DE112017001754T5

DE112017001754T5 - Erfassungsvorrichtung und erfassungssystem

Info

Publication number: DE112017001754T5
Application number: DE112017001754.8T
Authority: DE
Inventors: Koji Ashie
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: DE112017001754B4; JP6544284B2; JP2017187315A; CN109073736A; WO2017171081A1

Abstract

Eine Erfassungsvorrichtung (10) enthält: ein piezoelektrisches Element (20), das eine empfangene Ultraschallwelle als ein elektrisches Signal ausgibt; einen Signalverarbeitungsabschnitt (40), der mit dem piezoelektrischen Element (20) verbunden ist und das elektrische Signal erlangt, das von dem piezoelektrischen Element (20) ausgegeben wird; einen Schaltabschnitt (50), der einen elektrischen Verbindungszustand und einen elektrischen Trennungszustand zwischen dem piezoelektrischen Element (20) und dem Signalverarbeitungsabschnitt (40) schaltet; und einen Bestimmungsabschnitt (62), der eine Erfassung von elektrischem Rauschen auf der Grundlage eines elektrischen Signals durchführt, das durch den Signalverarbeitungsabschnitt (40) erlangt wird, wenn der Signalverarbeitungsabschnitt (40) das elektrische Signal erlangt, während sich der Schaltabschnitt (50) in dem Trennungszustand befindet.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-074567 , die am 1. April 2016 eingereicht wurde und deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung, die eine Umgebungsvibration erfasst, und ein Erfassungssystem, das die Erfassungsvorrichtung enthält.
Stand der Technik
Eine Erfassungsvorrichtung ist bekannt, die einen Abstand zu einem Umgebungsobjekt durch Aussenden einer Prüfwelle, die eine Ultraschallwelle von einem Sendeabschnitt ist, und Empfangen einer Welle, die von dem Umgebungsobjekt reflektiert wird, durch einen Wellenempfangsabschnitt und Erlangen einer Zeit zwischen dem Senden und dem Empfangen erfasst.
Beispiele einer derartigen Erfassungsvorrichtung beinhalten die in der Patentliteratur 1 beschriebene Erfassungsvorrichtung. Gemäß der Erfassungsvorrichtung der Patentliteratur 1 wird ein Wellenempfangsabschnitt von einem Signalverarbeitungsabschnitt elektrisch getrennt bzw. unterbrochen, wenn eine Prüfwelle ausgesendet wird. Dieses ermöglicht es der Erfassungsvorrichtung der Patentliteratur 1, zu verhindern, dass ein Ansteuersignal in den Signalverarbeitungsabschnitt eingegeben wird, wenn die Prüfwelle ausgesendet wird.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP H7 - 325 146 A
Zusammenfassung der Erfindung
In einer Erfassungsvorrichtung wie der Erfassungsvorrichtung der Patentliteratur 1 kann elektrisches Rauschen von einer Ausrüstung bzw. Einrichtung oder Ähnlichem, die in der Umgebung der Erfassungsvorrichtung vorhanden ist, in einen Signalverarbeitungsabschnitt eindringen. Wenn elektrisches Rauschen in den Signalverarbeitungsabschnitt eindringt, kann eine Objektposition fehlerhaft erfasst werden, wenn das elektrische Rauschen und ein Signal, das auf der Grundlage einer reflektierten Welle erzeugt wird, nicht voneinander unterscheidbar sind.
Die vorliegende Erfindung entstand in Hinblick auf das obige Problem und es ist ihre Aufgabe, eine Erfassungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, elektrisches Rauschen zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung, die enthält: ein piezoelektrisches Element, das eine empfangene Ultraschallwelle als ein elektrisches Signal ausgibt; einen Signalverarbeitungsabschnitt, der mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist und das elektrische Signal, das von dem piezoelektrischen Element ausgegeben wird, erlangt bzw. beschafft; einen Schaltabschnitt, der zwischen einem elektrisch verbundenen Zustand und einem elektrisch getrennten bzw. unterbrochenen Zustand des piezoelektrischen Elements und des Signalverarbeitungsabschnitts schaltet; und einen Bestimmungsabschnitt, der eine Erfassung von elektrischem Rauschen auf der Grundlage des elektrischen Signals durchführt, wenn der Signalverarbeitungsabschnitt ein elektrisches Signal erlangt, während sich der Schaltabschnitt in dem getrennten Zustand befindet.
Wenn ein piezoelektrisches Element verwendet wird, um eine Ultraschallwelle zu erfassen, wird die Ultraschallwelle als ein elektrisches Signal erlangt. Wenn dementsprechend der Einfluss von elektrischem Rauschen von einer Umgebungsausrüstung vorhanden ist, verringert sich die Erlangungsgenauigkeit von Werten des elektrischen Signals. Wenn das piezoelektrische Element Umgebungsultraschallrauschen erlangt hat, gibt das piezoelektrische Element ein elektrisches Signal auf der Grundlage des Ultraschallrauschens aus. Dieses macht es schwierig, zu unterscheiden, ob Rauschen, das durch einen Signalverarbeitungsabschnitt erlangt wird, Ultraschallrauschen ist, das durch das piezoelektrische Element erlangt wird, oder elektrisches Rauschen ist, das durch die Umgebungsausrüstung oder Ähnlichem erzeugt wird.
Diesbezüglich ist gemäß der obigen Konfiguration das piezoelektrische Element über den Schaltabschnitt mit dem Signalverarbeitungsabschnitt verbunden. Wenn sich der Schaltabschnitt in dem getrennten Zustand befindet, wird dementsprechend ein elektrisches Signal, das aus einer Ultraschallwelle erzeugt wird, die durch das piezoelektrische Element empfangen wird, nicht in den Signalverarbeitungsabschnitt eingegeben. Wenn ein elektrisches Signal erfasst wird, während sich der Schaltabschnitt in dem getrennten Zustand befindet, kann somit bestimmt werden, dass das elektrische Signal elektrisches Rauschen ist, das durch eine Umgebungsausrüstung oder Ähnlichem erzeugt wird. Daher ermöglicht die obige Konfiguration eine hoch genaue Erfassung von elektrischem Rauschen, das in den Signalverarbeitungsabschnitt eingegeben wird.
Figurenliste
Die obige Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich.

1 ist ein Blockdiagramm eines Ultraschallsensors gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zeigt, die von dem Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
3 ist ein Zeitdiagramm, das die Steuerung zeigt, die von dem Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
4 ist ein Blockdiagramm eines Ultraschallsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zeigt, die von dem Ultraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
6 ist ein Zeitdiagramm, das die Steuerung zeigt, die von dem Ultraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird; und
7 ist ein Blockdiagramm von Ultraschallsensoren gemäß einer dritten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen für dieselben oder gleichen Teile verwendet, und es werden die Teile mit denselben Bezugszeichen nur einmal beschrieben.
Erste Ausführungsform
Eine Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ultraschallsensor, der an einem mobilen Objekt wie beispielsweise einem Fahrzeug montiert wird. Der Ultraschallsensor erhält bzw. erlangt einen Abstand zwischen dem mobilen Objekt und einem Objekt, das in einem Bereich in der Umgebung des mobilen Objekts vorhanden ist, durch Aussenden einer Ultraschallwelle zu dem Bereich, Empfangen einer Welle, die von dem Objekt reflektiert wird, und Messen einer Zeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Ultraschallsensors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Ultraschallsensor 10 sendet eine Ultraschallwelle durch Anlegen einer Spannung an ein piezoelektrisches Element 20 aus. Das piezoelektrische Element 20 wandelt eine Energie einer empfangenen Ultraschallwelle in eine Spannung um.
Die Spannung wird an das piezoelektrische Element 20 durch Steuern eines Ansteuerabschnitts 30 angelegt. Der Ansteuerabschnitt 30 enthält eine erste Energiequelle 31, die eine positive konstante Spannung anlegt, und eine zweite Energiequelle 32, die eine negative konstante Spannung anlegt. Die erste Energiequelle 31 ist mit einer ersten Seite des piezoelektrischen Elements 20 über einen ersten Schalter Q1 verbunden, und die zweite Energiequelle 32 ist mit der ersten Seite des piezoelektrischen Elements 20 über einen zweiten Schalter Q2 verbunden. Eine zweite Seite des piezoelektrischen Elements 20 ist geerdet. Der erste Schalter Q1 und der zweite Schalter Q2 sind jeweils beispielsweise ein MOSFET.
Die obige Konfiguration des Ansteuerabschnitts 30 ermöglicht ein abwechselndes Anlegen einer positiven Spannung und einer negativen Spannung an das piezoelektrische Element 20 durch abwechselndes Wiederholen einer Steuerung, gemäß der der erste Schalter Q1 eingeschaltet wird und der zweite Schalter Q2 ausgeschaltet wird, und einer Steuerung, gemäß der der erste Schalter Q1 ausgeschaltet wird und der zweite Schalter Q2 eingeschaltet wird. Das Anlegen der Spannung lässt das piezoelektrische Element 20 oszillieren, so dass eine Ultraschallwelle ausgesendet wird. Eine Frequenz der Ultraschallwelle ist dieselbe wie diejenige eines Steuerungszyklus, gemäß dem der erste Schalter Q1 und der zweite Schalter Q2 abwechselnd eingeschaltet werden.
Außerdem wird die Energie der Ultraschallwelle, die durch das piezoelektrische Element 20 empfangen wird, durch das piezoelektrische Element 20 in ein elektrisches Signal umgewandelt, das eine Spannung basierend auf der Energie der Ultraschallwelle aufweist. Das elektrische Signal wird in einen Eingangsanschluss eingegeben, der ein Eingangsabschnitt eines Signalverarbeitungsabschnitts 40 ist. In dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 wird das elektrische Signal zunächst in einen Verstärkungsabschnitt 41 eingegeben. Der Verstärkungsabschnitt 41 ist derart ausgebildet, dass die Verstärkung variiert werden kann. Insbesondere ist der Verstärkungsabschnitt 41 derart ausgebildet, dass die Verstärkung auf eine hohe Verstärkung oder eine niedrige Verstärkung, die niedriger als die hohe Verstärkung ist, eingestellt werden kann. Der Verstärkungsabschnitt 41 verstärkt das eingegebene elektrische Signal mit einer vorbestimmten Verstärkung und gibt das verstärkte elektrische Signal in ein Bandpassfilter 42 ein.
Das Bandpassfilter 42 weist ein Durchlassband auf, das eine Frequenz einer Ultraschallwelle enthält, wenn die Ultraschallwelle ausgesendet wird. Dieses kommt daher, dass eine Frequenz einer Welle, die durch ein Umgebungsobjekt reflektiert wird, nahe bei derjenigen der ausgesendeten Ultraschallwelle liegt. Die Einstellung des Durchlassbandes ermöglicht es dem Bandpassfilter 42, ein elektrisches Signal zu entfernen, dessen Frequenz von einer Frequenz der Ultraschallwelle abweicht, die von dem piezoelektrischen Element 20 ausgesendet wird. Das elektrische Signal, das den Bandpassfilter 42 durchlaufen hat, wird in einen Vergleichsabschnitt 43 eingegeben. Der Vergleichsabschnitt 43 vergleicht einen Wert einer Spannung des elektrischen Signals mit einem Schwellenwert, der ein vorbestimmter Wert ist, und gibt ein Ergebnis des Vergleichs aus.
Eine Potentialdifferenz 44 von einem Masseabschnitt wird in den Verstärkungsabschnitt 41, den Bandpassfilter 42 und den Vergleichsabschnitt 43 durch einen Bezugswerteinstellabschnitt 45 eingegeben. Somit kann das eingegebene elektrische Signal entsprechend einer Größe einer Abweichung von einer Bezugspotentialdifferenz gesteuert werden.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 40 ist mit dem piezoelektrischen Element 20 über einen Schaltabschnitt 50 verbunden. Der Schaltabschnitt 50 enthält einen dritten Schalter Q3, der einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem Eingangsanschluss des Signalverarbeitungsabschnitts 40 und der ersten Seite des piezoelektrischen Elements 20 schaltet, und einen vierten Schalter Q4, der einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem Eingangsanschluss des Signalverarbeitungsabschnitts 40 und dem Masseabschnitt schaltet. Der dritte Schalter Q3 und der vierte Schalter Q4 sind beispielsweise MOSFETs. Wenn der dritte Schalter Q3 eingeschaltet und ist der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet ist, ist der Signalverarbeitungsabschnitt 40 mit dem piezoelektrischen Element 20 elektrisch verbunden, so dass ein elektrischen Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 ausgegeben wird, in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird. Wenn andererseits der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet ist und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet ist, ist der Signalverarbeitungsabschnitt 40 von dem piezoelektrischen Element 20 elektrisch getrennt, so dass ein elektrisches Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 ausgegeben wird, nicht in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird. Wenn der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet ist und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet ist, ist der Eingangsanschluss des Signalverarbeitungsabschnitts 40 geerdet.
Der Schaltzustand der ersten bis vierten Schalter Q1 bis Q4 und die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41, die oben erwähnt sind, werden durch Befehle von einem Steuerungsabschnitt 61 einer Steuerungsvorrichtung 60 gesteuert. Insbesondere wird zuerst der dritte Schalter Q3 eingeschaltet und der vierte Schalter Q4 wird ausgeschaltet, um zu bestimmen, ob Ultraschallrauschen in der Umgebung des Ultraschallsensors 10 vorhanden ist, so dass ein elektrisches Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 auf der Grundlage des Ultraschallrauschens erzeugt wird, in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird. In diesem Fall wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 des Signalverarbeitungsabschnitts 40 auf eine hohe Verstärkung eingestellt. Eine Periode, während der eine Steuerung zum Erfassen von Ultraschallrauschen durchgeführt wird, wird als eine erste Erfassungsperiode bezeichnet.
Anschließend an die erste Erfassungsperiode wird eine Steuerung durchgeführt, bei der der erste Schalter Q1 und der zweite Schalter Q2 abwechselnd eingeschaltet werden, um eine Ultraschallwelle durch das piezoelektrische Element 20 zu erzeugen. Ein Steuerungszustand des dritten Schalters Q3 und des vierten Schalters Q4 wird auf demselben wie während der ersten Erfassungsperiode gehalten. Insbesondere wird der dritte Schalter Q3 eingeschaltet und der vierte Schalter Q4 wird ausgeschaltet. In diesem Fall wird eine Spannung des Ansteuerabschnitts 30 ebenfalls in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben, und dementsprechend wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 auf eine niedrige Verstärkung eingestellt, so dass die Spannung nicht übermäßig verstärkt wird. Eine Periode, während der eine Ultraschallwelle durch Steuern einer Ansteuerschaltung erzeugt wird, wird als eine Ansteuerperiode bezeichnet.
Anschließend an die Ansteuerperiode wird der Zustand, in dem der dritte Schalter Q3 eingeschaltet ist und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet ist, aufrechterhalten, so dass eine reflektierte Welle empfangen werden kann, wenn die Ultraschallwelle, die während der Ansteuerperiode ausgesendet wird, von einem Umgebungsobjekt reflektiert wird. In diesem Fall wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 auf eine hohe Verstärkung eingestellt, um ein elektrisches Signal, das von der empfangenen Welle erzeugt wird, zu verstärken und eine Erfassung des elektrischen Signals zu erleichtern. Eine Periode eines Wartens auf eine zu empfangende reflektierte Welle wird als eine Empfangswarteperiode bezeichnet.
Anschließend an die Empfangswarteperiode wird der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet und der vierte Schalter Q4 wird eingeschaltet, um elektrisches Rauschen, das durch eine elektrische Ausrüstung erzeugt wird, die in der Umgebung des Ultraschallsensors 10 montiert ist, zu erfassen, so dass das elektrische Signal, das durch das piezoelektrische Element 20 auf der Grundlage des Ultraschallrauschens erzeugt wird, nicht in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird. Wenn in diesem Fall die elektrische Ausrüstung in der Umgebung des Ultraschallsensors 10 elektrisches Rauschen als eine Rauschquelle 70 erzeugt, durchläuft ein elektrisches Signal, das auf dem elektrischen Rauschen basiert, den Verstärkungsabschnitt 41, den Bandpassfilter 42 und den Vergleichsabschnitt 43. Dementsprechend kann bestimmt werden, dass das elektrische Signal, das in dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 erzeugt wird, auf dem elektrischen Rauschen basiert. In diesem Fall wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 des Signalverarbeitungsabschnitts 40 auf eine hohe Verstärkung eingestellt. Eine Periode, während der eine Steuerung zum Erfassen von elektrischen Rauschen durchgeführt wird, wird als eine zweite Erfassungsperiode bezeichnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform reicht eine einzige Untersuchungsperiode von dem Start der erste Erfassungsperiode bis zu dem Ende der zweiten Erfassungsperiode. Wenn eine einzelne Untersuchungsperiode endet, wird anschließend eine nächste Untersuchungsperiode gestartet. Der Start der Untersuchungsperiode kann auf den Start irgendeiner der Perioden eingestellt werden.
Ein Ergebnis des Vergleichs, das von dem Vergleichsabschnitt 43 des Signalverarbeitungsabschnitts 40 ausgegeben wird, wird in einen Bestimmungsabschnitt 62 der Steuerungsvorrichtung 60 eingegeben. Wenn der Bestimmungsabschnitt 62 während der Empfangswarteperiode ein elektrischen Signal erlangt, das den Schwellenwert überschreitet, wurde das elektrische Signal sehr wahrscheinlich von einer reflektierten Welle erzeugt, und dementsprechend überträgt der Bestimmungsabschnitt 62 das elektrische Signal an eine ECU 100 als Ergebnis einer Objekterfassung. Wenn der Bestimmungsabschnitt 62 während der ersten Erfassungsperiode ein elektrisches Signal erlangt, das den Schwellenwert überschreitet, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 62, dass das elektrische Signal Ultraschallrauschen ist, und überträgt ein Ergebnis der Bestimmung an die ECU 100. Wenn der Bestimmungsabschnitt 62 ein elektrisches Signal erlangt, das den Schwellenwert während der zweiten Erfassungsperiode überschreitet, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 62, dass das elektrische Signal elektrisches Rauschen ist, und überträgt ein Ergebnis der Bestimmung an die ECU 100.
Wenn die ECU 100 das Ergebnis einer Objekterfassung von dem Bestimmungsabschnitt 62 empfängt, berechnet die ECU 100 eine Objektposition auf der Grundlage des Ergebnisses der Objekterfassung und führt einen Prozess entsprechend der Objektposition durch. Insbesondere benachrichtigt die ECU 100 einen Fahrer des Fahrzeugs, dass ein Objekt vorhanden ist. Die Benachrichtigung kann unter Verwendung eines in einem Fahrzeug montierten Lautsprechers, einer Leuchte, einer Anzeigevorrichtung oder Ähnlichem durchgeführt werden. Wenn ein Abstand zu dem Objekt klein geworden ist und sich das Fahrzeug in Richtung des Objekts bewegt, kann eine Steuerung zum Aktivieren einer Bremsvorrichtung des Fahrzeugs oder Ähnliches durchgeführt werden.
Wenn die ECU 100 ein Ergebnis der Bestimmung erlangt, das angibt, dass Ultraschallrauschen oder elektrisches Rauschen vorhanden ist, akkumuliert die ECU 100 das Ergebnis der Bestimmung hinsichtlich des Rauschens während einer vorbestimmten Periode und bestimmt, ob das Rauschen periodisch oder kontinuierlich aufgetreten ist. Dieses kommt daher, dass, wenn das Rauschen bei einer einzigen Gelegenheit aufgetreten ist, der Einfluss des Rauschens temporär ist und somit der Einfluss des Rauschens auf das Ergebnis der Objekterfassung begrenzt ist. Beispiele des elektrischen Rauschens, das bei einer einzelnen Gelegenheit auftritt, beinhalten elektrisches Rauschen, das auftritt, wenn eine elektrische Ausrüstung aktiviert wird.
Wenn das Rauschen periodisch aufgetreten ist, wird ein Prozess zum Unterdrücken des Einflusses des Rauschens auf die Objekterfassung durchgeführt. Insbesondere wird ein Befehl an den Vergleichsabschnitt 43 des Signalverarbeitungsabschnitts 40 des Ultraschallsensors 10 ausgegeben, um den Schwellenwert zu erhöhen. Wenn somit eine Größe eines elektrischen Signals, das auf dem Rauschen basiert, kleiner als diejenige eines elektrischen Signals ist, das von der reflektierten Welle erzeugt wird, kann eine fehlerhafte Objekterfassung, die auf dem Rauschen basiert, unterdrückt werden. Wenn andererseits beispielsweise eine Größe des elektrischen Signals, das auf dem Rauschen basiert, etwa dieselbe oder größer als diejenige des elektrischen Signals ist, das von der reflektierten Welle erzeugt wird, ist es schwierig, den Prozess zum Entfernen des Einflusses des Rauschens durch Ändern des Schwellenwerts durchzuführen. Daher benachrichtigt in diesem Fall die ECU 100 den Fahrer des Fahrzeugs, dass eine Objekterfassung nicht durchgeführt werden kann, und die ECU 100 führt eine Benachrichtigung hinsichtlich des Ergebnisses der Objekterfassung, eine Steuerung zum Vermeiden einer Kollision mit einem Objekt und Ähnliches nicht durch. Auch wenn in diesem Fall die Benachrichtigung hinsichtlich des Ergebnisses der Objekterfassung, die Steuerung zum Vermeiden einer Kollision mit einem Objekt und Ähnliches nicht durchgeführt werden, werden die Objekterfassung und die Rauscherfassung kontinuierlich durchgeführt. Dieses dient dazu, die Steuerung, die auf der Objektposition basiert, wiederaufzunehmen, wenn kein Rauschen erfasst wird.
Wenn die ECU 100 bestimmt hat, dass elektrisches Rauschen, das periodisch oder kontinuierlich auftritt, vorhanden ist, akkumuliert die ECU 100 ein Ergebnis der Bestimmung. Dieses erleichtert eine Bestimmung der Rauschquelle 70, die das elektrische Rauschen erzeugt, durch Auslesen des Ergebnisses der Bestimmung während einer Inspektion des Fahrzeugs oder Ähnlichem.
Im Folgenden wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 2 ein Prozess beschrieben, der in dem Ultraschallsensor 10 durchgeführt wird. Das Flussdiagramm in 2 wird jede vorbestimmte Untersuchungsperiode wiederholt durchgeführt.
Zunächst wird in Schritt S101 der dritte Schalter Q3 eingeschaltet und der vierte Schalter Q4 wird ausgeschaltet, so dass ein elektrisches Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 ausgegeben wird, in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird. Wenn das piezoelektrische Element 20 zu diesem Zeitpunkt Ultraschallrauschen empfängt, das in der Umgebung des Ultraschallsensors 10 erzeugt wird, wird eine elektrisches Signal, das auf dem Ultraschallrauschen basiert, durch das piezoelektrische Element 20 erzeugt, und das elektrische Signal wird in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben. Eine Periode, während der Ultraschallrauschen erfasst wird, wird als eine erste Erfassungsperiode bezeichnet. Anschließend wird in Schritt S102 bestimmt, ob die erste Erfassungsperiode geendet hat. Dieser Prozess in Schritt S102 wird wiederholt durchgeführt, bis das Ergebnis der Bestimmung positiv ist, d.h., bis die erste Erfassungsperiode endet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S102 positiv ist, d.h., wenn die erste Erfassungsperiode geendet hat, schreitet die Steuerung zum Schritt S103, und es wird bestimmt, ob Ultraschallrauschen während der ersten Erfassungsperiode erfasst wurde. In diesem Prozess in Schritt S103 wird als Ergebnis des Prozesses eines Vergleichs mit dem Schwellenwert in dem Vergleichsabschnitt 43 bestimmt, ob Ultraschallrauschen, das den Schwellenwert überschreitet, vorhanden ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S103 positiv ist, d.h., wenn Ultraschallrauschen während der ersten Erfassungsperiode erfasst wurde, wird in Schritt S104 ein Ergebnis der Erfassung an die ECU 100 übertragen und die Steuerung schreitet zum Schritt S105.
Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S103 negativ ist, d.h., wenn kein Ultraschallrauschen während der ersten Erfassungsperiode erfasst wurde, schreitet die Steuerung direkt zum Schritt S105. Man beachte, dass, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S103 negativ ist, d.h., wenn bestimmt wird, dass kein Ultraschallrauschen während der ersten Erfassungsperiode erfasst wurde, ein Ergebnis, das angibt, dass kein Ultraschallrauschen erfasst wurde, an die ECU 100 übertragen werden kann. Alternativ kann anstelle der Übertragung eines Ergebnisses einer Erfassung von Ultraschallrauschen zum Ende der ersten Erfassungsperiode ein Ergebnis einer Erfassung jedes Mal, wenn Ultraschallrauschen erfasst wird, an die ECU 100 übertragen werden.
In Schritt S105 wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 in eine niedrige Verstärkung geschaltet bzw. gewechselt, so dass das elektrische Signal, das in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird, wenn das piezoelektrische Element 20 angesteuert wird, nicht übermäßig groß wird. Im anschließenden Schritt S106 wird die Ansteuersteuerung in dem Ansteuerabschnitt 30 gestartet. Wie es oben beschrieben wurde, wird insbesondere die Ansteuersteuerung gestartet, gemäß der die Steuerung, bei der der erste Schalter Q1 eingeschaltet wird und der zweite Schalter Q2 ausgeschaltet wird, und die Steuerung, bei der der erste Schalter Q1 ausgeschaltet wird und der zweite Schalter Q2 eingeschaltet wird, abwechselnd wiederholt werden.
Anschließend wird in Schritt S107 bestimmt, ob die Ansteuerperiode, während der die Ansteuersteuerung durchgeführt wird, geendet hat. Dieser Prozess in Schritt S107 wird wiederholt durchgeführt, bis das Ergebnis der Bestimmung positiv ist, d.h., bis die Ansteuerperiode endet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S107 positiv ist, d.h., wenn die Ansteuerperiode geendet hat, schreitet die Steuerung zum Schritt S108, und die Ansteuersteuerung wird beendet. Insbesondere werden der erste Schalter Q1 und der zweite Schalter Q2 ausgeschaltet. Im anschließenden Schritt S109 wird die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 in die hohe Verstärkung geschaltet, und die Steuerung schreitet zum Schritt S110.
In Schritt S110 wird bestimmt, ob die Empfangswarteperiode geendet hat. Dieser Prozess in Schritt S110 wird wiederholt durchgeführt, bis das Ergebnis der Bestimmung positiv ist, d.h., bis die Empfangswarteperiode endet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S110 positiv ist, d.h., wenn die Empfangswarteperiode geendet hat, schreitet die Steuerung zum Schritt S111, und es wird ein Ergebnis eines Empfangs einer reflektierten Welle an die ECU 100 übertragen. Wenn keine reflektierte Welle empfangen wurde, muss kein Ergebnis eines Empfangs übertragen werden. Alternativ kann anstelle eines Übertragens eines Ergebnisses eines Empfangs einer reflektierten Welle am Ende der Empfangswarteperiode ein Ergebnis eines Empfangs an die ECU 100 jedes Mal übertragen werden, wenn eine reflektierte Welle empfangen wird.
Anschließend schreitet die Steuerung zum Schritt S112 und der dritte Schalter Q3 wird ausgeschaltet und der vierte Schalter Q4 wird eingeschaltet. D.h., das piezoelektrische Element 20 wird von dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 elektrisch getrennt, so dass ein elektrisches Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 ausgegeben wird, nicht in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird, und der Eingangsanschluss des Signalverarbeitungsabschnitts 40 wird geerdet, um eine geschlossene Schaltung in dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 auszubilden. Wenn ein elektrisches Signal nach diesem Prozess in Schritt S112 in dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 erfasst wird, ist das elektrische Signal sehr wahrscheinlich elektrisches Rauschen, das durch eine andere elektrische Ausrüstung erzeugt wird. Eine Periode, während der elektrisches Rauschen erfasst wird, wird als eine zweite Erfassungsperiode bezeichnet.
Anschließend wird in Schritt S113 bestimmt, ob die zweite Erfassungsperiode geendet hat. Dieser Prozess in Schritt S113 wird wiederholt durchgeführt, bis das Ergebnis der Bestimmung positiv ist, d.h., bis die zweite Erfassungsperiode endet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S113 positiv ist, d.h., wenn die zweite Erfassungsperiode geendet hat, schreitet die Steuerung zum Schritt S114 und es wird bestimmt, ob elektrisches Rauschen während der zweiten Erfassungsperiode erfasst wurde. In diesem Prozess in Schritt S114 wird bestimmt, ob als Ergebnis des Prozesses des Vergleichs mit dem Schwellenwert in dem Vergleichsabschnitt 43 elektrisches Rauschen vorhanden ist, das den Schwellenwert überschreitet. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 positiv ist, d.h., wenn elektrisches Rauschen während der zweiten Erfassungsperiode erfasst wurde, wird in Schritt S115 ein Ergebnis der Erfassung an die ECU 10 übertragen, und die Folge von Prozessen endet.
Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 negativ ist, d.h., wenn kein elektrisches Rauschen während der zweiten Erfassungsperiode erfasst wurde, wird die Folge von Prozessen beendet. Man beachte, dass, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 negativ ist, wie in dem Fall der ersten Erfassungsperiode ein Ergebnis, das angibt, dass kein elektrisches Rauschen erfasst wurde, an die ECU 100 übertragen werden kann. Alternativ kann an Stelle des Übertragens eines Ergebnisses einer Erfassung von elektrischem Rauschen am Ende der zweiten Erfassungsperiode ein Ergebnis einer Erfassung an die ECU 100 übertragen werden, wenn elektrisches Rauschen erfasst wird.
Im Folgenden werden unter Verwendung des Zeitdiagramms der 3 der Steuerungszustand der ersten bis vierten Schalter Q1 bis Q4 und die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41, wenn der Prozess wie oben beschrieben in dem Ultraschallsensor 10 durchgeführt wird, beschrieben.
Zunächst wird zu einem Zeitpunkt t1 die Steuerung in Schritt S101 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 eingeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet wird. Eine Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem anschließenden Zeitpunkt t2 ist die erste Erfassungsperiode, während der Ultraschallrauschen erfasst wird, während das piezoelektrische Element 20 mit dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 elektrisch verbunden ist.
Zu dem Zeitpunkt t2 wird die Steuerung in Schritt S105 durchgeführt, bei der die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 in die niedrige Verstärkung geschaltet wird, und die Ansteuersteuerung in dem Ansteuerabschnitt 30 wird in Schritt S106 gestartet. Eine Periode von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 ist die Ansteuerperiode, während der die Ansteuersteuerung in dem Ansteuerabschnitt 30 durchgeführt wird, so dass eine Ultraschallwelle durch das piezoelektrische Element 20 erzeugt wird.
Zu dem Zeitpunkt t3 werden die Steuerung in Schritt S108, bei der die Ansteuersteuerung beendet wird, und die Steuerung in Schritt S109, bei der die Verstärkung in eine hohe Verstärkung geschaltet wird, durchgeführt. Eine Periode von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 ist die Empfangswarteperiode zum Warten auf eine zu empfangende Welle, die von einem Umgebungsobjekt reflektiert wird. Eine Länge der Empfangswarteperiode bestimmt einen Erfassungsbereich des Ultraschallsensors 10. Insbesondere kann der Ultraschallsensor 10 einen Abstand zu einem Objekt, das in einem Abstand angeordnet ist, der durch Multiplizieren der Hälfte der Länge der Empfangswarteperiode mit der Schallgeschwindigkeit erhalten wird, erfassen.
Zu dem Zeitpunkt t4 wird die Steuerung in Schritt S112 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet wird. D.h., das piezoelektrische Element 20 wird zu dem Zeitpunkt t4 von dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 getrennt. Eine Periode von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 ist die zweite Erfassungsperiode, während der ein Einfluss von elektrischem Rauschen bestimmt wird, während der Signalverarbeitungsabschnitt 40 eine geschlossene Schaltung ist. Zu dem Zeitpunkt t5 wird wie zu dem Zeitpunkt t1 die Steuerung in Schritt S101 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 eingeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet wird. Zu dem anschließenden Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7 wird jeweils eine Steuerung ähnlich wie zu dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 durchgeführt.
Mit der obigen Konfiguration erzielt der Ultraschallsensor 10 der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Wirkungen.
Da das piezoelektrische Element 20 mit dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 über den Schaltabschnitt 50 verbunden ist, wird ein elektrisches Signal, das von einer Ultraschallwelle erzeugt wird, die durch das piezoelektrische Element 20 empfangen wird, nicht in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben, wenn sich der Schaltabschnitt 50 in dem unterbrochenen bzw. getrennten Zustand befindet. Wenn ein elektrisches Signal erfasst wird, während sich der Schaltabschnitt 50 in dem getrennten Zustand befindet, kann dementsprechend bestimmt werden, dass eine Spannung des elektrischen Signals elektrisches Rauschen ist, das durch eine Umgebungsausrüstung oder Ähnlichem erzeugt wird. Somit kann elektrisches Rauschen, das in den Signalverarbeitungsabschnitt 40 eingegeben wird, mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Wenn Fahrzeuge hergestellt werden, wird eine elektrische Ausrüstung und Ähnliches derart angeordnet, dass der Einfluss vom elektrischen Rauschen auf den Ultraschallsensor 10 minimiert wird. Wenn jedoch eine elektrische Ausrüstung und Ähnliches nach dem Verkauf der Fahrzeuge hinzugefügt wird, kann elektrisches Rauschen, das durch die elektrische Ausrüstung erzeugt wird, den Ultraschallsensor 10 beeinflussen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn eine Rauschquelle 70, die ein Ergebnis einer Erfassung durch den Ultraschallsensor 10 beeinflussen kann, vorhanden ist, der Einfluss der Rauschquelle 70 entfernt oder eine Steuerung unter Verwendung des Ergebnisses der Erfassung, das durch die Rauschquelle 70 beeinflusst wird, vermieden. Dieses macht es möglich, einen Einfluss von elektrischem Rauschen, das durch eine hinzugefügte elektrische Ausrüstung und Ähnliches erzeugt wird, zu unterdrücken.
Sogar in einem Fall, in dem elektrisches Rauschen auftritt, kann, wenn das Rauschen temporäres elektrisches Rauschen ist, beispielsweise elektrisches Rauschen, das auftritt, wenn eine elektrische Ausrüstung aktiviert wird, der Einfluss des elektrischen Rauschens begrenzt sein und somit ignoriert werden. Wenn jedoch elektrisches Rauschen kontinuierlich auftritt, bewirkt das elektrische Rauschen sehr wahrscheinlich eine fehlerhafte Objekterfassung durch den Ultraschallsensor 10. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die zweite Erfassungsperiode, während der elektrisches Rauschen erfasst wird, für jede Untersuchungsperiode bereitgestellt. Dieses macht es möglich, zu bestimmen, ob das elektrische Rauschen elektrisches Rauschen ist, das kontinuierlich auftritt.
Die Verstärkung während der Empfangswarteperiode, der ersten Erfassungsperiode und der zweiten Erfassungsperiode wird auf größer als die Verstärkung während der Ansteuerperiode eingestellt. Dieses macht es möglich, die Erfassungsgenauigkeit einer empfangenen Welle und die Erfassungsgenauigkeit von Rauschen während der Erfassungswarteperiode, der ersten Erfassungsperiode und der zweiten Erfassungsperiode zu verbessern, während eine übermäßige Verstärkung eines Signals während der Ansteuerperiode unterdrückt wird.
Da die Verstärkung während der Empfangswarteperiode, der ersten Erfassungsperiode und der zweiten Erfassungsperiode auf dieselbe eingestellt wird, wird die Bestimmung einer Größe von Rauschen in Bezug auf eine empfangene Welle einfacher. Dieses macht es möglich, auf einfache Weise zu bestimmen, ob Rauschen ignoriert werden kann, wenn eine empfangene Welle erfasst wird. Außerdem kann der Schwellenwert in dem Prozess eines Änderns des Schwellenwerts, der durchgeführt wird, wenn Rauschen erfasst wird, auf einen Wert eingestellt werden, der nicht durch das Rauschen beeinflusst wird.
Unmittelbar nach der Empfangswarteperiode kann in einigen Fällen eine Welle, die von einem Objekt reflektiert wird, das außerhalb des Erfassungsbereichs angeordnet ist, empfangen werden. Obwohl die reflektierte Welle in diesem Fall tatsächlich nicht Ultraschallrauschen ist, könnte die Welle, die von dem Objekt reflektiert wird, das außerhalb des Erfassungsbereichs angeordnet ist, irrtümlicherweise als Ultraschallrauschen bestimmt werden, wenn die erste Erfassungsperiode anschließend an die Empfangswarteperiode bereitgestellt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird anschließend an die Empfangswarteperiode die zweite Erfassungsperiode bereitgestellt, während der elektrisches Rauschen erfasst wird, und anschließend an die zweite Erfassungsperiode wird die erste Erfassungsperiode bereitgestellt, während der Ultraschallrauschen erfasst wird. Dieses macht es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei der eine Welle, die von einem Objekt reflektiert wird, das außerhalb des Erfassungsbereiches angeordnet ist, irrtümlicherweise als Ultraschallrauschen bestimmt wird.
Während der zweiten Erfassungsperiode, bei der das piezoelektrische Element 20 durch den Schaltabschnitt 50 von dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 getrennt wird, werden die erfassten elektrischen Signale auf der Grundlage von elektrischem Rauschen erfasst. Während der ersten Erfassungsperiode, bei der das piezoelektrische Element 20 mit dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 durch den Schaltabschnitt 50 elektrisch verbunden ist, enthalten jedoch die erfassten elektrischen Signale sowohl elektrische Signale, die auf Ultraschallrauschen basieren, als auch elektrische Signale, die auf elektrischem Rauschen basieren. Wenn während der zweiten Erfassungsperiode erfasst wird, dass elektrisches Rauschen periodisch oder kontinuierlich auftritt, kann während der ersten Erfassungsperiode bestimmt werden, dass das Rauschen mit Ausnahme des elektrischen Rauschens Ultraschallrauschen ist. Dementsprechend kann zusätzlich zu dem elektrischen Rauschen Ultraschallrauschen mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Wenn das piezoelektrische Element 20 durch den Schaltabschnitt 50 von dem Signalverarbeitungsabschnitt 40 elektrisch getrennt wird, ist der Eingangsabschnitt des Signalverarbeitungsabschnitts 40 geerdet. Somit wird eine geschlossene Schaltung, die durch den Signalverarbeitungsabschnitt 40 und den Schaltabschnitt 50 ausgebildet wird, durch Trennen des piezoelektrischen Elements 20 von der geschlossenen Schaltung , die durch den Signalverarbeitungsabschnitt 40, den Schaltabschnitt 50 und das piezoelektrische Element 20 ausgebildet wird, erhalten. Dementsprechend weist eine geschlossene Schaltung, wenn elektrisches Rauschen erfasst wird, eine ähnliche Schaltungskonfiguration wie eine geschlossene Schaltung auf, wenn Ultraschallrauschen durch das piezoelektrische Element 20 erfasst wird. Dieses macht es möglich, elektrisches Rauschen zu erfassen, das sehr wahrscheinlich eine Objekterfassung unter Verwendung des piezoelektrischen Elements 20 beeinflusst.
Zweite Ausführungsform
Der Ultraschallsensor 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich teilweise hinsichtlich der Schaltungskonfiguration von dem Ultraschallsensor der ersten Ausführungsform. Aufgrund des teilweisen Unterschieds in der Schaltungskonfiguration von dem Ultraschallsensor der ersten Ausführungsform führt der Ultraschallsensor 110 teilweise eine andere Steuerung durch.
Mit Bezug auf 4 wird eine Konfiguration des Ultraschallsensors 110 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Ultraschallsensor 110 ist in der Nähe des Ultraschallsensors 10 der ersten Ausführungsform angeordnet. Wenn eine Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsensor 10 ausgesendet wird, durch ein Umgebungsobjekt reflektiert wird, empfängt der Ultraschallsensor 110 die reflektierte Welle. Der Ultraschallsensor 110 bestimmt eine Objektposition unter Verwendung einer Zeit, zu der die Ultraschallwelle von dem Ultraschallsensor 10 ausgesendet wird, und einer Zeit, zu der die reflektierte Welle durch den Ultraschallsensor 10 und den Ultraschallsensor 110 empfangen wird.
Ein piezoelektrisches Element 120 des Ultraschallsensors 110 wandelt die empfangene Ultraschallwelle in ein elektrisches Signal um, das eine Spannung aufweist, und gibt das elektrische Signal aus. Das elektrische Signal wird in einen Eingangsanschluss eingegeben, der ein Eingangsabschnitt eines Signalverarbeitungsabschnitts 140 ist. In dem Signalverarbeitungsabschnitt 140 wird das elektrische Signal zunächst in einen Verstärkungsabschnitt 141 eingegeben. Die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 141 weist einen konstanten Wert auf. Das elektrische Signal, das von dem Verstärkungsabschnitt 141 verstärkt wurde, verläuft durch ein Bandpassfilter 142 und wird dann in einen Vergleichsabschnitt 143 eingegeben. Das Bandpassfilter 142 und der Vergleichsabschnitt 143 sind äquivalent zu dem Bandpassfilter und dem Vergleichsabschnitt der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibung dieser Komponenten weggelassen. Eine Potentialdifferenz 144 zu einem Masseabschnitt wird durch einen Bezugswerteinstellabschnitt 145 in den Verstärkungsabschnitt 141, das Bandpassfilter 142 und den Vergleichsabschnitt 143 eingegeben.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 140 ist mit dem piezoelektrischen Element 120 über einen Schaltabschnitt 150 verbunden. Der Schaltabschnitt 150 weist dieselbe Konfiguration wie der Schaltabschnitt der ersten Ausführungsform auf, und somit wird die Beschreibung der Konfiguration weggelassen.
Die Schaltzustände der dritten und vierten Schalter Q3 und Q4 des Schaltabschnitts 150 werden durch Befehle von einem Steuerungsabschnitt 161 einer Steuerungsvorrichtung 160 gesteuert. Insbesondere werden zunächst der dritte Schalter Q3 und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet, so dass ein elektrisches Signal, das durch das piezoelektrische Element 120 auf der Grundlage von Ultraschallrauschen erzeugt wird, in den Signalverarbeitungsabschnitt 140 eingegeben wird, um zu bestimmen, ob Ultraschallrauschen in der Umgebung des Ultraschallsensors 110 vorhanden ist. D.h., es wird wie bei der ersten Ausführungsform eine erste Erfassungsperiode bereitgestellt, während der eine Steuerung zum Erfassen von Ultraschallrauschen durchgeführt wird.
Anschließend an die erste Erfassungsperiode wird eine Warteperiode bereitgestellt, während der kein Prozess durchgeführt wird, während eine Ultraschallwelle von dem Ultraschallsensor 10 ausgesendet wird. Diese Periode wird als eine Sendewarteperiode bezeichnet. Anschließend an die Sendewarteperiode wird eine Empfangswarteperiode zum Warten auf eine zu empfangende reflektierte Welle bereitgestellt. Anschließend an die Empfangswarteperiode wird eine zweite Erfassungsperiode bereitgestellt. Die Empfangswarteperiode und die zweite Erfassungsperiode gleichen denjenigen der ersten Ausführungsform, und somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Ein Ergebnis des Vergleichs, das von dem Vergleichsabschnitt 143 des Signalverarbeitungsabschnitts 140 ausgegeben wird, wird in einen Bestimmungsabschnitt 162 der Steuerungsvorrichtung 160 eingegeben. Wenn der Bestimmungsabschnitt 162 während der Empfangswarteperiode ein elektrisches Signal erlangt, das den Schwellenwert überschreitet, wurde das elektrische Signal sehr wahrscheinlich von einer reflektierten Welle erzeugt, und dementsprechend überträgt der Bestimmungsabschnitt 162 das elektrische Signal an die ECU 100 als Ergebnis der Objekterfassung. Wenn der Bestimmungsabschnitt 162 während der ersten Erfassungsperiode ein elektrisches Signal erlangt, das den Schwellenwert überschreitet, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 162, dass das elektrische Signal Ultraschallrauschen ist, und überträgt ein Ergebnis der Bestimmung an die ECU 100. Wenn der Bestimmungsabschnitt 162 während der zweiten Erfassungsperiode ein elektrisches Signal erlangt, das den Schwellenwert überschreitet, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 162, dass das elektrische Signal elektrisches Rauschen ist, und überträgt ein Ergebnis der Bestimmung an die ECU 100.
Mit Bezug auf das Flussdiagramm der 5 wird ein Prozess beschrieben, der in dem Ultraschallsensor 110 durchgeführt wird. Das Flussdiagramm in 5 wird jede vorbestimmte Untersuchungsperiode wiederholt durchgeführt.
Zunächst wird in den Schritten S201 bis S204 ein Prozess während der ersten Erfassungsperiode durchgeführt. Der Prozess während der ersten Erfassungsperiode gleicht demjenigen in den Schritten S101 bis S104 der ersten Ausführungsform, und somit wird dessen Beschreibung weggelassen.
Im anschließenden Schritt S205 wird die Sendewarteperiode gestartet, und es wird in Schritt S206 wiederholt bestimmt, ob die Sendewarteperiode geendet hat, bis die Sendewarteperiode verstrichen ist.
Wenn die Sendewarteperiode verstrichen ist und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S206 positiv ist, schreitet die Steuerung zum Schritt S207 und die Empfangswarteperiode wird gestartet. Der Prozess in den Schritten S208 bis S213 nach dem Start der Empfangswarteperiode gleicht demjenigen in den Schritten S110 bis S115 der ersten Ausführungsform, und somit wird dessen Beschreibung weggelassen.
Mit Bezug auf 6 wird der Steuerungszustand des dritten Schalters Q3 und des vierten Schalters Q4, wenn der Prozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, beschrieben.
Zunächst wird zu dem Zeitpunkt t11 die Steuerung in Schritt S201 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 eingeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet wird. Eine Periode von dem Zeitpunkt t11 bis zu dem folgenden Zeitpunkt t12 ist die erste Erfassungsperiode, während der Ultraschallrauschen erfasst wird, während das piezoelektrische Element 120 mit dem Signalverarbeitungsabschnitt 140 elektrisch verbunden ist. Eine Periode von dem Zeitpunkt t12 bis zu dem Zeitpunkt t13 ist eine Sendewarteperiode zum Warten auf eine Ultraschallwelle, die in dem Ultraschallsensor 10 auszusenden ist. Eine Periode von dem Zeitpunkt t13 bis zu dem Zeitpunkt t14 anschließend an die Sendewarteperiode ist die Empfangswarteperiode. Während der ersten Erfassungsperiode, der Sendewarteperiode und der Empfangswarteperiode ist der dritte Schalter Q3 eingeschaltet und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet. D.h., es wird ein Zustand aufrechterhalten, bei dem ein elektrisches Signal, das von dem piezoelektrischen Element 20 ausgegeben wird, in den Signalverarbeitungsabschnitt 140 eingegeben wird.
Zu dem Zeitpunkt t14 wird die Steuerung in Schritt S210 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet wird. D.h., zu dem Zeitpunkt t14 wird das piezoelektrische Element 120 von dem Signalverarbeitungsabschnitt 140 elektrisch getrennt. Eine Periode von dem Zeitpunkt t14 bis zu dem Zeitpunkt t15 ist die zweite Erfassungsperiode, während der ein Einfluss des elektrischen Rauschens bestimmt wird, während der Signalverarbeitungsabschnitt 140 eine geschlossene Schaltung bildet. Zu dem Zeitpunkt t15 wird wie zu dem Zeitpunkt t11 die Steuerung in Schritt S201 durchgeführt, bei der der dritte Schalter Q3 eingeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 ausgeschaltet wird. Zu dem anschließenden Zeitpunkt t16 und dem Zeitpunkt t17 werden Steuerungen ähnlich wie diejenige zu dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13 durchgeführt.
Mit der obigen Konfiguration erzielt der Ultraschallsensor 110 der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Wirkungen wie der Ultraschallsensor 10 der ersten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Erfassungssystem durch mehrere Ultraschallsensoren 10 der ersten Ausführungsform und die ECU 100 ausgebildet. Mit Bezug auf 7 wird das Erfassungssystem im Folgenden beschrieben.
Die Ultraschallsensoren 10 sind an einem vorderen Stoßfänger eines Fahrzeugs 200 derart montiert, dass die Ultraschallsensoren 10 voneinander getrennt sind. Wenn einer der Ultraschallsensoren 10 eine Ultraschallwelle aussendet, sendet ein nächster Ultraschallsensor 10, der anschließend an den Ultraschallsensor 10 angeordnet ist, der die Ultraschallwelle aussendet, keine Ultraschallwelle aus und führt einen Prozess zum Empfangen einer reflektierten Welle durch. D.h., der nächste Ultraschallsensor 10 führt denselben Prozess wie der Prozess durch, der von dem Ultraschallsensor 110 der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Dieses ermöglicht eine Berechnung einer Objektposition unter Verwendung der Zeit, zu der das Senden und Empfangen von dem Ultraschallsensor 10 durchgeführt wird, der die Ultraschallwelle gesendet hat, und des Zeitpunkts, zu dem das Empfangen durch den nächsten Ultraschallsensor 10 durchgeführt wird.
Wenn die ECU 100 ein Ergebnis einer Erfassung von elektrischem Rauschen von einem der Ultraschallsensoren 10 erlangt, führt die ECU 100 einen Prozess zum Verringern eines Einflusses des elektrischen Rauschens in dem Ultraschallsensor 10 durch, der dem Prozess, der in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, gleicht. Außerdem bestimmt die ECU 100 den Ultraschallsensor 10, der das elektrische Rauschen erfasst hat, und speichert dieses in einem internen Speicher. Dieses macht es möglich, den Ultraschallsensor 10 zu bestimmen, der in der Nähe der Rauschquelle 70 angeordnet ist, und eine Position der Rauschquelle 70 zu schätzen. In diesem Fall dient die ECU 100 als ein Schätzabschnitt, der eine Position der Rauschquelle 70 schätzt.
Mit der obigen Konfiguration erzielt das Erfassungssystem der vorliegenden Ausführungsform die folgende Wirkung zusätzlich zu den Wirkungen, die von dem Ultraschallsensor 10 der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Im Allgemeinen beeinflusst elektrisches Rauschen einen Bereich in der Umgebung einer elektrischen Ausrüstung, die die Rauschquelle 70 des elektrischen Rauschens ist, und der Einfluss verringert sich mit einem Abstand zu der elektrischen Ausrüstung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Ultraschallsensoren 10 an jeweiligen vorbestimmten Positionen an dem Fahrzeug 200 montiert, und dieses macht es möglich, zu schätzen, dass die Rauschquelle 70 in der Nähe von einem der Ultraschallsensoren 10 vorhanden ist, der elektrisches Rauschen erfasst hat. Dieses erleichtert ein Entfernen der elektrischen Ausrüstung, die die Rauschquelle 70 ist, oder Maßnahmen zum Verhindern des Auftretens von elektrischem Rauschen.
Modifizierte Beispiele
Die Schaltungskonfiguration des Schaltabschnitts 50 ist nicht auf diejenige in den obigen Ausführungsformen beschränkt. Der Schaltabschnitt 50 muss nur mindestens die Funktion zum Schalten des elektrischen Verbindungszustands und Trennungszustands des piezoelektrischen Elements 20 und des Signalverarbeitungsabschnitts 40 aufweisen, und die spezielle Schaltungskonfiguration kann frei ausgelegt werden.
Wenn in den Ausführungsformen elektrisches Rauschen oder Ultraschallrauschen erfasst wird und eine Frequenz des Rauschens sich von einer Sendefrequenz einer Prüfwelle unterscheidet, kann ein Durchlassband des Bandpassfilters 42 oder 142 verringert werden. In einem derartigen Fall wird Rauschen, das den Bandpassfilter 42 oder 142 durchlaufen hat, entfernt oder ausreichend gedämpft, und dieses verringert das Risiko, dass das Rauschen den Schwellenwert überschreitet, der von dem Vergleichsabschnitt 43 oder 143 verwendet wird. Diese Steuerung kann in Kombination mit der Steuerung durchgeführt werden, bei der der Schwellenwert, der von dem Vergleichsabschnitt 43 oder 143 verwendet wird, erhöht wird.
Während der Ansteuerperiode der ersten Ausführungsform kann die Steuerung durchgeführt werden, bei der der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet wird, so dass elektrisches Rauschen erfasst werden kann. In einem derartigen Fall wird während der Ansteuerperiode kein elektrisches Signal in die Signalverarbeitungsschaltung eingegeben, und dementsprechend muss die Verstärkung des Verstärkungsabschnitts 41 nicht variabel sein.
Während der Sendewarteperiode der zweiten Ausführungsform kann die Steuerung durchgeführt werden, bei der der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet wird und der vierte Schalter Q4 eingeschaltet wird, so dass elektrisches Rauschen erfassbar wird.
Auch wenn in der ersten Ausführungsform ein MOSFET als jeweiliger erster bis vierter Schalter Q1 bis Q4 verwendet wird, können andere Schalter verwendet werden. Dasselbe gilt für den dritten Schalter Q3 und den vierten Schalter Q4 der zweiten Ausführungsform.
Auch wenn in der dritten Ausführungsform mehrere Ultraschallsensoren 10 der ersten Ausführungsform angeordnet sind, können der Ultraschallsensor 10 der ersten Ausführungsform und der Ultraschallsensor 110 der zweiten Ausführungsform beide angeordnet sein. In einem derartigen Fall kann durch Bereitstellen des Ultraschallsensors 10 der ersten Ausführungsform benachbart bzw. anschließend an den Ultraschallsensor 110 der zweiten Ausführungsform eine reflektierte Welle, die auf einer Ultraschallwelle basiert, die von dem Ultraschallsensor 10 der ersten Ausführungsform ausgesendet wurde, durch den Ultraschallsensor 110 der zweiten Ausführungsform empfangen werden.
Wenn gemäß der dritten Ausführungsform einer der Ultraschallsensoren 10 elektrisches Rauschen erfasst hat, befindet sich die Rauschquelle 70 in der Nähe dieses einen Ultraschallsensors 10, und somit beeinflusst die Rauschquelle 70 diesen einen Ultraschallsensor 10 stark. In einigen Fällen kann jedoch die Rauschquelle 70 auch einen Ultraschallsensor 10 beeinflussen, der benachbart zu dem Ultraschallsensor 10 ist, der das elektrische Rauschen erfasst hat. Dementsprechend kann die Steuerung zum Unterdrücken des Einflusses des elektrischen Rauschens auch in Bezug auf einen Ultraschallsensor 10 durchgeführt werden, der benachbart zu dem Ultraschallsensor 10 ist, der das elektrische Rauschen erfasst hat.
In den Ausführungsformen wird der Ultraschallsensor 10 an dem Fahrzeug 200 montiert, aber der Ultraschallsensor 10 kann an einem anderen mobilen Objekt anstatt an dem Fahrzeug montiert werden. Außerdem ist ein Objekt, an dem der Ultraschallsensor 10 montiert wird, nicht auf ein mobiles Objekt beschränkt, sondern der Ultraschallsensor 10 kann einem stationären Objekt montiert werden und zum Erfassen eines Abstands zu einem Umgebungsobjekt verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen oder Konfigurationen beschränkt. Die vorliegende Erfindung beinhaltet verschiedene modifizierte Beispiele und Variationen innerhalb des Äquivalenzbereichs. Zusätzlich zu einer Kategorie oder einem Konzept der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Kombinationen oder Formen oder andere Kombinationen oder Formen einschließlich nur einem Element, einem oder mehreren Elementen oder einem oder weniger Elementen als diese möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016074567 [0001]
JP H7325146 A [0005]

Claims

Erfassungsvorrichtung, die aufweist: ein piezoelektrisches Element (20, 120), das eine empfangene Ultraschallwelle als ein elektrisches Signal ausgibt; einen Signalverarbeitungsabschnitt (40, 140), der mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist und das elektrische Signal erlangt, das von dem piezoelektrischen Element ausgegeben wird; einen Schaltabschnitt (50, 150), der zwischen einem elektrischen Verbindungszustand und einem elektrischen Trennungszustand zwischen dem piezoelektrischen Element und dem Signalverarbeitungsabschnitt schaltet; und einen Bestimmungsabschnitt (62, 162), der eine Erfassung von elektrischem Rauschen auf der Grundlage des elektrischen Signals durchführt, das durch den Signalverarbeitungsabschnitt erlangt wird, wenn der Signalverarbeitungsabschnitt ein elektrisches Signal erlangt, während sich der Schaltabschnitt in dem Trennungszustand befindet.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Warteperiode zum Warten auf die zu empfangende Ultraschallwelle für jeden vorbestimmten Zyklus bereitgestellt wird; und eine Erfassungsperiode zwischen einem Ende einer Warteperiode und einem Start einer anderen Warteperiode eines nächsten Zyklus bereitgestellt wird, wobei die Erfassungsperiode eine Periode enthält, während der die Erfassung durchgeführt wird, während sich der Schaltabschnitt (50, 150) in dem Trennungszustand befindet.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Erfassungsvorrichtung außerdem einen Ansteuerabschnitt (30) enthält, der Ansteuerleistung zuführt, die bewirkt, dass das piezoelektrische Element eine Ultraschallwelle erzeugt, wobei die Warteperiode nach einer Ansteuerperiode, während der die Ansteuerleistung zugeführt wird, bereitgestellt wird.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Erfassungsperiode zwischen dem Ende der Warteperiode und dem Start der Ansteuerperiode des nächsten Zyklus bereitgestellt wird; der Signalverarbeitungsabschnitt (40) einen Verstärkungsabschnitt (41) enthält, der das elektrische Signal verstärkt, das eingegeben wurde; und der Verstärkungsabschnitt die Verstärkung während der Warteperiode und die Verstärkung während der Erfassungsperiode auf größer als die Verstärkung während der Ansteuerperiode einstellt.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Verstärkungsabschnitt die Verstärkung während der Warteperiode auf dieselbe wie die Verstärkung während der Erfassungsperiode einstellt.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Signalverarbeitungsabschnitt einen Verstärkungsabschnitt (41, 141) enthält, der das elektrische Signal verstärkt, das eingegeben wurde; und der Verstärkungsabschnitt die Verstärkung während der Warteperiode auf dieselbe wie die Verstärkung während der Erfassungsperiode einstellt.
Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Bestimmungsabschnitt außerdem eine Erfassung von Rauschen auf der Grundlage des elektrischen Signals durchführt, das durch den Signalverarbeitungsabschnitt erlangt wird, wenn sich der Schaltabschnitt in dem Trennungszustand befindet; und die Erfassungsperiode eine erste Erfassungsperiode, während der die Erfassung durchgeführt wird, während sich der Schaltabschnitt in dem Verbindungszustand befindet, und eine zweite Erfassungsperiode enthält, während der die Erfassung durchgeführt wird, während sich der Schaltabschnitt in dem Trennungszustand befindet.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Erfassungsperiode anschließend an die Warteperiode bereitgestellt wird und die erste Erfassungsperiode anschließend an die zweite Erfassungsperiode bereitgestellt wird.
Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schaltabschnitt schaltet zwischen einem Zustand, in dem das piezoelektrische Element mit einem Eingangsabschnitt des Signalverarbeitungsabschnitts elektrisch verbunden ist, und einem Zustand, in dem das piezoelektrische Element von dem Eingangsabschnitt des Signalverarbeitungsabschnitts elektrisch getrennt ist, während der Eingangsabschnitt des Signalverarbeitungsabschnitts geerdet ist.
Erfassungssystem, das aufweist: mehrere Erfassungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Schätzabschnitt (100), wobei die Erfassungsvorrichtungen an jeweiligen vorbestimmten Positionen angeordnet sind; und der Schätzabschnitt eine Position einer Rauschquelle (70) auf der Grundlage einer Position von einer der Erfassungsvorrichtungen schätzt, in der der Bestimmungsabschnitt das Vorhandensein von Rauschen erfasst hat.