DE102020008097A1

DE102020008097A1 - Verfahren zum Aussenden zweier Ultraschallteilbursts mit überlappender Ultraschallmomentanfrequenz

Info

Publication number: DE102020008097A1
Application number: DE102020008097.9A
Authority: DE
Inventors: Jennifer Dutiné
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals mit einem Ultraschallgesamtburst, der einen ersten und zweiten Ultraschallteilburst umfasst, wobei jeder Ultraschallteilburst d mindestens zwei Ultraschallpulse aufweist. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz des ersten Ultraschallteilbursts ist von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz des zweiten Ultraschallteilbursts zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt und dem ersten Endzeitpunkt des ersten Ultraschallteilbursts und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt und dem zweiten Endzeitpunkt des zweiten Ultraschallteilbursts verschieden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz zum ersten Endzeitpunkt gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz zum zweiten Endzeitpunkt ist

Description

Feld der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aussenden komplexerer Ultraschallbursts durch einen Raummultiplex unterschiedlicher Ultraschallvorrichtungen.
Allgemeine Einleitung
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.
Eine Optimierung des Verlaufs der Modulationsfrequenz innerhalb eines Chirp-Signals ist daher erforderlich.
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.
Aus der EP 1 231481A2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Multisensorarrays bekannt, das das Bandbreitenproblem nicht anspricht.
Aus der US 7 693 007 B2 ist ein Ultraschallsensor mit einem separaten Ultraschallsender und Ultraschallempfänger bekannt.
Keine der vorgestellten Schriften löst das Bandbreitenproblem oder trägt zu einer solchen Lösung bei.
Aufgabe
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.
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.
Lösung der Aufgabe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren 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 ) auf. 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 (f_1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist dabei der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_1m) des ersten Ultraschallteilbursts. Die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist dabei der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_2m) 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 (t_1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst weist eine erste Ultraschallteilburstdauer (bd=t_1e-t_1s ) auf, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) entspricht. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀ ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist, und endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst weist eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t_2e-t_2s ) auf, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) entspricht. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) ist von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) verschieden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) zum ersten Endzeitpunkt (f_1e ) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zum zweiten Endzeitpunkt (f_2e ) ist.
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.
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.
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.
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

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.

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.
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.
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)

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).

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.
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.
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.
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 (f_m ) 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 (f_m1 bis f_m7 ) ist dabei der Kehrwert der jeweiligen Ultraschallperiode (T₁ bis T₇ ) des jeweiligen Ultraschallpulses (P₀ bis P₇ ). Die Veränderungsgeschwindigkeit (v_f ) der Ultraschallmomentanfrequenz (f_m ) ist somit die erste Ableitung der Ultraschallmomentanfrequenz (f_m ) 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 (t_1a ) und eine zweite Burstphase (t_1b ) durch einen ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t_1/50% ) geteilt werden kann. Dabei ist der erste Halbfrequenzzeitpunkt (t_1/50% ) der Zeitpunkt innerhalb der Aussendezeit eines Ultraschallbursts (UB), zu dem die Ultraschallmomentanfrequenz (f_m ) der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) oder der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) entspricht. Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (v_f ) der Ultraschallmomentanfrequenz (f_m ) in der ersten Burstphase (t_1a ) von dem Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (v_f ) der Ultraschallmomentanfrequenz (f_m ) in der zweiten Burstphase (t_1b ) 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.
Bevorzugt weist die erste Burstphase (t_1a ) eine zeitliche Länge auf, die von der zeitlichen Länge der zweiten Burstphase (t_1b ) um mehr als 10% und/oder um mehr als 20% um mehr als 50% um mehr als 100% abweicht.
Ebenso bevorzugt ist die zeitliche Länge der ersten Burstphase (t_1a ) 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 (t_1b ).
Dieses Verfahren kann vorschlagsgemäß bei mehreren Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 ) 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 (f_1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_1m) des ersten Ultraschallteilbursts. Die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t_1s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀ ) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t_1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst weist eine erste Ultraschallteilburstdauer (t_1e-t_1s ) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) ist. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀ ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst weist eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t_2e-t_2s ) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) ist. Diese Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) verschieden ist. Es werden also immer zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1, fm2) durch das Ultraschallsensorsystem (USS) ausgesendet.
Eine erste Verfahrensvariante sieht vor, dass der zweite Startzeitpunkt (t_2s ) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) liegt und/oder dass der zweite Startzeitpunkt (t_2s ) gleich dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) ist.
In einer anderen Variante liegt der zweite Endzeitpunkt (t_2e ) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) und/oder der zweite Endzeitpunkt (t_2e ) ist gleich dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ).
In einigen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) zum ersten Endzeitpunkt (f_1e ) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zum zweiten Endzeitpunkt (f_2e ) ist.
In anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) zum ersten Startzeitpunkt (f_1s ) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zum zweiten Startzeitpunkt (f_2s ) ist.
In wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) zum ersten Startzeitpunkt (f_1s ) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zum zweiten Startzeitpunkt (f_2s ) ist.
Und in wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) zum ersten Endzeitpunkt (f_1e ) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zum zweiten Endzeitpunkt (f_2e ) ist.
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.

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.
Dabei weist bevorzugt der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf₁ ) mit einer ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) und einer ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) auf. Der zweite Ultraschall-Transducer (US1) weist bevorzugt eine zweite Bandbreite (Δf₂ ) mit einer zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ) und einer zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) 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 (f_1o ) minus dem Betrag der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) und /oder
b. die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) minus dem Betrag der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ) minus dem Betrag der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) oder
c. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) und /oder
d. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2e ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) minus dem Betrag der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (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.
Neben den bisher beschriebenen Verfahren zum Senden von Ultraschallbursts, gibt es dazu noch analoge Verfahren zum Empfang der Ultraschallbursts.
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.

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.
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.

Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Ultraschallburstlänge (bd) mit der vierten Wurzel des ermittelten Abstands (D) entsprechend der Formel $bd = {bd}_{1} * D^{- 1 / 4} + {bd}_{0}$
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.
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.

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.
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.

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.
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.
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.
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.
Als weitere Variationsmöglichkeit einer Ultraschallbursteigenschaft kann die Anzahl der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) und der zugehörigen Anzahl der Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) vom Abstand (D) abhängen.
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 (t_mt, tmt₁₂₃, tmt₁₁₂).

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.
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.
Bevorzugt wird das Ultraschallsensorsystem (USS) so gestaltet, dass das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) mit einer von der Zeit (t) abhängigen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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.
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 (f_m ) 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.
Bevorzugt kann das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) abstrahlen, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) 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 (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) 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.
Auch ist ein Ultraschallsensorsystem (USS) denkbar, bei dem das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) empfangen kann, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) in seinem Spektrum zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) aufweist,
wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) 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 (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) 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.
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 ähnlicher Weise kann aus den Ausgangssignalen der Ultraschalltransducer (US1, US2) ein gemeinsames Ultraschallempfangssignal erzeugt werden, dass auch mehrere Teilsignale aufweisen kann.
Ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) kann so gestaltet werden, dass die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (α_V) und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_V) aufweist bzw. dass die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (α_V) und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_V) aufweist. Dabei sollte dann der erste vertikale Öffnungswinkel (α_V) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_v) 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.
In analoger Weise weisen die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (α_H) auf und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_V) auf bzw. die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (α_H) auf und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_V) auf. Auch hier ist bevorzugt der erste horizontale Öffnungswinkel (α_H) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (β_V) verschieden, was einen analogen Vorteil ergibt.
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.
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 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 (f_1m ) des ersten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_1m) des ersten Ultraschallteilbursts und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t_1s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀ ) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t_1e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst besitzt eine erste Ultraschallteilburstdauer (t_1e-t_1s ), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) minus dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) entspricht. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀ ) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst besitzt eine zweite Ultraschallteilburstdauer (bd=t_2e-t_2s), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) entspricht. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) ist dabei bevorzugt von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m ) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) und dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) 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 (f₁ ) 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.

Typischerweise liegt dabei zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m ) 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 (f_1m ) 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 (f_2m ) 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 (f_2m ) nicht innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf₂ ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) jedoch innerhalb der ersten Bandbreite (Δf₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (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.
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 (t_mt, tmt₁₂₃, tmt₁₁₂)

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.

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,

Der erste Zeitabschnitt und der zweite Zeitabschnitt sollten sich dabei bevorzugt nicht überlappen. Zumindest sollten sie sich aber nicht vollständig überlappen.
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.
Im Extremfall kann es sich nur um reine Ultraschallempfänger bzw. nur um reine Ultraschallsender handeln.
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.
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.
Vorteil
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.
Figurenliste

1a als Teil der 1 zeigt den Verlauf der Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit von der Burst-Dauer (bd).
1b als Teil der 1 zeigt eine vorgeschlagene Burstdauer in Abhängigkeit vom Objektabstand (D) zum nächsten Objekt.
1c als Teil der 1 zeigt die Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit vom Objektabstand (D).
2a zeigt vereinfacht schematisch den zeitlichen Signalverlauf eines einzelnen, herausgegriffenen beispielhaften Ultraschallbursts (UB).
2b zeigt den zugehörigen zeitliche Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) aufgetragen gegen die Zeit (t) über die Burst-Dauer (bd).
2c 2c zeigt einen beispielhaften Verlauf der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (v_f ) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) über die Zeit (t) der Burst-Dauer (bd).
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 (f_A1 ).
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 (f_A2 ).
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).
6 6 zeigt beispielhaft in zwei Extremkonfigurationen die Überlagerung eines ersten, zweiten und dritten Amplitudenspektrums.
7 bis 10 zeigen grundsätzlich mögliche Typen eines Frequenz-Sweeps.
11 zeigt eine beispielhafte Anordnung bestehend aus einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) und einem dritten Ultraschall-Transducer (US3).
12 entspricht der 7 mit dem Unterschied, dass nun ein Frequenz-Sweep mit Hilfe von drei Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) erzeugt wird.
13 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der 12.
14 entspricht in wesentlichen Teilen der 12, wobei nun jedoch das Anregungssignal (AS) zeitweise mehr als eine Anregungsfrequenz (fA) umfasst.
15 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der folgenden 16.
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.
17 entspricht der 16 mit dem Unterschied, dass nun alle Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) bei einer gemeinsamen Endfrequenz (f_e) als jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) zu einem gemeinsamen Endzeitpunkt (t_e) enden.
18 und 19 Die Schallabstrahlung eines Ultraschallsensorsystems (USS) mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und Öffnungswinkeln.
20 veranschaulicht, wie die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Modulationsarten nun bei Annäherung an ein wichtiges Objekt (O), beispielsweise ein Hindernis, eingesetzt werden können.
21 verdeutlicht die Situation bei der Verwendung zweier Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2)
22 zeigt den Verlauf der Ultraschallmomentanfrequenzen und deren Wirkung auf die Dopplerfestigkeit.

Beschreibung der Figuren
Figur 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.
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.
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).
Figur 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.
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 (f_jm ) des j-ten Ultraschallpulses (P_j ) der j-ten Ultraschallperiode wird in dieser Schrift der Kehrwert der j-ten Ultraschallperiodendauer (T_j ) derj-ten Ultraschallperiode verstanden. $f_{j} = \frac{1}{T_{j}}$
In 2b ist der zugehörige zeitliche Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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 (f_m ) sprunghaft an. In dem Beispiel der 2a wird die Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) dann bevorzugt zumindest zeitweise einer Hyperbel folgend kontinuierlich bis zum Ultraschallburstende (UBE) abgesenkt.
2c zeigt einen beispielhaften Verlauf der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (v_f ) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) über die Zeit (t) der Burst-Dauer (bd). Zu Beginn steigt die Frequenz mit einer großen positiven Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (v_f ) in Folge des Ultraschallburststarts (UBS) von 0 Hz an. Die Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (v_f ) ist dann in diesem Beispiel kurzzeitig stark negativ und steigt dann in diesem Beispiel linear an. Der Betrag der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (v_f ) fällt dabei in diesem Beispiel linear ab.
Figur 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 (f_A1 ). Die beispielhafte erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) weist ein erstes Amplitudenmaximum (A_max1 ) 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 (f_1o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) beträgt, minus der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) beträgt, ist.
Figur 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 (f_A2 ). Die beispielhafte, zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) weist ein zweites Amplitudenmaximum (A_max2 ) 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 (f_2o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) beträgt, minus der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) ebenfalls die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) beträgt, ist.
Figur 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 (f_A3 ). Die beispielhafte dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) weist ein drittes Amplitudenmaximum (A_max3 ) 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 (f_3o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) beträgt, minus der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) ebenfalls die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) beträgt, ist.
Figur 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).
Figur 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).
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).
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)
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).
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).
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).
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 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).
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.
So ist es beispielsweise möglich, einen Ultraschallburst als Ultraschallsignal durch ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) auszustrahlen, dessen benötigte Frequenzbandbreite die Gesamtfrequenzbandbreite (Δf_g ) des Ultraschallsensorsystems (USS) mit mehreren Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) voll ausnutzt. Dabei ist in dem Beispiel der 6a die beispielhafte Gesamtfrequenzbandbreite (Δf_g ) 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).
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.
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.
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.
Figur 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).
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).
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)
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).
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).
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).
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 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).
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 (f_A ) 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.
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 (f_A ) und phasensynchron angesteuert. Liegt die gemeinsame Ansteuermomentanfrequenz (f_A ) innerhalb der Gesamtfrequenzbandbreite (Δf_g ) 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 (f_A ), sondern mit einer anderen Ansteuermomentanfrequenz (f_A1 , f_A2 , f_A3 ) und nicht phasensynchron angesteuert.

Figuren 7 bis 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 (f_A ) 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 (f_m ) dargestellt. Die Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) ist mit der Ansteuermomentanfrequenz (f_A ) 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.
7b stellt den Verlauf der ersten spektralen Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) in Abhängigkeit von der Ansteuermomentanfrequenz (f_A ) in vertikaler Richtung korrespondierend zur 7a dar.
7a stellt den ersten Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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 (f_1o ) und eine erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) auf. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t_1s ) beginnt in dem Beispiel der 7a der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) entsprechend einer ersten Startfrequenz (f_1s ) zu senden und Schall abzustrahlen. Hierzu wird typischerweise der erste Ultraschallsender (US1) mit einem Ansteuersignal (AS) mit einer korrespondierenden momentanen ersten Startansteuerfrequenz [f_A1s ] angesteuert. Zu einem ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t_1/50% ) sendet der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Halbfrequenz (f_1/50% ). Hierzu wird typischerweise der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einem Ansteuersignal mit einer korrespondierenden momentanen ersten Halbfrequenzansteuerfrequenz [f_A1/50% ] angesteuert. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) stoppt in dem Beispiel der 7a der erste Ultraschall-Transducer (US1) den Sendevorgang mit einer ersten Endfrequenz (f_1e ). Hierzu wird typischerweise zu diesem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) der erste Ultraschallsender (US1) mit einem Ansteuersignal mit einer korrespondierenden momentanen ersten Endansteuerfrequenz [f_A1e ] angesteuert.
Die erste Halbfrequenzansteuerfrequenz [f_A1/50% ] wird im Sinne dieser Schrift wie folgt berechnet: $ƒ_{A1 / 50 %} = \frac{ƒ_{1 s} = ƒ_{1 e}}{2} + ƒ_{1 e}$
Die erste Startfrequenz (f_1s ) liegt naturgemäß zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ).
Die erste Halbfrequenz (f_1/50% ) liegt genauso zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ).
Die erste Endfrequenz (f_1e ) liegt ebenfalls zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ).
Die Ultraschallburstdauer (bd) ergibt sich in dem Beispiel der 7 als zeitliche Differenz zwischen dem ersten Sendeendzeitpunt (t_1e ) minus dem ersten Sendestartzeitpunt (t_1s ). $bd = t_{1 e} - t_{1 s}$
Der Halbfrequenzzeitpunkt (t_1/50% ), zu dem das Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Halbfrequenzansteuerfrequenz [f_A1/50% ] bzw. zu dem die Sendefrequenz der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die erste Halbfrequenz (f_1/50% ) aufweist, teilt die Burstdauer (bd) in eine erste zeitliche Burstphase (t_1a ) und eine unmittelbar nachfolgende zweite zeitliche Burstphase (t_1b ). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste Burstphase (t_1a ) in der zeitlichen Länge erheblich verschieden im Vergleich zur zweiten Burstphase (t_1b ) gestaltet wird. Hierdurch wird die Burstdauer (bd) in zwei zeitlich nicht gleich lange zeitliche Burstphasen (t_1a , t_1b ) unterteilt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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 (f_m ) eines ersten Ultraschallteilbursts beispielhaft streng monoton fallend und die erste zeitliche Burstphase (t_1a ) zeitlich erheblich kürzer als die zweite zeitliche Burstphase (t_1b ).
Figur 8
8b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen.
8a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton steigend ist und die erste zeitliche Burstphase (t_1a ) zeitlich erheblich kürzer als die zweite zeitliche Burstphase (t_1b ) ist.
Figur 9
9b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen.
9a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton steigend ist und die erste zeitliche Burstphase (t_1a ) zeitlich erheblich länger als die zweite zeitliche Burstphase (t_1b ) ist.
Figur 10
10b entspricht der 7b. Auf die entsprechende Beschreibung wird verwiesen.
10a entspricht der 7a mit dem Unterschied, dass der Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) beispielhaft streng monoton fallend ist und die erste zeitliche Burstphase (t_1a ) zeitlich erheblich länger als die zweite zeitliche Burstphase (t_1b ) ist.
Figur 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 (f_1m ). Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sendet, wenn er sendet, mit einer zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_2m ). Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) sendet, wenn er sendet, mit einer dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (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.
Figur 12
12 entspricht der 7 mit dem Unterschied, dass nun ein Frequenz-Sweep mit Hilfe von drei Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) erzeugt wird.
In dem Beispiel der 12 sollen beispielhaft alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit dem gleichen Ansteuersignal mit einer gleichen momentanen Ansteuerfrequenz (f_A ) angesteuert werden und daher mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_1m , f_2m , f_3m ) 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 (f_1m , f_2m , f_3m ) entsprechend der momentanen Ansteuerfrequenz (f_A ) oder nicht oder nur vernachlässigbar, wenn die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) gerade außerhalb ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ ) des jeweiligen Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) liegt.
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei eine erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf.
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei eine zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf.
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei eine dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf.
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.
Im Gegensatz zur Aussendung des Ultraschallbursts (UB) entsprechend der 7a werden nun Ultraschallburstmomentanfrequenzen (f_m ) 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).
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.
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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 (Δf_g ) des Ultraschallsensorsystems (USS) folgt. Insofern ist die 12 nur ein besonders bevorzugter Verlauf von vielen so möglich werdenden Verläufen.
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t_3s ) beginnt in dem Beispiel der 12 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallteilbursts mit einer dritten Startfrequenz (f_3s ), die einer dritten Anregungsstartfrequenz [f_A3s ] 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 (f_m ) ab, die zu diesem Sendestartzeitpunkt (t_3s ) der dritten Startfrequenz (f_3s ) entspricht. Die dritte Startfrequenz (f_3s ) liegt notwendigerweise innerhalb der dritten Bandbreite (Δf₃ ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3). In dem Beispiel der 12 liegt die dritte Startfrequenz (f_3s ) 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 (f_A ) mittels des Ansteuersignals (AS) nicht möglich.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) innerhalb der dritten Single-Mode-Zeit (smt₃ ) kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t_2s ) 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 (f_2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [f_A2s ] 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 (t_2s ) phasensynchron mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) 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 (f_m ) mit der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen weiter ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t_3e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung seines Ultraschallsignals bei einer dritten Endfrequenz (f_3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [f_A3e ] 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.
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) innerhalb der zweiten Single-Mode-Zeit (smt₂ ) weiter kontinuierlich ab. Dadurch sinkt auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ), mit der der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlt weiter ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t_1s ) 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 (f_1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [f_A1s ] 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 (t_1s ) phasensynchron mit der gleichen Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) 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.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) 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 (f_m ), mit der der zweite Ultraschall-Transducer (US2) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlen weiter ab.
Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t_2e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer zweiten Endfrequenz (f_2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [f_A2e ] 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 (f_m ) Schall abstrahlen, die dieser zweiten weiten Endfrequenz (f_2e ) entspricht. Damit beginnt in diesem Beispiel der 12 eine erste Single-Mode-Zeit (smt₁ ) in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 12 nun die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) 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 (f_m ) mit der der verbliebene erste Ultraschall-Transducer (US1) noch Schall abstrahlt weiter ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) stoppt in dem Beispiel der 12 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung eines Ultraschallsignals bei einer ersten Endfrequenz (f_1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [f_A1e ] 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 (f_m ) Schall abstrahlt, die dieser zweiten weiten Endfrequenz (f_2e ) 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.
Figur 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.
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 (f_A ) des Ansteuersignals (AS) zum Schwingen angeregt. Die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) schwingen jedoch nur dann an, wenn die momentane Ansteuerfrequenz (f_A ) des Ansteuersignals (AS) in ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ ) liegt.
Figur 14
14 entspricht in wesentlichen Teilen der 12. Nun jedoch umfasst das Anregungssignal (AS) zeitweise mehr als eine Anregungsfrequenz (f_A ). Beispielsweise kann das Ansteuersignal (AS) eine erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) eines ersten Anregungssignalanteils und eine zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) eines zweiten Anregungssignalanteils und eine dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) 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.
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 (f_A1 ) 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 (f_A1 , f_A2 ) oder nicht oder nur vernachlässigbar, wenn die Ansteuermomentanfrequenzen (f_A1 , f_A2 ) gerade außerhalb ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ ) liegen.
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei wie in 12 eine erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf.
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei wie in 12 eine zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf.
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei wie in 12 eine dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf.
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.
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).
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.
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der ersten Anregungsfrequenz (f_A1 ) 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 (f_m1 ) einer beliebigen Kurve innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite folgt. Insofern ist die 14 nur ein besonders bevorzugter Verlauf von vielen so möglich werdenden Verläufen.
Des Weiteren ist es aber auch möglich, dass zusätzlich zum erstem Frequenzverlauf (SF1) ein zweiter Frequenzverlauf (SF2) einer zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) und ggf. ein nicht gezeichneter dritter Frequenzverlauf (SF3) einer dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m3 ) 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 (f_m1 ) 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 (f_m1 ) (f_A1 ) folgen
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t_3s ) beginnt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines Ultraschallsignals mit einer dritten Startfrequenz (f_3s ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ), die einer dritten Anregungsstartfrequenz [f_A3s ] für die erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in dem Beispiel der 14 gemeinsam ansteuernden Anregungssignals (AS) entspricht. Die dritte Startfrequenz (f_3s ) liegt innerhalb der dritten Bandbreite (Δf₃ ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3). In dem Beispiel der 14 liegt die dritte Startfrequenz (f_3s ) 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 (f_m1 ). 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 (f_A1 ) nicht möglich.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 13 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) innerhalb der dritten Single-Mode-Zeit (smt₃ ) kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t_2s ) 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 (f_m1 ) bei einer zweiten Startfrequenz (f_2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [f_A2s ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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 (f_m1 ) abstrahlen.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt₂₃ ), in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t_3e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) bei einer dritten Endfrequenz (f_3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [f_A3e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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 (f_m1 ) abstrahlt.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) innerhalb der zweiten Single-Mode-Zeit (smt₂ ) weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t_1s ) 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 (f_m1 ) bei einer ersten Startfrequenz (f_1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [f_A1s ] für die Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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 (f_m1 ) Schall abstrahlen.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) innerhalb der Dual-Mode-Zeit (dmt₁₂ ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) abstrahlen, weiter kontinuierlich ab. Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t_2e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) bei einer zweiten Endfrequenz (f_2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [f_A2e ] für die erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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 (f_m1 ) abstrahlt.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 danach die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) innerhalb der ersten Single-Mode-Zeit (smt₁ ), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) abstrahlt, weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung des anteiligen Ultraschallsignals mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) bei einer ersten Endfrequenz (f_1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [f_A1e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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.
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 (f_m1 ) ein zweiter Ultraschallburstanteil mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) bevorzugt durch Summation im Ansteuersignal (AS) überlagert. Das Ansteuersignal (AS) weist also typischerweise in den Zeitabschnitten dieser Überlagerung eine erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) als ersten Frequenzanteil und eine zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) als Frequenzanteile auf.
In dem Beispiel der 14 wird beispielhaft in der ersten Single-Mode-Zeit (smt₁ ) durch Erzeugung dieses zweiten Frequenzverlaufs (SF2) der zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) von der Struktur des Ultraschallbursts der 12 abgewichen.
Zu einem weiteren dritten Sendestartzeitpunkt (t_3sb) beginnt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der Aussendung eines zusätzlichen Ultraschallteilbursts mit der dritten Startfrequenz (f_3s ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ), die wieder hier der dritten Anregungsstartfrequenz [f_A3s ] für die zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) 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 (t_3sb), das Ansteuersignal (AS) also nicht nur einen ersten Ultraschallteilburst mit einer ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ), sondern auch einen zweiten Ultraschallteilburst mit einer zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ). Die dritte Startfrequenz (f_3s ) 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 (f_3s ) 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 (f_m2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) jeweils ein Schallsignal ab.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A1 ) an.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A1 ) an.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (f_A2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) oberhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2e ) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A2 ) an.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (f_A2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A2 ) an.
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 (f_A2 ) nicht möglich.
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 (f_A1 ) nicht möglich.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) und damit die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) innerhalb der dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) zusammen kontinuierlich ab. Zu einem weiteren zweiten Sendestartzeitpunkt (t_2sb) 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 (f_m2 ) bei einer zweiten Startfrequenz (f_2s ), die einer zweiten Anregungsstartfrequenz [f_A2s ] für die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) 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 (f_m2 ) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) Schall abstrahlen.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A1 ) an.
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A1 ) an.
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (f_A2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) nun unterhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ) und oberhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nun mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A2 ) an und emittiert Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (f_A2 ) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt₁₃) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (f_A2 ) an und emittiert Schall der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (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 (f_A2 ) nicht möglich.
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 (f_A1 ) nicht möglich.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die erste momentane Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und die zweite momentane Ansteuerfrequenz (f_A2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) 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 (t_3eb) stoppt in dem Beispiel der 14 der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Aussendung des Ultraschallsignals mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) bei einer dritten Endfrequenz (f_3e ), die einer dritten Anregungsendfrequenz [f_A3e ] für die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) 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 (dmt_12b) in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) und der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) Schall abstrahlen.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) innerhalb der vierten Dual-Mode-Zeit (dmt_12b) weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t_1s ) 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 (f_1s ), die einer ersten Anregungsstartfrequenz [f_A1s ] für die zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) 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 (f_m1 ) und mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ), schwingen muss. Dies ist nicht immer möglich. In der Regel werden zu diesem Zeitpunkt die momentanen Ansteuerfrequenzen (f_A1 , f_A2 ) so dicht beieinanderliegen, dass es zu einer Schwebung der Schwingung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) kommt.
Damit beginnt eine zweite Tri-Mode-Zeit (dmt₁₂ ), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und gleichzeitig mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) Schall abstrahlt und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) Schall abstrahlt, wobei der erste Ultraschall-Transducer mit zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 und f_m2 ) schwingt.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 nun die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) 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 (t_2e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Aussendung eines Ultraschallsignals mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) bei einer zweiten Endfrequenz (f_2e ), die einer zweiten Anregungsendfrequenz [f_A2e ] für die zweite Ansteuerfrequenz (f_A1 ) 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 (dmt_11b), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt. Dabei schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) zunächst noch mit zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 ). Zum Ende hin verringert sich in dem Beispiel der 14 der Frequenzabstand zwischen der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) soweit, bis schließlich die beiden Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 ) in dem Beispiel der 14 gleich sind.
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der 14 somit die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) innerhalb der letzten Dual-Mode-Zeit (dmt_11b), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall abstrahlt, weiter kontinuierlich ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) stoppt in dem Beispiel der 14 der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Aussendung des anteiligen Ultraschallsignals bei einer ersten Endfrequenz (f_1e ), die einer ersten Anregungsendfrequenz [f_A1e ] für die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) 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.
Figur 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.
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).
Die erste Ansteuervorrichtung (AV1) steuert den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit Hilfe eines ersten Ansteuersignals (AS1) an.
Die zweite Ansteuervorrichtung (AV2) steuert den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit Hilfe eines zweiten Ansteuersignals (AS2) an.
Die dritte Ansteuervorrichtung (AV3) steuert den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit Hilfe eines dritten Ansteuersignals (AS3) an.
Ein Steuergerät (SG) steuert über einen Datenbus (DB) die erste Ansteuerungsvorrichtung (AV1).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die zweite Ansteuerungsvorrichtung (AV2).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die dritte Ansteuerungsvorrichtung (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.
Somit können die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) der Mehrzahl von Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) mit gleichen oder ungleichen Ansteuerfrequenzen (f_A1 , f_A2 , f_A3 ) 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 (f_A1 , f_A2 , f_A3 ) der jeweiligen Ansteuersignale (AS1, AS2, AS3) in ihrer jeweiligen, zugehörigen Bandbreite (Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ ) liegen.
Figur 16
16 entspricht der 12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1)der ersten momentanen Anregungsfrequenz (f_A1 ) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) zusammen mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten momentanen Anregungsfrequenz (f_A2 ) einer zweiten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) und zusammen mit einem dritten Frequenzverlauf (SF3) der dritten momentanen Anregungsfrequenz (f_A3 ) 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 (f_m1 ) und einen zweiten Ultraschallteilburst mit einer zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) und einen dritten Ultraschallteilburst mit einer dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) summiert überlagert umfasst.
Das entsprechende Signal kann sowohl mittels einer Vorrichtung entsprechend 15, als auch mittels einer Vorrichtung entsprechend 13 erzeugt werden.
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 (f_A1 ) umfasst. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) strahlt dann einen ersten Ultraschallteilburst mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) aus, die der ersten Ansteuerfrequenz (f_A1 ) entspricht.
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 (f_A2 ) umfasst. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) strahlt dann einen zweiten Ultraschallteilburst mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) aus, die der zweiten Ansteuerfrequenz (f_A2 ) entspricht.
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 (f_A3 ) umfasst. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) strahlt dann einen dritten Ultraschallteilburst mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) aus, die der dritten Ansteuerfrequenz (f_A3 ) entspricht.
Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t_1s ) beginnt der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Startfrequenz (f_1s ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine erste Ansteuervorrichtung (AV1) den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit einer momentanen ersten Ansteuerfrequenz (f_A1 ) an, die der gewünschten ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) der Schallabstrahlung im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der 15 senkt die Ansteuervorrichtung (AV) bzw. die erste Ansteuervorrichtung (AV1) die momentane erste Ansteuerfrequenz (f_A1 ) und damit die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem ersten Sendeendzeitpunkt (t_1e ) beendet dann der erste Ultraschall-Transducer (US1) die Schallabstrahlung bei einer ersten Endfrequenz (f_1e ) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ).
Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t_2s ) beginnt dann der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Startfrequenz (f_2s ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine zweite Ansteuervorrichtung (AV2) den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit einer momentanen zweiten Ansteuerfrequenz (f_A2 ) an, die der gewünschten zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der 15 senkt die Ansteuervorrichtung (AV) bzw. die zweite Ansteuervorrichtung (AV2) die momentane zweite Ansteuerfrequenz (f_A2 ) und damit die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t_2e ) beendet dann der zweite Ultraschall-Transducer (US2) die Schallabstrahlung bei einer zweiten Endfrequenz (f_2e ) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ).
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t_3s ) beginnt dann der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Startfrequenz (f_3s ) als dritte Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) zu schwingen und sein Schallsignal mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine dritte Ansteuervorrichtung (AV3) den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit einer momentanen dritten Ansteuerfrequenz (f_A3 ) 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 (f_A3 ) und damit die dritte Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit fortschreitender Zeit ab. Zu einem dritten Sendeendzeitpunkt (t_3e ) beendet dann der dritte Ultraschall-Transducer (US3) die Schallabstrahlung bei einer dritten Endfrequenz (f_3e ) als dritte Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ).
In dem Beispiel der 16 liegt der erste Startzeitpunkt (t_1s ) zeitlich vor dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s ) und dem dritten Startzeitpunkt (t_3s ). Damit ergibt sich eine erste Single-Mode-Zeit (smt₁ ), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) abstrahlt.
In dem Beispiel der 16 liegt der zweite Startzeitpunkt (t_2s ) zeitlich nach dem ersten Startzeitpunkt (t_1s ) und zeitlich vor dem dritten Startzeitpunkt (t_3s ). Damit ergibt sich eine erste Dual-Mode-Zeit (dmt₁), in der nur der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) Schall mit unterschiedlichen Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 ) abstrahlen.
Nach dem dritten Startzeitpunkt (t_3s ) beginnt dann auch der dritte Ultraschall-Transducer (US3) Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) abzustrahlen. Damit ergibt sich in einem Zeitraum beginnend mit dem dritten Startzeitpunkt (t_3s ) und endend mit dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) 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 (f_m1 ) aus. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sendet Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) aus. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) sendet Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) aus.
In dem Beispiel der 16 liegt der erste Endzeitpunkt (t_1e ) zeitlich vor dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ) und dem dritten Endzeitpunkt (t_3e ). Damit ergibt sich eine zweite Dual-Mode-Zeit (dmt₂), in der nur der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) Schall abstrahlt und der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) Schall abstrahlt. Die zweite Dual-Mode-Zeit (dmt₂) endet mit dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e ).
In dem Beispiel der 16 liegt der zweite Endzeitpunkt (t_2e ) zeitlich nach dem ersten Endzeitpunkt (t_1e ) und zeitlich vor dem dritten Endzeitpunkt (t_3e ). Damit ergibt sich eine zweite Single-Mode-Zeit (smt₂ ), in der nur der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) Schall abstrahlt. Die zweite Single-Mode-Zeit (smt₂ ) endet mit dem dritten Endzeitpunkt (t_3e ). Dies ist dann auch das Ende des Ultraschallbursts.
Figur 17
17 entspricht der 12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 ) eines ersten Ultraschallteilbursts entsprechend dem Frequenzverlauf der ersten momentanen Anregungsfrequenz (f_A1 ) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) zusammen mit einem zweiten Frequenzverlauf (SF2) der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts entsprechend der zweiten momentanen Anregungsfrequenz (f_A2 ) einer zweiten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) und zusammen mit einem dritten Frequenzverlauf (SF3) der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (f_m3 ) entsprechend der dritten momentanen Anregungsfrequenz (f_A3 ) 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 (f_e) als jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) zu einem gemeinsamen Endzeitpunkt (t_e). Hier ist diese gemeinsame Endfrequenz (f_e) 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.
Figur 18 & Figur 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.
Die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel α_V und den horizontalen Öffnungswinkel α_H.
Die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel β_V und den horizontalen Öffnungswinkel β_H.
Die Schallabstrahlkeule des dritten Ultraschall-Transducers (US3) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel γ_V und den horizontalen Öffnungswinkel 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 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).
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 (f_A1 , f_A2 , f_A3 ) des jeweiligen Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) ändert die Dimensionen der Abstrahlkeule.
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.
Figur 20
20 veranschaulicht, wie die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Modulationsarten nun bei Annäherung an ein wichtiges Objekt (O), beispielsweise ein Hindernis, eingesetzt werden können.
In dem Beispiel der 20 wird die Burstdauer (bd) mit der Annäherung an das Objekt (O) verkürzt.
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.
Die Frequenzverläufe sind in dem Beispiel der 20 alle immer innerhalb eines Ultraschallbursts streng monoton fallen, wobei die Abfallgeschwindigkeit der Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) und damit der der Anregungsfrequenzen (f_A ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) sinkt. Die Startfrequenz (f_1s ) des ersten Frequenzverlaufs (SF1) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) wird mit Annäherung an das Objekt (O) verändert. Zunächst wird die Startfrequenz (f_1s ) 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 werden
Figur 21
21 verdeutlicht die Situation bei der Verwendung zweier Ultraschallsensorsysteme (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.
Jedes der Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) empfängt bei Verwendung unterschiedlicher Öffnungswinkel entsprechend 18 und unterschiedlicher Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ) innerhalb eines Ultraschallsensorsystems jeweils drei unterschiedliche Ultraschallreflexionssignale mit unterschiedlichen Ultraschallmomentanfrequenzen (f_m1 , f_m2 , f_m3 ). 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.
Figur 22
22 zeigt die Wirkung der verschiedenen Ultraschallbursts hinsichtlich ihrer Dopplerresistenz.
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.
Wie leicht zu erkennen ist, führt eine größere Breitbandigkeit des Ultraschallbursts zu einer Reduktion des Dopplerfehlers.
Zur Frequenzmessung gleichzeitig vorliegender Frequenzen
Zur besseren Klarheit sei hier kurz erwähnt, wie das Vorliegen mehrerer Frequenzen zu einem Zeitpunkt gemessen werden soll.
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.
Bezugszeichenliste

A: Ultraschallburstamplitude;
A1: erste spektrale Ultraschallburstamplitude des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
A2: zweite spektrale Ultraschallburstamplitude des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
A3: dritte spektrale Ultraschallburstamplitude des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
Amax1: erstes Amplitudenmaximum (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ). Das erste Amplitudenmaximum (A_max1 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (f_A1 ) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst;
Amax2: zweites Amplitudenmaximum (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ). Das zweite Amplitudenmaximum (A_max2 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (f_A2 ) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst;
Amax3: drittes Amplitudenmaximum (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ). Das dritte Amplitudenmaximum (A_max3 ) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (f_A3 ) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) aufgefasst;
AS: Ansteuersignal;
AS1: erstes Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
AS2: erstes Ansteuersignal des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
AS3: erstes Ansteuersignal des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
AV: Ansteuervorrichtung;
AV1: erste Ansteuervorrichtung des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
AV2: zweite Ansteuervorrichtung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
AV3: dritte Ansteuervorrichtung des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
bd: Burst-Dauer eines Ultraschallbursts. Die Burst-Dauer beginnt mit dem Ultraschallburststart (UBS) und endet mit dem Ultraschallburstende (UBE);
D: Objektabstand zwischen dem nächsten relevanten Objekt und dem Ultraschallmesssystem;
Δf1: erste Bandbreite des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Die erste Bandbreite ist die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) beträgt, minus der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) beträgt;
Δf12: Frequenzabstand zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
Δf2: zweite Bandbreite des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). Die zweite Bandbreite ist die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) beträgt, minus der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2b), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) ebenfalls die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) beträgt;
Δf23: Frequenzabstand zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
Δf3: dritte Bandbreite des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Die dritte Bandbreite ist die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3o ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) beträgt, minus der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) ebenfalls die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) beträgt;
Δfg: Gesamtfrequenzbandbreite des Ultraschallsensorsystems (USS);
dmt12: zweite Dual-Mode-Zeit in 12, in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;
dmt23: erste Dual-Mode-Zeit in 12, in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;
f1: 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 (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) durch Verstimmung der ersten Anregungsfrequenz (f_A1 ) 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 (A_max1 ) kann dabei durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (f_A1 ) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige erste Anregungsfrequenz (f_A1 ) bei der dieses erste Amplitudenmaximum (A_max1 ) auftritt, ist die erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US2);
f1/50%: erste Halbfrequenz. Die erste Halbfrequenz ergibt sich als f_1/505=(f_1s-f_1e)/2+f_1e;
f1e: erste Endfrequenz;
f1m: erste Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der erste Ultraschallsender (US1) Schall abstrahlt;
f1o: erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ). Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
f1s: erste Startfrequenz;
f1u: erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (A_max1 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f₁ ). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f₁ ) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
f2: 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 (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) durch Verstimmung der zweiten Anregungsfrequenz (f_A2 ) 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 (A_max2 ) kann dabei durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (f_A2 ) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst. Diejenige zweite Anregungsfrequenz (f_A2 ) bei der dieses zweite Amplitudenmaximum (A_max2 ) auftritt, ist die zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
f2/50%: zweite Halbfrequenz. Die zweite Halbfrequenz ergibt sich als f_2/50%=(f_2s-f_2e)/2+f_2e;
f2e: zweite Endfrequenz;
f2m: zweite Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der zweite Ultraschallsender (US2) Schall abstrahlt;
f2o: zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ). Bei der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2e ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ). Die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt oberhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
f2s: zweite Startfrequenz;
f2u: zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ). Bei der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (A_max2 ) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ). Die zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt unterhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f₂ ) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
f3: 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 (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) durch Verstimmung der dritten Anregungsfrequenz (f_A3 ) 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 (A_max3 ) kann dabei durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (f_A3 ) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (A_max3 ) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige dritte Anregungsfrequenz (f_A3 ) bei der dieses dritte Amplitudenmaximum (A_max3 ) auftritt ist die dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
f3/50%: dritte Halbfrequenz. Die dritte Halbfrequenz ergibt sich als f_3/50%=(f_3s-f_3e)/2+f_3e;
f3e: dritte Endfrequenz;
f3m: dritte Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der dritte Ultraschallsender (US3) Schall abstrahlt;
f3o: dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3o ). Bei der dritten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3o ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ). Die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3o ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt oberhalb der dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
f3s: dritte Startfrequenz;
f3u: dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ). Bei der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (A_max3 ) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f₃ ). Die dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_3u ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt unterhalb der dritten Resonanzfrequenz (f₃ ) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
fA: Ansteuermomentanfrequenz;
fA1: erste Ansteuerfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1);
fA1/50%: erste Halbfrequenzansteuerfrequenz;
fA1e: erste Endansteuerfrequenz;
fA1s: erste Startansteuerfrequenz;
fA2: zweite Ansteuerfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);
fA2/50%: zweite Halbfrequenzansteuerfrequenz;
fA2e: zweite Endansteuerfrequenz;
fA2s: zweite Startansteuerfrequenz;
fA3: dritte Ansteuerfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);
fA3/50%: dritte Halbfrequenzansteuerfrequenz;
fA3e: dritte Endansteuerfrequenz;
fA3s: dritte Startansteuerfrequenz;
fm: Ultraschallburstmomentanfrequenz;
fm,0: nullte Ultraschallmomentanfrequenz des nullten Ultraschallpulses (P₀ ) in der nullten Ultraschallperiode mit der nullten Ultraschallperiodendauer (T₀ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,1: erste Ultraschallmomentanfrequenz des ersten Ultraschallpulses (P₁ ) in der ersten Ultraschallperiode mit der ersten Ultraschallperiodendauer (T₁ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,2: zweite Ultraschallmomentanfrequenz des zweiten Ultraschallpulses (P₂ ) in der zweiten Ultraschallperiode mit der zweiten Ultraschallperiodendauer (T₂ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,3: dritte Ultraschallmomentanfrequenz des dritten Ultraschallpulses (P₃ ) in der dritten Ultraschallperiode mit der dritten Ultraschallperiodendauer (T₃ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,4: vierte Ultraschallmomentanfrequenz des vierten Ultraschallpulses (P₄ ) in der vierten Ultraschallperiode mit der vierten Ultraschallperiodendauer (T₄ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,5: fünfte Ultraschallmomentanfrequenz des fünften Ultraschallpulses (P₅ ) in der fünften Ultraschallperiode mit der fünften Ultraschallperiodendauer (T₅ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,6: sechste Ultraschallmomentanfrequenz des sechsten Ultraschallpulses (P₆ ) in der sechsten Ultraschallperiode mit der sechsten Ultraschallperiodendauer (T₆ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,7: siebte Ultraschallmomentanfrequenz des siebten Ultraschallpulses (P₇ ) in der siebten Ultraschallperiode mit der siebten Ultraschallperiodendauer (T₇ ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
fm,j: j-te Ultraschallmomentanfrequenz des j-ten Ultraschallpulses (P_j ) in der j-ten Ultraschallperiode mit der j-ten Ultraschallperiodendauer (T_j ) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);
O: Objekt;
O1: erstes Objekt;
O2: zweites Objekt;
P0: nullter Ultraschallpuls in der nullten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P1: erster Ultraschallpuls in der ersten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P2: zweiter Ultraschallpuls in der zweiten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P3: dritter Ultraschallpuls in der dritten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P4: vierter Ultraschallpuls in der vierten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P5: fünfter Ultraschallpuls in der fünften Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P6: sechster Ultraschallpuls in der sechsten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
P7: siebter Ultraschallpuls in der siebten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der 2a;
Pj: j-ter Ultraschallpuls in der j-ten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);
SF1: erster Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) bzw. der ersten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m1 ) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);
SF2: zweiter Frequenzverlauf der zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m2 ) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB). Innerhalb des Ultraschallbursts (UB) ist dieser zweite Ultraschallteilburst typischerweise dem ersten Ultraschallteilburst bevorzugt durch Summation überlagert;
SF3: dritter Frequenzverlauf der dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m3 ) 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;
s1: erster Abstand des ersten Ultraschallsensorsystems (USS1) von dem Objekt (O)
s2: zweiter Abstand des zweiten Ultraschallsensorsystems (USS2) von dem Objekt (O)
smt1: erste Single-Mode-Zeit;
smt2: zweite Single-Mode-Zeit;
smt3: dritte Single-Mode-Zeit;
USA: Ultraschallsystemachse;
USS: Ultraschallsensorsystem;
USS1: erstes Ultraschallsensorsystem;
USS2: zweites Ultraschallsensorsystem;
t: Zeit;
t1/50%: erster Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t_1/50% ) sendet der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Halbfrequenz (f_1/50% );
t1a: erste zeitliche Burstphase;
t1b: zweite zeitliche Burstphase;
t1s: erster Sendestartzeitpunkt;
t1e: erster Sendeendzeitpunkt;
t2/50%: zweiter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem zweiten Halbfrequenzzeitpunkt (t_2/50% ) sendet der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit einer zweiten Halbfrequenz (f_2/50% );
t2s: zweiter Sendestartzeitpunkt;
t2e: zweiter Sendeendzeitpunkt;
t3/50%: dritter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem dritten Halbfrequenzzeitpunkt (t_3/50% ) sendet der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit einer zweiten Halbfrequenz (f_3/50% );
t3s: dritter Sendestartzeitpunkt;
t3e: dritter Sendeendzeitpunkt;
T0: nullte Ultraschallperiodendauer der nullten Ultraschallperiode des nullten Ultraschallpulses (Po);
T1: erste Ultraschallperiodendauer der ersten Ultraschallperiode des ersten Ultraschallpulses (P₁ );
T2: zweite Ultraschallperiodendauer der zweiten Ultraschallperiode des zweiten Ultraschallpulses (P₂ );
T3: dritte Ultraschallperiodendauer der dritten Ultraschallperiode des dritten Ultraschallpulses (P₃ );
T4: vierte Ultraschallperiodendauer der vierten Ultraschallperiode des vierten Ultraschallpulses (P₄ );
T5: fünfte Ultraschallperiodendauer der fünften Ultraschallperiode des fünften Ultraschallpulses (P₅ );
T6: sechste Ultraschallperiodendauer der sechsten Ultraschallperiode des sechsten Ultraschallpulses (P₆ );
T7: siebte Ultraschallperiodendauer der siebten Ultraschallperiode des siebten Ultraschallpulses (P₇ );
Tj: j-te Ultraschallperiodendauer der j-ten Ultraschallperiode des j-ten Ultraschallpulses (P_j ) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);
UB: Ultraschallburst;
UBS: Ultraschallburststart;
UBE: Ultraschallburstende
US1: erster Ultraschall-Transducer;
US2: zweiter Ultraschall-Transducer;
US3: dritter Ultraschall-Transducer;
USS: Ultraschallsensorsystem;
USS1: erstes Ultraschallsensorsystem;
USS2: zweites Ultraschallsensorsystem;
vf: Frequenzveränderungsgeschwindigkeit der Ultraschallburstmomentanfrequenz (f_m ) über die Zeit (t);

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/063510 A1 [0004]
EP 1231481 A2 [0005]
US 7693007 B2 [0006]

Claims

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 und - wobei jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts mindestens zwei Ultraschallpulse (P₀ bis P₇) aufweist und - wobei jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P₀ bis P₇) eines Ultraschallteilbursts einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende aufweist und - wobei 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 ist und - wobei die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) des ersten Ultraschallteilbursts der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_1m) des ersten Ultraschallteilbursts ist und - wobei die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) des zweiten Ultraschallteilbursts der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T_2m) des zweiten Ultraschallteilbursts ist und - wobei der erste Ultraschallteilburst zu einem ersten Startzeitpunkt (t_1s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀) des ersten Ultraschallteilbursts ist, beginnt und - wobei der erste Ultraschallteilburst zu einem ersten Endzeitpunkt (t_1e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist, endet und - wobei der erste Ultraschallteilburst eine erste Ultraschallteilburstdauer (bd=t_1e-t_1s) aufweist, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t_1e) minus dem ersten Startzeitpunkt (t_1s) entspricht, und - wobei der zweite Ultraschallteilburst zu einem zweiten Startzeitpunkt (t_2s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P₀) des zweiten Ultraschallteilbursts ist, beginnt und - wobei der zweite Ultraschallteilburst zu einem zweiten Endzeitpunkt (t_2e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist, endet und - wobei der zweite Ultraschallteilburst eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t_2e-t_2s) aufweist, die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s) entspricht und - wobei die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) zu zumindest einem Zeitpunkt - zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e) - und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t_2s) und dem zweiten Endzeitpunkt (t_2e) verschieden ist. gekennzeichnet dadurch dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) zum ersten Endzeitpunkt (f_1e) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) zum zweiten Endzeitpunkt (f_2e) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 - wobei der zweite Startzeitpunkt (t_2s) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e) liegt und/oder - wobei der zweite Startzeitpunkt (t_2s) gleich dem ersten Startzeitpunkt (t_1s) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 - wobei der zweite Endzeitpunkt (t_2e) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t_1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t_1e) liegt und/oder - wobei der zweite Endzeitpunkt (t_2e) gleich dem ersten Endzeitpunkt (t_1e) ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 - wobei die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) zum ersten Startzeitpunkt (f_1s) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f_2s) ist.
Verfahren nach Anspruch 4 - wobei die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) zum ersten Startzeitpunkt (f_1s) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f_2s) ist.
Verfahren nach Anspruch 5 - wobei die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f_1m) zum ersten Endzeitpunkt (f_1e) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f_2m) zum zweiten Endzeitpunkt (f_2e) ist.
Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten - Erzeugen des ersten Ultraschallteilbursts mit einem ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) und/oder - Erzeugen des zweiten Ultraschallteilbursts mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (UBS2), der vom ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 7 - wobei der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f₁) aufweist und - wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f₂) aufweist und - wobei die erste Resonanzfrequenz (f₁) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der zweiten Resonanzfrequenz (f₂) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 8 - wobei der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf₁) mit einer ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1o) und einer ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_1u) aufweist und - wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Bandbreite (Δf₂) mit einer zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2o) und einer zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f_2u) aufweist und - wobei sich die erste Bandbreite (Δf₁) und die zweite Bandbreite (Δf₂) im Frequenzbereich überlappen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9 - wobei 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 - wobei 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.