by the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) at the location of the relevant ultrasonic transducer or at the location of the ultrasonic sensor system ( USS ), which has multiple ultrasonic transducers ( USS ) includes to keep constant. A central idea of this disclosure is the adaptation of the ultrasonic burst properties to the previously recognized environment. In this case, it is ultimately irrelevant whether the detection was carried out by means of ultrasound or other methods such as radar and / or lidar and / or by means of image evaluation of camera images. Such an adaptation of an ultrasound burst characteristic for ultrasound bursts to be transmitted can be, for example, an increase and / or decrease in the ultrasound burst amplitude when the ultrasound burst is transmitted as a function of the distance from an object to be examined or detected. In an analogous manner, the instantaneous ultrasonic burst frequency when the ultrasonic burst is emitted can also be increased or decreased as a function of the distance from the object. An essentially hyperbolic curve of the instantaneous ultrasonic burst frequency as a function of time is particularly preferred within an ultrasonic burst for better Doppler robustness.
Für die Detektion eines kleinen Objekts, beispielsweise in der Größe einer Motte sind bei 15 m Abstand typischerweise ein Schalldruck von 130 dB bei 10 ms Ultraschallburstdauer und einem 110ms zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ultraschallbursts sinnvoll. Wichtig sind hoher Schalldruck, tiefe Frequenz, lange Pulsdauer und niedrige Pulswiederholfrequenz.For the detection of a small object, for example the size of a moth, at a distance of 15 m, a sound pressure of 130 dB with an ultrasonic burst duration of 10 ms and a time interval of 110 ms between two successive ultrasonic bursts are typically useful. High sound pressure, low frequency, long pulse duration and low pulse repetition frequency are important.
Bei der Annäherung an ein als wichtig identifiziertes Objekt im Fahrzeugumfeld ergeben sich die Aufgaben
- • exakte 3D-Lokalisierung
- • Strukturerfassung (Objektklassifizierung, Größe, sensitive Objektkomponenten (z.B. bestimmte zu schützende Körperteile eines Menschen))
- • Kompensation des Dopplereffekts
When approaching an object in the vehicle environment that has been identified as important, the tasks arise - • exact 3D localization
- • Structure detection (object classification, size, sensitive object components (e.g. certain parts of the human body to be protected))
- • Compensation of the Doppler effect
Ultraschallbursts in dieser Phase:
- • Kurz mit hoher Wiederholrate (80 bis 90 Ultraschallbursts /Sekunde bei Annäherung),
- • bis zu 200 Ultraschallbursts /Sekunde in der Nähe des Objekts,
- • Breitbandige Aussendung und Empfang der Ultraschallbursts, um mehr spektrale Information zu erhalten,
- • Lineare oder hyperbolisch abwärts weisende Frequenzmodulation der Ultraschallbursts,
- • Reduktion der Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts, was Übersteuerungen verhindert.
Ultrasonic bursts in this phase: - • Short with high repetition rate (80 to 90 ultrasonic bursts / second when approaching),
- • up to 200 ultrasonic bursts / second near the object,
- • Broadband transmission and reception of the ultrasonic bursts in order to obtain more spectral information,
- • Linear or hyperbolic downward-pointing frequency modulation of the ultrasonic bursts,
- • Reduction of the ultrasonic burst amplitude in the vicinity of the object, which prevents overmodulation.
In der Annäherungsphase an das Objekt oder an eine Gruppe von Objekten werden die Ultraschallbursts in ihrer Folge und Ausformung bevorzugt kontinuierlich während der Annäherung verändert: Bei größerer Entfernung sind die Ultraschallbursts bevorzugt laut mit einer großen Ultraschallburstamplitude und mit einer relative tief-frequenten Ultraschallmomentanfrequenz versehen und vorzugsweise schmalbandig. Es werden vorzugsweise frequenzmodulierte sogenannte Chirps mit höherer Startfrequenz und leiserer, also kleinerer Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts oder der Objekte verwendet. Für eine gute Verarbeitung ist eine sehr schnelle Signalverarbeitung für hohe Pulswiederholfrequenzen sinnvoll.In the approach phase to the object or to a group of objects, the sequence and shape of the ultrasonic bursts are preferably continuously changed during the approach: At greater distances, the ultrasonic bursts are preferably loud with a large ultrasonic burst amplitude and a relatively low-frequency ultrasonic instantaneous frequency, and preferably narrow band. Frequency-modulated so-called chirps with a higher starting frequency and a quieter, ie smaller, ultrasonic burst amplitude in the vicinity of the object or objects are preferably used. For good processing, very fast signal processing for high pulse repetition frequencies is useful.
Eine 3D-Lokalisierungsmöglichkeit für Objekte ergibt sich ggf. mittels mehrerer Ultraschall-Transducer, die geeignet zueinander platziert werden. Sind die Ultraschalltransducer sehr breitbanding, so können beispielsweise 2 Sensoren in „Ohrabstand“ nebeneinander platziert werden. In dieser Schrift wird eine Vergrößerung der Breitbandigkeit durch Kopplung mehrerer Ultraschall-Transducer zu einem Ultraschallsensorsystem vorgeschlagen. Eine Richtungsbestimmung kann dabei insbesondere über Laufzeitunterschiede erfolgen. Die Auswertung solcher Laufzeitunterschiede kann mittels eines neuronalen Netzes erfolgen. Eine Auswertung des Zusammenhangs zwischen Höhe des reflektierenden Objekts und Frequenzinhalt des Echos kann ebenfalls über ein neuronales Netz erfolgen. Ein Vorschlag, der im Folgenden weiter ausgearbeitet wird, umfasst zwei Ultraschall-Transducer, die dicht nebeneinander platziert werden. Einer dieser zwei Ultraschall-Transducer sollte mit einer tiefen Resonanzfrequenz versehen sein und der andere der beiden Ultraschall-Transducer sollte mit einer hohen Resonanzfrequenz versehen sein, die in unterschiedlichen Entfernungsbereichen zum Objekt zur Aussendung der Ultraschall-Bursts aktiviert werden.A 3D localization option for objects can be obtained by means of several ultrasonic transducers that are suitably placed with respect to one another. If the ultrasound transducers are very broadband, for example 2 sensors can be placed next to each other at “ear distance”. This document proposes increasing the broadband capability by coupling several ultrasonic transducers to form an ultrasonic sensor system. A determination of the direction can take place in particular by means of differences in transit time. Such runtime differences can be evaluated using a neural network. An evaluation of the relationship between the height of the reflecting object and the frequency content of the echo can also take place via a neural network. One proposal, which is further elaborated below, includes two ultrasound transducers that are placed close together. One of these two ultrasound transducers should be provided with a low resonance frequency and the other of the two ultrasound transducers should be provided with a high resonance frequency, which are activated in different distance ranges from the object to transmit the ultrasonic bursts.
Ein sich auf ein Objekt zubewegendes Fahrzeug muss zwei Dopplerfehler kompensieren:
- a. Abstandsfehler: Überschätzung der Entfernung zum Objekt,
- b. Genauigkeitsfehler: Das Objekt kann nicht mehr so präzise lokalisiert werden (Aufweitung der CCF-Kurve)
A vehicle moving towards an object must compensate for two Doppler errors: - a. Distance error: overestimation of the distance to the object,
- b. Accuracy error: the object can no longer be localized as precisely (expansion of the CCF curve)
Hierfür ist eine Kompensation notwendig:
- 1. Beide Fehler werden verringert, wenn bei gleichbleibender Ultraschallburstdauer die Bandbreite erhöht wird, oder bei gleichbleibender Bandbreite, die Ultraschallburstdauer reduziert wird.
- 2. Da das Fahrzeug sich in der Regel auf das interessierende Objekt zubewegt führt dies zu einer Unterschätzung des Abstands auf Basis von Laufzeitbestimmungen. Dies kann die Überschätzung durch den Dopplereffekt bei einer bestimmten Distanz zum Objekt kompensieren. Der Ultraschallburst wird daher vorschlagsgemäß laufend entsprechend angepasst, damit der kompensierte Abstand dem realen Abstand entspricht. Bevorzugt wird hierfür ein neuronales Netz verwendet. Dieses neuronale Netz regelt bevorzugt auf Basis eines oder mehrerer empfangener Ultraschalsignale oder auf Basis von aus den empfangenen Ultraschallsignalen abgeleiteten Signalen einen oder mehrere Ultraschallburstparameter eines oder mehrerer zeitlich nachfolgender Ultraschallbursts.
- 3. Eine vollständige Kompensation des Genauigkeitsfehlers erfolgt nur bei einer streng hyperbolischen Frequenzmodulation der Ultraschallburstmomentanfrequenz während des Ultraschallbursts in Abhängigkeit von der Zeit (t).
Compensation is necessary for this: - 1. Both errors are reduced if the bandwidth is increased while the ultrasonic burst duration remains the same, or if the ultrasonic burst duration is reduced if the bandwidth remains the same.
- 2. Since the vehicle is usually moving towards the object of interest, this leads to an underestimation of the distance based on transit time determinations. This can compensate for the overestimation caused by the Doppler effect at a certain distance to the object. The ultrasonic burst is therefore continuously adapted accordingly, as proposed, so that the compensated distance corresponds to the real distance. A neural network is preferably used for this. This neural network regulates one or more ultrasonic burst parameters of one or more temporally subsequent ultrasonic bursts preferably on the basis of one or more received ultrasound signals or on the basis of signals derived from the received ultrasound signals.
- 3. A complete compensation of the accuracy error occurs only with a strictly hyperbolic frequency modulation of the ultrasonic burst instantaneous frequency during the ultrasonic burst as a function of time ( t ).
Grundsätzlich ist also eine kurze Ultraschallburstdauer bei hoher Bandbreite erstrebenswert, um ein Maximum an Informationen zu erhalten. Durch Training eines neuronalen Netzes für die Anpassung der Ultraschallbursteigenschaften der in Zukunft zu sendenden Ultraschallbursts kann dieses neuronale Netz für die Bestimmung und Einstellung dieser Ultraschallbursteigenschaften vor der Aussendung eines Ultraschallbursts genutzt werden. Ziel ist dabei die optimale Ultraschallburstanpassung für variablen kompensierenden Abstand.In principle, a short ultrasonic burst duration with a high bandwidth is therefore desirable in order to obtain a maximum of information. By training a neural network to adapt the ultrasonic burst properties of the ultrasonic bursts to be transmitted in the future, this neural network can be used to determine and set these ultrasonic burst properties before the transmission of an ultrasonic burst. The goal is the optimal ultrasonic burst adaptation for variable compensating distance.
Für eine Strukturerfassung und/oder Objektklassifizierung ist es sinnvoll, die Feinstruktur der Echos der Ultraschallbursts auszuwerten. Hierbei wird ausgenutzt, dass jeder Teil eines Objekts, beispielsweise eines Fußgängers den Ultraschallburst zu leicht unterschiedlichen Zeitpunkten reflektiert. Aus der sich ergebenden zeitlichen Feinstruktur des Echos kann dann ein „Tiefenprofil“ des Objekts erstellt werden. Gleichzeitig ergeben sich zusätzlich auch spektrale Unterschiede, wegen des unterschiedlichen Reflektions-/Absorptionsverhaltens verschiedener Materialien der verschiedenen Oberflächen des Objekts.For structure detection and / or object classification, it makes sense to evaluate the fine structure of the echoes of the ultrasonic bursts. This makes use of the fact that each part of an object, for example a pedestrian, reflects the ultrasonic burst at slightly different times. A “depth profile” of the object can then be created from the resulting fine temporal structure of the echo. At the same time, there are also spectral differences due to the different reflection / absorption behavior of different materials on the different surfaces of the object.
Wie bei der 3D-Lokalisierung werden auch hierfür Unterschiede zwischen den Empfangssignalen an mehreren Ultraschallsensorsystemen mit mehreren Ultraschall-Transducern ausgewertet. Bevorzugt fügen die Umgebung des Ultraschallsensorsystems, beispielsweise die Art der Montierung oder die Struktur der Flächen in der Umgebung des Ultraschallsensorsystems und andere Komponenten eine weitere Frequenzfilterung hinzu, auf dessen Entfernung das neuronale Netz, das zur Auswertung benutzt wird, trainiert werden muss.As with 3D localization, differences between the received signals on several ultrasonic sensor systems with several ultrasonic transducers are evaluated. The environment of the ultrasonic sensor system, for example the type of mounting or the structure of the surfaces in the vicinity of the ultrasonic sensor system and other components, preferably add further frequency filtering, the removal of which the neural network that is used for the evaluation must be trained to remove.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals mittels eines Ultraschallsensorsystems (USS). Das Ultraschallsignal weist einen Ultraschallburst (UB) auf, wobei der Ultraschallburst mindestens zwei, typischerweise aber erheblich mehr Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) aufweist. Jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) weist dabei einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende auf. Hierbei kann beispielsweise der Schnittpunkt des burstartig schwankenden Schalldrucks während des Ultraschallbursts mit der 50% Schallduck-Amplitude bezogen auf den maximal während eines Ultraschalpulses auftretenden Schalldrucks für die Bestimmung des Ultraschallpulsbeginns und des Ultraschallpulsendes herangezogen werden. Die Ultraschallperiode (T1 bis T7 ) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7 ) ist im Sinne dieser Schrift die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Diese Definitionen werden so gewählt, um eine Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) in der Zeit des Ultraschallpulses ermitteln zu können. Im weitesten Sinne handelt es sich bei einem Ultraschallpuls im Sinne dieser Schrift also um ein Wavelet, dessen Streckungsfaktor während der Dauer des Ultraschallpulses variiert werden kann. Insofern ist daher im Sinne dieser Schrift jede Art von zeitlich begrenztem Wavelet mit einer zeitlich begrenzten Wavelet-Dauer durch den Begriff Ultraschallpuls umfasst. Die Wavelet-Dauer entspricht dabei der Ultraschallpulsdauer (dh) der Ultraschallperiode (T1 bis T7 ). Die jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 bis fm7) ist dabei der Kehrwert der jeweiligen Ultraschallperiode (T1 bis T7 ) des jeweiligen Ultraschallpulses (P0 bis P7 ). Die Veränderungsgeschwindigkeit (vf ) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) ist somit die erste Ableitung der Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) nach der Zeit (t). Der Ultraschallburst (UB) beginnt zu einem Ultraschallburstbeginn (UBS), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Pulses (P0 ) des Ultraschallbursts (UB) ist. Der Ultraschallburst (UB) endet zu einem Ultraschallburstende (UBE), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Pulses (P7 ) des Ultraschallbursts (UB) ist. Der Ultraschallburst (UB) weist eine Burstdauer (BD) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem Ultraschallburstbeginn (UBS) und dem Ultraschallburstende (UBE) ist. In dieser Offenlegung wird nun vorgeschlagen, dass der Ultraschallburst (UB) zeitlich in eine erste Burstphase (t1a ) und eine zweite Burstphase (t1b ) durch einen ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50% ) geteilt werden kann. Dabei ist der erste Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50% ) der Zeitpunkt innerhalb der Aussendezeit eines Ultraschallbursts (UB), zu dem die Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f10) oder der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) entspricht. Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).The invention relates to a method for transmitting an ultrasonic signal by means of an ultrasonic sensor system ( USS ). The ultrasonic signal has an ultrasonic burst ( UB ), with the ultrasonic burst at least two, but typically considerably more ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) having. Each of the at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) has a temporal ultrasound pulse start and a temporal ultrasound pulse end. For example, the intersection of the burst-like fluctuating sound pressure during the ultrasonic burst with the 50% sound pressure amplitude based on the maximum sound pressure occurring during an ultrasonic pulse can be used to determine the start and end of the ultrasonic pulse. The ultrasonic period ( T 1 until T 7 ) of a single ultrasonic pulse ( P 0 until P 7 ) in the sense of this document is the time from the temporal end of the ultrasonic pulse of the immediately preceding ultrasonic pulse to the temporal end of the ultrasonic pulse of the relevant ultrasonic pulse. These definitions are chosen to give an ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) to be able to determine in the time of the ultrasonic pulse. In the broadest sense, an ultrasound pulse in the sense of this document is a wavelet, the stretching factor of which can be varied during the duration of the ultrasound pulse. In this respect, therefore, within the meaning of this document, any type of time-limited wavelet with a time-limited wavelet duration is encompassed by the term ultrasonic pulse. The wavelet duration corresponds to the ultrasound pulse duration (ie) the ultrasound period ( T 1 until T 7 ). The respective instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 to f m7 ) is the reciprocal of the respective ultrasonic period ( T 1 until T 7 ) of the respective ultrasound pulse ( P 0 until P 7 ). The rate of change ( v f ) the ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) is thus the first derivative of the ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) after the time ( t ). The ultrasonic burst ( UB ) starts at the beginning of an ultrasonic burst ( UBS ), which is equal to the start of the ultrasonic pulse of the first pulse ( P 0 ) of the ultrasonic burst ( UB ) is. The ultrasonic burst ( UB ) ends in an ultrasonic burst end ( UBE ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last pulse ( P 7 ) of the ultrasonic burst ( UB ) is. The ultrasonic burst ( UB ) has a burst duration (BD) which is the value of the time difference between the start of the ultrasonic burst ( UBS ) and the ultrasonic burst end ( UBE ) is. In this disclosure it is now proposed that the ultrasonic burst ( UB ) temporally in a first burst phase ( t 1a ) and a second burst phase ( t 1b ) by a first half-frequency point in time ( t 1/50% ) can be shared. The first half-frequency time is ( t 1/50% ) the point in time within the transmission time of an ultrasonic burst ( UB ), to which the ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) the first upper half-maximum amplitude frequency (f 10 ) or the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) is equivalent to. At the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ). The first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is above the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ). At the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) also half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ). The first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is below the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ).
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (vf ) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) in der ersten Burstphase (t1a ) von dem Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (vf ) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm ) in der zweiten Burstphase (t1b ) bevorzugt um mehr als 10% und/oder besser um mehr als 20% und/oder besser um mehr als 50% und/oder besser um mehr als 100% abweicht.The invention is characterized in that the amount of the mean rate of change ( v f ) the ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) in the first burst phase ( t 1a ) on the amount of the mean rate of change ( v f ) the ultrasonic instantaneous frequency ( f m ) in the second burst phase ( t 1b ) preferably deviates by more than 10% and / or better by more than 20% and / or better by more than 50% and / or better by more than 100%.
Bevorzugt weist die erste Burstphase (t1a ) eine zeitliche Länge auf, die von der zeitlichen Länge der zweiten Burstphase (t1b ) um mehr als 10% und/oder um mehr als 20% um mehr als 50% um mehr als 100% abweicht.The first burst phase ( t 1a ) has a temporal length that depends on the temporal length of the second burst phase ( t 1b ) deviates by more than 10% and / or by more than 20% by more than 50% by more than 100%.
Ebenso bevorzugt ist die zeitliche Länge der ersten Burstphase (t1a ) um mehr als 10% und/oder um mehr als 20% um mehr als 50% um mehr als 75% kürzer als die zeitliche Länge der zweiten Burstphase (t1b ).The length of the first burst phase is also preferred ( t 1a ) by more than 10% and / or by more than 20% by more than 50% by more than 75% shorter than the length of the second burst phase ( t 1b ).
Dieses Verfahren kann vorschlagsgemäß bei mehreren Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 ) gleichzeitig ausgeführt werden, was zusätzliche Informationen über die ggf. im Umfeld des Fahrzeuges befindlichen Objekte liefert. Es handelt sich dann um ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals, wobei das Ultraschallsignal einen Ultraschallgesamtburst (UB) aufweist und wobei der Ultraschallgesamtburst (UB) einen ersten Ultraschallteilburst umfasst und wobei der Ultraschallgesamtburst (UB) einen zweiten Ultraschallteilburst umfasst. Jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts weist mindestens zwei, typischerweise wesentlich mehr Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) auf. Jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts weist wieder einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende auf. Die Ultraschallperiode (T1 bis T7 ) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts, im Folgenden der betreffende Ultraschallpuls genannt, ist wieder die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich dem betreffenden Ultraschallpuls unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T1m) des ersten Ultraschallteilbursts. Die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t1s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst weist eine erste Ultraschallteilburstdauer () auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) ist. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst weist eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t2e -t2s ) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) ist. Diese Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) verschieden ist. Es werden also immer zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 ) durch das Ultraschallsensorsystem (USS) ausgesendet.According to the proposal, this method can be used for several ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 ) are carried out at the same time, which provides additional information about the objects that may be in the vicinity of the vehicle. It is then a process for the transmission of an ultrasonic signal, the ultrasonic signal being a total ultrasonic burst ( UB ) and where the total ultrasonic burst ( UB ) comprises a first partial ultrasound burst and wherein the total ultrasound burst ( UB ) comprises a second partial ultrasound burst. Each partial ultrasonic burst of the partial ultrasonic bursts has at least two, typically significantly more, ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) on. Each of the at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) of an ultrasound partial burst again has a temporal ultrasound pulse start and a temporal ultrasound pulse end. The ultrasonic period ( T 1 until T 7 ) of a single ultrasonic pulse ( P 0 until P 7 ) of an ultrasound partial burst, hereinafter referred to as the relevant ultrasound pulse, is again the time from the temporal ultrasound pulse end of the ultrasound pulse immediately preceding the relevant ultrasound pulse to the temporal ultrasound pulse end of the relevant ultrasound pulse. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) of the first ultrasonic partial burst is the reciprocal of the instantaneous ultrasonic period (T 1m) of the first ultrasonic partial burst. The second ultrasonic instantaneous frequency ( f 2m ) of the second ultrasonic partial burst is the reciprocal of the instantaneous ultrasonic period (T 2m) of the second ultrasonic partial burst. The first partial ultrasound burst begins at a first start time ( t 1s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the first partial ultrasound burst. The first partial ultrasound burst ends at a first end time ( t 1e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the first partial ultrasonic burst. The first ultrasonic partial burst has a first ultrasonic partial burst duration (), which is the value of the time difference between the first end time ( t 1e ) minus the first start time ( t 1s ) is. The second partial ultrasound burst begins at a second start time ( t 2s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the second ultrasonic partial burst. The second partial ultrasound burst ends at a second end time ( t 2e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the second partial ultrasonic burst. The second ultrasonic partial burst has a second ultrasonic partial burst duration ( t 2e - t 2s ), which is the value of the time difference between the second end time ( t 2e ) minus the second start time ( t 2s ) is. This method variant is characterized in that the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) from the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at least one time between the first start time ( t 1s ) and the first end time ( t 1e ) and at the same time between the second start time ( t 2s ) and the second end time ( t 2e ) is different. So there are always two instantaneous ultrasonic frequencies ( f m1 , f m2 ) through the ultrasonic sensor system ( USS ) sent out.
Eine erste Verfahrensvariante sieht vor, dass der zweite Startzeitpunkt (t2s ) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) liegt und/oder dass der zweite Startzeitpunkt (t2s ) gleich dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) ist.A first variant of the method provides that the second start time ( t 2s ) between the first start time ( t 1s ) and the first end time ( t 1e ) and / or that the second start time ( t 2s ) equal to the first start time ( t 1s ) is.
In einer anderen Variante liegt der zweite Endzeitpunkt (t2e ) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) und/oder der zweite Endzeitpunkt (t2e ) ist gleich dem ersten Endzeitpunkt (t1e ).In another variant, the second end time is ( t 2e ) between the first start time ( t 1s ) and the first end time ( t 1e ) and / or the second end time ( t 2e ) is equal to the first end time ( t 1e ).
In einigen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) zum ersten Endzeitpunkt (f1e ) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zum zweiten Endzeitpunkt (f2e ) ist.In some applications it can make sense that the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) at the first end time ( f 1e ) equal to the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at the second end time ( f 2e ) is.
In anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) zum ersten Startzeitpunkt (f1s ) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s ) ist.In other applications it can be useful if the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) at the first start time ( f 1s ) equal to the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at the second start time ( f 2s ) is.
In wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) zum ersten Startzeitpunkt (f1s ) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s ) ist.In yet other applications it can be useful if the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) at the first start time ( f 1s ) different from the second ultrasonic instantaneous frequency ( f 2m ) at the second start time ( f 2s ) is.
Und in wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) zum ersten Endzeitpunkt (f1e ) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zum zweiten Endzeitpunkt (f2e ) ist.And in still other applications it can be useful if the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) at the first end time ( f 1e ) different from the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at the second end time ( f 2e ) is.
Ein aus den vorstehenden Verfahren weiterentwickeltes Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals umfasst die Schritte
- a. des Erzeugens des ersten Ultraschallteilbursts mit einem ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) und/oder
- b. des Erzeugens des zweiten Ultraschallteilbursts mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (UBS2), der vom ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) verschieden ist.
A method for transmitting an ultrasonic signal which has been further developed from the above method comprises the steps - a. generating the first ultrasonic partial burst with a first ultrasonic transducer (UBS1) and / or
- b. generating the second ultrasound partial burst with a second ultrasound transducer (UBS2) which is different from the first ultrasound transducer (UBS1).
Bevorzugt weisen der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1 ) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2 ) auf, wobei die erste Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist. Dadurch können zusätzliche Informationen zur Objektklassifizierung der Objekte (O) verwendet werden.The first ultrasonic transducer ( US1 ) a first resonance frequency ( f 1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second resonance frequency ( f 2 ), where the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) from the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is different. This allows additional information on the object classification of the objects ( O ) be used.
Dabei weist bevorzugt der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf1 ) mit einer ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) und einer ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) auf. Der zweite Ultraschall-Transducer (US1) weist bevorzugt eine zweite Bandbreite (Δf2 ) mit einer zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) und einer zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) auf. Die erste Bandbreite (Δf1 ) und die zweite Bandbreite (Δf2 ) überlappen sich im Frequenzbereich. Dies hat den Vorteil, dass ein Frequenz-Sweep über einen größeren Frequenzbereich durchgeführt werden kann. Es ist also bevorzugt so, dass
- a. die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) minus dem Betrag der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) und /oder
- b. die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) minus dem Betrag der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) minus dem Betrag der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) oder
- c. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) und /oder
- d. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ).
The first ultrasonic transducer ( US1 ) a first bandwidth ( Δf 1 ) with a first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) and a first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) on. The second ultrasonic transducer ( US1 ) preferably has a second bandwidth ( Δf 2 ) with a second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) and a second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) on. The first bandwidth ( Δf 1 ) and the second bandwidth ( Δf 2 ) overlap in the frequency range. This has the advantage that a frequency sweep can be carried out over a larger frequency range. So it is preferred that - a. the difference in the amount of the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) minus the amount of the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) is preferably greater than the difference in the amount of the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) minus the amount of the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) and or
- b. the difference in the amount of the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) minus the amount of the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) is preferably greater than the difference in the amount of the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) minus the amount of the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) or
- c. the difference in the amount of the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) minus the amount of the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) is preferably greater than the difference in the amount of the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) minus the amount of the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) and or
- d. the difference in the amount of the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) minus the amount of the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) is preferably greater than the difference in the amount of the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) minus the amount of the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ).
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die winkelabhängige erste Energiedichte der ersten Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der winkelabhängigen zweiten Energiedichte der zweiten Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist und/oder die winkelabhängige erste Schallamplitude der ersten Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der winkelabhängigen zweiten Schallamplitude der zweiten Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist. Hierdurch kann, wie in den Figuren erläutert wird, aus dem Reflexionssignal eine Information über den Winkelbereich und über den Abstand eines Objekts (O1, O2) gewonnen werden.Furthermore, it is advantageous if the angle-dependent first energy density of the first sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) on the angle-dependent second energy density of the second sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is different and / or the angle-dependent first sound amplitude of the first sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) from the angle-dependent second sound amplitude of the second sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is different. In this way, as explained in the figures, information about the angular range and the distance of an object can be obtained from the reflection signal ( O1 , O2 ) be won.
Neben den bisher beschriebenen Verfahren zum Senden von Ultraschallbursts, gibt es dazu noch analoge Verfahren zum Empfang der Ultraschallbursts.In addition to the previously described methods for transmitting ultrasonic bursts, there are also analogous methods for receiving the ultrasonic bursts.
Das Ultraschallsignal, das nun empfangen wird und das typischerweise zuvor an einem Objekt reflektiert wurde, wurde zuvor bevorzugt mit Hilfe eines der zuvor beschriebenen Verfahren erzeugt. Auf die komplexe Struktur der Ultraschallsignale wird in den Figurenbeschreibungen genauer eingegangen. Daher wird hier empfohlen die Figuren mit den Frequenzverläufen kurz kursorisch zu überfliegen, um zu verstehen, welche Art von Ultraschallbursts empfangen werden sollen. Ein erster Ultraschall-Transducer (US1) und ein zweiter Ultraschall-Transducer (US2) sollen hierzu Teil eines gemeinsamen Ultraschallsensorsystems (USS) sein. Das Ultraschallsensorsystem (USS) soll eine Ultraschallsystemachse (USA) aufweisen. Das Verfahren zum Empfang der komplexen Ultraschallbursts umfasst die Schritte
- a. des Empfangs des reflektierten Ultraschallsignals mit einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) als erstes Ultraschallempfangssignal, wobei der erste Ultraschall-Transducer eine erste Resonanzfrequenz (f1) aufweist, und
- b. des Empfangs des reflektierten Ultraschallsignals mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) als zweites Ultraschallempfangssignal, wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2) aufweist, und
- c. des Verarbeitens des ersten Ultraschallempfangssignals und des zweiten Ultraschallempfangssignals und
- d. des Schließens auf Abstände von Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, zu dem gemeinsamen Ultraschallsystem (USS) und
- e. des Schließens auf einen Winkel zwischen der Sichtlinie von dem gemeinsamen Ultraschallsystem (USS) zu Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, einerseits und der Ultraschallsystemachse (USA) des gemeinsamen Ultraschallsystems (USS) andererseits oder Schließen auf einen Winkelbereich in dem sich die Objekte (O1, O2) jeweils befinden.
The ultrasonic signal that is now received and that was typically previously reflected on an object was preferably generated beforehand with the aid of one of the methods described above. The complex structure of the ultrasonic signals is discussed in more detail in the description of the figures. It is therefore recommended to briefly skim through the figures with the frequency curves in order to understand which type of ultrasonic bursts are to be received. A first ultrasonic transducer ( US1 ) and a second ultrasonic transducer ( US2 ) should be part of a common ultrasonic sensor system ( USS ) be. The ultrasonic sensor system ( USS ) should an ultrasound system axis ( United States ) exhibit. The method for receiving the complex ultrasonic bursts comprises the steps - a. the reception of the reflected ultrasonic signal with a first ultrasonic transducer ( US1 ) as a first ultrasonic received signal, the first ultrasonic transducer having a first resonance frequency (f1), and
- b. the reception of the reflected ultrasonic signal with a second ultrasonic transducer ( US2 ) as a second Ultrasonic received signal, whereby the second ultrasonic transducer ( US2 ) has a second resonance frequency (f2), and
- c. processing the first ultrasonic reception signal and the second ultrasonic reception signal and
- d. of inferring distances from objects ( O1 , O2 ), which have reflected the ultrasound signal, to the common ultrasound system ( USS ) and
- e. of inferring an angle between the line of sight from the common ultrasound system ( USS ) to objects ( O1 , O2 ), which have reflected the ultrasound signal, on the one hand and the ultrasound system axis ( United States ) of the common ultrasound system ( USS ) on the other hand or close to an angular range in which the objects ( O1 , O2 ) respectively.
Aus dem bisher Geschriebenen ergibt sich ein Verfahren zur Ermittlung einer Objektposition, das Durchführen eines Verfahrens unter Zuhilfenahme der unterschiedlichen Schallkegel der unterschiedlichen Ultraschall-Transducer (US1-US2, US3) mit Hilfe eines ersten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS1) zur Ermittlung eines ersten Abstands (s1) und eines ersten Winkels oder ersten Winkelbereiches und der analogen Durchführen dieses Verfahrens mit Hilfe eines vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise baugleichen, zweiten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS2), das von dem ersten gemeinsamen Ultraschallsystem (USS1) verschieden - also nicht identisch zu diesem - und beabstandet ist, zur Ermittlung eines zweiten Abstands (s2) und eines zweiten Winkels oder eines zweiten Abstands- und zweiten Winkelbereiches. Gemäß diesem Verfahren folgt dann die Ermittlung einer Raumkoordinate oder eines Raumbereiches in dem sich ein Objekt (O) befindet, das das Ultraschallsignal reflektiert hat auf Basis des ersten Abstands (s1) und des zweiten Abstands (s2), sowie des ermittelten ersten Winkelbereichs und des ermittelten zweiten Winkelbereichs. Die Informationen, die dem ersten Winkelbereich und dem ersten Abstand (s1) entsprechen, entsprechen einem ersten Raumbereich in etwa der Form eines ersten Torus im ersten Abstand vom ersten Ultraschallsensorsystem (USS1). Die Informationen, die dem zweiten Winkelbereich und dem zweiten Abstand (s1) entsprechen, entsprechen einem zweiten Raumbereich in etwa der Form eines zweiten Torus im zweiten Abstand vom zweiten Ultraschallsensorsystem (USS2). Die Schnittmenge der Raumpunkte, die sich sowohl innerhalb des ersten Raumbereiches und des zweiten Raumbereiches befinden ergeben einen verkleinerten weiteren Raumbereich, in dem sich das betreffende Objekt befinden sollte.What has been written so far results in a method for determining an object position, the implementation of a method with the aid of the different sound cones of the different ultrasonic transducers ( US1 - US2 , US3 ) with the help of a first common ultrasound system ( USS1 ) to determine a first distance ( s1 ) and a first angle or first angle range and the analog implementation of this method with the aid of a preferably, but not necessarily structurally identical, second common ultrasound system ( USS2 ) from the first common ultrasound system ( USS1 ) different - i.e. not identical to this - and spaced apart, to determine a second distance ( s2 ) and a second angle or a second distance and second angle range. According to this method, a spatial coordinate or a spatial area in which an object ( O ) that reflected the ultrasonic signal based on the first distance ( s1 ) and the second distance ( s2 ), as well as the determined first angular range and the determined second angular range. The information associated with the first angular range and the first distance ( s1 ) correspond to a first spatial area approximately in the shape of a first torus at the first distance from the first ultrasonic sensor system ( USS1 ). The information given to the second angular range and the second distance ( s1 ) correspond to a second spatial area roughly in the shape of a second torus at a second distance from the second ultrasonic sensor system ( USS2 ). The intersection of the spatial points that are located both within the first spatial area and the second spatial area result in a further reduced spatial area in which the object in question should be located.
Des Weiteren wird hier ein weiteres Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen offengelegt, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallburstdauer (bd), die eine maximale Ultraschallburstdauer (bd) nicht überschreitet, durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen des Abstands (D) zwischen dem Ultraschallsensorsystem (USS) und dem Objekt (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst;
- - Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei die Ultraschallburstdauer (bd) von dem ermittelten Abstand (s1, s2) abhängt.
Furthermore, a further method for emitting an ultrasonic burst for use in ultrasonic sensor systems in vehicles is disclosed, which comprises the following steps: - - Step 1: sending an ultrasonic burst with an ultrasonic burst duration ( bd ), which have a maximum ultrasonic burst duration ( bd ) is not exceeded by an ultrasonic sensor system ( USS );
- - Step 2: Receiving a by an object ( O ) reflected ultrasonic bursts;
- - Step 3: Determine the distance ( D. ) between the ultrasonic sensor system ( USS ) and the object ( O ) as a function of the received reflected ultrasonic burst;
- - Step 4: Repeat steps 1 to 4, whereby the ultrasonic burst duration ( bd ) from the determined distance ( s1 , s2 ) depends.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Ultraschallburstlänge (bd) mit der vierten Wurzel des ermittelten Abstands (D) entsprechend der Formel
mit bd0 und bd1 als Konstanten zeitlich verlängert wird, also betragsmäßig angehoben wird. Dies hat den Vorteil, dass die Gesamtenergie, die bei einer Reflektion zu dem aussendenden Ultraschall-Transducer zurückgelangt Rückschlüsse auf das Objekt zulässt, da diese Energiemenge nicht mehr von der Entfernung, sondern nur noch von Größe und Reflektivität des Objekts abhängt. Es reicht aus, wenn solche, in der Burst-Länge (bd) korrigierten Ultraschallpulse von Zeit zu Zeit ausgesendet werden. Sind beispielsweise mehrere Objekte in unterschiedlichen Abständen lokalisiert worden, so ist es möglicherweise sinnvoll, je erkanntem Objekt einen auf den Abstand dieses Objekts optimierten Ultraschall-Burst (UB) auszusenden.It has been shown that it is advantageous if the ultrasonic burst length ( bd ) with the fourth root of the determined distance ( D. ) according to the formula with bd 0 and bd 1 as constants is extended over time, i.e. is increased in terms of amount. This has the advantage that the total energy that is returned to the emitting ultrasonic transducer during a reflection allows conclusions to be drawn about the object, since this amount of energy no longer depends on the distance, but only on the size and reflectivity of the object. It is sufficient if those in the burst length ( bd ) corrected ultrasonic pulses are sent out from time to time. If, for example, several objects have been localized at different distances, it may make sense to use an ultrasound burst optimized for the distance of this object ( UB ) to send out.
Es ergibt sich dann ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen mit den Schritten:
- - Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallbursteigenschaft durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen und Bewerten einer Eigenschaft des Objekts (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei zumindest eine Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten Eigenschaft abhängt.
This then results in a method for emitting an ultrasonic burst for use in ultrasonic sensor systems in vehicles with the following steps: - - Step 1: sending an ultrasonic burst with an ultrasonic burst characteristic by an ultrasonic sensor system ( USS );
- - Step 2: Receiving a by an object ( O ) reflected ultrasonic bursts;
- - Step 3: Determine and evaluate a property of the object ( O ) as a function of the received reflected ultrasonic burst and / or possibly several received reflected ultrasonic bursts;
- - Step 4: Repeat steps 1 to 4, with at least one ultrasonic burst characteristic of a subsequently transmitted ultrasonic burst depending on the evaluation of the determined characteristic.
Es ist dabei wesentlich, dass einer der nachfolgend ausgesendeten Ultraschallbursts nicht unmittelbar auf den vorausgehenden Ultraschallburst folgen muss. Vielmehr ist es denkbar zwischen diesen beiden Ultraschallbursts weitere Ultraschallbursts zu versenden, die andere Messaufgaben haben. Solche Folgen von Ultraschallbursts können gemischt werden. Somit kann die Ultraschallbursteigenschaft eines auszusendenden Ultraschallbursts zum einen von einem oder mehreren Objekten im Umfeld des Ultraschallsensorsystems (USS) oder dem Umfeld des Ultraschallsensorsystems (USS) abhängen. Damit kann die Ultraschallbursteigenschaft eines auszusendenden Ultraschallbursts zum einen von einem oder mehreren Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs abhängen oder dem Umfeld des Fahrzeugs abhängen, wenn ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) in dem Fahrzeug verbaut ist. Im Folgenden werden mehrere Ultraschallbursteigenschaften beschrieben, die auch die Eigenschaften mehrerer Ultraschallbursts betreffen kann.It is essential that one of the subsequently transmitted ultrasonic bursts does not have to immediately follow the preceding ultrasonic burst. Rather, it is conceivable to send further ultrasonic bursts that have other measuring tasks between these two ultrasonic bursts. Such sequences of ultrasonic bursts can be mixed. Thus, the ultrasonic burst characteristic of an ultrasonic burst to be transmitted can be derived from one or more objects in the vicinity of the ultrasonic sensor system ( USS ) or the environment of the ultrasonic sensor system ( USS ) depend. The ultrasonic burst characteristic of an ultrasonic burst to be emitted can therefore depend on one or more objects in the vicinity of a vehicle or on the surroundings of the vehicle if such an ultrasonic sensor system ( USS ) is installed in the vehicle. Several ultrasonic burst properties are described below, which can also affect the properties of several ultrasonic bursts.
Es kann sich dann beispielsweis ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen ergeben, dass folgende Schritte umfasst:
- - Schritt 1: Aussenden eines ersten Ultraschallbursts mit einer Ultraschallbursteigenschaft mit einem ersten Ultraschallbursteigenschaftswert durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein erstes Objekt (O) reflektierten ersten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen und Bewerten einer ersten Eigenschaft des ersten Objekts (O1) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten ersten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten ersten Ultraschallbursts;
- - Schritt 4: Aussenden eines zweiten Ultraschallbursts mit der Ultraschallbursteigenschaft mit einem zweiten Ultraschallbursteigenschaftswert durch das Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 5: Empfangen eines durch ein zweites Objekt (O) reflektierten zweiten Ultraschallbursts;
- - Schritt 6: Bestimmen und Bewerten einer zweiten Eigenschaft des zweiten Objekts (O2) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten zweiten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten zweiten Ultraschallbursts;
- - Schritt 7: Wiederholen der Schritte 1 bis 6,
- ■ wobei zumindest die erste Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten ersten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten ersten Eigenschaft abhängt und
- ■ wobei zumindest die zweite Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten zweiten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten zweiten Eigenschaft abhängt.
A method for emitting an ultrasonic burst for use in ultrasonic sensor systems in vehicles can then result, for example, that comprises the following steps: - - Step 1: Emission of a first ultrasonic burst with an ultrasonic burst characteristic with a first ultrasonic burst characteristic value by an ultrasonic sensor system ( USS );
- - Step 2: Receiving a by a first object ( O ) reflected first ultrasonic bursts;
- - Step 3: determining and evaluating a first property of the first object ( O1 ) as a function of the received reflected first ultrasonic burst and / or possibly a plurality of received reflected first ultrasonic bursts;
- - Step 4: Emission of a second ultrasonic burst with the ultrasonic burst characteristic with a second ultrasonic burst characteristic value by the ultrasonic sensor system ( USS );
- - Step 5: Receiving one by a second object ( O ) reflected second ultrasonic bursts;
- - Step 6: determining and evaluating a second property of the second object ( O2 ) as a function of the received reflected second ultrasonic burst and / or possibly a plurality of received reflected second ultrasonic bursts;
- - Step 7: Repeat steps 1 to 6,
- Where at least the first ultrasonic burst characteristic of a subsequently transmitted first ultrasonic burst depends on the evaluation of the determined first characteristic, and
- At least the second ultrasonic burst characteristic of a subsequently transmitted second ultrasonic burst depends on the evaluation of the determined second characteristic.
Wichtig ist dabei, dass auch hier weitere Ultraschallbursts für andere Zwecke eingeschoben werden können. Auch können erste Ultraschallbursts häufiger oder weniger häufig im Vergleich zu den zweiten Ultraschallbursts ausgesendet werden.It is important that further ultrasonic bursts can be inserted here for other purposes. First ultrasonic bursts can also be transmitted more frequently or less frequently in comparison to the second ultrasonic bursts.
So, wie die Ultraschall-Burst-Dauer (bd) objektabhängig optimiert werden kann, kann auch die Ultraschallburstamplitude objektabhängig optimiert werden. So kann es sinnvoll sein, wen die Amplitude (A) von zumindest drei in unmittelbarer oder nicht unmittelbarer zeitlicher Folge ausgesendeter Ultraschallbursts im Wesentlichen proportional zu (D+D0)1/k, mit 2≤k≤5 bzw. bevorzugt k=2 oder k=4, vom ermittelten Abstand (A) abhängt, wobei D0 eine Konstante ist, die Null sein kann. Hierbei können zwischen diesen Ultraschallbursts (UB) weitere Ultraschallbursts (UB) zur Vermessung anderer Objekte und Umfeldeigenschaften ausgesendet werden.So how the ultrasonic burst duration ( bd ) can be optimized as a function of the object, the ultrasonic burst amplitude can also be optimized as a function of the object. So it can make sense if the amplitude ( A. ) of at least three ultrasonic bursts emitted in immediate or non-immediate chronological sequence, essentially proportional to (D + D 0 ) 1 / k , with 2≤k≤5 or preferably k = 2 or k = 4, from the determined distance ( A. ), where D 0 is a constant that can be zero. Here, between these ultrasonic bursts ( UB ) further ultrasonic bursts ( UB ) to measure other objects and environmental properties.
Typischerweise werden mehrere Ultraschallbursts (UB) in einem zeitlichen Ultraschallburstabstand ausgesendet, wobei der erste zeitliche Ultraschallburstabstand der zeitliche Abstand zwischen dem Ultraschallburststart (UBS) eines ersten Ultraschallbursts und dem Ultraschallburststart (UBS) des unmittelbar diesem ersten Ultraschallburst nachfolgenden zweiten Ultraschalbursts ist und zwischen dem Ultraschallburststart (UBS) eines ersten Ultraschallbursts und dem Ultraschallburststart (UBS) des unmittelbar diesem ersten Ultraschallburst nachfolgenden zweiten Ultraschalbursts ist und wobei der zweite zeitliche Ultraschallburstabstand zwischen dem Ultraschallburststart (UBS) des zweiten Ultraschallbursts und dem Ultraschallburststart (UBS) des unmittelbar diesem zweiten Ultraschallburst nachfolgenden dritten Ultraschalbursts von dem ermittelten Abstand (D) eines Objekts (O, O, O2) abhängt.Typically, several ultrasonic bursts ( UB ) emitted in a temporal ultrasonic burst interval, the first temporal ultrasonic burst interval being the interval between the ultrasonic burst start ( UBS ) of a first ultrasonic burst and the ultrasonic burst start ( UBS ) of the second ultrasonic burst immediately following this first ultrasonic burst and between the ultrasonic burst start ( UBS ) of a first ultrasonic burst and the ultrasonic burst start ( UBS ) of the second ultrasonic burst immediately following this first ultrasonic burst and where the second temporal ultrasonic burst interval between the ultrasonic burst start ( UBS ) of the second ultrasonic burst and the ultrasonic burst start ( UBS ) of the third ultrasonic burst immediately following this second ultrasonic burst from the determined distance ( D. ) of an object ( O , O , O2 ) depends.
Eine weitere Variationsmöglichkeit einer Ultraschallbursteigenschaft ist eine Variation des zeitlichen Ultraschallburstabstands der Ultraschallbursts. Der zeitliche Ultraschallburstabstand der Ultraschallbursts kann beispielsweise mit sinkendem räumlichen Abstand (D) zwischen Ultraschallsensorsystem und Objekt (O) zeitlich kürzer werden. Bevorzugt wird dabei der zeitliche Ultraschallburstabstand der Ultraschallbursts bei einer Verkürzung des räumlichen Abstands (D) zwischen Ultraschallsensorsystem und Objekt (O) um eine Länge I zeitlich um eine Zeit 2*I/c mit c als Schallgeschwindigkeit mit einer Toleranz von +/- 25% und/oder besser mit einer Toleranz von +/-10% und/oder besser mit einer Toleranz von +/- 5% kürzer.Another possible variation of an ultrasound burst characteristic is a variation of the ultrasound burst interval of the ultrasound bursts over time. The temporal ultrasonic burst interval of the ultrasonic bursts can, for example, with decreasing spatial distance ( D. ) between the ultrasonic sensor system and the object ( O ) become shorter in time. The temporal ultrasonic burst spacing of the ultrasonic bursts is preferred with a shortening of the spatial spacing ( D. ) between the ultrasonic sensor system and Object ( O ) by a length I temporally by a time 2 * I / c with c as the speed of sound with a tolerance of +/- 25% and / or better with a tolerance of +/- 10% and / or better with a tolerance of + / - 5% shorter.
Als weitere Variationsmöglichkeit einer Ultraschallbursteigenschaft kann die Anzahl der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) und der zugehörigen Anzahl der Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) vom Abstand (D) abhängen.The number of instantaneous ultrasonic burst frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) and the associated number of frequency curves ( SF1 , SF2 , SF3 ) these instantaneous ultrasonic burst frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) within an ultrasonic burst ( UB ) from the distance ( D. ) depend.
Eine weitere Modifikation einer Ultraschallbursteigenschaft kann sein, dass ein Ultraschallburst zumindest zwei der folgenden Zeitabschnittsarten aufweist:
- • eine Single-Mode-Zeit (smt1 , smt2 , smt3 , smt1, smt2) und/oder
- • eine Dual-Mode-Zeit (dmt12 , dmt23 , dmt1, dmt2) und/oder
- • eine Tri-Mode-Zeit (tmt, tmt123, tmt112).
Another modification of an ultrasound burst property can be that an ultrasound burst has at least two of the following types of time segments: - • a single mode time ( smt 1 , smt 2 , smt 3 , smt1, smt2) and / or
- • a dual mode time ( dmt 12 , dmt 23 , dmt1, dmt2) and / or
- • a tri-mode time (t mt , tmt 123 , tmt 112 ).
Auch diese Ultraschallbursteigenschaft kann von Objekten im Umfeld oder dem Umfeld in Teilen oder als Ganzem abhängen. Bevorzugt werden solche Ultraschallsensorsysteme in Fahrzeugen eingesetzt. Es handelt sich dann bevorzugt um ein Ultraschallsensorsystem (USS) für ein Fahrzeug, mit einem ersten Ultraschall-Transducer (US1), mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2). Natürlich kann das Ultraschallsensorsystem auch mehr als zwei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) aufweisen. In unserem Beispiel weist der der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1 ) auf und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2 ), wobei die erste Resonanzfrequenz (f1 ) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) verschieden ist.This ultrasonic burst property can also depend on objects in the surroundings or the surroundings in parts or as a whole. Such ultrasonic sensor systems are preferably used in vehicles. It is then preferably an ultrasonic sensor system ( USS ) for a vehicle, with a first ultrasonic transducer ( US1 ), with a second ultrasonic transducer ( US2 ). Of course, the ultrasonic sensor system can also have more than two ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) exhibit. In our example, the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first resonance frequency ( f 1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second resonance frequency ( f 2 ), where the first resonance frequency ( f 1 ) from the second resonance frequency ( f 2 ) is different.
Bevorzugt weist der erste Ultraschalltransducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf1 ) auf und der zweite Ultraschalltransducer (US2) eine zweite Bandbreite (Δf2 ). Damit ein Chirp über die volle Bandbreite ohne signifikante Amplitudeneinbrüche durchgeführt werden kann, ist es sinnvoll, wenn sich die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappen.The first ultrasound transducer preferably has ( US1 ) a first bandwidth ( Δf 1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second bandwidth ( Δf 2 ). So that a chirp can be carried out over the full bandwidth without significant amplitude drops, it makes sense if the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) overlap.
Bevorzugt wird das Ultraschallsensorsystem (USS) so gestaltet, dass das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) mit einer von der Zeit (t) abhängigen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) aussenden kann, die zu zumindest einem Zeitpunkt während der Abstrahlung des Ultraschallbursts (UB) von einem Ultraschall-Transducer der Ultraschall-Transducer (US1, US2) des Ultraschallsensorsystems (USS) nicht abgestrahlt werden kann. Dies beschreibt also eine Bandbreitenvergrößerung gegenüber einem einzelnen Ultraschall-Transducer hinsichtlich der Aussendung.The ultrasonic sensor system is preferred ( USS ) designed so that the ultrasonic sensor system ( USS ) an ultrasonic burst ( UB ) with one of the time ( t ) dependent ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ) that can emit at least one point in time during the emission of the ultrasonic burst ( UB ) from an ultrasonic transducer the ultrasonic transducer ( US1 , US2 ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) cannot be emitted. This therefore describes an increase in bandwidth compared to a single ultrasonic transducer with regard to the emission.
In Analogie dazu wird bevorzugt das Ultraschallsensorsystem (USS) so gestaltet, dass das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) mit einer von der Zeit (t) abhängigen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) empfangen kann, die zu zumindest einem Zeitpunkt während der Abstrahlung des Ultraschallbursts (UB) von einem Ultraschalltransducer der Ultraschalltransducer (US1, US2) des Ultraschallsensorsystems (USS) nicht empfangen werden kann. Dies beschreibt also eine Bandbreitenvergrößerung gegenüber einem einzelnen Ultraschall-Transducer hinsichtlich des Empfangs.In analogy to this, the ultrasonic sensor system is preferred ( USS ) designed so that the ultrasonic sensor system ( USS ) an ultrasonic burst ( UB ) with one of the time ( t ) dependent ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ) that at least one point in time during the emission of the ultrasonic burst ( UB ) from an ultrasonic transducer the ultrasonic transducer ( US1 , US2 ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) cannot be received. This therefore describes an increase in bandwidth compared to a single ultrasonic transducer with regard to reception.
Bevorzugt kann das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) abstrahlen, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1 , fm2 , fm3 ) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt. Auch dies ist eine Ultraschallbursteigenschaft, die von dem Untersuchungsziel, typischerweise einem Objekt (O, O1, O2) im Umfeld des Ultraschallsensorsystems bzw. des Fahrzeugs abhängen kann. In Umkehrung dessen kann das Ultraschallsensorsystem (USS) dann typischerweise einen Ultraschallburst (UB) empfangen, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1 , fm2 , fm3 ) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) zumindest eines der Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) liegt. Bevorzugt werden die Ausgangssignale der Ultraschall-Transducer dann zu einem Ultraschallempfangssignal zusammengefasst. Dies kann im einfachsten Fall beispielsweise durch Summierung der Ausgangssignale der Ultraschal-Transducer geschehen.The ultrasonic sensor system ( USS ) an ultrasonic burst ( UB ) that emit more than one instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum, each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst essentially in the bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) at least one of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lies. This, too, is an ultrasound burst characteristic that is generated by the examination target, typically an object ( O , O1 , O2 ) in the vicinity of the ultrasonic sensor system or the vehicle. Conversely, the ultrasonic sensor system ( USS ) then typically an ultrasonic burst ( UB ) received that has more than one instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum, each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst essentially in the bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) at least one of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lies. The output signals of the ultrasonic transducers are then preferably combined to form an ultrasonic reception signal. In the simplest case, this can be done, for example, by adding up the output signals of the ultrasonic transducers.
Auch ist ein Ultraschallsensorsystem (USS) denkbar, bei dem das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) empfangen kann, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1 , fm2 , fm3 ) in seinem Spektrum zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) aufweist,
wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt und wobei dann zumindest eine dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) während eines solchen Ultraschallbursts zu zumindest einem Zeitpunkt nicht in der Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt. Es kommt also durch die Verwendung mehrerer Ultraschall-Transducer zu einer Bandbreitenvergrößerung bezüglich des Empfangs.Also an ultrasonic sensor system ( USS ) conceivable in which the ultrasonic sensor system ( USS ) an ultrasonic burst ( UB ) that can receive more than one instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum at least one point in time during the burst duration ( bd ) having,
where each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst essentially in the bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) at least one of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and where then at least one of these instantaneous ultrasonic burst frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst at least at one point in time not in the bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) at least one of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lies. The use of several ultrasonic transducers therefore increases the bandwidth with regard to reception.
In einer möglichen Konfiguration werden mehrere Ultraschall-Transducer (US1, US2) eines Ultraschallsensorsystems (USS) mittels eines gemeinsamen Ansteuersignals (AS) angetrieben. Dies hat den Vorteil, dass ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) sich für ansteuernde Schaltkreise ggf. im Wesentlichen wie ein einziger Ultraschall-Transducer verhält.In one possible configuration, several ultrasonic transducers ( US1 , US2 ) an ultrasonic sensor system ( USS ) by means of a common control signal ( AS ) driven. This has the advantage that such an ultrasonic sensor system ( USS ) behaves essentially like a single ultrasonic transducer for controlling circuits.
In ähnlicher Weise kann aus den Ausgangssignalen der Ultraschalltransducer (US1, US2) ein gemeinsames Ultraschallempfangssignal erzeugt werden, dass auch mehrere Teilsignale aufweisen kann.In a similar way, the output signals of the ultrasonic transducer ( US1 , US2 ) a common ultrasonic reception signal can be generated that can also have several partial signals.
Ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) kann so gestaltet werden, dass die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (αv) und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βv) aufweist bzw. dass die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (αv) und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βv) aufweist. Dabei sollte dann der erste vertikale Öffnungswinkel (αv) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βv) verschieden sein, sodass ein reflektiertes Ultraschallsignal verschiedene Frequenzen aufweist, die kodieren, in welchem Winkelbereich um die Achse (USA) des Ultraschallsensorsystems (USS) sich das reflektierende Objekt ggf. befindet.Such an ultrasonic sensor system ( USS ) can be designed so that the sound radiation lobe of the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first vertical opening angle (α v ) and the sound radiation lobe of the second ultrasonic transducer ( US2 ) has a second vertical opening angle (β v ) or that the receiving lobe of the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first vertical opening angle (α v ) and the receiving lobe of the second ultrasonic transducer ( US2 ) has a second vertical opening angle (β v ). The first vertical opening angle (α v ) should then be different from the second vertical opening angle (β v ), so that a reflected ultrasonic signal has different frequencies that code in which angular range around the axis ( United States ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) the reflective object may be located.
In analoger Weise weisen die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (αH) auf und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) auf bzw. die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (αH) auf und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) auf. Auch hier ist bevorzugt der erste horizontale Öffnungswinkel (αH) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) verschieden, was einen analogen Vorteil ergibt.The sound radiation lobe of the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first horizontal opening angle (α H ) and the sound radiation lobe of the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second vertical opening angle (β V ) on or the receiving lobe of the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first horizontal opening angle (α H ) and the receiving lobe of the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second vertical opening angle (β V ). Here, too, the first horizontal opening angle (α H ) is preferably different from the second vertical opening angle (β V ), which results in an analogous advantage.
Ganz besonders bevorzugt weist das vorgeschlagene Ultraschallsensorsystem zu dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) noch weitere Ultraschall-Transducer auf, so dass sich ein Ultraschall-Transducer-Array ergibt, bei dem die Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) unterschiedliche Resonanzfrequenzen (f1 , f2 , f3 ) aufweisen. Im einfachsten Fall weist das vorgeschlagene Ultraschallsensorsystem zu dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) noch einen dritten Ultraschall-Transducer (US3) auf, wobei der dritte Ultraschalltransducer (US3) eine dritte Resonanzfrequenz (f3 ) aufweist, die bevorzugt von der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) und von der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) verschieden ist.The proposed ultrasonic sensor system very particularly preferably points to the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) still further ultrasonic transducers, so that an ultrasonic transducer array is obtained in which the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) different resonance frequencies ( f 1 , f 2 , f 3 ) exhibit. In the simplest case, the proposed ultrasonic sensor system points to the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) a third ultrasonic transducer ( US3 ), the third ultrasonic transducer ( US3 ) a third resonance frequency ( f 3 ), which preferably depends on the second resonance frequency ( f 2 ) and from the first resonance frequency ( f 1 ) is different.
In diesem Fall mit drei Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) sind die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) bevorzugt in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet. Die Kantenlängen dieses gleichschenkligen Dreiecks sind bevorzugt kleiner als das Zehnfache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Fünffache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Doppelte des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3).In this case with three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) are the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) preferably arranged in an isosceles triangle. The edge lengths of this isosceles triangle are preferably less than ten times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or better than five times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or better than three times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or better smaller than twice the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ).
In analoger Weise ergibt sich ein Verfahren zum Empfang eines Ultraschallsignals, wobei das Ultraschallsignal einen Ultraschallgesamtburst (UB), der einen ersten Ultraschallteilburst und einen zweiten Ultraschallteilburst umfasst. Jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts umfasst auch hier mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ), von denen jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende aufweist. Wie zuvor auch, ist hier die Ultraschallperiode (T1 bis T7 ) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7 ) eines Ultraschallteilbursts, im Folgenden der betreffende Ultraschallpuls genannt, die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich dem betreffenden Ultraschallpuls unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T1m) des ersten Ultraschallteilbursts und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t1s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst besitzt eine erste Ultraschallteilburstdauer (t1e -t1s ), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) entspricht. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0 ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst besitzt eine zweite Ultraschallteilburstdauer (bd=t2e-t2s), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) entspricht. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) ist dabei bevorzugt von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) verschieden. Das Empfangsverfahren umfasst dann die Schritte:
- • Empfangen des Ultraschallgesamtbursts (UB), mittels eines Ultraschallsensorsystems (USS) mit zumindest einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2), wobei der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1 ) und eine erste Bandbreite (Δf1 ) aufweist und wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2 ) und eine zweite Bandbreite (Δf2 ) aufweist und wobei die erste Resonanzfrequenz (fi) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) verschieden ist und wobei die erste Bandbreite (Δf1 ) die zweite Bandbreite (Δf2 ) überlappt und wobei der erste Ultraschalltransducer (US1) ein erstes Ultraschallempfangsteilsignal erzeugt und wobei der zweite Ultraschalltransducer (US2) ein zweites Ultraschallempfangsteilsignal erzeugt;
- • Erzeugen eines Ultraschallempfangssignals aus dem ersten Ultraschallempfangsteilsignal und dem zweiten Ultraschallempfangsteilsignal, wobei das Ultraschallempfangssignal mehrere Teilempfangssignale umfassen kann und wobei ein oder mehrere Teilempfangssignale mit Ultraschallempfangsteilsignalen übereinstimmen können;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals.
In an analogous manner, there is a method for receiving an ultrasonic signal, the ultrasonic signal being a total ultrasonic burst ( UB ), which comprises a first ultrasonic partial burst and a second ultrasonic partial burst. Each partial ultrasonic burst of the partial ultrasonic bursts here also includes at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ), each of which has at least two ultrasonic pulses ( P 0 until P 7 ) of an ultrasound partial burst has a temporal ultrasound pulse start and a temporal ultrasound pulse end. As before, here is the ultrasonic period ( T 1 until T 7 ) of a single ultrasonic pulse ( P 0 until P 7 ) of a partial ultrasound burst, hereinafter referred to as the relevant ultrasound pulse, the time from the temporal ultrasound pulse end of the ultrasound pulse immediately preceding the relevant ultrasound pulse to the temporal ultrasound pulse end of the relevant ultrasound pulse. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) of the first partial ultrasonic burst is again the reciprocal of the instantaneous ultrasonic period (T 1m ) of the first partial ultrasonic burst and the second ultrasonic instantaneous frequency ( f 2m ) of the second partial ultrasound burst is again the reciprocal of the instantaneous ultrasound period (T 2m ) of the second partial ultrasound burst. The first partial ultrasound burst begins at a first start time ( t 1s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the first partial ultrasound burst. The first partial ultrasound burst ends at a first end time ( t 1e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the first partial ultrasonic burst. Of the first partial ultrasound burst has a first partial ultrasound burst duration ( t 1e - t 1s ), which corresponds to the value of the time difference between the first end time ( t 1e ) minus the first start time ( t 1s ) is equivalent to. The second partial ultrasound burst begins at a second start time ( t 2s ), which is equal to the start of the ultrasound pulse of the first ultrasound pulse ( P 0 ) of the second ultrasonic partial burst. The second partial ultrasound burst ends at a second end time ( t 2e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the second partial ultrasonic burst. The second partial ultrasound burst has a second partial ultrasound burst duration (bd = t 2e -t 2s ), which corresponds to the value of the time difference between the second end time ( t 2e ) minus the second start time ( t 2s ) is equivalent to. The first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) is preferably of the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) at least one time between the first start time ( t 1s ) and the first end time ( t 1e ) and at the same time between the second start time ( t 2s ) and the second end time ( t 2e ) different. The reception process then comprises the following steps: - • Receiving the total burst of ultrasound ( UB ), by means of an ultrasonic sensor system ( USS ) with at least one first ultrasonic transducer ( US1 ) and a second ultrasonic transducer ( US2 ), where the first ultrasonic transducer ( US1 ) a first resonance frequency ( f 1 ) and a first bandwidth ( Δf 1 ) and wherein the second ultrasonic transducer ( US2 ) a second resonance frequency ( f 2 ) and a second bandwidth ( Δf 2 ) and wherein the first resonance frequency (fi) differs from the second resonance frequency ( f 2 ) is different and where the first bandwidth ( Δf 1 ) the second bandwidth ( Δf 2 ) overlaps and where the first ultrasonic transducer ( US1 ) generates a first ultrasound receiving sub-signal and wherein the second ultrasound transducer ( US2 ) generating a second ultrasonic receiving sub-signal;
- • Generating an ultrasonic received signal from the first ultrasonic receiving sub-signal and the second ultrasonic receiving sub-signal, wherein the ultrasonic receiving signal can comprise a plurality of sub-received signals and wherein one or more sub-received signals can coincide with ultrasonic receiving sub-signals;
- • Determination of environmental information on the basis of the ultrasonic reception signal.
Typischerweise liegt dabei zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) nicht innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1), jedoch innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), und/oder die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m ) nicht innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), jedoch innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1), die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) nicht innerhalb der erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1), jedoch innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), und/oder die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m ) nicht innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) jedoch innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).Typically, at least one point in time during the burst duration ( bd ) of the total ultrasonic burst is the first instantaneous ultrasonic frequency ( f 1m ) not within the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ), but within the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ), and / or the first ultrasonic instantaneous frequency ( f 1m ) not within the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ), but within the first range ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ), the second instantaneous ultrasonic frequency ( f 2m ) not within the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ), but within the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ), and / or the second ultrasonic instantaneous frequency ( f 2m ) not within the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) but within the first range ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ).
Eine Verfeinerung des Verfahrens kann den Schritt des Schließens auf einen Abstand zu einem Objekt (O1, O2) und auf einen Winkelbereich, in dem sich dieses Objekt (O1, O2) befindet, aufgrund von Unterschieden zwischen dem ersten Ultraschallempfangsteilsignal und dem zweiten Ultraschallempfangsteilsignal oder aufgrund von Unterschieden in aus diesen abgeleiteten Signalen umfassen. Insbesondere können hierfür neuronale Netze oder andere Mustererkennungsmethoden verwendet werden.A refinement of the method can include the step of inferring a distance to an object ( O1 , O2 ) and an angular range in which this object ( O1 , O2 ) is located due to differences between the first ultrasonic receiving sub-signal and the second ultrasonic receiving sub-signal or due to differences in signals derived therefrom. In particular, neural networks or other pattern recognition methods can be used for this.
Das Verfahren zum Empfang eines Ultraschallgesamtbursts kann dadurch gekennzeichnet sein, dass ein empfangener Ultraschallgesamtburst zumindest zwei der folgenden Zeitabschnittsarten aufweist:
- • eine Single-Mode-Zeit (smt1 , smt2 , smt3 , smt1, smt2) und/oder
- • eine Dual-Mode-Zeit (dmt12 , dmt23 , dmt1, dmt2) und/oder
- • eine Tri-Mode-Zeit (tmt, tmt123, tmt112)
The method for receiving a total ultrasound burst can be characterized in that a received total ultrasound burst has at least two of the following types of time segments: - • a single mode time ( smt 1 , smt 2 , smt 3 , smt1, smt2) and / or
- • a dual mode time ( dmt 12 , dmt 23 , dmt1, dmt2) and / or
- • a tri-mode time (t mt , tmt 123 , tmt 112 )
Unter dieser Voraussetzung kann das Verfahren dann u.a. folgende Schritte umfassen:
- • Empfang des Ultraschallgesamtbursts und Erzeugung des besagten Ultraschallempfangssignals, das mehrere Teilempfangssignale umfassen kann;
- • Feststellen der ersten Zeitabschnittsart zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten ersten Zeitabschnittsart.
Under this prerequisite, the method can then include the following steps, among others: - • Receiving the total ultrasound burst and generating said ultrasound reception signal, which may comprise a plurality of partial reception signals;
- • Determination of the first time segment type at a first point in time within the burst duration ( bd ) of the total burst of ultrasound;
- • Determination of information about the surroundings on the basis of the ultrasound received signal as a function of the first type of time segment that has been determined.
Dieses Verfahren kann dadurch verfeinert werden, dass es folgende Schritte umfasst:
- • Feststellen der zweiten Zeitabschnittsart zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts, der vom ersten Zeitpunkt verschieden ist;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten ersten Zeitabschnittsart innerhalb eines ersten Zeitabschnitts innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten zweiten Zeitabschnittsart innerhalb eines zweiten Zeitabschnitts innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts,
This process can be refined to include the following steps: - • Determination of the second type of time segment at a second point in time within the burst duration ( bd ) the total burst of ultrasound, which is different from the first point in time;
- • Determination of environmental information on the basis of the ultrasonic received signal as a function of the determined first time segment type within a first time segment within the burst duration ( bd ) of the total burst of ultrasound;
- • Determination of environmental information on the basis of the ultrasonic received signal as a function of the determined second time segment type within a second time segment within the burst duration ( bd ) of the total burst of ultrasound,
Der erste Zeitabschnitt und der zweite Zeitabschnitt sollten sich dabei bevorzugt nicht überlappen. Zumindest sollten sie sich aber nicht vollständig überlappen.The first time segment and the second time segment should preferably not overlap. At least they shouldn't completely overlap.
In dieser Schrift wurde stets von Ultraschall-Transducern geschrieben. Dem Fachmann ist offensichtlich, dass bezüglich der Aussendung der Ultraschallgesamtbursts auch Ultraschallsender verwendet werden können, die nur zu Aussendung der Ultraschallgesamtbursts verwendet und/oder geeignet sind. Ebenso ist dem Fachmann offensichtlich, dass bezüglich des Empfangs der Ultraschallgesamtbursts auch Ultraschallempfänger verwendet werden können, die nur zum Empfang der Ultraschallgesamtbursts verwendet und/oder geeignet sind. Insofern umfassen die Ansprüche bezüglich des Empfangs mit dem Begriff Ultraschall-Transducer auch Kombinationen von Ultraschall-Transducern mit einem oder mehreren reinen Ultraschallempfängern und bezüglich der Aussendung von Ultraschallgesamtbursts mit dem Begriff Ultraschall-Transducer auch Kombinationen von Ultraschall-Transducern mit einem oder mehreren reinen Ultraschallsendern. Ultrasound transducers have always been used in this document. It is obvious to the person skilled in the art that, with regard to the transmission of the total ultrasound bursts, it is also possible to use ultrasound transmitters which are only used and / or suitable for transmission of the total ultrasound bursts. It is also obvious to the person skilled in the art that, with regard to the reception of the total ultrasound bursts, it is also possible to use ultrasound receivers which are only used and / or suitable for receiving the total ultrasound bursts. In this respect, the claims with regard to reception with the term ultrasound transducer also include combinations of ultrasound transducers with one or more pure ultrasound receivers and with regard to the transmission of total bursts of ultrasound with the term ultrasound transducer also combinations of ultrasound transducers with one or more pure ultrasound transmitters.
Im Extremfall kann es sich nur um reine Ultraschallempfänger bzw. nur um reine Ultraschallsender handeln.In the extreme case, it can only be a pure ultrasonic receiver or only a pure ultrasonic transmitter.
Es ist beispielsweise denkbar, einen oder wenige Ultraschall-Transducer, die zum Senden und Empfangen verwendet werden, mit einer größeren Anzahl von reinen Ultraschallempfängern zu kombinieren. Die reinen Ultraschallempfänger können dabei preiswert auf MEMS-Basis hergestellt werden, während die Ultraschallsender in Form der Ultraschall-Transducer in Form von piezobasierenden Schwingkeramiken aufgebaut werden können.For example, it is conceivable to combine one or a few ultrasonic transducers that are used for transmitting and receiving with a larger number of pure ultrasonic receivers. The pure ultrasound receivers can be manufactured inexpensively on a MEMS basis, while the ultrasound transmitters can be built in the form of ultrasonic transducers in the form of piezo-based oscillating ceramics.
Auf dieser Basis kann dann ein Ultraschallsensorsystem (USS), insbesondere für ein Fahrzeug oder einen Roboter oder eine andere bewegliche Maschine, definiert werden, das eine erste, typischerweise kleinere Anzahl von Ultraschallsender und/oder Ultraschall-Transducern aufweist, die jeweils eine Piezokeramik als Schall erzeugendes Sendeelement aufweisen, und das eine zweite Anzahl an reinen Ultraschallempfängern umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei mindestens einem dieser einen Ultraschallempfänger um einen MEMS basierenden Ultraschallempfänger. Ganz besonders bevorzugt ist die Anzahl der reinen MEMS-Ultraschallempfänger besonders hoch. Bevorzugt bilden zumindest einige der Ultraschallsender und/oder Ultraschall-Transducern und/oder Ultraschallempfänger ein Ultraschallsystem, wie zuvor beschrieben.On this basis, an ultrasonic sensor system ( USS ), in particular for a vehicle or a robot or another mobile machine, which has a first, typically smaller number of ultrasonic transmitters and / or ultrasonic transducers, each of which has a piezoceramic as a sound-generating transmission element, and which has a second number of pure ultrasound receivers. At least one of these one ultrasound receivers is preferably a MEMS-based ultrasound receiver. The number of pure MEMS ultrasound receivers is very particularly preferably particularly high. At least some of the ultrasound transmitters and / or ultrasound transducers and / or ultrasound receivers preferably form an ultrasound system, as described above.
Vorteiladvantage
Ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen die Aussendung und/oder den Empfang komplexerer Ultraschallbursts als die mit einzelnen Ultraschall-Transducern und/oder Ultraschallsendern und/oder Ultraschallsendern möglich sind. Insbesondere im Zuge der Erstellung von Umfeldkarten und Punktwolken der Umgebung für das autonome Fahren ist dies von Bedeutung. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.Such an ultrasonic sensor system ( USS ) enables, at least in some implementations, the transmission and / or reception of more complex ultrasonic bursts than are possible with individual ultrasonic transducers and / or ultrasonic transmitters and / or ultrasonic transmitters. This is particularly important in the course of creating maps and point clouds of the environment for autonomous driving. The advantages are not limited to this.
FigurenlisteFigure list
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1a als Teil der 1 zeigt den Verlauf der Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit von der Burst-Dauer (bd). 1a as part of the 1 shows the course of the ultrasonic burst amplitude ( A. ) depending on the burst duration ( bd ).
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1b als Teil der 1 zeigt eine vorgeschlagene Burstdauer in Abhängigkeit vom Objektabstand (D) zum nächsten Objekt. 1b as part of the 1 shows a suggested burst duration depending on the object distance ( D. ) to the next object.
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1c als Teil der 1 zeigt die Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit vom Objektabstand (D). 1c as part of the 1 shows the ultrasonic burst amplitude ( A. ) depending on the object distance ( D. ).
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2a zeigt vereinfacht schematisch den zeitlichen Signalverlauf eines einzelnen, herausgegriffenen beispielhaften Ultraschallbursts (UB). 2a shows, in simplified form, the temporal signal curve of a single, selected exemplary ultrasonic burst ( UB ).
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2b zeigt den zugehörigen zeitliche Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) aufgetragen gegen die Zeit (t) über die Burst-Dauer (bd). 2 B shows the associated temporal course of the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) plotted against time ( t ) over the burst duration ( bd ).
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2c 2c zeigt einen beispielhaften Verlauf der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf ) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) über die Zeit (t) der Burst-Dauer (bd). 2c 2c shows an example of the frequency change rate ( v f ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) over time ( t ) the burst duration ( bd ).
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3 zeigt eine beispielhafte, erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dieses Ultraschall-Transducers (US1) bei Anregung mit einem ersten Anregungssignal mit der ersten Anregungsfrequenz (fA1 ). 3 shows an exemplary first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of a first ultrasonic transducer ( US1 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of one of these ultrasonic transducers ( US1 ) with excitation with a first excitation signal with the first excitation frequency ( f A1 ).
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4 zeigt eine beispielhafte, zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei Anregung mit einem zweiten Anregungssignal (AS2) mit der zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ). 4th shows an exemplary, second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a second ultrasonic transducer ( US2 ) when excited with a second excitation signal ( AS2 ) with the second excitation frequency ( f A2 ).
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5 5 zeigt eine beispielhafte, dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei Anregung mit einem Sendesignal der dritten Anregungsfrequenz (fA3). 5 5 shows an exemplary third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a third ultrasonic transducer ( US3 ) with excitation with a transmission signal of the third excitation frequency ( fA3 ).
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6 6 zeigt beispielhaft in zwei Extremkonfigurationen die Überlagerung eines ersten, zweiten und dritten Amplitudenspektrums. 6th 6th shows an example of the superposition of a first, second and third amplitude spectrum in two extreme configurations.
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7 bis 10 zeigen grundsätzlich mögliche Typen eines Frequenz-Sweeps. 7th until 10 basically show possible types of a frequency sweep.
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11 zeigt eine beispielhafte Anordnung bestehend aus einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) und einem dritten Ultraschall-Transducer (US3). 11 shows an exemplary arrangement consisting of a first ultrasonic transducer ( US1 ) and a second ultrasonic transducer ( US2 ) and a third ultrasonic transducer ( US3 ).
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12 entspricht der 7 mit dem Unterschied, dass nun ein Frequenz-Sweep mit Hilfe von drei Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) erzeugt wird. 12th equals to 7th with the difference that now a frequency sweep with the help of three ultrasonic sensors ( US1 , US2 , US3 ) is produced.
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13 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der 12. 13th shows, in a simplified and schematic manner, an exemplary system for generating the exemplary frequency response of FIG 12th .
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14 entspricht in wesentlichen Teilen der 12, wobei nun jedoch das Anregungssignal (AS) zeitweise mehr als eine Anregungsfrequenz (fA) umfasst. 14th corresponds in essential parts to 12th , but now the excitation signal ( AS ) at times more than one excitation frequency ( fa ) includes.
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15 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der folgenden 16. 15th shows, in a simplified and schematic manner, an exemplary system for generating the exemplary frequency response of the following 16 .
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16 entspricht der 12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1), ein zweiter Frequenzverlauf (SF2) und ein dritter Frequenzverlauf (SF3) gemeinsam zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) verwendet werden. 16 equals to 12th with the difference that now a first frequency curve ( SF1 ), a second frequency curve ( SF2 ) and a third frequency curve ( SF3 ) together to generate an ultrasonic burst ( UB ) be used.
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17 entspricht der 16 mit dem Unterschied, dass nun alle Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) bei einer gemeinsamen Endfrequenz (fe) als jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 , fm2 , fm3 ) zu einem gemeinsamen Endzeitpunkt (te) enden. 17th equals to 16 with the difference that now all frequency curves ( SF1 , SF2 , SF3 ) at a common end frequency (f e ) as the respective instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 , f m2 , f m3 ) end at a common end time (t e ).
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18 und 19 Die Schallabstrahlung eines Ultraschallsensorsystems (USS) mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und Öffnungswinkeln. 18th and 19th The sound radiation of an ultrasonic sensor system ( USS ) with different resonance frequencies and opening angles.
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20 veranschaulicht, wie die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Modulationsarten nun bei Annäherung an ein wichtiges Objekt (O), beispielsweise ein Hindernis, eingesetzt werden können. 20th illustrates how the different types of modulation described above can now be used when approaching an important object ( O ), for example an obstacle, can be used.
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21 verdeutlicht die Situation bei der Verwendung zweier Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) 21 illustrates the situation when using two ultrasonic sensor systems ( USS1 , USS2 )
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22 zeigt den Verlauf der Ultraschallmomentanfrequenzen und deren Wirkung auf die Dopplerfestigkeit. 22nd shows the course of the instantaneous ultrasound frequencies and their effect on the Doppler strength.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
Figur 1Figure 1
1 zeigt in 1a den Verlauf der Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit von der Burst-Dauer (bd) (siehe auch 2). Mit länger werdendem Ultraschall-Burst, also einer länger werdenden Bust-Dauer (bd) sinkt die Ultraschallburstamplitude (A) ab. 1 shows in 1a the course of the ultrasonic burst amplitude ( A. ) depending on the burst duration ( bd ) (see also 2 ). As the ultrasonic burst becomes longer, i.e. the bust duration becomes longer ( bd ) the ultrasonic burst amplitude decreases ( A. ) away.
1b zeigt eine vorgeschlagene Burstdauer in Abhängigkeit vom Objektabstand (D) zum nächsten Objekt. Die Burst-Dauer wird nicht nur angehoben mit steigendem Objektabstand (D). Bevorzugt steigt die Ultraschallburstlänge (BD) mit der Quadratwurzel oder der vierten Wurzel des Objektabstands (D). Hierdurch wird zum einen die Latenzzeit verlängert. Die Anhebung des durch das Objekt reflektierten Signals erfolgt aber so, dass die mit 1/D4 gehende Reduzierung der Empfangsamplitude auf eine Reduktion von 1/D2 verbessert wird. Noch stärker bevorzugt wird die Ultraschallburstlänge (bd) mit der vierten Wurzel des Abstands entsprechend der Formel bd=bd1*D-1/4 +bd0 mit bd0 und bd1 als Konstanten angehoben. Hierdurch bleibt die Gesamtsignalamplitude nach Empfang und Korrelation in einem Korrelator für das zu vermessende Objekt konstant. 1b shows a suggested burst duration depending on the object distance ( D. ) to the next object. The burst duration is not only increased with increasing object distance ( D. ). The ultrasonic burst length (BD) preferably increases with the square root or the fourth root of the object distance ( D. ). On the one hand, this increases the latency time. The signal reflected by the object is increased in such a way that the reduction in the reception amplitude, which goes with 1 / D 4 , is improved to a reduction of 1 / D 2. The ultrasonic burst length ( bd ) with the fourth root of the distance according to the formula bd = bd 1 * D -1/4 + bd 0 with bd 0 and bd 1 as constants. As a result, the total signal amplitude remains constant after reception and correlation in a correlator for the object to be measured.
Um eine Übersteuerung im Nahbereich zu vermeiden, wird die Burst-Dauer (bd) in der Nähe des Objekts nicht nur abgesenkt. Bevorzugt wird auch die Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts abgesenkt. Hierdurch kann die Empfangsamplitude nach erfolgtem Empfang und erfolgter Korrelation auch dann noch konstant gehalten werden, wenn eine Verkürzung der Burst-Dauer (bd) nicht mehr weiter sinnvoll ist. Es wird somit hier vorgeschlagen, die Burst-Dauer der Ultraschallbursts und die Ultraschallburstamplitude (A) so nachzuregeln, dass die Empfangsamplitude des beobachteten Objekts konstant bleibt oder einer vorgegebenen Empfindlichkeitskurve folgt. 1c zeigt die Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit vom Objektabstand (D).In order to avoid overdrive in the close range, the burst duration ( bd ) not only lowered near the object. The ultrasonic burst amplitude in the vicinity of the object is preferably also reduced. As a result, the reception amplitude can still be kept constant after reception and correlation have taken place even if a shortening of the burst duration ( bd ) no longer makes sense. It is therefore proposed here to determine the burst duration of the ultrasonic bursts and the ultrasonic burst amplitude ( A. ) readjust so that the reception amplitude of the observed object remains constant or follows a specified sensitivity curve. 1c shows the ultrasonic burst amplitude ( A. ) depending on the object distance ( D. ).
Figur 2Figure 2
2a zeigt vereinfacht schematisch den zeitlichen Signalverlauf eines einzelnen, herausgegriffenen beispielhaften Ultraschallbursts (UB). Der Ultraschallburst (UB) beginnt zum Zeitpunkt des Ultraschallburststarts (UBS). Der Ultraschallburst (UB) endet zum Zeitpunkt des Ultraschallburstendes (UBE). Die Zeit zwischen Ultraschallburststart (UBS) und Ultraschallburstende (UBE) ist die Burst-Dauer (BD). Der Ultraschallburst (UB) hat eine Ultraschallburstamplitude (A), die hier als mittlere Amplitude des Ultraschallbursts (UB) über die Burst-Dauer (BD) des betreffenden Ultraschallbursts (UB) verstanden werden kann. 2a shows, in simplified form, the temporal signal curve of a single, selected exemplary ultrasonic burst ( UB ). The ultrasonic burst ( UB ) begins at the time of the ultrasonic burst start ( UBS ). The ultrasonic burst ( UB ) ends at the time of the end of the ultrasonic burst ( UBE ). The time between the ultrasonic burst start ( UBS ) and ultrasonic burst end ( UBE ) is the burst duration (BD). The ultrasonic burst ( UB ) has an ultrasonic burst amplitude ( A. ), which here as the mean amplitude of the ultrasonic burst ( UB ) over the burst duration (BD) of the relevant ultrasonic burst ( UB ) can be understood.
In dem Beispiel der 2a besitzt der dort dargestellte Ultraschallburst (UB) acht Ultraschalperioden mit jeweils einem Ultraschallpuls, also hier beispielhaft acht Ultraschallpulsen (P0 bis P7 ). Der nullte Ultraschallpuls (P0 ) ist der nur halb vorhandenen nullten Ultraschallperiode zugeordnet. Die Ultraschallperioden (P0 bis P7 ) des Ultraschallbursts (UB) weisen acht Ultraschallperiodendauern (T0 bis T7 ) auf. Die nullte Ultraschallperiodendauer (T0 ) wird dabei im Sinne dieser Schrift als das doppelte der zeitlichen Pulsbreite des nullten Ultraschallpulses (P0 ) definiert. Unter der Ultraschallmomentanfrequenz (fjm) des j-ten Ultraschallpulses (Pj ) der j-ten Ultraschallperiode wird in dieser Schrift der Kehrwert der j-ten Ultraschallperiodendauer (Tj ) der j-ten Ultraschallperiode verstanden.
In 2b ist der zugehörige zeitliche Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) gegen die Zeit (t) über die Burst-Dauer (bd) skizzen- und beispielhaft aufgetragen. In dem Beispiel der 2b steigt durch den Beginn des Ultraschallbursts (UB) zum Zeitpunkt des Ultraschallburststarts (UBS) die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) sprunghaft an. In dem Beispiel der 2a wird die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) dann bevorzugt zumindest zeitweise einer Hyperbel folgend kontinuierlich bis zum Ultraschallburstende (UBE) abgesenkt.In the example of the 2a the ultrasonic burst shown there has ( UB ) eight ultrasound periods with one ultrasound pulse each, i.e. here as an example eight ultrasound pulses ( P 0 until P 7 ). The zeroth ultrasound pulse ( P 0 ) is assigned to the only half existing zero ultrasound period. The ultrasound periods ( P 0 until P 7 ) of the ultrasonic burst ( UB ) have eight ultrasound periods ( T 0 until T 7 ) on. The zeroth ultrasound period ( T 0 ) is used in the sense of this document as double the temporal pulse width of the zeroth ultrasonic pulse ( P 0 ) Are defined. Below the instantaneous ultrasonic frequency (f jm ) of the j-th ultrasonic pulse ( P j ) the jth ultrasound period in this document is the reciprocal of the jth ultrasound period ( T j ) of the j-th ultrasound period. In 2 B is the associated temporal course of the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) against the time ( t ) over the burst duration ( bd ) applied in sketches and examples. In the example of the 2 B increases due to the beginning of the ultrasonic burst ( UB ) at the time of the ultrasonic burst start ( UBS ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) by leaps and bounds. In the example of the 2a the ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ) then preferably at least temporarily following a hyperbola continuously up to the end of the ultrasonic burst ( UBE ) lowered.
2c zeigt einen beispielhaften Verlauf der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf ) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) über die Zeit (t) der Burst-Dauer (bd). Zu Beginn steigt die Frequenz mit einer großen positiven Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf ) in Folge des Ultraschallburststarts (UBS) von 0 Hz an. Die Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf ) ist dann in diesem Beispiel kurzzeitig stark negativ und steigt dann in diesem Beispiel linear an. Der Betrag der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf ) fällt dabei in diesem Beispiel linear ab. 2c shows an example of the frequency change rate ( v f ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) over time ( t ) the burst duration ( bd ). At the beginning the frequency increases with a large positive frequency change rate ( v f ) as a result of the ultrasonic burst start ( UBS ) from 0 Hz. The rate of change of frequency ( v f ) is then strongly negative for a short time in this example and then increases linearly in this example. The amount of frequency change rate ( v f ) decreases linearly in this example.
Figur 3Figure 3
3 wird hier genutzt um grundsätzliche Begrifflichkeiten für das Verständnis von Begriffen, die in dieser Schrift Verwendung finden, zu erläutern. 3 zeigt eine beispielhafte, erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dieses Ultraschall-Transducers (US1) bei Anregung mit einem ersten Anregungssignal mit der ersten Anregungsfrequenz (fA1 ). Die beispielhafte erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) weist ein erstes Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei einer ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf. Der beispielhafte erste Ultraschall-Transducer (US1) weist in dem Beispiel der 3 eine erste Bandbreite (Δf1 ) der ersten spektralen Ultraschallburstamplitude (A1) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf. In dieser Schrift wird diese erste Bandbreite (Δf1 ) einer ersten spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) für die Amplitude (A) der ersten Schallabstrahlung eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) hier so definiert, dass diese erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschallsensors (US1) die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ) beträgt, minus der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ) beträgt, ist. 3 is used here to explain basic terms for the understanding of terms that are used in this document. 3 shows an exemplary first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of a first ultrasonic transducer ( US1 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of one of these ultrasonic transducers ( US1 ) with excitation with a first excitation signal with the first excitation frequency ( f A1 ). The exemplary first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) has a first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at a first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) on. The exemplary first ultrasonic transducer ( US1 ) in the example of 3 a first bandwidth ( Δf 1 ) the first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a first ultrasonic transducer ( US1 ) on. This first bandwidth ( Δf 1 ) a first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) for the amplitude ( A. ) the first sound emission of a first ultrasonic transducer ( US1 ) defined here in such a way that this first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic sensor ( US1 ) the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ) minus the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) also half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ) is.
Figur 4Figure 4
4 wird hier genutzt um grundsätzliche Begrifflichkeiten für das Verständnis von Begriffen, die in dieser Schrift Verwendung finden, zu erläutern. 4 zeigt eine beispielhafte, zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei Anregung mit einem zweiten Anregungssignal (AS2) mit der zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ). Die beispielhafte, zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) weist ein zweites Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei einer zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf. Der beispielhafte zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist in dem Beispiel der 4 eine zweite Bandbreite (Δf2 ) der zweiten spektralen Ultraschallburstamplitude (A2) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf. In dieser Schrift wird diese zweite Bandbreite (Δf2 ) eines zweiten Amplitudenspektrums (A2) für die Amplitude (A) der zweiten Schallabstrahlung eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) hier so definiert, dass diese zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschallsensors (US2) die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) beträgt, minus der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) ebenfalls die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) beträgt, ist. 4th is used here to explain basic terms for the understanding of terms that are used in this document. 4th shows an exemplary, second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a second ultrasonic transducer ( US2 ) with excitation with a second excitation signal ( AS2 ) with the second excitation frequency ( f A2 ). The exemplary second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) has a second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at a second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) on. The exemplary second ultrasonic transducer ( US2 ) in the example of 4th a second bandwidth ( Δf 2 ) the second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a second ultrasonic transducer ( US2 ) on. This second range ( Δf 2 ) a second amplitude spectrum ( A2 ) for the amplitude ( A. ) the second sound emission of a second ultrasonic transducer ( US2 ) defined here so that this second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic sensor ( US2 ) the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ) minus the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) also half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ) is.
Figur 5Figure 5
5 wird hier ebenfalls genutzt um grundsätzliche Begrifflichkeiten für das Verständnis von Begriffen, die in dieser Schrift Verwendung finden, zu erläutern. 5 zeigt eine beispielhafte, dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei Anregung mit einem Sendesignal der dritten Anregungsfrequenz (fA3 ). Die beispielhafte dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) weist ein drittes Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei einer dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf. Der beispielhafte dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist in dem Beispiel der 5 eine dritte Bandbreite (Δf3 ) der dritten spektralen Ultraschallburstamplitude (A3) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf. In dieser Schrift wird diese dritte Bandbreite (Δf3 ) einer dritten spektralen Ultraschallburstamplitude (A3) für die Amplitude (A) der dritten Schallabstrahlung eines dritten Ultraschall-Transducers (US3) hier so definiert, dass diese dritte Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschallsensors (US3) die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ) beträgt, minus der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) ebenfalls die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ) beträgt, ist. 5 is also used here to explain basic terminology for understanding terms that are used in this document. 5 shows an exemplary third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a third ultrasonic transducer ( US3 ) with excitation with a transmission signal of the third excitation frequency ( f A3 ). The exemplary third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) has a third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at a third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) on. The exemplary third ultrasonic transducer ( US3 ) in the example of 5 a third bandwidth ( Δf 3 ) the third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) for the amplitude ( A. ) the sound radiation of a third ultrasonic transducer ( US3 ) on. This third range ( Δf 3 ) a third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) for the amplitude ( A. ) the third sound emission of a third ultrasonic transducer ( US3 ) defined here in such a way that this third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic sensor ( US3 ) the third upper half-maximum amplitude frequency ( f 3o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) half of the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ) minus the third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) also half of the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ) is.
Figur 6Figure 6
6 zeigt beispielhaft in zwei Extremkonfigurationen die Überlagerung eines ersten Amplitudenspektrums in Form einer ersten spektralen Ultraschallburstamplitude (A1) eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) und eines zweiten Amplitudenspektrums in Form einer zweiten spektralen Ultraschallburstamplitude (A2) eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und eines dritten Amplitudenspektrums in Form einer dritten spektralen Ultraschallburstamplitude (A3) eines dritten Ultraschall-Transducers (US3). 6th shows as an example in two extreme configurations the superposition of a first amplitude spectrum in the form of a first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of a first ultrasonic transducer ( US1 ) and a second amplitude spectrum in the form of a second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) a second ultrasonic transducer ( US2 ) and a third amplitude spectrum in the form of a third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) a third ultrasonic transducer ( US3 ).
Figur 6aFigure 6a
In der 6a ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US12) kleiner als die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). In the 6a is the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US12) smaller than the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ).
Außerdem ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US12) kleiner als die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2).In addition, the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US12) smaller than the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) kleiner als die die Hälfte der Summe aus der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2)Furthermore, the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) less than half of the sum of the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 )
In der 6a ist zudem der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) kleiner als die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2).In the 6a is also the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) smaller than the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ).
Außerdem ist zudem der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) kleiner als die dritte Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In addition, the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) smaller than the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) kleiner als die Hälfte der Summe aus der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).Furthermore, the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasound Transducers ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) less than half of the sum of the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
In dem Beispiel der 6a ist darüber hinaus die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) in etwa gleich der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 6a is also the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) roughly equal to the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
In dem Beispiel der 6a ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) in etwa gleich dem Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 6a is the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) roughly equal to the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Der Vorteil einer Wahl der Parameter der verschiedenen Ultraschall-Transducer liegt in der möglichen Kombination der hier beispielhaften drei Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) zu einem einzigen Ultraschall-Transducer-System erhöhter Breite. Statt der Ultraschall-Transducer können in analoger Weise auch Ultraschallsender zum Senden und Ultraschallempfänger zum Empfangen von Ultraschallbursts verwendet werden. D.h. die Sendefunktion kann apparativ von der Empfangsfunktion getrennt werden. Werden statt der Ultraschall-Transducer Ultraschallempfänger verwendet, so verbreitet sich in analoger Weise zusätzlich auch die Empfangsbandbreite des Gesamtsystems entsprechend, was viele Vorteile ermöglicht.The advantage of choosing the parameters of the various ultrasonic transducers lies in the possible combination of the three ultrasonic transducers exemplified here ( US1 , US2 , US3 ) to a single ultrasonic transducer system of increased width. Instead of the ultrasonic transducers, it is also possible in an analogous manner to use ultrasonic transmitters for transmitting and ultrasonic receivers for receiving ultrasonic bursts. In other words, the transmission function can be separated from the reception function in terms of equipment. If ultrasonic receivers are used instead of the ultrasonic transducers, the reception bandwidth of the overall system is also spread in an analogous manner, which enables many advantages.
So ist es beispielsweise möglich, einen Ultraschallburst als Ultraschallsignal durch ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) auszustrahlen, dessen benötigte Frequenzbandbreite die Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg ) des Ultraschallsensorsystems (USS) mit mehreren Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) voll ausnutzt. Dabei ist in dem Beispiel der 6a die beispielhafte Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg ) des Ultraschallsensorsystems (USS) aus dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) und dem dritten Ultraschall-Transducer (US3) größer als die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und größer als die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und größer als die dritte Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).For example, it is possible to generate an ultrasonic burst as an ultrasonic signal by such an ultrasonic sensor system ( USS ) whose required frequency bandwidth is the total frequency bandwidth ( Δf g ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) with several ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) fully exploited. In the example, the 6a the exemplary total frequency bandwidth ( Δf g ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) from the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third ultrasonic transducer ( US3 ) larger than the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and larger than the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and larger than the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Hierdurch wird es möglich dass zu einem ersten Zeitpunkt während der Aussendung eines Ultraschallbursts ein erster der Ultraschall-Transducer mehr als 50% der Schallenergie bei einer ersten Frequenz aussendet und ein zweiter der Ultraschall-Transducer weniger als 50% der Schallenergie bei dieser ersten Frequenz aussendet während zu einem zweiten Zeitpunkt während der Aussendung des Ultraschallbursts der erste der Ultraschall-Transducer weniger als 50% der Schallenergie bei einer zweiten Frequenz aussendet und der zweite der Ultraschall-Transducer mehr als 50% der Schallenergie bei dieser zweiten Frequenz aussendet. Dabei sind der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt voneinander zeitlich beabstandet und die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden.This makes it possible for a first one of the ultrasonic transducers to emit more than 50% of the sound energy at a first frequency and a second of the ultrasonic transducers to emit less than 50% of the sound energy at this first frequency at a first point in time during the emission of an ultrasonic burst At a second point in time during the emission of the ultrasonic burst, the first of the ultrasonic transducers emits less than 50% of the sound energy at a second frequency and the second of the ultrasonic transducers emits more than 50% of the sound energy at this second frequency. The first point in time and the second point in time are spaced apart from one another in time and the first frequency is different from the second frequency.
Umgekehrt wird es im Falle eines Empfangsbetriebs der Ultraschall-Transducer möglich, dass zu einem ersten Zeitpunkt während des Empfangs eines reflektierten Ultraschallbursts ein erster der Ultraschall-Transducer (US1) mehr als 50% der Empfangsamplitude bei einer ersten Frequenz empfängt und ein zweiter der Ultraschall-Transducer (US2) weniger als 50% der Empfangsamplitude bei dieser ersten Frequenz empfängt während zu einem zweiten Zeitpunkt während des Empfangs des reflektierten Ultraschallbursts der erste der Ultraschall-Transducer (US1) weniger als 50% der Empfangsamplitude bei einer zweiten Frequenz empfängt und der zweite der Ultraschall-Transducer (US2) mehr als 50% der Empfangsamplitude bei dieser zweiten Frequenz empfängt. Dabei sind der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt voneinander zeitlich beabstandet und die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden.Conversely, if the ultrasonic transducers are in reception mode, a first of the ultrasonic transducers ( US1 ) receives more than 50% of the reception amplitude at a first frequency and a second receives the ultrasonic transducer ( US2 ) less than 50% of the reception amplitude at this first frequency receives while at a second point in time during the reception of the reflected ultrasonic burst the first of the ultrasonic transducers ( US1 ) receives less than 50% of the reception amplitude at a second frequency and the second receives the ultrasonic transducer ( US2 ) receives more than 50% of the reception amplitude at this second frequency. The first point in time and the second point in time are spaced apart from one another in time and the first frequency is different from the second frequency.
Hierdurch wird die Aussendung von Ultraschallbursts mit komplexerer Kodierung und mit größerer Frequenzbandbreite möglich, was eine wesentlich bessere Erhöhung des Störabstandes und damit der Reichweite ermöglicht. Auch ist die Erfassung besser aufgelöster Reflexionssignale der Ultraschallburst möglich.This enables the transmission of ultrasonic bursts with more complex coding and with a larger frequency bandwidth, which enables a significantly better increase in the signal-to-noise ratio and thus the range. It is also possible to acquire better-resolved reflection signals from the ultrasonic bursts.
Figur 6bFigure 6b
In der 6b ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) größer als die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).In the 6b is the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) larger than the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ).
Außerdem ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) größer als die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2).In addition, the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) greater than the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) größer als die die Hälfte der Summe aus der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2)Furthermore, the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) greater than half of the sum of the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 )
In der 6b ist zudem der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) größer als die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). In the 6b is also the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) greater than the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ).
Außerdem ist zudem der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) größer als die dritte Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In addition, the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) greater than the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) größer als die die Hälfte der Summe aus der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).Furthermore, the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) greater than half of the sum of the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
In dem Beispiel der 6b ist darüber hinaus die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) in etwa gleich der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 6b is also the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) roughly equal to the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
In dem Beispiel der 6b ist der Frequenzabstand (Δf12 ) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) in etwa gleich dem Frequenzabstand (Δf23 ) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 6b is the frequency spacing ( Δf 12 ) between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) roughly equal to the frequency spacing ( Δf 23 ) between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Bei einer Wahl der Parameter der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) entsprechend der 6b können zwar ebenfalls kompliziertere Signale ausgesendet werden. Ein kontinuierlicher Frequenz-Sweep (Chirp) ist aber nicht mehr möglich, da es zu erheblichen Amplitudeneinbrüchen kommt, wenn die gemeinsame Anregungsfrequenz (fA ) der Ultraschall-Transducer (US, US2, US3) in einem Frequenzbereich zwischen den Amplitudenspektren, hier die drei beispielhaften spektralen Ultraschallburstamplituden (A1, A2, A3) der beispielhaften drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3), liegt. Die entsprechenden Amplitudeneinbrüche der 6a sind erheblich geringer.When choosing the parameters of the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) according to the 6b more complicated signals can also be sent out. A continuous frequency sweep (chirp) is no longer possible, however, as there are considerable drops in amplitude when the common excitation frequency ( f A ) the ultrasonic transducer (US, US2 , US3 ) in a frequency range between the amplitude spectra, here the three exemplary spectral ultrasonic burst amplitudes ( A1 , A2 , A3 ) of the exemplary three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ), lies. The corresponding drops in amplitude of the 6a are considerably lower.
Grundsätzlich sind zwei grundsätzliche Betriebsmodi für ein solches Ultraschallsensorsystem möglich:
- a) Im ersten Betriebsmodus werden alle Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit dem gleichen Ansteuersignal (AS) und damit mit der gleichen Ansteuermomentanfrequenz (fA ) und phasensynchron angesteuert. Liegt die gemeinsame Ansteuermomentanfrequenz (fA ) innerhalb der Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg ) des Ultraschallsensorsystems (USS), so schwingt mindestens einer der Ultraschallsender (US1, US2, US3) an.
- b) Im zweiten Betriebsmodus wird zumindest einer der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit einem anderen Ansteuersignal (AS1, AS2, AS3) und damit typischerweise nicht mehr mit der gleichen Ansteuermomentanfrequenz (fA ), sondern mit einer anderen Ansteuermomentanfrequenz (fA1 , fA2 , fA3 ) und nicht phasensynchron angesteuert.
Basically, two basic operating modes are possible for such an ultrasonic sensor system: - a) In the first operating mode, all ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) with the same control signal ( AS ) and thus with the same control instantaneous frequency ( f A ) and controlled phase-synchronously. Is the common control instantaneous frequency ( f A ) within the total frequency bandwidth ( Δf g ) of the ultrasonic sensor system ( USS ), at least one of the ultrasonic transmitters vibrates ( US1 , US2 , US3 ) at.
- b) In the second operating mode, at least one of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) with another control signal ( AS1 , AS2 , AS3 ) and thus typically no longer with the same control instantaneous frequency ( f A ), but with a different control instantaneous frequency ( f A1 , f A2 , f A3 ) and not controlled phase-synchronously.
Figuren 7 bis 10Figures 7 to 10
Die 7 bis 10 zeigen grundsätzlich mögliche Typen eines Frequenz-Sweeps. Bei einem Frequenz-Sweep werden ein oder mehrere Ultraschall-Transducer der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US2) mit einem Ansteuersignal (AS) angesteuert, bei dem die Ansteuermomentanfrequenz (fA ) eine Funktion der Zeit ist und sich während der Aussendung eines Ultraschallbursts (UB) durch diesen Ultraschall-Transducer ändert. In den Beispielen der 7 bis 10 sind verschiedene mögliche Ultraschall-Sweeps mit einem nichtlinearen Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) dargestellt. Die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) ist mit der Ansteuermomentanfrequenz (fA ) des Ansteuersignals (AS) der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) direkt verknüpft und folgt dieser typischerweise. In den Beispielen der 7 bis 10 wird beispielhaft zunächst nur ein erster Ultraschall-Transducer (US1) der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) für die Aussendung des Ultraschallbursts (UB) verwendet.the 7th until 10 basically show possible types of a frequency sweep. With a frequency sweep, one or more ultrasonic transducers of the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US2 ) with a control signal ( AS ) at which the instantaneous control frequency ( f A ) is a function of time and changes during the emission of an ultrasonic burst ( UB ) changes through this ultrasonic transducer. In the examples of the 7th until 10 are various possible ultrasonic sweeps with a non-linear course of the ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ) shown. The ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ) is with the control instantaneous frequency ( f A ) of the control signal ( AS ) the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) directly linked and typically follows it. In the examples of the 7th until 10 For example, initially only a first ultrasonic transducer ( US1 ) the ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) for the emission of the ultrasonic burst ( UB ) used.
7b stellt den Verlauf der ersten spektralen Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) in Abhängigkeit von der Ansteuermomentanfrequenz (fA ) in vertikaler Richtung korrespondierend zur 7a dar. 7b represents the course of the first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) as a function of the instantaneous control frequency ( f A ) in the vertical direction corresponding to 7a represent.
7a stellt den ersten Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) eines ersten Ultraschallteilbusts des Ansteuersignals zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) mittels des ersten Ultraschall-Transducers (US1) dar. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist eine erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) und eine erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) auf. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) beginnt in dem Beispiel der 7a der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) entsprechend einer ersten Startfrequenz (f1s ) zu senden und Schall abzustrahlen. Hierzu wird typischerweise der erste Ultraschallsender (US1) mit einem Ansteuersignal (AS) mit einer korrespondierenden momentanen ersten Startansteuerfrequenz [fA1s ] angesteuert. Zu einem ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50% ) sendet der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Halbfrequenz (f1/50% ). Hierzu wird typischerweise der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einem Ansteuersignal mit einer korrespondierenden momentanen ersten Halbfrequenzansteuerfrequenz [fA1/50% ] angesteuert. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) stoppt in dem Beispiel der 7a der erste Ultraschall-Transducer (US1) den Sendevorgang mit einer ersten Endfrequenz (f1e ). Hierzu wird typischerweise zu diesem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) der erste Ultraschallsender (US1) mit einem Ansteuersignal mit einer korrespondierenden momentanen ersten Endansteuerfrequenz [fA1e ] angesteuert. 7a represents the first frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) a first ultrasonic part of the control signal to generate an ultrasonic burst ( UB ) using the first ultrasonic transducer ( US1 ). The first ultrasonic transducer ( US1 ) has a first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) and a first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) on. At a first transmission start time ( t 1s ) begins in the example of 7a the first ultrasonic transducer ( US1 ) with an instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) corresponding to a first start frequency ( f 1s ) and emit sound. For this purpose, the first ultrasonic transmitter ( US1 ) with a control signal ( AS ) with a corresponding momentary first start control frequency [ f A1s ] controlled. At a first half-frequency time ( t 1/50% ) the first ultrasonic transducer sends ( US1 ) with a first half frequency ( f 1/50% ). For this purpose, the first ultrasonic transducer ( US1 ) with a control signal with a corresponding momentary first half-frequency control frequency [ f A1 / 50% ] controlled. At a first sending end time ( t 1e ) stops in the example 7a the first ultrasonic transducer ( US1 ) the transmission process with a first end frequency ( f 1e ). For this purpose, at this first transmission end time ( t 1e ) the first ultrasonic transmitter ( US1 ) with a control signal with a corresponding momentary first final control frequency [ f A1e ] controlled.
Die erste Halbfrequenzansteuerfrequenz [fA1/50% ] wird im Sinne dieser Schrift wie folgt berechnet:
Die erste Startfrequenz (f1s ) liegt naturgemäß zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ).The first half-frequency control frequency [ f A1 / 50% ] is calculated in the sense of this document as follows: The first starting frequency ( f 1s ) naturally lies between the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ).
Die erste Halbfrequenz (f1/50% ) liegt genauso zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ).The first half frequency ( f 1/50% ) is also between the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ).
Die erste Endfrequenz (f1e ) liegt ebenfalls zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ).The first end frequency ( f 1e ) is also between the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ).
Die Ultraschallburstdauer (bd) ergibt sich in dem Beispiel der 7 als zeitliche Differenz zwischen dem ersten Sendeendzeitpunt (t1e ) minus dem ersten Sendestartzeitpunt (t1s ).
The ultrasonic burst duration ( bd ) results in the example of 7th as the time difference between the first transmission end time ( t 1e ) minus the first transmission start time ( t 1s ).
Der Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50% ), zu dem das Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Halbfrequenzansteuerfrequenz [fA1/50% ] bzw. zu dem die Sendefrequenz der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die erste Halbfrequenz (f1/50% ) aufweist, teilt die Burstdauer (bd) in eine erste zeitliche Burstphase (t1a ) und eine unmittelbar nachfolgende zweite zeitliche Burstphase (t1b ). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste Burstphase (t1a ) in der zeitlichen Länge erheblich verschieden im Vergleich zur zweiten Burstphase (t1b ) gestaltet wird. Hierdurch wird die Burstdauer (bd) in zwei zeitlich nicht gleich lange zeitliche Burstphasen (t1a , t1b ) unterteilt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) monoton, bevorzugt sogar streng monoton entweder fallend oder steigend ist. Die Anfangs- und Endphase der Schallaussendung zum An-und-Ausschalten des hier beispielhaften ersten Ultraschall-Transducers (US1) ist hier bei dieser Monotonie-Bedingung zur Vereinfachung nicht berücksichtigt, da naturgemäß der Einschaltvorgang immer steigend (steigend von 0 Hz) und der Ausschaltvorgang immer fallend (fallend auf 0 Hz) ist. In dem Beispiel der 7a ist der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) eines ersten Ultraschallteilbursts beispielhaft streng monoton fallend und die erste zeitliche Burstphase (t1a ) zeitlich erheblich kürzer als die zweite zeitliche Burstphase (t1b ).The half-frequency time ( t 1/50% ), to which the control signal of the first ultrasonic transducer ( US1 ) the half-frequency control frequency [ f A1 / 50% ] or to which the transmission frequency of the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) the first half frequency ( f 1/50% ) divides the burst duration ( bd ) into a first temporal burst phase ( t 1a ) and an immediately following second temporal burst phase ( t 1b ). According to the invention it is proposed that the first burst phase ( t 1a ) significantly different in length compared to the second burst phase ( t 1b ) is designed. This increases the burst duration ( bd ) in two burst phases that are not equally long in time ( t 1a , t 1b ) divided. It is also proposed that the frequency curve of the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) is monotonous, preferably even strictly monotonous, either decreasing or increasing. The start and end phase of the sound emission for switching the first ultrasonic transducer on and off as an example ( US1 ) is not taken into account here for the sake of simplicity in this monotonicity condition, since naturally the switch-on process is always increasing (increasing from 0 Hz) and the switch-off process is always decreasing (decreasing to 0 Hz). In the example of the 7a is the frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) of a first ultrasonic partial burst, for example, strictly monotonically falling and the first temporal burst phase ( t 1a ) significantly shorter in time than the second temporal burst phase ( t 1b ).
Figur 8Figure 8
8b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen. 8b equals to 7b . Reference is made to the corresponding description.
8a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton steigend ist und die erste zeitliche Burstphase (t1a ) zeitlich erheblich kürzer als die zweite zeitliche Burstphase (t1b ) ist. 8a equals to 7a with the difference that the frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) of a first partial ultrasonic burst within an ultrasonic burst ( UB ) is, for example, strictly monotonically increasing and the first temporal burst phase ( t 1a ) significantly shorter in time than the second temporal burst phase ( t 1b ) is.
Figur 9Figure 9
9b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen. 9b equals to 7b . Reference is made to the corresponding description.
9a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton steigend ist und die erste zeitliche Burstphase (t1a ) zeitlich erheblich länger als die zweite zeitliche Burstphase (t1b ) ist. 9a equals to 7a with the difference that the frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) of a first partial ultrasonic burst within an ultrasonic burst ( UB ) is, for example, strictly monotonically increasing and the first temporal burst phase ( t 1a ) significantly longer than the second burst phase ( t 1b ) is.
Figur 10Figure 10
10b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen. 10b equals to 7b . Reference is made to the corresponding description.
10a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton fallend ist und die erste zeitliche Burstphase (t1a ) zeitlich erheblich länger als die zweite zeitliche Burstphase (t1b ) ist. 10a equals to 7a with the difference that the frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) of a first partial ultrasonic burst within an ultrasonic burst ( UB ) is, for example, strictly monotonically decreasing and the first temporal burst phase ( t 1a ) significantly longer than the second burst phase ( t 1b ) is.
Figur 11Figure 11
11 zeigt eine beispielhafte Anordnung bestehend aus einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) und einem dritten Ultraschall-Transducer (US3). In dem Beispiel der 11 sind die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet, dessen Kantenlängen kleiner als das doppelte des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) ist. In dem Beispiel der 11 sind die Schallabstrahlflächen beispielhaft kreisförmig und für alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) beispielhaft gleich groß gewählt. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) sendet, wenn er sendet, mit einer ersten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f1m ). Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sendet, wenn er sendet, mit einer zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f2m ). Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) sendet, wenn er sendet, mit einer dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f3m ). 11 shows an exemplary arrangement consisting of a first ultrasonic transducer ( US1 ) and a second ultrasonic transducer ( US2 ) and a third ultrasonic transducer ( US3 ). In the example of the 11 are the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) arranged in an isosceles triangle, the edge lengths of which are less than twice the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) is. In the example of the 11 the sound-emitting surfaces are exemplarily circular and for all three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) selected to be the same size as an example. The first ultrasonic transducer ( US1 ) transmits, when it transmits, with a first instantaneous ultrasonic burst frequency ( f 1m ). The second ultrasonic transducer ( US2 ) transmits, when it transmits, at a second instantaneous ultrasonic burst frequency ( f 2m ). The third ultrasonic transducer ( US3 ) sends, when it sends, at a third instantaneous ultrasonic burst frequency ( f 3m ).
Bevorzugt werden die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet, dessen Kantenlängen kleiner als das Zehnfache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder kleiner als das Fünffache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Doppelte des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) ist.The ultrasonic transducers are preferred ( US1 , US2 , US3 ) arranged in an isosceles triangle, the edge lengths of which are less than ten times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or smaller than five times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or smaller than three times the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) and / or better smaller than twice the diameter of the sound-emitting surfaces of the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) is.
Figur 12Figure 12
12 entspricht der 7 mit dem Unterschied, dass nun ein Frequenz-Sweep mit Hilfe von drei Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) erzeugt wird. 12th equals to 7th with the difference that now a frequency sweep with the help of three ultrasonic sensors ( US1 , US2 , US3 ) is produced.
In dem Beispiel der 12 sollen beispielhaft alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit dem gleichen Ansteuersignal mit einer gleichen momentanen Ansteuerfrequenz (fA ) angesteuert werden und daher mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f1m , f2m , f3m ) Schall abstrahlen. Insofern senden in dem Beispiel der 12 im Gegensatz zur 11 alle drei beispielhaften Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit einer jeweiligen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f1m , f2m , f3m ) entsprechend der momentanen Ansteuerfrequenz (fA ) oder nicht oder nur vernachlässigbar, wenn die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) gerade außerhalb ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) des jeweiligen Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) liegt.In the example of the 12th should all three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) with the same control signal with the same current control frequency ( f A ) and therefore with the same instantaneous ultrasonic burst frequency ( f 1m , f 2m , f 3m ) Radiate sound. To this extent send in the example of 12th in contrast to 11 all three exemplary ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) with a respective instantaneous ultrasonic burst frequency ( f 1m , f 2m , f 3m ) according to the current control frequency ( f A ) or not or only negligible if the current control frequency ( f A ) just outside their respective bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) of the respective ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) lies.
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei eine erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf.The first ultrasonic transducer ( US1 ) has a first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) on.
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei eine zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf.The second ultrasonic transducer ( US2 ) has a second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) on.
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei eine dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf.The third ultrasonic transducer ( US3 ) has a third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) on.
Diese spektralen Ultraschallburstamplituden (A1, A2, A3) sollen hier beispielhaft der Situation der beispielhaften 6a entsprechen. Auf die zugehörige Beschreibung der 6a wird hier ausdrücklich verwiesen.These spectral ultrasonic burst amplitudes ( A1 , A2 , A3 ) are intended here to exemplify the situation of the exemplary 6a correspond. On the associated description of the 6a is expressly referred to here.
Im Gegensatz zur Aussendung des Ultraschallbursts (UB) entsprechend der 7a werden nun Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm ) abgestrahlt, die außerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegen. D.h. die Frequenzbandbreite des in 12 ausgesendeten Ultraschallbursts (UB) ist erheblich breiter, als die Frequenzbandbreite des in 7a ausgesendeten Ultraschallbursts (UB).In contrast to the emission of the ultrasonic burst ( UB ) according to the 7a ultrasonic burst instantaneous frequencies ( f m ) that are outside the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) lie. Ie the frequency bandwidth of the in 12th emitted ultrasonic bursts ( UB ) is considerably wider than the frequency bandwidth of the in 7a emitted ultrasonic bursts ( UB ).
Wichtig ist hier, dass die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) sich mit der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappt und dass die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) sich mit der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) überlappt.It is important here that the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) overlaps and that the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) overlaps.
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) innerhalb des Ultraschallbursts (UB) bei Aussendung mittels des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) einer beliebigen Kurve innerhalb der durch die Kopplung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) vergrößerten Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg ) des Ultraschallsensorsystems (USS) folgt. Insofern ist die 12 nur ein besonders bevorzugter Verlauf von vielen so möglich werdenden Verläufen.This now makes it possible for the first frequency curve ( SF1 ) the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) within the ultrasonic burst ( UB ) when transmitting by means of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third ultrasonic transducer ( US3 ) any curve within the range created by the coupling of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third ultrasonic transducer ( US3 ) increased overall frequency bandwidth ( Δf g ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) follows. To that extent is the 12th only one particularly preferred course of the many courses that have become possible.
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s ) beginnt in dem Beispiel der 12 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallteilbursts mit einer dritten Startfrequenz (f3s ), die einer dritten Anregungsstartfrequenz [fA3s ] für die Frequenz des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) strahlt dann den Ultraschallburst mit einer Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) ab, die zu diesem Sendestartzeitpunkt (t3s ) der dritten Startfrequenz (f3s ) entspricht. Die dritte Startfrequenz (f3s ) liegt notwendigerweise innerhalb der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3). In dem Beispiel der 12 liegt die dritte Startfrequenz (f3s ) außerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und außerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Für die zeitliche Dauer einer dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) sendet also nur der dritte Ultraschall-Transducer (US3). In diesem Zeitraum der einer dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen Anregungsfrequenz (fA ) mittels des Ansteuersignals (AS) nicht möglich.At a third transmission start time ( t 3s ) begins in the example of 12th the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the emission of a partial ultrasonic burst with a third start frequency ( f 3s ), which corresponds to a third excitation start frequency [ f A3s ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th together corresponding to driving excitation signal. The third ultrasonic transducer ( US3 ) then emits the ultrasonic burst with an ultrasonic burst instantaneous frequency ( f m ), which at this transmission start time ( t 3s ) the third start frequency ( f 3s ) is equivalent to. The third starting frequency ( f 3s ) is necessarily within the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ). In the example of the 12th is the third starting frequency ( f 3s ) outside the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and outside the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ). For the duration of a third single mode time ( smt 3 ) so only the third ultrasonic transducer sends ( US3 ). During this period of a third single-mode period ( smt 3 ) is a significant excitation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the current excitation frequency ( f A ) by means of the control signal ( AS ) not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) innerhalb der dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t2s ) beginnt in dem Beispiel der 12 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer zweiten Startfrequenz (f2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [fA2s ] für die Frequenz des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) strahlen ab diesem zweiten Sendestartzeitpunkt (t2s ) phasensynchron mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) in diesem Beispiel ab. Damit beginnt eine erste Dual-Mode-Zeit (dmt23 ), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall gleichzeitig abstrahlen.The control device ( AV ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 12th now the current control frequency ( f A ) within the third single mode time ( smt 3 ) continuously. At a second transmission start time ( t 2s ) begins in the example of 12th the second ultrasonic transducer ( US2 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the emission of an ultrasonic signal at a second start frequency ( f 2s ), which corresponds to a second excitation start frequency [ f A2s ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th corresponds to jointly controlling excitation signal. The third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) start broadcasting from this second start time ( t 2s ) phase-synchronously with the same instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) in this example. This starts a first dual mode time ( dmt 23 ), in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Emit sound at the same time.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt23 ), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Dadurch sinkt auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) mit der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen weiter ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t3e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung seines Ultraschallsignals bei einer dritten Endfrequenz (f3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [fA3e ] für die Frequenz der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 12 eine zweite Single-Mode-Zeit (smt2 ) in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlt.The control device ( AV ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 12th now the current control frequency ( f A ) within the dual mode time ( dmt 23 ), in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Radiate sound, continue to emit continuously. This also reduces the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) with which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound continues to radiate. At a third transmission end time ( t 3e ) stops in the example 12th the third ultrasonic transducer ( US3 ) the emission of its ultrasonic signal at a third end frequency ( f 3e ), which corresponds to a third final excitation frequency [ f A3e ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. In this example the 12th a second single mode time ( smt 2 ) in which only the second ultrasonic transducer ( US2 ) Emits sound.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) innerhalb der zweiten Single-Mode-Zeit (smt2 ) weiter kontinuierlich ab. Dadurch sinkt auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ), mit der der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlt weiter ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) beginnt in dem Beispiel der 12 der erste Ultraschall-Transducer (US1) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer ersten Startfrequenz (f1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [fA1s ] für die Frequenz der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) strahlen ab diesem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) phasensynchron mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) in diesem Beispiel ab. Damit beginnt eine zweite Dual-Mode-Zeit (dmt12 ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen.The control device ( AV ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 12th now the current control frequency ( f A ) within the second single mode time ( smt 2 ) continues to decrease continuously. This also reduces the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ), with which the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound continues to radiate. At a first transmission start time ( t 1s ) begins in the example of 12th the first ultrasonic transducer ( US1 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the emission of an ultrasonic signal at a first start frequency ( f 1s ), which has a first excitation start frequency [ f A1s ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th corresponds to jointly controlling excitation signal. The first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) start broadcasting from this first start time ( t 1s ) phase-synchronously with the same instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) in this example. This starts a second dual mode time ( dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Radiate sound.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt12 ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Dadurch sinkt auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ), mit der der zweite Ultraschall-Transducer (US2) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlen weiter ab.The control device for the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 12th now the current control frequency ( f A ) within the dual mode time ( dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Radiate sound, continue to emit continuously. This also reduces the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ), with which the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound continues to radiate.
Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t2e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer zweiten Endfrequenz (f2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [fA2e ] für die Frequenz der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Das heißt, dass zu diesem Zeitpunkt der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit einer Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) Schall abstrahlen, die dieser zweiten weiten Endfrequenz (f2e ) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 12 eine erste Single-Mode-Zeit (smt1 ) in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt.At a second sending end time ( t 2e ) stops in the example 12th the second ultrasonic transducer ( US2 ) the emission of an ultrasonic signal at a second end frequency ( f 2e ), which corresponds to a second final excitation frequency [ f A2e ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th corresponds to jointly controlling excitation signal. This means that at this point in time the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with an instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) Emit sound that corresponds to this second wide end frequency ( f 2e ) is equivalent to. In this example the 12th a first single-mode period ( smt 1 ) in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Emits sound.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) innerhalb der ersten Single-Mode-Zeit (smt1 ), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt, weiter kontinuierlich ab. Dadurch sinkt auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) mit der der verbliebene erste Ultraschall-Transducer (US1) noch Schall abstrahlt weiter ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer ersten Endfrequenz (f1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [fA1e ] für die Frequenz des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 12 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Das heißt, dass zu diesem Zeitpunkt der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) Schall abstrahlt, die dieser zweiten weiten Endfrequenz (f2e ) entspricht. Damit endet in diesem Beispiel der 12 die Aussendung des Ultraschallbursts (US) und damit die Burstdauer (bd). Die Schallabstrahlung endet dann insgesamt und der Ultraschallburst (UB) ist beendet.The control device for the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 12th now the current control frequency ( f A ) within the first single mode time ( smt 1 ), in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound emits, continues to emit continuously. This also reduces the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) with which the remaining first ultrasonic transducer ( US1 ) nor sound continues to radiate. At a first sending end time ( t 1e ) stops in the example 12th the first ultrasonic transducer ( US1 ) the emission of an ultrasonic signal at a first end frequency ( f 1e ), which corresponds to a first final excitation frequency [ f A1e ] for the frequency of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 12th corresponds to jointly controlling excitation signal. This means that at this point in time the first ultrasonic transducer ( US1 ) with an instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) Emits sound that corresponds to this second wide end frequency ( f 2e ) is equivalent to. This ends the in this example 12th the emission of the ultrasonic burst (US) and thus the burst duration ( bd ). The sound radiation then ends altogether and the ultrasonic burst ( UB ) is finished.
Figur 13Figure 13
13 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der 12. Dabei wird beispielsweise ein Ultraschallsensorsystem (USS) entsprechend 11 verwendet. Eine Ansteuervorrichtung (AV) kann Teil des Ultraschallsensorsystems (USS) sein oder auch außerhalb des Ultraschallsensorsystems (USS) angeordnet sein. 13th shows, in a simplified and schematic manner, an exemplary system for generating the exemplary frequency response of FIG 12th . For example, an ultrasonic sensor system ( USS ) corresponding 11 used. A control device ( AV ) can be part of the ultrasonic sensor system ( USS ) or outside of the ultrasonic sensor system ( USS ) be arranged.
Die Ansteuervorrichtung (AV) erzeugt ein oder mehrere Ansteuersignale (AS), dass hier beispielhaft parallel an eine Mehrzahl von Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) geführt wird. Somit werden die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) der Mehrzahl von Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) mit der gleichen Ansteuerfrequenz (fA ) des Ansteuersignals (AS) zum Schwingen angeregt. Die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) schwingen jedoch nur dann an, wenn die momentane Ansteuerfrequenz (fA ) des Ansteuersignals (AS) in ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) liegt.The control device ( AV ) generates one or more control signals ( AS ) that here, for example, a plurality of ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) to be led. Thus the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) the majority of ultrasound transducers ( US1 , US2 , US3 ) with the same control frequency ( f A ) of the control signal ( AS ) excited to vibrate. The ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) however only start to oscillate if the current control frequency ( f A ) of the control signal ( AS ) in their respective bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) lies.
Figur 14Figure 14
14 entspricht in wesentlichen Teilen der 12. Nun jedoch umfasst das Anregungssignal (AS) zeitweise mehr als eine Anregungsfrequenz (fA ). Beispielsweise kann das Ansteuersignal (AS) eine erste Anregungsfrequenz (fA1 ) eines ersten Anregungssignalanteils und eine zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) eines zweiten Anregungssignalanteils und eine dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) eines dritten Anregungssignalanteils umfassen. Der erste Anregungssignalanteil und der zweite Anregungssignalanteil und der dritte Anregungssignalanteil sind dann bevorzugt durch Summation zum eigentlichen Anregungssignal (AS) überlagert. 14th corresponds in essential parts to 12th . Now, however, the excitation signal includes ( AS ) at times more than one excitation frequency ( f A ). For example, the control signal ( AS ) a first excitation frequency ( f A1 ) a first excitation signal component and a second excitation frequency ( f A2 ) a second excitation signal component and a third excitation frequency ( f A3 ) include a third excitation signal component. The first excitation signal component and the second excitation signal component and the third excitation signal component are then preferably added to the actual excitation signal ( AS ) superimposed.
In dem Beispiel der 14 sollen zunächst in einer ersten Phase des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) beispielhaft alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit dem gleichen Ansteuersignal (AS) mit einer gleichen ersten Ansteuermomentanfrequenz (fA1 ) angesteuert werden. Insofern senden in dem Beispiel der 14 im Gegensatz zur 11 alle drei beispielhaften Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) wieder mit den Frequenzen entsprechend den Ansteuermomentanfrequenzen (fA1 , fA2 ) oder nicht oder nur vernachlässigbar, wenn die Ansteuermomentanfrequenzen (fA1 , fA2 ) gerade außerhalb ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) liegen.In the example of the 14th should initially in a first phase of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) for example all three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) with the same control signal ( AS ) with the same first control instantaneous frequency ( f A1 ) can be controlled. To this extent send in the example of 14th in contrast to 11 all three exemplary ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) again with the frequencies corresponding to the control instantaneous frequencies ( f A1 , f A2 ) or not or only negligible if the control instantaneous frequencies ( f A1 , f A2 ) just outside their respective bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) lie.
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei wie in 12 eine erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf.The first ultrasonic transducer ( US1 ) shows as in 12th a first spectral ultrasonic burst amplitude ( A1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) on.
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei wie in 12 eine zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf.The second ultrasonic transducer ( US2 ) shows as in 12th a second spectral ultrasonic burst amplitude ( A2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) on.
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei wie in 12 eine dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf.The third ultrasonic transducer ( US3 ) shows as in 12th a third spectral ultrasonic burst amplitude ( A3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) on.
Diese spektralen Ultraschallburstamplituden (A1, A2, A3) sollen hier wie in 12 beispielhaft der Situation der beispielhaften 6a entsprechen. Auf die zugehörige Beschreibung der 6a wird hier ausdrücklich verwiesen.These spectral ultrasonic burst amplitudes ( A1 , A2 , A3 ) should here as in 12th exemplary of the situation of exemplary 6a correspond. On the associated description of the 6a is expressly referred to here.
Im Gegensatz zur Aussendung des Ultraschallbursts (UB) entsprechend der 12 werden nun in der 14 zeitweise mehr als zwei Ultraschallburstmomentanfrequenzen innerhalb des abgestrahlten Ultraschallbursts, ausgesendet. D.h. die Frequenzbandbreite des in 14 ausgesendeten Ultraschallbursts (UB) ist auch bezogen auf einzelne Aussendezeitpunkte während der Burstdauer (bd) des Ultraschallbursts (UB) zumindest zeitweise erheblich breiter, als die momentane Frequenzbandbreite des in 12 ausgesendeten Ultraschallbursts (UB).In contrast to the emission of the ultrasonic burst ( UB ) according to the 12th are now in the 14th temporarily more than two instantaneous ultrasonic burst frequencies within the emitted ultrasonic burst, emitted. Ie the frequency bandwidth of the in 14th emitted ultrasonic bursts ( UB ) is also related to individual transmission times during the burst duration ( bd ) of the ultrasonic burst ( UB ) at least at times considerably wider than the current frequency bandwidth of the in 12th emitted ultrasonic bursts ( UB ).
Wichtig ist auch hier, dass die erste Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) sich mit der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappt und dass die zweite Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) sich mit der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) überlappt.It is also important here that the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) overlaps and that the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasound Transducers ( US2 ) with the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) overlaps.
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) mittels des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) als erster Ultraschallteilbursts innerhalb des Ultraschallbursts (UB) und damit erste Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) einer beliebigen Kurve innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite folgt. Insofern ist die 14 nur ein besonders bevorzugter Verlauf von vielen so möglich werdenden Verläufen.This now makes it possible for the first frequency curve ( SF1 ) the first excitation frequency ( f A1 ) a first signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) using the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third ultrasonic transducer ( US3 ) as the first ultrasonic partial burst within the ultrasonic burst ( UB ) and thus the first frequency curve ( SF1 ) the ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) follows any curve within the thus increased total bandwidth. To that extent is the 14th only one particularly preferred course of the many courses that have become possible.
Des Weiteren ist es aber auch möglich, dass zusätzlich zum erstem Frequenzverlauf (SF1) ein zweiter Frequenzverlauf (SF2) einer zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) und ggf. ein nicht gezeichneter dritter Frequenzverlauf (SF3) einer dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm3 ) eines dritten Ultraschallteilbursts innerhalb des Ultraschallbursts (UB) einer beliebigen zweiten Kurve bzw. dritten, nicht gezeichneten Kurve innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite unabhängig von dem ersten Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) folgen. Insofern ist die 14 nur ein besonders bevorzugter Verlauf von vielen so möglich werdenden Verläufen und Frequenzverlaufskombinationen. Auch können theoretisch n Frequenzverläufe, mit n als ganzer positiver Zahl, n Ultraschallburstmomentanfrequenzen von Ultraschallteilbursts innerhalb des Ultraschallbursts (UB) n beliebigen Kurven innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite unabhängig von dem ersten Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) (fA1 ) folgenFurthermore, it is also possible that in addition to the first frequency curve ( SF1 ) a second frequency curve ( SF2 ) a second instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m2 ) of a second ultrasonic partial burst within an ultrasonic burst ( UB ) and possibly a third frequency curve (not shown) ( SF3 ) a third instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m3 ) of a third ultrasonic partial burst within the ultrasonic burst ( UB ) any second curve or third curve, not shown, within the overall bandwidth increased in this way, regardless of the first frequency curve ( SF1 ) the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) follow. To that extent is the 14th only one particularly preferred course of many courses and frequency course combinations that have become possible as possible. Theoretically, n frequency curves, with n as a whole positive number, n ultrasonic burst instantaneous frequencies of ultrasonic partial bursts within the ultrasonic burst ( UB ) n arbitrary curves within the thus increased total bandwidth independent of the first frequency curve ( SF1 ) the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) ( f A1 ) follow
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s ) beginnt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals mit einer dritten Startfrequenz (f3s ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ), die einer dritten Anregungsstartfrequenz [fA3s ] für die erste Anregungsfrequenz (fA1 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Die dritte Startfrequenz (f3s ) liegt innerhalb der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3). In dem Beispiel der 14 liegt die dritte Startfrequenz (f3s ) außerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und außerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Für die zeitliche Dauer einer dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) sendet also nur der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ). In diesem Zeitraum der einer dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) nicht möglich.At a third transmission start time ( t 3s ) begins in the example of 14th the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the transmission of an ultrasonic signal with a third start frequency ( f 3s ) as the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ), which corresponds to a third excitation start frequency [ f A3s ] for the first excitation frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. The third starting frequency ( f 3s ) is within the third range ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ). In the example of the 14th is the third starting frequency ( f 3s ) outside the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and outside the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ). For the duration of a third single mode time ( smt 3 ) so only the third ultrasonic transducer sends ( US3 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ). During this period of a third single-mode period ( smt 3 ) is a significant excitation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the current first excitation frequency ( f A1 ) not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 13 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) innerhalb der dritten Single-Mode-Zeit (smt3 ) kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t2s ) beginnt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals mit ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) bei einer zweiten Startfrequenz (f2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [fA2s ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt eine Dual-Mode-Zeit (dmt23 ), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlen.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 13th now the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) within the third single mode time ( smt 3 ) continuously. At a second transmission start time ( t 2s ) begins in the example of 14th the second ultrasonic transducer ( US2 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the transmission of an ultrasonic signal with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) at a second start frequency ( f 2s ), which corresponds to a second excitation start frequency [ f A2s ] for the current first control frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. This starts a dual mode time ( dmt 23 ), in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) radiate.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt23 ), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t3e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) bei einer dritten Endfrequenz (f3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [fA3e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 14 eine zweite Single-Mode-Zeit (smt2 ) in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlt.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the first current control frequency ( f A1 ) within the dual mode time ( dmt 23 ), in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) continue to radiate continuously. At a third transmission end time ( t 3e ) stops in the example 14th the third ultrasonic transducer ( US3 ) the transmission of an ultrasonic signal with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) at a third end frequency ( f 3e ), which corresponds to a third final excitation frequency [ f A3e ] for the current first control frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. In this example the 14th a second single mode time ( smt 2 ) in which only the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) radiates.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) innerhalb der zweiten Single-Mode-Zeit (smt2 ) weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) beginnt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) bei einer ersten Startfrequenz (f1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [fA1s ] für die Ansteuerfrequenz (fA1 ) der drei Ultraschall-Transducer(US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt eine Dual-Mode-Zeit (dmt12 ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) Schall abstrahlen.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) within the second single mode time ( smt 2 ) continues to decrease continuously. To a first transmission start time ( t 1s ) begins in the example of 14th the first ultrasonic transducer ( US1 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the emission of an ultrasonic signal of the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) at a first start frequency ( f 1s ), which has a first excitation start frequency [ f A1s ] for the control frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. This starts a dual mode time ( dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) Radiate sound.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt12 ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t2e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) bei einer zweiten Endfrequenz (f2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [fA2e ] für die erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 14 eine erste Single-Mode-Zeit (smt1 ) in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlt.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) within the dual mode time ( dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) continue to radiate continuously. At a second sending end time ( t 2e ) stops in the example 14th the second ultrasonic transducer ( US2 ) the transmission of an ultrasonic signal with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) at a second end frequency ( f 2e ), which corresponds to a second final excitation frequency [ f A2e ] for the first control frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. In this example the 14th a first single-mode period ( smt 1 ) in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) radiates.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 danach die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) innerhalb der ersten Single-Mode-Zeit (smt1 ), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlt, weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung des anteiligen Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) bei einer ersten Endfrequenz (f1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [fA1e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals entspricht. Damit endet in diesem Beispiel der 12 die Aussendung des Ultraschallbursts (US) und damit die Burstdauer (bd). Die Schallabstrahlung endet dann.The control device for the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th then the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) within the first single mode time ( smt 1 ), in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) emits, continues to emit continuously. At a first sending end time ( t 1e ) stops in the example 14th the first ultrasonic transducer ( US1 ) the transmission of the proportional ultrasonic signal with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) at a first end frequency ( f 1e ), which corresponds to a first final excitation frequency [ f A1e ] for the current first control frequency ( f A1 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th corresponds to jointly controlling excitation signal. This ends the in this example 12th the emission of the ultrasonic burst (US) and thus the burst duration ( bd ). The sound radiation then ends.
Im Gegensatz zur 12 wird nun zumindest für einen zeitlichen Teilabschnitt der Burstdauer (bd) parallel zu dem ersten Ultraschallteilburst mit dem ersten Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) ein zweiter Ultraschallburstanteil mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) bevorzugt durch Summation im Ansteuersignal (AS) überlagert. Das Ansteuersignal (AS) weist also typischerweise in den Zeitabschnitten dieser Überlagerung eine erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) als ersten Frequenzanteil und eine zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) als Frequenzanteile auf.In contrast to 12th is now at least for a time segment of the burst duration ( bd ) parallel to the first partial ultrasound burst with the first frequency curve ( SF1 ) the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) a second ultrasonic burst part with a second frequency curve ( SF2 ) the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) preferably through summation in the control signal ( AS ) superimposed. The control signal ( AS ) thus typically has a first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) as a first frequency component and a second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) as frequency components.
In dem Beispiel der 14 wird beispielhaft in der ersten Single-Mode-Zeit (smt1 ) durch Erzeugung dieses zweiten Frequenzverlaufs (SF2) der zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) von der Struktur des Ultraschallbursts der 12 abgewichen.In the example of the 14th is exemplified in the first single-mode period ( smt 1 ) by generating this second frequency curve ( SF2 ) the second instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m2 ) of a second ultrasonic partial burst within an ultrasonic burst ( UB ) on the structure of the ultrasonic burst of the 12th deviated.
Zu einem weiteren dritten Sendestartzeitpunkt (t3sb) beginnt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines zusätzlichen Ultraschallteilbursts mit der dritten Startfrequenz (f3s ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ), die wieder hier der dritten Anregungsstartfrequenz [fA3s ] für die zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Hierbei umfasst ab diesem Zeitpunkt, dem dritten Sendestartzeitpunkt (t3sb), das Ansteuersignal (AS) also nicht nur einen ersten Ultraschallteilburst mit einer ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ), sondern auch einen zweiten Ultraschallteilburst mit einer zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ). Die dritte Startfrequenz (f3s ) liegt wie zuvor typischerweise innerhalb der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Sie wird hier als beispielhaft unverändert angenommen. In dem Beispiel der 14 liegt die dritte Startfrequenz (f3s ) außerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und außerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Für die zeitliche Dauer einer dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) senden also in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit einer zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) jeweils ein Schallsignal ab.At a further third transmission start time (t 3sb ), in the example, the 14th the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the transmission of an additional ultrasonic partial burst with the third start frequency ( f 3s ) as the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ), which again here is the third excitation start frequency [ f A3s ] for the second excitation frequency ( f A2 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. From this point in time, the third transmission start point in time (t 3sb ), the control signal ( AS ) So not just a first partial ultrasonic burst with a first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ), but also a second ultrasonic partial burst with a second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ). The third starting frequency ( f 3s ) is typically within the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ). It is assumed here as unchanged by way of example. In the example of the 14th is the third starting frequency ( f 3s ) outside the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and outside the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ). Send for the duration of a third dual-mode time (dmt 13 ) in the example of 14th the third ultrasonic transducer ( US3 ) with a second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) and the first ultrasonic transducer ( US1 ) with a first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) each emits a sound signal.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1 ) an.Since the first momentary control frequency ( f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) below the third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ), the third ultrasonic transducer vibrates ( US3 ) not with the first current control frequency ( f A1 ) at.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1 ) an.Since the first momentary control frequency ( f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) also below the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ), the second ultrasonic transducer also vibrates ( US2 ) not with the first current control frequency ( f A1 ) at.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2 ) an.Since the second current control frequency ( f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) above the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ), the second ultrasonic transducer vibrates ( US2 ) not with the second current control frequency ( f A2 ) at.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2 ) an.Since the second current control frequency ( f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) above the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) lies, the first ultrasonic transducer vibrates ( US1 ) not with the second current control frequency ( f A2 ) at.
In diesem Zeitraum der einer dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ) nicht möglich.During this period of a third dual-mode time (dmt 13 ), a significant excitation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the current second excitation frequency ( f A2 ) not possible.
In diesem Zeitraum, der einer dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13), ist eine signifikante Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) nicht möglich.During this period, that of a third dual-mode time (dmt 13 ), a significant excitation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the current first excitation frequency ( f A1 ) not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) und damit die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) innerhalb der dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) zusammen kontinuierlich ab. Zu einem weiteren zweiten Sendestartzeitpunkt (t2sb) beginnt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) bei einer zweiten Startfrequenz (f2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [fA2s ] für die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) des zweiten Signalanteils des die drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt eine Tri-Mode-Zeit (tmt123), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) Schall abstrahlen.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the current second control frequency ( f A2 ) and thus the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) together continuously within the third dual-mode time (dmt 13). At a further, second transmission start time (t 2sb ), the begins in the example 14th the second ultrasonic transducer ( US2 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the emission of an ultrasonic signal with the second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) at a second start frequency ( f 2s ), which corresponds to a second excitation start frequency [ f A2s ] for the current second control frequency ( f A2 ) of the second signal component of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. This starts a tri-mode time (tmt 123 ) in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) and the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) Radiate sound.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1 ) an.Since the first momentary control frequency ( f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) below the third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ), the third ultrasonic transducer vibrates ( US3 ) not with the first current control frequency ( f A1 ) at.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1 ) an.Since the first momentary control frequency ( f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) also below the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ), the second ultrasonic transducer also vibrates ( US2 ) not with the first current control frequency ( f A1 ) at.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) nun unterhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) und oberhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nun mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2 ) an und emittiert Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ).Since the second current control frequency ( f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) now below the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) and above the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ), the second ultrasonic transducer vibrates ( US2 ) now with the second current control frequency ( f A2 ) and emits sound with the second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2 ) an und emittiert Schall der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ).Since the second current control frequency ( f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) above the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) lies, the first ultrasonic transducer vibrates ( US1 ) not with the second current control frequency ( f A2 ) and emits sound of the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ).
In diesem Zeitraum der einer dritten Tri-Mode-Zeit (tmt123) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit der momentanen zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ) nicht möglich.During this period of a third tri-mode time (tmt 123 ), a significant excitation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the current second excitation frequency ( f A2 ) not possible.
In diesem Zeitraum der einer dritten Tri-Mode-Zeit (tmt123) ist eine signifikante Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) nicht möglich.During this period of a third tri-mode time (tmt 123 ), a significant excitation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the current first excitation frequency ( f A1 ) not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1 ) und die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) innerhalb der Tri-Mode-Zeit (tmt123), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem weiteren dritten Sendeendzeitpunkt (t3eb) stoppt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung des Ultraschallsignals mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) bei einer dritten Endfrequenz (f3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [fA3e ] für die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) des Signalanteils der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 14 eine vierte Dual-Mode-Zeit (dmt12b) in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) Schall abstrahlen.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the first current control frequency ( f A1 ) and the second current control frequency ( f A2 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) within the tri-mode time (tmt 123 ) in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the first ultrasonic transducer ( US1 ) Radiate sound, continue to emit continuously. At a further third transmission end time (t 3eb), the stops in the example 14th the third ultrasonic transducer ( US3 ) the transmission of the ultrasonic signal with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) at a third end frequency ( f 3e ), which corresponds to a third final excitation frequency [ f A3e ] for the current second control frequency ( f A2 ) of the signal component of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. In this example the 14th a fourth dual-mode time (dmt 12b ) in which only the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) and the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) Radiate sound.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) innerhalb der vierten Dual-Mode-Zeit (dmt12b) weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) beginnt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) ebenfalls in einem festen Phasenverhältnis zur Aussendung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der Aussendung eines zweiten Ultraschallteilbursts des Ultraschallsignals bei einer ersten Startfrequenz (f1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [fA1s ] für die zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Das besondere hierbei ist, dass der erste Ultraschall-Transducer (US1) hierfür mit zwei Frequenzen, mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ), schwingen muss. Dies ist nicht immer möglich. In der Regel werden zu diesem Zeitpunkt die momentanen Ansteuerfrequenzen (fA1 , fA2 ) so dicht beieinanderliegen, dass es zu einer Schwebung der Schwingung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) kommt.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the current first control frequency ( f A1 ) and the current second control frequency ( f A2 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) continues to decrease continuously within the fourth dual-mode time (dmt 12b). At a first transmission start time ( t 1s ) begins in the example of 14th the first ultrasonic transducer ( US1 ) also in a fixed phase relationship to the emission of the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the emission of a second partial ultrasonic burst of the ultrasonic signal at a first start frequency ( f 1s ), which has a first excitation start frequency [ f A1s ] for the second control frequency ( f A2 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. The special thing about this is that the first ultrasonic transducer ( US1 ) for this with two frequencies, with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ), must swing. This is not always possible. As a rule, the current control frequencies ( f A1 , f A2 ) are so close together that the oscillation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) comes.
Damit beginnt eine zweite Tri-Mode-Zeit (dmt12 ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und gleichzeitig mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) Schall abstrahlt und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) Schall abstrahlt, wobei der erste Ultraschall-Transducer mit zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 und fm2 ) schwingt.This starts a second tri-mode time ( dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and simultaneously with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) Emits sound and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) Emits sound, the first ultrasonic transducer with two ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 and f m2 ) swings.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) innerhalb der zweiten Tri-Mode-Zeit (tmt112), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t2e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) bei einer zweiten Endfrequenz (f2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [fA2e ] für die zweite Ansteuerfrequenz (fA1 ) des zweiten Signalanteils der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 14 eine letzte Dual-Mode-Zeit (dmt11b), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt. Dabei schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) zunächst noch mit zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 ). Zum Ende hin verringert sich in dem Beispiel der 14 der Frequenzabstand zwischen der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) soweit, bis schließlich die beiden Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 ) in dem Beispiel der 14 gleich sind.The control device ( AS ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th now the current first control frequency ( f A1 ) and the current second control frequency ( f A2 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) within the second tri-mode time (tmt 112 ) in which the first ultrasound transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Radiate sound, continue to emit continuously. At a second sending end time ( t 2e ) stops in the example 14th the second ultrasonic transducer ( US2 ) the transmission of an ultrasonic signal with the second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) at a second end frequency ( f 2e ), which corresponds to a second final excitation frequency [ f A2e ] for the second control frequency ( f A1 ) of the second signal component of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. In this example the 14th a last dual-mode time (dmt 11b ) in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Emits sound. The first ultrasonic transducer vibrates ( US1 ) initially with two ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 ). In the example, the decreases towards the end 14th the frequency difference between the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) until finally the two ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 ) in the example of 14th are the same.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 somit die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) innerhalb der letzten Dual-Mode-Zeit (dmt11b), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt, weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung des anteiligen Ultraschallsignals bei einer ersten Endfrequenz (f1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [fA1e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Damit endet in diesem Beispiel der 14 die Aussendung des Ultraschallbursts (US) und damit die Burstdauer (bd). Die Schallabstrahlung endet dann.The control device for the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) lowers in the example 14th thus the current first control frequency ( f A1 ) and the current second control frequency ( f A2 ) within the last dual-mode time (dmt 11b ), in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound emits, continues to emit continuously. At a first sending end time ( t 1e ) stops in the example 14th the first ultrasonic transducer ( US1 ) the emission of the proportional ultrasonic signal at a first end frequency ( f 1e ), which corresponds to a first final excitation frequency [ f A1e ] for the current first control frequency ( f A1 ) and the current second control frequency ( f A2 ) of the three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) in the example of 14th jointly controlling excitation signal ( AS ) is equivalent to. This ends the in this example 14th the emission of the ultrasonic burst (US) and thus the burst duration ( bd ). The sound radiation then ends.
Figur 15Figure 15
15 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der folgenden 16. Dabei wird beispielsweise ein Ultraschallsensorsystem (USS) entsprechend 11 verwendet. 15th shows, in a simplified and schematic manner, an exemplary system for generating the exemplary frequency response of the following 16 . For example, an ultrasonic sensor system ( USS ) corresponding 11 used.
Im Gegensatz zum System der 13 verfügt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nun über eine eigene erste Ansteuerungsvorrichtung (AV1). Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) verfügt nun über eine eigene zweite Ansteuervorrichtung (AV2). Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) verfügt nun über eine eigene dritte Ansteuervorrichtung (AV3).In contrast to the system of 13th the first ultrasonic transducer ( US1 ) now via its own first control device ( AV1 ). The second ultrasonic transducer ( US2 ) now has its own second control device ( AV2 ). The third ultrasonic transducer ( US3 ) now has its own third control device ( AV3 ).
Die erste Ansteuervorrichtung (AV1) steuert den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit Hilfe eines ersten Ansteuersignals (AS1) an.The first control device ( AV1 ) controls the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the help of a first control signal ( AS1 ) at.
Die zweite Ansteuervorrichtung (AV2) steuert den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit Hilfe eines zweiten Ansteuersignals (AS2) an.The second control device ( AV2 ) controls the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the help of a second control signal ( AS2 ) at.
Die dritte Ansteuervorrichtung (AV3) steuert den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit Hilfe eines dritten Ansteuersignals (AS3) an.The third control device ( AV3 ) controls the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the help of a third control signal ( AS3 ) at.
Ein Steuergerät (SG) steuert über einen Datenbus (DB) die erste Ansteuerungsvorrichtung (AV1).A control unit (SG) controls the first control device ( AV1 ).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die zweite Ansteuerungsvorrichtung (AV2).The control unit (SG) controls the second control device ( AV2 ).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die dritte Ansteuerungsvorrichtung (AV3).The control unit (SG) controls the third control device ( AV3 ).
Bevorzugt werden die Ansteuerungsvorrichtungen (AV1, AV2, AV3) über den Datenbus synchronisiert. In dem Fall beinhalten die Ansteuerungsvorrichtungen (AV1, AV2, AV3) bevorzugt eigene Zeitbasen, also beispielsweise Taktgeneratoren oder Zeitgeber, die die Synchronisation über eine ausreichend lange Zeit ohne weitere Synchronisationssignale des Steuergeräts (SG) aufrechterhalten.The control devices ( AV1 , AV2 , AV3 ) synchronized via the data bus. In this case the control devices include ( AV1 , AV2 , AV3 ) preferably own time bases, for example clock generators or timers that maintain synchronization for a sufficiently long time without further synchronization signals from the control unit (SG).
Somit können die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) der Mehrzahl von Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) mit gleichen oder ungleichen Ansteuerfrequenzen (fA1 , fA2 , fA3 ) der Ansteuersignale (AS1, AS2, AS3) zum individuellen und unabhängigen Schwingen angeregt werden. Die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) schwingen jedoch jeweils nur dann an, wenn die momentanen Ansteuerfrequenzen (fA1 , fA2 , fA3 ) der jeweiligen Ansteuersignale (AS1, AS2, AS3) in ihrer jeweiligen, zugehörigen Bandbreite (Δf1 , Δf2 , Δf3 ) liegen.Thus, the ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) the majority of ultrasound transducers ( US1 , US2 , US3 ) with the same or different control frequencies ( f A1 , f A2 , f A3 ) the control signals ( AS1 , AS2 , AS3 ) are stimulated to swing individually and independently. The ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) however only start to oscillate if the current control frequencies ( f A1 , f A2 , f A3 ) of the respective control signals ( AS1 , AS2 , AS3 ) in their respective, associated bandwidth ( Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ) lie.
Figur 16Figure 16
16 entspricht der 12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1)der ersten momentanen Anregungsfrequenz (fA1 ) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) zusammen mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten momentanen Anregungsfrequenz (fA2 ) einer zweiten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) und zusammen mit einem dritten Frequenzverlauf (SF3) der dritten momentanen Anregungsfrequenz (fA3 ) einer dritten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) verwendet werden. Hierdurch strahlt das Ultraschallsensorsystem (USS) zumindest zeitweise ein Ultraschallsignal ab, dass einen ersten Ultraschallteilburst mit einer ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und einen zweiten Ultraschallteilburst mit einer zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) und einen dritten Ultraschallteilburst mit einer dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) summiert überlagert umfasst. 16 equals to 12th with the difference that now a first frequency curve ( SF1 ) the first momentary excitation frequency ( f A1 ) a first signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) together with a second frequency curve ( SF2 ) the second instantaneous excitation frequency ( f A2 ) a second signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) and together with a third frequency curve ( SF3 ) the third instantaneous excitation frequency ( f A3 ) a third signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) be used. This causes the ultrasonic sensor system to emit ( USS ) at least temporarily from an ultrasonic signal that a first ultrasonic partial burst with a first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and a second ultrasonic partial burst with a second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) and a third ultrasonic partial burst with a third ultrasonic instantaneous frequency ( f m3 ) summed up and superimposed.
Das entsprechende Signal kann sowohl mittels einer Vorrichtung entsprechend 15, als auch mittels einer Vorrichtung entsprechend 13 erzeugt werden.The corresponding signal can both by means of a device accordingly 15th , as well as by means of a device accordingly 13th be generated.
Da der erste Frequenzverlauf (SF1) komplett innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) zu erzeugen, wobei der erste Ultraschall-Transducer dann mit einem ersten Ansteuersignal (AS1) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) umfasst. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) strahlt dann einen ersten Ultraschallteilburst mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) aus, die der ersten Ansteuerfrequenz (fA1 ) entspricht.Since the first frequency curve ( SF1 ) completely within the first bandwidth ( Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) remains, it is possible to detect this part of the ultrasonic burst only with the first ultrasonic transducer ( US1 ), the first ultrasonic transducer then with a first control signal ( AS1 ) is controlled so that only the first control frequency ( f A1 ) includes. The first ultrasonic transducer ( US1 ) then emits a first partial ultrasonic burst with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) that corresponds to the first control frequency ( f A1 ) is equivalent to.
Da der zweite Frequenzverlauf (SF2) komplett innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) zu erzeugen, wobei der zweite Ultraschall-Transducer dann mit einem zweiten Ansteuersignal (AS2) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) umfasst. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) strahlt dann einen zweiten Ultraschallteilburst mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) aus, die der zweiten Ansteuerfrequenz (fA2 ) entspricht.Since the second frequency curve ( SF2 ) completely within the second bandwidth ( Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) remains, it is possible to only use the second ultrasonic transducer ( US2 ), the second ultrasonic transducer then with a second control signal ( AS2 ) is controlled so that only the second control frequency ( f A2 ) includes. The second ultrasonic transducer ( US2 ) then emits a second partial ultrasonic burst with the second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) that corresponds to the second control frequency ( f A2 ) is equivalent to.
Da der dritte Frequenzverlauf (SF3) komplett innerhalb der dritten Bandbreite (Δf3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem dritten Ultraschall-Transducer (US3) zu erzeugen, wobei der dritte Ultraschall-Transducer dann mit einem dritten Ansteuersignal (AS3) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die dritte Ansteuerfrequenz (fA3 ) umfasst. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) strahlt dann einen dritten Ultraschallteilburst mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) aus, die der dritten Ansteuerfrequenz (fA3 ) entspricht.Since the third frequency curve ( SF3 ) completely within the third bandwidth ( Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) remains, it is possible to only use the third ultrasonic transducer ( US3 ), the third ultrasonic transducer then with a third control signal ( AS3 ) is controlled so that only the third control frequency ( f A3 ) includes. The third ultrasonic transducer ( US3 ) then emits a third ultrasonic partial burst with the third ultrasonic instantaneous frequency ( f m3 ) that corresponds to the third control frequency ( f A3 ) is equivalent to.
Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s ) beginnt der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Startfrequenz (f1s ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine erste Ansteuervorrichtung (AV1) den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit einer momentanen ersten Ansteuerfrequenz (fA1 ) an, die der gewünschten ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) der Schallabstrahlung im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der 15 senkt die Ansteuervorrichtung (AV) bzw. die erste Ansteuervorrichtung (AV1) die momentane erste Ansteuerfrequenz (fA1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t1e ) beendet dann der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Schallabstrahlung bei einer ersten Endfrequenz (f1e ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ).At a first transmission start time ( t 1s ) the first ultrasonic transducer begins ( US1 ) with the first start frequency ( f 1s ) as the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) to vibrate and its sound signal with this first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) to radiate. To do this, one controls Control device ( AV ) or a first control device ( AV1 ) the first ultrasonic transducer ( US1 ) with a current first control frequency ( f A1 ) corresponding to the desired first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) corresponds essentially to the sound radiation. In the example of the 15th lowers the control device ( AV ) or the first control device ( AV1 ) the current first control frequency ( f A1 ) and thus the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) as time goes on. At a first sending end time ( t 1e ) then the first ultrasonic transducer ends ( US1 ) the sound radiation at a first end frequency ( f 1e ) as the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ).
Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t2s ) beginnt dann der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Startfrequenz (f2s ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine zweite Ansteuervorrichtung (AV2) den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit einer momentanen zweiten Ansteuerfrequenz (fA2 ) an, die der gewünschten zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der 15 senkt die Ansteuervorrichtung (AV) bzw. die zweite Ansteuervorrichtung (AV2) die momentane zweite Ansteuerfrequenz (fA2 ) und damit die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t2e ) beendet dann der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Schallabstrahlung bei einer zweiten Endfrequenz (f2e ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ).At a second transmission start time ( t 2s ) then the second ultrasonic transducer begins ( US2 ) with the second start frequency ( f 2s ) as the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) to vibrate and its sound signal with this second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) to radiate. For this purpose, a control device ( AV ) or a second control device ( AV2 ) the second ultrasonic transducer ( US2 ) with a momentary second control frequency ( f A2 ) corresponding to the desired second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) essentially corresponds to. In the example of the 15th lowers the control device ( AV ) or the second control device ( AV2 ) the current second control frequency ( f A2 ) and thus the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) as time goes on. At a second sending end time ( t 2e ) then terminates the second ultrasonic transducer ( US2 ) the sound radiation at a second end frequency ( f 2e ) as the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ).
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s ) beginnt dann der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Startfrequenz (f3s ) als dritte Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine dritte Ansteuervorrichtung (AV3) den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit einer momentanen dritten Ansteuerfrequenz (fA3 ) an, die der gewünschten momentanen Schwingfrequenz im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der 15 senkt die Ansteuervorrichtung (AV) bzw. die dritte Ansteuervorrichtung (AV3) die momentane dritte Ansteuerfrequenz (fA3 ) und damit die dritte Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t3e ) beendet dann der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Schallabstrahlung bei einer dritten Endfrequenz (f3e ) als dritte Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ).At a third transmission start time ( t 3s ) then the third ultrasonic transducer begins ( US3 ) with the third starting frequency ( f 3s ) as the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) to vibrate and its sound signal with the third ultrasonic instantaneous frequency ( f m3 ) to radiate. For this purpose, a control device ( AV ) or a third control device ( AV3 ) the third ultrasonic transducer ( US3 ) with a current third control frequency ( f A3 ), which essentially corresponds to the desired instantaneous oscillation frequency. In the example of the 15th lowers the control device ( AV ) or the third control device ( AV3 ) the current third control frequency ( f A3 ) and thus the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) as time goes on. At a third transmission end time ( t 3e ) then ends the third ultrasonic transducer ( US3 ) the sound radiation at a third end frequency ( f 3e ) as the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ).
In dem Beispiel der 16 liegt der erste Startzeitpunkt (t1s ) zeitlich vor dem zweiten Startzeitpunkt (t2s ) und dem dritten Startzeitpunkt (t3s ). Damit ergibt sich eine erste Single-Mode-Zeit (smt1 ), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) abstrahlt.In the example of the 16 is the first start time ( t 1s ) before the second start time ( t 2s ) and the third start time ( t 3s ). This results in a first single-mode time ( smt 1 ), in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) Sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) radiates.
In dem Beispiel der 16 liegt der zweite Startzeitpunkt (t2s ) zeitlich nach dem ersten Startzeitpunkt (t1s ) und zeitlich vor dem dritten Startzeitpunkt (t3s ). Damit ergibt sich eine erste Dual-Mode-Zeit (dmt1), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) Schall mit unterschiedlichen Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 ) abstrahlen.In the example of the 16 is the second start time ( t 2s ) after the first start time ( t 1s ) and before the third start time ( t 3s ). This results in a first dual-mode time (dmt 1 ) in which only the first ultrasonic transducer ( US1 ) with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) Sound with different ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 ) radiate.
Nach dem dritten Startzeitpunkt (t3s ) beginnt dann auch der dritte Ultraschall-Transducer (US3) Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) abzustrahlen. Damit ergibt sich in einem Zeitraum beginnend mit dem dritten Startzeitpunkt (t3s ) und endend mit dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) eine erste Tri-Mode-Zeit (tmt) in der alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) Schall mit drei voneinander unterschiedlichen Frequenzen abstrahlen. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) sendet Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) aus. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sendet Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) aus. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) sendet Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) aus.After the third start time ( t 3s ) then the third ultrasonic transducer also begins ( US3 ) Sound with the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) to radiate. This results in a period beginning with the third start time ( t 3s ) and ending with the first end time ( t 1e ) a first tri-mode time (tmt) in which all three ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) Emit sound with three different frequencies. The first ultrasonic transducer ( US1 ) sends sound with the first ultrasonic instantaneous frequency ( f m1 ) the end. The second ultrasonic transducer ( US2 ) sends sound with the second ultrasonic instantaneous frequency ( f m2 ) the end. The third ultrasonic transducer ( US3 ) sends sound with the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) the end.
In dem Beispiel der 16 liegt der erste Endzeitpunkt (t1e ) zeitlich vor dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ) und dem dritten Endzeitpunkt (t3e ). Damit ergibt sich eine zweite Dual-Mode-Zeit (dmt2), in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) Schall abstrahlt und der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) Schall abstrahlt. Die zweite Dual-Mode-Zeit (dmt2) endet mit dem zweiten Endzeitpunkt (t2e ).In the example of the 16 is the first end time ( t 1e ) before the second end time ( t 2e ) and the third end time ( t 3e ). This results in a second dual-mode time (dmt 2 ) in which only the second ultrasonic transducer ( US2 ) with the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) Emits sound and the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) Emits sound. The second dual mode time (dmt 2 ) ends with the second end time ( t 2e ).
In dem Beispiel der 16 liegt der zweite Endzeitpunkt (t2e ) zeitlich nach dem ersten Endzeitpunkt (t1e ) und zeitlich vor dem dritten Endzeitpunkt (t3e ). Damit ergibt sich eine zweite Single-Mode-Zeit (smt2 ), in der nur der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) Schall abstrahlt. Die zweite Single-Mode-Zeit (smt2 ) endet mit dem dritten Endzeitpunkt (t3e ). Dies ist dann auch das Ende des Ultraschallbursts.In the example of the 16 is the second end time ( t 2e ) after the first end time ( t 1e ) and before the third end time ( t 3e ). This results in a second single-mode time ( smt 2 ), in which only the third ultrasonic transducer ( US3 ) with the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) Emits sound. The second single-mode period ( smt 2 ) ends with the third end time ( t 3e ). This is then also the end of the ultrasonic burst.
Figur 17Figure 17
17 entspricht der 12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 ) eines ersten Ultraschallteilbursts entsprechend dem Frequenzverlauf der ersten momentanen Anregungsfrequenz (fA1 ) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) zusammen mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts entsprechend der zweiten momentanen Anregungsfrequenz (fA2 ) einer zweiten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) und zusammen mit einem dritten Frequenzverlauf (SF3) der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3 ) entsprechend der dritten momentanen Anregungsfrequenz (fA3 ) einer dritten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) verwendet werden. Im Unterschied zur vorausgehenden 16 enden nun alle Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) bei einer gemeinsamen Endfrequenz (fe) als jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 , fm2 , fm3 ) zu einem gemeinsamen Endzeitpunkt (te). Hier ist diese gemeinsame Endfrequenz (fe) so gewählt, dass sie von allen beispielhaften drei Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) erzeugt werden kann. Zwei der Frequenzverläufe sind hier beispielhaft monoton fallend, einer monoton steigend. 17th equals to 12th with the difference that now a first frequency curve ( SF1 ) the first instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 ) of a first partial ultrasound burst corresponding to the frequency curve of the first momentary excitation frequency ( f A1 ) a first signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) together with a second frequency curve ( SF2 ) the second instantaneous ultrasonic frequency ( f m2 ) of a second partial ultrasound burst corresponding to the second momentary excitation frequency ( f A2 ) a second signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) and together with a third frequency curve ( SF3 ) the third instantaneous ultrasonic frequency ( f m3 ) corresponding to the third instantaneous excitation frequency ( f A3 ) a third signal component of the control signal ( AS ) to generate an ultrasonic burst ( UB ) be used. In contrast to the previous one 16 now all frequency curves end ( SF1 , SF2 , SF3 ) at a common end frequency (f e ) as the respective instantaneous ultrasonic frequency ( f m1 , f m2 , f m3 ) at a common end time (t e ). Here this common end frequency (f e ) is chosen so that it can be used by all three exemplary ultrasonic transducers ( US1 , US2 , US3 ) can be generated. Two of the frequency curves are here, for example, monotonically decreasing, one monotonically increasing.
Figur 18 & Figur 19Figure 18 & Figure 19
Die Schallabstrahlung des Ultraschallsensorsystems (USS) entspricht bei Vernachlässigung des Abstands der Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) und der Dimensionen des Ultraschallsensorsystems (USS) selbst einer Multipolentwicklung einer sphärischen Kugelwellenfunktion. D.h. die Schallabstrahlkeule eines Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) des Ultraschallsensorsystems (USS) weist jeweils einen Öffnungswinkel auf. Die Schallabstrahlkeule eines Ultraschallsensors weist dabei eine Keulenachse auf. Wird die Schallabstrahlkeule senkrecht zur Keulenachse in einer Schnittfläche geschnitten, so ist die Intensitätsverteilung des Schalls in dieser Schnittfläche in der Regel nicht rotationssymmetrisch um den Durchstoßpunkt der Keulenachse durch diese Schnittebene herum verteilt, sondern in der Regel eher elliptisch. Bevorzugt ist der Öffnungswinkel der Schallabstrahlung eines Ultraschallsensors in der Vertikalen oft verschieden von dem Öffnungswinkel der Schallabstrahlung in der Horizontalen. In der 18 sind die Öffnungswinkel in der Horizontalen mit dem Index H bezeichnet und die Öffnungswinkel in der Vertikalen mit dem Index V. Die 18a skizziert die Situation in der Aufsicht. Die 18b skizziert die Situation in der Seitenansicht.The sound radiation of the ultrasonic sensor system ( USS ), if the distance between the ultrasonic sensors is neglected, corresponds to ( US1 , US2 , US3 ) and the dimensions of the ultrasonic sensor system ( USS ) even a multipole expansion of a spherical spherical wave function. Ie the sound radiation lobe of an ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) of the ultrasonic sensor system ( USS ) each has an opening angle. The sound radiation lobe of an ultrasonic sensor has a lobe axis. If the sound radiation lobe is cut perpendicular to the lobe axis in a cut surface, the intensity distribution of the sound in this cut surface is usually not distributed rotationally symmetrically around the point of penetration of the lobe axis through this cutting plane, but rather elliptically. The opening angle of the sound radiation of an ultrasonic sensor in the vertical is preferably often different from the opening angle of the sound radiation in the horizontal. In the 18th are the opening angles in the horizontal with the index H and the opening angles in the vertical with the index V. The 18a outlines the situation in supervision. the 18b outlines the situation from the side.
Die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel αv und den horizontalen Öffnungswinkel αH.The sound radiation lobe of the first ultrasonic transducer ( US1 ) of the ultrasound system ( USS ) have the vertical opening angle α v and the horizontal opening angle α H.
Die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel βv und den horizontalen Öffnungswinkel βH.The sound radiation lobe of the second ultrasonic transducer ( US2 ) of the ultrasound system ( USS ) have the vertical opening angle β v and the horizontal opening angle β H.
Die Schallabstrahlkeule des dritten Ultraschall-Transducers (US3) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel γv und den horizontalen Öffnungswinkel γH.The sound radiation lobe of the third ultrasonic transducer ( US3 ) of the ultrasound system ( USS ) have the vertical opening angle γ v and the horizontal opening angle γ H.
In dem Beispiel der 18 sind beispielhaft die Öffnungswinkel des ersten Ultraschall-Transducers (US1) größer gestaltet als die Öffnungswinkel des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und größer als die Öffnungswinkel des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 18th are an example of the opening angles of the first ultrasonic transducer ( US1 ) designed larger than the opening angle of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and larger than the opening angle of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
In dem Beispiel der 18 sind die Öffnungswinkel des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) kleiner gestaltet als die Öffnungswinkel des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und größer als die Öffnungswinkel des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In the example of the 18th are the opening angles of the second ultrasonic transducer ( US2 ) designed smaller than the opening angle of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and larger than the opening angle of the third ultrasonic transducer ( US3 ).
Die unterschiedlichen Öffnungswinkel lassen sich z.B. durch die Membrangröße im Vergleich zur Schallwellenlänge gestalten. Durch Materialauswahl und Materialdicke können die Resonanzfrequenzen angepasst werden. Auch die Wahl der Anregungsfrequenz (fA1 , fA2 , fA3 ) des jeweiligen Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) ändert die Dimensionen der Abstrahlkeule.The different opening angles can be designed, for example, by the size of the membrane compared to the sound wavelength. The resonance frequencies can be adapted through the choice of material and material thickness. The choice of the excitation frequency ( f A1 , f A2 , f A3 ) of the respective ultrasonic transducer ( US1 , US2 , US3 ) changes the dimensions of the radiation lobe.
Dies hat nun den Vorteil, dass sich bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen die Reflexionen gleich weit vom Ultraschallsystem entfernter Objekte (O1, O2) (siehe auch 19) durch die spektrale Zusammensetzung des reflektierten Signals unterscheiden. Auf diese Weise wird eine Winkelbestimmung möglich.This now has the advantage that with different excitation frequencies the reflections of objects equidistant from the ultrasound system ( O1 , O2 ) (see also 19th ) differ by the spectral composition of the reflected signal. In this way, it is possible to determine the angle.
Figur 20Figure 20
20 veranschaulicht, wie die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Modulationsarten nun bei Annäherung an ein wichtiges Objekt (O), beispielsweise ein Hindernis, eingesetzt werden können. 20th illustrates how the different types of modulation described above can now be used when approaching an important object ( O ), for example an obstacle, can be used.
In dem Beispiel der 20 wird die Burstdauer (bd) mit der Annäherung an das Objekt (O) verkürzt.In the example of the 20th the burst duration ( bd ) with the approach to the object ( O ) shortened.
Die Anzahl der gleichzeitig ausgesendeten Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) wird bei Unterschreiten eines Abstands zwischen Ultraschallsensorsystem (USS) und Objekt (O, O1, O2) von zwei auf drei erhöht. Die Anzahl der gleichzeitig ausgesendeten Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) ändert sich also mit der Annäherung an das Objekt (O). Innerhalb eines Ultraschallbursts wird die Anzahl der Frequenzverläufe zunächst von 1 auf 2 erhöht. Bei größerer Annäherung wird die Anzahl der Frequenzverläufe dann von 1 auf 3 innerhalb eines Ultraschallbursts erhöht.The number of simultaneously transmitted frequency curves ( SF1 , SF2 , SF3 ) is at Falling below a distance between the ultrasonic sensor system ( USS ) and object ( O , O1 , O2 ) increased from two to three. The number of simultaneously transmitted frequency curves ( SF1 , SF2 , SF3 ) thus changes with the approach to the object ( O ). Within an ultrasonic burst, the number of frequency curves is initially increased from 1 to 2. With closer proximity, the number of frequency curves is then increased from 1 to 3 within an ultrasonic burst.
Die Frequenzverläufe sind in dem Beispiel der 20 alle immer innerhalb eines Ultraschallbursts streng monoton fallen, wobei die Abfallgeschwindigkeit der Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) und damit der der Anregungsfrequenzen (fA ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) sinkt. Die Startfrequenz (f1s ) des ersten Frequenzverlaufs (SF1) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) wird mit Annäherung an das Objekt (O) verändert. Zunächst wird die Startfrequenz (f1s ) des ersten Frequenzverlaufs (SF1) innerhalb eines Ultraschallbursts mit Annäherung an das Objekt (O) angehoben, um dann bei weiterer Annäherung wieder abzufallen. Alle Ultraschallbursts weisen in dem Beispiel der 20 eine Single-Mode-Zeit (smt) auf, in der nur der Ultraschallteilburst mit dem ersten Frequenzverlauf (SF1) ausgesendet wird. Ein Zeitabschnitt der Aussendung des Ultraschallbursts (UB) weist eine Dual-Mode-Zeit (dmt) auf, in der nur die Ultraschallteilbursts mit dem ersten Frequenzverlauf (SF1) und mit dem zweiten Frequenzverlauf (SF3) ausgesendet werden. Ein anderer Teil der Ultraschallbursts weist eine Tri-Mode-Zeit (tmt) auf, in der die Ultraschallteilbursts mit dem ersten Frequenzverlauf (SF1) und mit dem zweiten Frequenzverlauf (SF3) und mit dem dritten Frequenzverlauf (SF3) ausgesendet werdenThe frequency curves are in the example of 20th all always fall strictly monotonically within an ultrasonic burst, whereby the rate of fall of the ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) and thus that of the excitation frequencies ( f A ) within an ultrasonic burst ( UB ) sinks. The start frequency ( f 1s ) of the first frequency curve ( SF1 ) within an ultrasonic burst ( UB ) is approaching the object ( O ) changes. First the start frequency ( f 1s ) of the first frequency curve ( SF1 ) within an ultrasonic burst approaching the object ( O ) is raised, and then falls off again when you get closer. In the example of FIG 20th a single mode time (smt) in which only the partial ultrasound burst with the first frequency curve ( SF1 ) is sent out. A period of the emission of the ultrasonic burst ( UB ) has a dual-mode time (dmt) in which only the partial ultrasound bursts with the first frequency profile ( SF1 ) and with the second frequency curve ( SF3 ) are sent out. Another part of the ultrasonic bursts has a tri-mode time (tmt) in which the ultrasonic partial bursts with the first frequency curve ( SF1 ) and with the second frequency curve ( SF3 ) and with the third frequency curve ( SF3 ) are sent out
Figur 21Figure 21
21 verdeutlicht die Situation bei der Verwendung zweier Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2). 21 illustrates the situation when using two ultrasonic sensor systems ( USS1 , USS2 ).
In diesem Beispiel entspreche zu besseren Erläuterung jedes für sich der beispielhaft zwei Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) in etwa dem beispielhaften Ultraschallsensorsystem (USS) der 11.In this example, each of the two ultrasonic sensor systems ( USS1 , USS2 ) in the example of the ultrasonic sensor system ( USS ) the 11 .
Jedes der Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) empfängt bei Verwendung unterschiedlicher Öffnungswinkel entsprechend 18 und unterschiedlicher Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ) innerhalb eines Ultraschallsensorsystems jeweils drei unterschiedliche Ultraschallreflexionssignale mit unterschiedlichen Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 , fm2 , fm3 ). Diese beispielhaft drei empfangenen Ultraschallreflexionssignale können bereits im Ultraschallsensorsystem (USS1, USS2) ausgewertet werden und dann an ein Steuergerät (SG) übertragen werden oder aber unausgewertet und weitestgehend unverarbeitet komprimiert werden, an ein Steuergerät (SG) übertragen werden, und dann im Steuergerät (SG) ausgewertet werden. Je nach Abstand (s1, s2) des Objekts (O) vom jeweiligen Ultraschallsensorsystem (USS1, USS2) trifft das Ultraschallreflexionssignal zu unterschiedlichen Zeitpunkten beim jeweiligen Ultraschallsensorsystem (USS1, USS2) ein, was ebenfalls ausgewertet werden kann.Each of the ultrasonic sensor systems ( USS1 , USS2 ) receives accordingly when using different opening angles 18th and different ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ) within an ultrasonic sensor system three different ultrasonic reflection signals with different ultrasonic instantaneous frequencies ( f m1 , f m2 , f m3 ). These three ultrasonic reflection signals received, for example, can already be used in the ultrasonic sensor system ( USS1 , USS2 ) are evaluated and then transmitted to a control unit (SG) or compressed unevaluated and largely unprocessed, transmitted to a control unit (SG), and then evaluated in the control unit (SG). Depending on the distance ( s1 , s2 ) of the object ( O ) from the respective ultrasonic sensor system ( USS1 , USS2 ) the ultrasonic reflection signal hits the respective ultrasonic sensor system at different times ( USS1 , USS2 ), which can also be evaluated.
Figur 22Figure 22
22 zeigt die Wirkung der verschiedenen Ultraschallbursts hinsichtlich ihrer Dopplerresistenz. 22nd shows the effect of the various ultrasonic bursts in terms of their Doppler resistance.
22 zeigt vier Beispiele für den Einfluss der Ultraschallbust-Frequenzbandbreite und der Frequenzmodulationskrümmung auf Doppler-bezogene Entfernungsfehler bei einer Fahrgeschwindigkeit von 8 m s-1. Die obere Reihe zeigt Spektrogramme von vier Ultraschallburstecho-Paaren. Die untere Reihe zeigt die Hüllkurven der zugehörigen Kreuzkorrelationsfunktion (CCF-Signal) zwischen dem ausgesendeten Ultraschallburstsignal des fahrenden Fahrzeugs und dem durch ein ruhendes Objekt reflektierten Signal nach dem Empfang durch das Ultraschallsensorsystem, das sich in dem fahrenden Fahrzeug befindet. Die Pfeile geben die tatsächliche Zeitverzögerung von 8 ms zwischen Aussendezeitpunkt und Empfangszeitpunkt des Echos an. Die senkrechten Linien zeigen die Position des Peaks im CCF-Signal. 22nd shows four examples for the influence of the ultrasonic bust frequency bandwidth and the frequency modulation curvature on Doppler-related distance errors at a driving speed of 8 ms -1 . The top row shows spectrograms of four ultrasonic burst echo pairs. The bottom row shows the envelope curves of the associated cross-correlation function (CCF signal) between the transmitted ultrasonic burst signal of the moving vehicle and the signal reflected by a stationary object after reception by the ultrasonic sensor system located in the moving vehicle. The arrows indicate the actual time delay of 8 ms between the time of transmission and the time of reception of the echo. The vertical lines show the position of the peak in the CCF signal.
Wie leicht zu erkennen ist, führt eine größere Breitbandigkeit des Ultraschallbursts zu einer Reduktion des Dopplerfehlers.As can easily be seen, a greater broadband quality of the ultrasonic burst leads to a reduction in the Doppler error.
Zur Frequenzmessung gleichzeitig vorliegender FrequenzenFor frequency measurement of frequencies that are present at the same time
Zur besseren Klarheit sei hier kurz erwähnt, wie das Vorliegen mehrerer Frequenzen zu einem Zeitpunkt gemessen werden soll.For the sake of clarity, it should be mentioned briefly here how the presence of several frequencies is to be measured at a point in time.
Abtastwerte des zu beurteilenden Signals werden fortlaufend als Speicherwerte abgespeichert. Den Speicherwerten kann dabei immer ein Abspeicherzeitpunkt zugeordnet werden. Die Speicherwerte werden mit einem Fenstersignal multipliziert. Hierbei kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Fenstersignale handeln: Rechteck-Fenster, Von-Hann-Fenster, Hamming-Fenster, Blackman-Fenster, Blackman-Harris-Fenster, Blackman-Nuttall-Fenster, Flat-Top-Fenster, Bartlett-Fenster, Bartlett-Hann-Fenster, Kosinus-Fenster, Tukey-Fenster, Lanczos-Fenster, Kaiser-Fenster, Gauß-Fenster. Weitere Fenstertypen sind denkbar. Die Fensterfunktion besitzt dabei einen Bezugszeitpunkt. Die zeitliche Länge des betreffenden Fensters soll kleiner als die Ultraschallburstdauer (bd) sein. Bevorzugt soll die zeitliche Länge des betreffenden Fensters kleiner als 1/10 der Ultraschallburstdauer (bd) sein. Die Speicherwerte werden mit der Fensterfunktion für den betreffenden Bezugszeitpunkt multipliziert. Dabei wird immer ein Speicherwert mit dem Wert des Fenstersignals zu einem gefensterten Abtastwert multipliziert, dessen Zeitpunkt innerhalb des Fenstersignals unter Berücksichtigung des Bezugszeitpunkts dem Abtastzeitpunkt des Speicherwerts entspricht. Die gefensterten Abtastwerte ergeben dann ein gefenstertes Signal, das einer Fouriertransformation oder einer Z-transformation unterworfen werden kann. Zeigen sich im transformierten Signal dann mehrere Frequenzen, so liegen mehrere Frequenzen zum Bezugszeitpunkt in dem Signal vor. Der Bezugszeitpunkt wird verschoben und die gleiche Analyse immer wieder wiederholt. Der Vorgang ist als Zeit-Frequenz-Analyse (TFA) bekannt.Samples of the signal to be assessed are continuously stored as memory values. A storage time can always be assigned to the stored values. The stored values are multiplied by a window signal. This can be, for example, one of the following window signals: Rectangular window, Von-Hann window, Hamming window, Blackman window, Blackman-Harris window, Blackman-Nuttall window, flat-top window, Bartlett window Windows, Bartlett-Hann windows, Cosine windows, Tukey windows, Lanczos windows, Kaiser windows, Gaussian windows. Other window types are conceivable. The window function has a reference point in time. The length of the relevant window should be shorter than the ultrasonic burst duration ( bd ) be. Preferred the time length of the relevant window should be less than 1/10 of the ultrasonic burst duration ( bd ) be. The stored values are multiplied by the window function for the relevant reference point in time. In this case, a storage value is always multiplied by the value of the window signal to form a windowed sampling value, the point in time of which within the window signal, taking into account the reference point in time, corresponds to the point in time of sampling of the storage value. The windowed sample values then result in a windowed signal that can be subjected to a Fourier transformation or a Z transformation. If there are several frequencies in the transformed signal, then there are several frequencies in the signal at the reference time. The reference point in time is shifted and the same analysis is repeated over and over again. The process is known as time-frequency analysis (TFA).
BezugszeichenlisteList of reference symbols
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AA.
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Ultraschallburstamplitude;Ultrasonic burst amplitude;
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A1A1
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erste spektrale Ultraschallburstamplitude des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first spectral ultrasonic burst amplitude of the first ultrasonic transducer ( US1 );
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A2A2
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zweite spektrale Ultraschallburstamplitude des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second spectral ultrasonic burst amplitude of the second ultrasonic transducer ( US2 );
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A3A3
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dritte spektrale Ultraschallburstamplitude des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third spectral ultrasonic burst amplitude of the third ultrasonic transducer ( US3 );
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Amax1Amax1
-
erstes Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ). Das erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (fA1 ) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1 ) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst;first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ). The first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation can be measured by stimulating the first ultrasonic transducer ( US1 ) with a first excitation frequency ( f A1 ), where the first excitation frequency ( f A1 ) is tuned and that first excitation frequency ( f A1 ) is determined, in which the first ultrasonic transmitter ( US1 ) absorbs the maximum active power. In this document, the sound power emitted in the process is referred to as the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) understood;
-
Amax2Amax2
-
zweites Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ). Das zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst;second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ). The second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation can be measured by stimulating the second ultrasonic transducer ( US2 ) with a second excitation frequency ( f A2 ), with the second excitation frequency ( f A2 ) is tuned and that second excitation frequency ( f A2 ) is determined, in which the second ultrasonic transmitter ( US2 ) absorbs the maximum active power. The sound power emitted during this process is referred to in this document as the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) understood;
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Amax3Amax3
-
drittes Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ). Das dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (fA3 ) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) aufgefasst;third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ). The third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation can be measured by stimulating the third ultrasonic transducer ( US3 ) with a third excitation frequency ( f A3 ), with the third excitation frequency ( f A3 ) is tuned and the third excitation frequency ( f A3 ) is determined, in which the third ultrasonic transmitter ( US3 ) absorbs the maximum active power. In this document, the sound power emitted in the process is referred to as the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) understood;
-
ASAS
-
Ansteuersignal;Control signal;
-
AS1AS1
-
erstes Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control signal of the first ultrasonic transducer ( US1 );
-
AS2AS2
-
erstes Ansteuersignal des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);first control signal of the second ultrasonic transducer ( US2 );
-
AS3AS3
-
erstes Ansteuersignal des dritten Ultraschall-Transducers (US3);first control signal of the third ultrasonic transducer ( US3 );
-
AVAV
-
Ansteuervorrichtung;Control device;
-
AV1AV1
-
erste Ansteuervorrichtung des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control device of the first ultrasonic transducer ( US1 );
-
AV2AV2
-
zweite Ansteuervorrichtung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second control device of the second ultrasonic transducer ( US2 );
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AV3AV3
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dritte Ansteuervorrichtung des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third control device of the third ultrasonic transducer ( US3 );
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bdbd
-
Burst-Dauer eines Ultraschallbursts. Die Burst-Dauer beginnt mit dem Ultraschallburststart (UBS) und endet mit dem Ultraschallburstende (UBE);Burst duration of an ultrasonic burst. The burst duration begins with the ultrasonic burst start ( UBS ) and ends with the end of the ultrasonic burst ( UBE );
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DD.
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Objektabstand zwischen dem nächsten relevanten Objekt und dem Ultraschallmesssystem;Object distance between the next relevant object and the ultrasonic measuring system;
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Δf1Δf1
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erste Bandbreite des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Die erste Bandbreite ist die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ) beträgt, minus der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ) beträgt;first bandwidth of the first ultrasonic transducer ( US1 ). The first bandwidth is the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ) minus the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) also half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ) amounts to;
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Δf12Δf12
-
Frequenzabstand zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);Frequency difference between the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 );
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Δf2Δf2
-
zweite Bandbreite des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). Die zweite Bandbreite ist die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) beträgt, minus der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) ebenfalls die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) beträgt;second bandwidth of the second ultrasonic transducer ( US2 ). The second bandwidth is the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ) minus the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) also half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ) amounts to;
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Δf23Δf23
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Frequenzabstand zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);Frequency difference between the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) and the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 );
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Δf3Δf3
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dritte Bandbreite des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Die dritte Bandbreite ist die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ) beträgt, minus der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) ebenfalls die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ) beträgt;third bandwidth of the third ultrasonic transducer ( US3 ). The third bandwidth is the third upper half-maximum amplitude frequency ( f 3o ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) half of the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ) minus the third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ), where the amplitude ( A. ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) also half of the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ) amounts to;
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ΔfgΔfg
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Gesamtfrequenzbandbreite des Ultraschallsensorsystems (USS);Total frequency bandwidth of the ultrasonic sensor system ( USS );
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dmt12dmt12
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zweite Dual-Mode-Zeit in 12, in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;second dual mode time in 12th , in which the first ultrasonic transducer ( US1 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Emit sound;
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dmt23dmt23
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erste Dual-Mode-Zeit in 12, in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;first dual mode time in 12th , in which the third ultrasonic transducer ( US3 ) and the second ultrasonic transducer ( US2 ) Emit sound;
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f1f1
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erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Die erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) durch Verstimmung der ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des ersten Anregungssignals (AS1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) gesucht wird. Das erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) kann dabei durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (fA1 ) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (fA1 ) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1 ) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1 ) bei der dieses erste Amplitudenmaximum (Amax1 ) auftritt, ist die erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US2);first resonance frequency of the first ultrasonic transducer ( US1 ). The first resonance frequency of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is determined in the sense of this document in such a way that the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) by detuning the first excitation frequency ( f A1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) with preferably at least locally constant excitation amplitude of the first excitation signal ( AS1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is searched. The first amplitude maximum ( A max1 ) can be done by stimulating the first ultrasonic transducer ( US1 ) with a first excitation frequency ( f A1 ) measured, the first excitation frequency ( f A1 ) is tuned and that first excitation frequency ( f A1 ) is determined, in which the first ultrasonic transmitter ( US1 ) absorbs the maximum active power. In this document, the sound power emitted in the process is referred to as the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) understood. The first excitation frequency ( f A1 ) at which this first amplitude maximum ( A max1 ) occurs, the first resonance frequency of the first ultrasonic transducer is ( US2 );
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f1/50%f1 / 50%
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erste Halbfrequenz. Die erste Halbfrequenz ergibt sich als f1/50%=(f1s-f1e)/2+f1e;first half frequency. The first half frequency results as f 1/50% = (f 1s -f 1e ) / 2 + f 1e ;
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f1ef1e
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erste Endfrequenz;first end frequency;
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f1mf1m
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erste Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der erste Ultraschallsender (US1) Schall abstrahlt;first ultrasonic burst instantaneous frequency with which the first ultrasonic transmitter ( US1 ) Emits sound;
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f1of1o
-
erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ). Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ). At the first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ). The first upper half-maximum amplitude frequency ( f 1o ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is above the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 );
-
f1sf1s
-
erste Startfrequenz;first start frequency;
-
f1uf1u
-
erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1 ). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1 ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ). At the first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) half of the first amplitude maximum ( A max1 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) at its first resonance frequency ( f 1 ). The first lower half-maximum amplitude frequency ( f 1u ) of the first ultrasonic transducer ( US1 ) is below the first resonance frequency ( f 1 ) of the first ultrasonic transducer ( US1 );
-
f2f2
-
zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). Die zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) durch Verstimmung der zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des zweiten Anregungssignals des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) gesucht wird. Das zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) kann dabei durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (fA2 ) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst. Diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2 ) bei der dieses zweite Amplitudenmaximum (Amax2 ) auftritt, ist die zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second resonance frequency of the second ultrasonic transducer ( US2 ). The second resonance frequency of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is determined in the sense of this document in such a way that the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) by detuning the second excitation frequency ( f A2 ) of the second Ultrasound transducers ( US2 ) with the excitation amplitude of the second excitation signal of the second ultrasonic transducer preferably at least locally constant over time ( US2 ) is searched. The second amplitude maximum ( A max2 ) can be done by stimulating the second ultrasonic transducer ( US2 ) with a second excitation frequency ( f A2 ), with the second excitation frequency ( f A2 ) is tuned and that second excitation frequency ( f A2 ) is determined, in which the second ultrasonic transmitter ( US2 ) absorbs the maximum active power. The sound power emitted during this process is referred to in this document as the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) understood. That second excitation frequency ( f A2 ) at which this second amplitude maximum ( A max2 ) occurs, the second resonance frequency of the second ultrasonic transducer is ( US2 );
-
f2/50%f2 / 50%
-
zweite Halbfrequenz. Die zweite Halbfrequenz ergibt sich als f2/50%=(f2s-f2e)/2+f2e;second half frequency. The second half frequency results as f 2/50% = (f 2s -f 2e ) / 2 + f 2e ;
-
f2ef2e
-
zweite Endfrequenz;second end frequency;
-
f2mf2m
-
zweite Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der zweite Ultraschallsender (US2) Schall abstrahlt;second instantaneous ultrasonic burst frequency with which the second ultrasonic transmitter ( US2 ) Emits sound;
-
f2of2o
-
zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ). Bei der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ). Die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt oberhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ). At the second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ). The second upper half-maximum amplitude frequency ( f 2o ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is above the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 );
-
f2sf2s
-
zweite Startfrequenz;second start frequency;
-
f2uf2u
-
zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ). Bei der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2 ). Die zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt unterhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f2 ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ). At the second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) half of the second amplitude maximum ( A max2 ) the sound radiation of the second ultrasonic transducer ( US2 ) at its second resonance frequency ( f 2 ). The second lower half-maximum amplitude frequency ( f 2u ) of the second ultrasonic transducer ( US2 ) is below the second resonance frequency ( f 2 ) of the second ultrasonic transducer ( US2 );
-
f3f3
-
dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Die dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) durch Verstimmung der dritten Anregungsfrequenz (fA3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des dritten Anregungssignals des dritten Ultraschall-Transducers (US3) gesucht wird. Das dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) kann dabei durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (fA3 ) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3 ) bei der dieses dritte Amplitudenmaximum (Amax3 ) auftritt ist die dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third resonance frequency of the third ultrasonic transducer ( US3 ). The third resonance frequency of the third ultrasonic transducer ( US3 ) is determined in the sense of this document in such a way that the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) by detuning the third excitation frequency ( f A3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) with preferably at least locally constant excitation amplitude of the third excitation signal of the third ultrasonic transducer ( US3 ) is searched. The third amplitude maximum ( A max3 ) can be done by stimulating the third ultrasonic transducer ( US3 ) with a third excitation frequency ( f A3 ), with the third excitation frequency ( f A3 ) is tuned and the third excitation frequency ( f A3 ) is determined, in which the third ultrasonic transmitter ( US3 ) absorbs the maximum active power. In this document, the sound power emitted in the process is referred to as the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the first ultrasonic transducer ( US1 ) understood. That third excitation frequency ( f A3 ) at which this third amplitude maximum ( A max3 ) occurs is the third resonance frequency of the third ultrasonic transducer ( US3 );
-
f3/50%f3 / 50%
-
dritte Halbfrequenz. Die dritte Halbfrequenz ergibt sich als f3/50%=(f3s-f3e)/2+f3e;third half frequency. The third half frequency results as f 3/50% = (f 3s -f 3e ) / 2 + f 3e ;
-
f3ef3e
-
dritte Endfrequenz;third end frequency;
-
f3mf3m
-
dritte Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der dritte Ultraschallsender (US3) Schall abstrahlt;third instantaneous ultrasonic burst frequency with which the third ultrasonic transmitter (US3) emits sound;
-
f3of3o
-
dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o). Bei der dritten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3). Die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt oberhalb der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ). At the third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ) the amplitude (A) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is half of the third amplitude maximum (A max3) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonance frequency (f 3 ). The third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ) of the third ultrasonic transducer (US3) is above the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3);
-
f3sf3s
-
dritte Startfrequenz;third start frequency;
-
f3uf3u
-
dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ). Bei der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3 ). Die dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt unterhalb der dritten Resonanzfrequenz (f3 ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ). At the third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ) the amplitude is ( A. ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) half of the third amplitude maximum ( A max3 ) the sound radiation of the third ultrasonic transducer ( US3 ) at its third resonance frequency ( f 3 ). The third lower half-maximum amplitude frequency ( f 3u ) of the third ultrasonic transducer ( US3 ) is below the third resonance frequency ( f 3 ) of the third ultrasonic transducer ( US3 );
-
fAfa
-
Ansteuermomentanfrequenz;Control instantaneous frequency;
-
fA1fA1
-
erste Ansteuerfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control frequency of the first ultrasonic transducer (US1);
-
fA1/50%fA1 / 50%
-
erste Halbfrequenzansteuerfrequenz;first half frequency drive frequency;
-
fA1efA1e
-
erste Endansteuerfrequenz;first final drive frequency;
-
fA1sfA1s
-
erste Startansteuerfrequenz;first start control frequency;
-
fA2fA2
-
zweite Ansteuerfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second drive frequency of the second ultrasonic transducer (US2);
-
fA2/50%fA2 / 50%
-
zweite Halbfrequenzansteuerfrequenz;second half frequency drive frequency;
-
fA2efA2e
-
zweite Endansteuerfrequenz;second final drive frequency;
-
fA2sfA2s
-
zweite Startansteuerfrequenz;second start control frequency;
-
fA3fA3
-
dritte Ansteuerfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third drive frequency of the third ultrasonic transducer (US3);
-
fA3/50%fA3 / 50%
-
dritte Halbfrequenzansteuerfrequenz;third half frequency drive frequency;
-
fA3efA3e
-
dritte Endansteuerfrequenz;third final drive frequency;
-
fA3sfA3s
-
dritte Startansteuerfrequenz;third start control frequency;
-
fmfm
-
Ultraschallburstmomentanfrequenz;Ultrasonic burst instantaneous frequency;
-
fm,0fm, 0
-
nullte Ultraschallmomentanfrequenz des nullten Ultraschallpulses (P0) in der nullten Ultraschallperiode mit der nullten Ultraschallperiodendauer (T0) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);zeroth instantaneous ultrasonic frequency of the zeroth ultrasonic pulse (P 0 ) in the zeroth ultrasonic period with the zeroth ultrasonic period duration (T 0 ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,1fm, 1
-
erste Ultraschallmomentanfrequenz des ersten Ultraschallpulses (P1 ) in der ersten Ultraschallperiode mit der ersten Ultraschallperiodendauer (T1 ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);first ultrasonic instantaneous frequency of the first ultrasonic pulse ( P 1 ) in the first ultrasound period with the first ultrasound period ( T 1 ) within an ultrasonic burst ( UB );
-
fm,2fm, 2
-
zweite Ultraschallmomentanfrequenz des zweiten Ultraschallpulses (P2) in der zweiten Ultraschallperiode mit der zweiten Ultraschallperiodendauer (T2) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);second ultrasonic instantaneous frequency of the second ultrasonic pulse (P 2 ) in the second ultrasonic period with the second ultrasonic period duration (T 2 ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,3fm, 3
-
dritte Ultraschallmomentanfrequenz des dritten Ultraschallpulses (P3) in der dritten Ultraschallperiode mit der dritten Ultraschallperiodendauer (T3) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);third ultrasonic instantaneous frequency of the third ultrasonic pulse (P 3 ) in the third ultrasonic period with the third ultrasonic period duration (T 3 ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,4fm, 4
-
vierte Ultraschallmomentanfrequenz des vierten Ultraschallpulses (P4) in der vierten Ultraschallperiode mit der vierten Ultraschallperiodendauer (T4) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);fourth ultrasonic instantaneous frequency of the fourth ultrasonic pulse (P 4 ) in the fourth ultrasonic period with the fourth ultrasonic period (T 4 ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,5fm, 5
-
fünfte Ultraschallmomentanfrequenz des fünften Ultraschallpulses (P5) in der fünften Ultraschallperiode mit der fünften Ultraschallperiodendauer (Ts) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);fifth ultrasonic instantaneous frequency of the fifth ultrasonic pulse (P 5 ) in the fifth ultrasonic period with the fifth ultrasonic period (T s ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,6fm, 6
-
sechste Ultraschallmomentanfrequenz des sechsten Ultraschallpulses (P6) in der sechsten Ultraschallperiode mit der sechsten Ultraschallperiodendauer (T6) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);sixth instantaneous ultrasound frequency of the sixth ultrasound pulse (P 6 ) in the sixth ultrasound period with the sixth ultrasound period duration (T 6 ) within an ultrasound burst (UB);
-
fm,7fm, 7
-
siebte Ultraschallmomentanfrequenz des siebten Ultraschallpulses (P7) in der siebten Ultraschallperiode mit der siebten Ultraschallperiodendauer (T7) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);seventh ultrasonic instantaneous frequency of the seventh ultrasonic pulse (P 7 ) in the seventh ultrasonic period with the seventh ultrasonic period duration (T 7 ) within an ultrasonic burst (UB);
-
fm,jfm, j
-
j-te Ultraschallmomentanfrequenz des j-ten Ultraschallpulses (Pj ) in der j-ten Ultraschallperiode mit der j-ten Ultraschallperiodendauer (Tj ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);jth instantaneous ultrasonic frequency of the jth ultrasonic pulse ( P j ) in the j th ultrasound period with the j th ultrasound period ( T j ) within a Ultrasonic bursts ( UB ) (here j stands for a whole positive number);
-
OO
-
Objekt;Object;
-
O1O1
-
erstes Objekt;first object;
-
O2O2
-
zweites Objekt;second object;
-
P0P0
-
nullter Ultraschallpuls in der nullten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;zeroth ultrasonic pulse in the zeroth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P1P1
-
erster Ultraschallpuls in der ersten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;first ultrasonic pulse in the first ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P2P2
-
zweiter Ultraschallpuls in der zweiten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;second ultrasonic pulse in the second ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P3P3
-
dritter Ultraschallpuls in der dritten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;third ultrasonic pulse in the third ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P4P4
-
vierter Ultraschallpuls in der vierten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;fourth ultrasonic pulse in the fourth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P5P5
-
fünfter Ultraschallpuls in der fünften Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;fifth ultrasonic pulse in the fifth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P6P6
-
sechster Ultraschallpuls in der sechsten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;sixth ultrasonic pulse in the sixth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
P7P7
-
siebter Ultraschallpuls in der siebten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;seventh ultrasonic pulse in the seventh ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) the 2a ;
-
PjPj
-
j-ter Ultraschallpuls in der j-ten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);j-th ultrasonic pulse in the j-th ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst ( UB ) (here j stands for a whole positive number);
-
SF1SF1
-
erster Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) bzw. der ersten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1 ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);first frequency curve of the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) or the first instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m1 ) of a first partial ultrasonic burst within an ultrasonic burst ( UB );
-
SF2SF2
-
zweiter Frequenzverlauf der zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB). Innerhalb des Ultraschallbursts (UB) ist dieser zweite Ultraschallteilburst typischerweise dem ersten Ultraschallteilburst bevorzugt durch Summation überlagert;second frequency curve of the second instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m2 ) of a second ultrasonic partial burst within an ultrasonic burst ( UB ). Within the ultrasonic burst ( UB ) this second partial ultrasound burst is typically superimposed on the first partial ultrasound burst, preferably by summation;
-
SF3SF3
-
dritter Frequenzverlauf der dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm3 ) eines dritten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB). Innerhalb des Ultraschallbursts (UB) ist dieser dritte Ultraschallteilburst typischerweise dem ersten Ultraschallteilburst und dem zweiten Ultraschallteilburst bevorzugt durch Summation überlagert;third frequency curve of the third instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m3 ) of a third ultrasonic partial burst within an ultrasonic burst ( UB ). Within the ultrasonic burst ( UB ) this third partial ultrasound burst is typically superimposed on the first partial ultrasound burst and the second partial ultrasound burst, preferably by summation;
-
s1s1
-
erster Abstand des ersten Ultraschallsensorsystems (USS1) von dem Objekt (O)first distance of the first ultrasonic sensor system ( USS1 ) from the object ( O )
-
s2s2
-
zweiter Abstand des zweiten Ultraschallsensorsystems (USS2) von dem Objekt (O)second distance of the second ultrasonic sensor system ( USS2 ) from the object ( O )
-
smt1smt1
-
erste Single-Mode-Zeit;first single-mode period;
-
smt2smt2
-
zweite Single-Mode-Zeit;second single-mode period;
-
smt3smt3
-
dritte Single-Mode-Zeit;third single-mode period;
-
USAUnited States
-
Ultraschallsystemachse;Ultrasound system axis;
-
USSUSS
-
Ultraschallsensorsystem;Ultrasonic sensor system;
-
USS1USS1
-
erstes Ultraschallsensorsystem;first ultrasonic sensor system;
-
USS2USS2
-
zweites Ultraschallsensorsystem;second ultrasonic sensor system;
-
tt
-
Zeit;Time;
-
t1/50%t1 / 50%
-
erster Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50%) sendet der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Halbfrequenz (f1/50%);first half-frequency time. At this first half-frequency time (t 1/50% ) the first ultrasonic transducer (US1) transmits with a first half-frequency (f 1/50% );
-
t1at1a
-
erste zeitliche Burstphase;first temporal burst phase;
-
t1bt1b
-
zweite zeitliche Burstphase;second temporal burst phase;
-
t1st1s
-
erster Sendestartzeitpunkt;first transmission start time;
-
t1et1e
-
erster Sendeendzeitpunkt;first sending end time;
-
t2/50%t2 / 50%
-
zweiter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem zweiten Halbfrequenzzeitpunkt (t2/50%) sendet der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit einer zweiten Halbfrequenz (f2/50%);second half-frequency time. At this second half-frequency time (t 2/50% ) the second ultrasonic transducer (US2) transmits with a second half-frequency (f 2/50% );
-
t2st2s
-
zweiter Sendestartzeitpunkt;second transmission start time;
-
t2et2e
-
zweiter Sendeendzeitpunkt;second sending end time;
-
t3/50%t3 / 50%
-
dritter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem dritten Halbfrequenzzeitpunkt (t3/50) sendet der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit einer zweiten Halbfrequenz (f3/50%);third half-frequency time. At this third half-frequency time (t 3/50 ) the third ultrasonic transducer (US3) transmits with a second half-frequency (f 3/50% );
-
t3st3s
-
dritter Sendestartzeitpunkt;third transmission start time;
-
t3et3e
-
dritter Sendeendzeitpunkt;third transmission end time;
-
T0T0
-
nullte Ultraschallperiodendauer der nullten Ultraschallperiode des nullten Ultraschallpulses (P0);zeroth ultrasonic period of the zeroth ultrasonic period of the zeroth ultrasonic pulse (P 0 );
-
T1T1
-
erste Ultraschallperiodendauer der ersten Ultraschallperiode des ersten Ultraschallpulses (P1 );first ultrasound period of the first ultrasound period of the first ultrasound pulse ( P 1 );
-
T2T2
-
zweite Ultraschallperiodendauer der zweiten Ultraschallperiode des zweiten Ultraschallpulses (P2);second ultrasound period of the second ultrasound period of the second ultrasound pulse (P 2 );
-
T3T3
-
dritte Ultraschallperiodendauer der dritten Ultraschallperiode des dritten Ultraschallpulses (P3);third ultrasound period of the third ultrasound period of the third ultrasound pulse (P 3 );
-
T4T4
-
vierte Ultraschallperiodendauer der vierten Ultraschallperiode des vierten Ultraschallpulses (P4);fourth ultrasound period of the fourth ultrasound period of the fourth ultrasound pulse (P 4 );
-
T5T5
-
fünfte Ultraschallperiodendauer der fünften Ultraschallperiode des fünften Ultraschallpulses (P5);fifth ultrasound period of the fifth ultrasound period of the fifth ultrasound pulse (P 5 );
-
T6T6
-
sechste Ultraschallperiodendauer der sechsten Ultraschallperiode des sechsten Ultraschallpulses (P6);sixth ultrasound period of the sixth ultrasound period of the sixth ultrasound pulse (P 6 );
-
T7T7
-
siebte Ultraschallperiodendauer der siebten Ultraschallperiode des siebten Ultraschallpulses (P7);seventh ultrasound period of the seventh ultrasound period of the seventh ultrasound pulse (P 7 );
-
TjTj
-
j-te Ultraschallperiodendauer der j-ten Ultraschallperiode des j-ten Ultraschallpulses (Pj) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);j-th ultrasound period of the j-th ultrasound period of the j-th ultrasound pulse (P j ) (here j stands for an integer positive number);
-
UBUB
-
Ultraschallburst;Ultrasonic burst;
-
UBSUBS
-
Ultraschallburststart;Ultrasonic burst start;
-
UBEUBE
-
UltraschallburstendeUltrasonic burst end
-
US1US1
-
erster Ultraschall-Transducer;first ultrasonic transducer;
-
US2US2
-
zweiter Ultraschall-Transducer;second ultrasonic transducer;
-
US3US3
-
dritter Ultraschall-Transducer;third ultrasonic transducer;
-
USSUSS
-
Ultraschallsensorsystem;Ultrasonic sensor system;
-
USS1USS1
-
erstes Ultraschallsensorsystem;first ultrasonic sensor system;
-
USS2USS2
-
zweites Ultraschallsensorsystem;second ultrasonic sensor system;
-
vfvf
-
Frequenzveränderungsgeschwindigkeit der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm ) über die Zeit (t);Frequency change rate of the instantaneous ultrasonic burst frequency ( f m ) over time ( t );
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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WO 2010/063510 A1 [0004]WO 2010/063510 A1 [0004]
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EP 1231481 A2 [0005]EP 1231481 A2 [0005]
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US 7693007 B2 [0006]US 7693007 B2 [0006]