DE10302909A1 - Akustische Sensor-Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Bei einer akustischen Sensor-Vorrichtung mit einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung eines Gegenstandes durch Messen der Zeitdifferenz zwischen einer ausgehenden und der entsprechenden, von einem Gegenstand reflektierten eingehenden Schallwelle wird eine adäquate Entfernungsbestimmung, die mit deutlich weniger zu verarbeitender Information als die bekannten Vorrichtungen auskommt, dadurch erreicht, dass der Sensor rotierbar gelagert ist, derart, dass ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine akustische Sensor-Vorrichtung mit einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung eines Gegenstandes durch Messen der Zeitdifferenz zwischen einer ausgehenden und der entsprechenden, von einem Gegenstand reflektierten eingehenden Schallwelle.
  • Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um Gegenstände mittels Schallwellen aufzuspüren und ihre Entfernung vom Sensor zu bestimmen. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass der Informationsgehalt der reflektierten Schallwellen sehr hoch und somit schwer interpretierbar ist, so dass insbesondere eine schnelle numerische Auswertung der ermittelter Daten nur unter Aufbringung von viel stromverbrauchender Rechenleistung und damit lediglich unter Aufbringung insgesamt hoher Kosten ermöglicht ist. Für kleine und insbesondere portable Systeme mit geringer verfügbarer elektrischer Leistung sind die herkömmlichen Sensoren somit nur sehr bedingt geeignet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Sensor-Vorrichtung zu schaffen, mittels derer eine adäquate Entfernungsbestimmung, die mit deutlich weniger zu verarbeitender Information als die bekannten Vorrichtungen auskommt und daher einen geringeren Stromverbrauch aufweist.
  • Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Sensor rotierbar gelagert ist derart, dass ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das Merkmal, dass der Sensor rotierbar gelagert ist derart, dass ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist, erreicht, dass ein Sensor geschaffen ist, dessen Schallsender einen Richtstrahl begrenzten Durchmessers aussendet, wobei dieser Richtstrahl ein vorgebbares eindimensionales, in der Regel azimutales Winkelareal nach Deklination sukzessiv so beschallt, dass Reflektionen aus dem Rektaszensions-Winkelbereich weitestgehend vermieden werden. Die auszuwertende Informationsmenge wird dadurch wesentlich verringert und die Rechenzeit unter Minderung des Rechenaufwandes entsprechend verkürzt.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Sensor bei einer zentralen Montierung um 360° rotierbar gelagert ist. Ist der Sensor in eine Vorzugsrichtung ausgerichtet, so ist er vorzugsweise im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert. Der Sensor ist dabei vorzugsweise auf einer rotierenden Scheibe gelagert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Richtstrahl aussendet. Um eine besonders hohe seitliche Auflösung zu erhalten kann vorgesehen sein, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Richtstrahl aussendet, wobei die lange Seite des Rechtecks in Richtung der Rektaszension ausgerichtet ist.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger nebeneinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine spezielle Abtastcharakteristik. Alternativ können der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger übereinander angeordnet sein. Die Abtastcharakteristik ist dabei unterschiedlich je nach Anordnung.
  • Um eine besonders genaue Auflösung zu erlangen, kann zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen sein, oder es kann zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist. Des weiteren kann in Kombination zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von schräg oben;
  • 2 die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von schräg unten.
  • Die in den 1 bis 2 dargestellte erfindungsgemäße akustische Sensor-Vorrichtung 100 enthält einen Ultraschallsender 101 sowie einen Ultraschallempfänger 102 zur Bestimmung der Entfernung eine Gegenstandes durch Messen der Zeitdifferenz zwischen einer ausgehenden und der entsprechenden, von einem Gegenstand reflektierten eingehenden Schallwelle, wobei die Sensor-Vorrichtung erfindungswesentlich rotierbar gelagert ist derart, dass ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
  • Die Sensor-Vorrichtung im Vorderbereich eines transportablen Gegenstandes anzuordnen und deshalb im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert. Die Sensor-Vorrichtung ist dabei auf einer rotierenden Scheibe 110 gelagert.
  • Der Schallsender sendet einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Richtstrahl aus, wobei die lange Seite des Rechtecks in Richtung der Rektaszension ausgerichtet ist. Der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger sind dabei nebeneinander angeordnet.
  • Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims (11)

  1. Akustische Sensor-Vorrichtung mit einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung eines Gegenstandes durch Messen der Zeitdifferenz zwischen einer ausgehenden und der entsprechenden, von einem Gegenstand reflektierten eingehenden Schallwelle, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor rotierbar gelagert ist derart, dass ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor um 360° rotierbar gelagert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor auf einer rotierenden Scheibe gelagert ist.
  5. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Richtstrahl aussendet.
  6. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Richtstrahl aussendet, wobei die lange Seite des Rechtecks in Richtung der Rektaszension ausgerichtet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger nebeneinander angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger übereinander angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
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