DE112018001949T5

DE112018001949T5 - Objekterfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018001949T5
Application number: DE112018001949.7T
Authority: DE
Inventors: Yohei Suzuki; Taketo Harada; Mitsuyasu Matsuura; Takuya Nomura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-12-19
Also published as: WO2018190237A1; JP6870444B2; DE112018001949T8; CN110494764B; US20200049816A1; JP2018179676A; CN110494764A; US11209542B2

Abstract

Eine Objekterfassungsvorrichtung beinhaltet eine Amplitudenerfassungseinheit (8), die eine Amplitude A_r einer von einer Empfangseinheit (2) empfangenen Ultraschallwelle erfasst, und eine Frequenzerfassungseinheit (7), die eine Frequenz f_r der von der Empfangseinheit (2) empfangenen Ultraschallwelle erfasst, wobei die Signalerzeugungseinheit (4) einen Sweep einer Frequenz f_p eines Impulssignals nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals vornimmt, eine Bestimmungseinheit (11) bestimmt, dass die von der Empfangseinheit (2) empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenz f_r, nachdem die Amplitude A_r ab Beginn des Sendens der Prüfwelle durch eine Sendeeinheit (2, 3) größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert geworden ist, die gleiche Änderung wie die Frequenz f_p vornimmt, und eine Abstandsberechnungseinheit (12), wenn die Bestimmungseinheit (11) bestimmt, dass eine von der Empfangseinheit (2) empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit (2, 3) bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit (2) berechnet.

Description

QUERVERWEIS AUF IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 10. April 2017 eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-77635 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen ist.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Objekterfassungsvorrichtung.
[Stand der Technik]
Bekannt ist eine Objekterfassungsvorrichtung, die einen Ultraschallsensor mit einer Sendeeinheit zum Senden einer Ultraschallwelle und einer Empfangseinheit zum Empfangen einer Ultraschallwelle aufweist und einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Ultraschallwelle bis zum Empfangen einer reflektierten Welle berechnet. Wenn solch eine Objekterfassungsvorrichtung an einem Fahrzeug oder dergleichen montiert und zur Hinderniserfassung verwendet wird, besteht die Gefahr, dass die Erfassungsgenauigkeit des Objekts durch Interferenz mit einem von umgebenden Fahrzeugen ausgesendeten Ultraschallsignal beeinträchtigt wird.
Diesbezüglich schlägt das Patentdokument 1 eine Objekterfassungsvorrichtung vor, die einen Sweep einer Frequenz einer Sendewelle vornimmt und eine reflektierte Welle einer Ultraschallwelle, die von der eigenen Vorrichtung gesendet wurde, von einer Ultraschallwelle unterscheidet, die von einer anderen Vorrichtung erzeugt wurde, darauf basierend, ob eine empfangene Welle ein Chirp-Signal beinhaltet, das sich in der Frequenz ähnlich der Sendewelle ändert. Darüber hinaus schlägt das Patentdokument 1 eine Technik zum Verwenden zweier Chirp-Signale in Kombination in solch einer Objekterfassungsvorrichtung vor.
[Literaturliste]
[Patentdokument]
[PTD 1] DE 101 06 142 A
[Kurzdarstellung der Erfindung]
Als eine Sende- und Empfangseinheit wird beispielsweise ein Resonanzmikrofon verwendet. In einem ein Resonanzmikrofon verwendenden Ultraschallsensor sind Schalldrücke einer Sendewelle und einer empfangenen Wellen hoch, und eine Frequenz der empfangenen Welle kann nur in einem engen Frequenzband nahe einer Resonanzfrequenz des Mikrofons beobachtet werden.
Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass in einem Ultraschallsensor mit einem Resonanzmikrofon die Änderung einer Frequenz der empfangenen Welle weniger wahrscheinlich unmittelbar nach Erreichen einer reflektierten Welle der Ultraschallwelle an einer Empfangseinheit beobachtet werden kann. Dies liegt daran, dass man glaubt, dass in einem System, das die Resonanz des Resonanzmikrofons oder dergleichen nutzt, ein Amplitudenanstieg kurz nach Beginn der Ansteuerung der Sendeeinheit langsam ist.
Wenn daher ein in PTD 1 offenbartes Verfahren auf einen solchen Ultraschallsensor angewandt wird, ist ein erfassbarer Frequenzbereich der empfangenen Welle eng und sind eine Erfassung eines Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle schwierig.
Darüber hinaus werden in PTD 1 ein Chirp-Signal (d.h. ein positiver oder Up-Chirp), bei dem die Frequenz zunimmt, und ein Chirp-Signal (d.h. ein negativer oder Down-Chirp), bei dem die Frequenz abnimmt, kombiniert, so dass deren Frequenzen am Ende eines Sweeps gleich sind. Da bei solch einem Verfahren ein Sweep-Bereich in der Nähe der Resonanzfrequenz in einem Chirp-Signal eng ist, ist ein erfassbarer Frequenzbereich eng, und eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle sind schwierig.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Objekterfassungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Unterscheidung einer Ultraschallwelle zu erleichtern.
Zum Lösen der obigen Aufgabe weist eine Objekterfassungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf: (a) eine Signalerzeugungseinheit, die ein Impulssignal einer Frequenz f_p erzeugt; (b) eine Sendeeinheit, die das Impulssignal in eine Prüfwelle umwandelt, die eine Ultraschallwelle ist, und die Prüfwelle sendet; eine Empfangseinheit, die eine Ultraschallwelle empfängt; eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; (b) eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; (c) eine Amplitudenerfassungseinheit, die eine Amplitude A_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst; und (d) eine Frequenzerfassungseinheit, die eine Frequenz f_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst, wobei die Signalerzeugungseinheit einen Sweep der Frequenz f_p vornimmt, nachdem eine vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist. Die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenz F_r, nachdem die Amplitude A_r ab Beginn des Sendens der Prüfwelle durch die Sendeeinheit größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert geworden ist, die gleiche Änderung wie die Frequenz f_p vornimmt. Die Abstandsberechnungseinheit berechnet, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Sweepen der Frequenz f_p initiiert, nachdem eine vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist und die Amplitude der Prüfwelle groß geworden ist, wodurch der Sweep-Bereich der Frequenz f_p erhöht wird, nachdem die Amplitude groß geworden ist. Dadurch wird die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r der empfangenen Welle erweitert, nachdem die Amplitude A_r groß geworden ist. Daher werden, wenn die Bestimmung der Frequenz an der empfangenen Welle vorgenommen wird, nachdem die Amplitude A_r groß geworden ist und die Änderung der Frequenz f_r leicht zu beobachten ist, eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle einfach sein.
Darüber hinaus weist eine Objekterfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt auf: (a) eine Signalerzeugungseinheit, die ein Impulssignal einer Frequenz f_p erzeugt; (b) eine Sendeeinheit, die das Impulssignal in eine Prüfwelle umwandelt, die eine Ultraschallwelle ist, und die Prüfwelle sendet; (c) eine Empfangseinheit, die eine Ultraschallwelle empfängt; (d) eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; (e) eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; (f) eine Amplitudenerfassungseinheit, die eine Amplitude A_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst; und (g) eine Frequenzerfassungseinheit, die eine Frequenz f_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst. Wenn eine Amplitude der Prüfwelle als At definiert ist, weist die Sendeeinheit eine Eigenschaft auf, dass die Amplitude At größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert A_t1 sein wird, wenn das Impulssignal kontinuierlich mit einer Frequenz eingegeben wird, die in einem vorbestimmten Bereich liegt. Die Signalerzeugungseinheit erzeugt das Impulssignal so, dass die Amplitude At größer oder gleich dem Referenzwert A_t1 sein wird, wenn eine vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist, und nimmt einen Sweep der Frequenz f_p vom Tiefstwert bis zum Höchstwert oder vom Höchstwert bis zum Tiefstwert in dem vorbestimmten Bereich vor, nachdem die vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist. Die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenz f_r die gleiche Änderung vornimmt wie die Frequenz f_p. Wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, berechnet die Abstandsberechnungseinheit einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit.
Wie vorstehend beschrieben, erfolgt das Sweepen der Frequenz f_p vom Tiefstwert bis zum Höchstwert oder vom Höchstwert bis zum Tiefstwert in dem vorbestimmten Bereich, nachdem die Amplitude At der Prüfwelle größer oder gleich dem Referenzwert A_t1 geworden ist, wodurch die Sweep-Bandbreite der Frequenz f_p breit wird, nachdem die Amplitude At groß geworden ist. Dadurch wird die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r der empfangenen Welle erweitert, nachdem die Amplitude A_r groß geworden ist. Daher werden, wenn die Bestimmung der Frequenz an der empfangenen Welle vorgenommen wird, nachdem die Amplitude A_r groß geworden ist und die Änderung der Frequenz f_r leicht zu beobachten ist, eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle einfach sein.
Darüber hinaus weist eine Objekterfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt auf: (a) eine Signalerzeugungseinheit, die ein Impulssignal erzeugt; eine Sendeeinheit, die das Impulssignal in eine Prüfwelle umwandelt, die eine Ultraschallwelle ist, und die Prüfwelle sendet; (b) eine Empfangseinheit, die eine Ultraschallwelle empfängt; (c) eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; (d) eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; und (e) eine Frequenzerfassungseinheit, die eine Frequenz der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst. Das Impulssignal umfasst ein erstes Impulssignal (SA) und ein zweites Impulssignal (SB). Die Signalerzeugungseinheit nimmt einen Sweep der Frequenzen des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals vor, während die Sendeeinheit die Prüfwelle sendet. Die Bedingungen von f_As < f_Ae, f_Be < f_Bs, f_As < f_Bs und f_Be < f_Ae werden erfüllt, wobei f_As eine Frequenz des ersten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist, f_Ae eine Frequenz des ersten Impulssignals am Ende des Sweepens ist, f_Bs eine Frequenz des zweiten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist und f_Be eine Frequenz des zweiten Impulssignals am Ende des Sweepens ist. Die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenzerfassungseinheit mehrere Frequenzen erfasst und die mehreren Frequenzen, die von der Frequenzerfassungseinheit erfasst werden, Frequenzen beinhalten, die die gleiche Änderung vornehmen wie die Frequenzen des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals. Wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, berechnet die Abstandsberechnungseinheit den Abstand zu dem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit.
Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn f_As < f_Ae und f_Be < f_Ae erfüllt sind, die Sweep-Bandbreite von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Impulssignal verglichen mit einem Fall von f_As < f_Ae und f_Be = f_Ae erweitert werden. Dies erweitert die Frequenzänderungsbandbreite der empfangenen Welle und erleichtert eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle.
Es ist zu beachten, dass die Bezugszeichen in Klammern hinter den jeweiligen Komponenten und dergleichen ein Beispiel für eine Korrespondenzbeziehung zwischen den Komponenten und dergleichen und bestimmten Komponenten und dergleichen darstellen, die in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind.
Figurenliste

1 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Gesamtkonfiguration einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebs zum Senden einer Ultraschallwelle.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebs zum Empfangen einer Ultraschallwelle und zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Chirp-Signals.
4 zeigt eine Resonanzkurve eines Mikrofons.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Frequenz eines Impulssignals, einer Frequenz einer empfangenen Welle und einer Amplitude der empfangenen Welle in einer herkömmlichen Objekterfassungsvorrichtung.
6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Frequenz eines Impulssignals, einer Änderungsrate einer Frequenz des Impulssignals, einer Frequenz einer empfangenen Welle und einer Amplitude der empfangenen Welle in einer ersten Ausführungsform.
7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Amplitude und einer Frequenz einer empfangenen Welle in der herkömmlichen Objekterfassungsvorrichtung.
8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Amplitude und einer Frequenz einer empfangenen Welle in der ersten Ausführungsform.
9 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer zweiten Ausführungsform.
10 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer dritten Ausführungsform.
11 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer ersten Abwandlung der dritten Ausführungsform.
12 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer zweiten Abwandlung der dritten Ausführungsform.
13 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer dritten Abwandlung der dritten Ausführungsform.
14 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer vierten Ausführungsform.
15 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer ersten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
16 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
17 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer dritten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
18 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer vierten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
19 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer fünften Abwandlung der vierten Ausführungsform.
20 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer sechsten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
21 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer siebten Abwandlung der vierten Ausführungsform.
22 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer fünften Ausführungsform.
23 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in der herkömmlichen Objekterfassungsvorrichtung.
24 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von Frequenzen von Impulssignalen in einer Abwandlung der fünften Ausführungsform.
25 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Amplitude und einer Frequenz einer empfangenen Welle in der herkömmlichen Objekterfassungsvorrichtung.
26 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen einer Amplitude und einer Frequenz einer empfangenen Welle in einer weiteren Ausführungsform.
27 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zeitlichen Änderung einer Frequenz eines Impulssignals in einer weiteren Ausführungsform.
28 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Gesamtkonfiguration einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den jeweiligen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben sind, identisch oder gleichwertige Abschnitte mit dem gleichen Code bzw. Kürzel versehen und erläutert sind.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend ist die erste Ausführungsform beschrieben. Eine Objekterfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ultraschall-Sonargerät zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts um ein Fahrzeug und eines Abstands zum Objekt. Wie in 1 gezeigt, weist eine Objekterfassungsvorrichtung 1 ein Mikrofon 2, eine DA-Wandlungseinheit 3, eine Signalerzeugungseinheit 4 und einen Controller 5 auf. Die Objekterfassungsvorrichtung 1 weist ferner eine AD-Wandlungseinheit 6, eine Signalverarbeitungseinheit 7, eine Amplitudenerfassungseinheit 8, eine Amplitudenbestimmungseinheit 9, eine Änderungsratenerfassungseinheit 10, eine Frequenzbestimmungseinheit 11, eine Abstandsberechnungseinheit 12 und eine Benachrichtigungseinheit 13 auf.
Das Mikrofon 2 ist einer Außenfläche des Fahrzeugs zugewandt angeordnet und sendet eine Ultraschallwelle, die eine Prüfwelle zum Erfassen eines Objekts ist, nach außerhalb des Fahrzeugs aus. Insbesondere beinhaltet das Mikrofon 2 eine piezoelektrische Vorrichtung (nicht gezeigt) mit einer Konfiguration, in der eine piezoelektrische Membran zwischen zwei einander zugewandten Elektroden angeordnet ist. Die Elektroden sind mit der DA-Wandlungseinheit 3 verbunden, wobei die piezoelektrische Membran beim Anlegen einer Wechselspannung von der DA-Wandlungseinheit 3 daran verformt wird, so dass das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle nach außerhalb des Fahrzeugs sendet.
Darüber hinaus empfängt das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle mit einer reflektierten Welle der Prüfwelle und gibt eine Spannung entsprechend einem Schalldruck der empfangenen Ultraschallwelle aus, wobei das Mikrofon 2 einer Empfangseinheit entspricht. Die beiden Elektroden des im Mikrofon 2 enthaltenen piezoelektrischen Elements sind ebenso mit der AD-Wandlungseinheit 6 verbunden, und eine Spannung zwischen den beiden Elektroden, wenn die Ultraschallwelle empfangen wird und sich die piezoelektrische Membran verformt, wird ab die AD-Wandlungseinheit 6 gegeben.
Die DA-Wandlungseinheit 3 nimmt eine DA-Wandlung des Eingangssignals vor und gibt eine so erzeugte Spannung aus. Die Signalerzeugungseinheit 4, die ein Impulssignal erzeugt, ist mit der DA-Wandlungseinheit 3 verbunden, und die DA-Wandlungseinheit 3 nimmt eine DA-Wandlung des von der Signalerzeugungseinheit 4 eingegebenen Impulssignals vor und legt eine so erzeugte Wechselspannung an das Mikrofon 2. Somit wandeln das Mikrofon 2 und die DA-Wandlungseinheit 3 das von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugte Impulssignal in eine Ultraschallwelle und senden diese aus, wobei das Mikrofon 2 und die DA-Wandlungseinheit 3 einer Sendeeinheit entsprechen.
Die Signalerzeugungseinheit 4 erzeugt ein Impulssignal gemäß einem Wellensendebefehl des Controllers 5 und ändert eine Frequenz eines zu erzeugenden Impulssignals. Der Controller 5 sendet den Wellensendebefehl periodisch an die Signalerzeugungseinheit 4, veranlasst das Mikrofon 2, eine Prüfwelle zu senden, und sendet ebenso einen Wellenempfangsbefehl periodisch an die AD-Wandlungseinheit 6. Wie vorstehend beschrieben, ist die AD-Wandlungseinheit 6 konfiguriert, um eine Spannung zwischen den beiden Elektroden des im Mikrofon 2 enthaltenen piezoelektrischen Elements zu empfangen, wobei die AD-Wandlungseinheit 6 die Eingangsspannung einer AD-Wandlung gemäß dem Wellenempfangsbefehl des Controllers 5 unterzieht und ein so erzeugtes Signal ausgibt.
Die Signalverarbeitungseinheit 7 führt eine FFT-Analyse (Fast Fourier Transformation oder schnelle Fouriertransformation) des Ausgangssignals der AD-Wandlungseinheit 6 aus, um eine in der empfangenen Welle enthaltene Frequenzkomponente zu erfassen, wobei die Signalverarbeitungseinheit 7 einer Frequenzerfassungseinheit entspricht. Die Signalverarbeitungseinheit 7 wandelt die durch die FFT-Analyse erfasste Frequenzkomponente in ein Signal um und gibt es aus.
Die Amplitudenerfassungseinheit 8 erfasst eine Amplitude der empfangenen Welle aus dem Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 7. Die Amplitudenbestimmungseinheit 9 bestimmt, ob die von der Amplitudenerfassungseinheit 8 erfasste Amplitude größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist, und sendet ein dem Bestimmungsergebnis entsprechendes Signal an die Abstandsberechnungseinheit 12.
Die Änderungsratenerfassungseinheit 10 bestimmt eine Änderungsrate, d.h. einen Frequenzänderungsbetrag der empfangenen Welle pro Zeiteinheit, unter Verwendung der von der Signalverarbeitungseinheit 7 erfassten Frequenz der empfangenen Welle. Die Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt, ob die vom Mikrofon 2 empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle ist, basierend auf der von der Änderungsratenerfassungseinheit 10 erfassten Änderungsrate. Die Frequenzbestimmungseinheit 11 sendet ein dem Bestimmungsergebnis entsprechendes Signal an die Abstandsberechnungseinheit 12.
Die Abstandsberechnungseinheit 12 berechnet einen Abstand zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch das Mikrofon 2 bis zum Empfang der reflektierten Welle der Prüfwelle. Insbesondere berechnet die Abstandsberechnungseinheit 12 einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch das Mikrofon 2 bis die Amplitudenbestimmungseinheit 9 bestimmt, dass die Amplitude der empfangenen Welle größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist.
Es ist zu beachten, dass die Abstandsberechnungseinheit 12 in der vorliegenden Ausführungsform einen Abstand zu einem Objekt nur berechnet, wenn die Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt, dass die vom Mikrofon 2 empfangene Ultraschallwelle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle ist.
Die Abstandsberechnungseinheit 12 ist mit der Benachrichtigungseinheit 13 verbunden, die aus einem Monitor, einem Summer oder dergleichen aufgebaut ist, und sendet, wenn der berechnete Abstand kleiner oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist, ein das Vorhandensein eines Objekts in einer kurzen Entfernung anzeigendes Signal an die Benachrichtigungseinheit 13, um einen Fahrer zu benachrichtigen.
Der Controller 5, die Abstandsberechnungseinheit 12 und dergleichen sind durch einen Mikrocomputer bekannter Bauart gebildet, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, eine E/A-Einheit und dergleichen aufweist und eine Verarbeitung wie verschiedene Berechnungen gemäß einem im ROM oder dergleichen gespeicherten Programm ausführt. Das ROM und das RAM sind nichtflüchtige materielle Speichermedien.
In der Objekterfassungsvorrichtung 1 wird, wenn der Wellensendebefehl von dem Controller 5 an die Signalerzeugungseinheit 4 gesendet wird, das von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugte Impulssignal von der DA-Wandlungseinheit 3 einer DA-Wandlung unterzogen und die Wechselspannung von der DA-Wandlungseinheit 3 an das Mikrofon 2 gelegt, wobei eine Ultraschallwelle, die eine Prüfwelle ist, vom Mikrofon 2 ausgesendet wird.
Wenn dann die Prüfwelle von einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs reflektiert wird und das Mikrofon 2 die reflektierte Welle der Prüfwelle empfängt, ändert sich eine Spannung zwischen den beiden Elektroden des im Mikrofon 2 enthaltenen piezoelektrischen Elements. Die Spannung wird an die AD-Wandlungseinheit 6 gegeben, und die AD-Wandlungseinheit 6 unterzieht die Eingangsspannung eine AD-Wandlung gemäß dem Wellenempfangsbefehl des Controllers 5 und gibt das so erzeugte Signal an die Signalverarbeitungseinheit 7.
Die Signalverarbeitungseinheit 7 analysiert das Ausgangssignal der AD-Wandlungseinheit 6 mittels FFT, um eine in der empfangenen Welle enthaltene Frequenzkomponente zu erfassen. Die Amplitudenerfassungseinheit 8 erfasst eine Amplitude der empfangenen Welle von der von der Signalverarbeitungseinheit 7 erfassten Frequenzkomponente, und die Amplitudenbestimmungseinheit 9 bestimmt, ob die von der Amplitudenerfassungseinheit 8 erfasste Amplitude größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist.
Wenn die Amplitude der empfangenen Welle durch die Amplitudenbestimmungseinheit 9 als größer oder gleich dem vorbestimmten Referenzwert bestimmt wird, berechnet die Abstandsberechnungseinheit 12 den Abstand zu dem Objekt außerhalb des Fahrzeugs basierend auf einer Zeit, die seit dem Senden der Prüfwelle durch das Mikrofon 2 verstrichen ist. Wenn dann der berechnete Abstand kleiner oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist, sendet die Abstandsberechnungseinheit 12 ein Signal, das das Vorhandensein des Objekts in geringer Entfernung anzeigt, an die Benachrichtigungseinheit 13, die den Fahrer benachrichtigt.
Die Objekterfassungsvorrichtung 1 erfasst so das Objekt in kurzer Entfernung und benachrichtigt den Fahrer. Die vom Mikrofon 2 empfangene Ultraschallwelle kann jedoch neben der reflektierten Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle auch Ultraschallwellen enthalten, die von Vorrichtungen verschieden von der Objekterfassungsvorrichtung 1 gesendet werden, wie beispielsweise Objekterfassungsvorrichtungen anderer Fahrzeuge. Um die Genauigkeit einer Objekterfassungsfunktion zu verbessern, ist es daher notwendig zu überprüfen, ob die vom Mikrofon 2 empfangene Ultraschallwelle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle ist.
Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Chirp-Signal, das sich im Laufe der Zeit in der Frequenz ändert, in einer vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle enthalten. Insbesondere führt die Objekterfassungsvorrichtung 1 beim Senden der Prüfwelle vom Mikrofon 2 die in 2 gezeigte Verarbeitung der Schritte S101 bis S104 aus.
In der folgenden Diskussion ist eine Frequenz eines von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugten Impulssignals als f_p definiert, eine Amplitude einer vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle als At definiert, und sind eine Frequenz und eine Amplitude einer vom Mikrofon 2 empfangenen Ultraschallwelle als f_r bzw. A_r definiert. Zusätzlich ist eine Änderungsrate der Frequenz f_p als Δf_p definiert und eine Änderungsrate der Frequenz f_r als Δf_r definiert.
In Schritt S101 sendet der Controller 5 einen Wellensendebefehl an die Signalerzeugungseinheit 4 und bewirkt, dass die Signalerzeugungseinheit 4 ein Impulssignal mit der Frequenz f_p erzeugt, die fest ist. Insbesondere ist die Frequenz f_p in Schritt S101, wie in 4 gezeigt, durch f_p1 gegeben, worauf nachstehend noch näher eingegangen ist.
Das von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugte Impulssignal wird von der DA-Wandlungseinheit 3 einer DA-Wandlung unterzogen, und die so erzeugte Wechselspannung wird an das Mikrofon 2 gelegt. Anschließend sendet das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle der Frequenz f_p aus.
In Schritt S102 bestimmt der Controller 5, ob das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat, basierend auf einer Zeit, die vom Senden des Wellensendebefehls an die Signalerzeugungseinheit 4 verstrichen ist. Insbesondere ist eine Zeit, die verstrichen ist, nachdem der Controller 5 den Wellensendebefehl an die Signalerzeugungseinheit 4 gesendet hat und die Signalerzeugungseinheit 4 die Erzeugung des Impulssignals begonnen hat, als t definiert. Wenn eine Bedingung von t ≥ t₁ erfüllt ist, bestimmt der Controller 5, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle für den vorbestimmten Zyklus gesendet hat. Wenn die Bedingung von t ≥ t₁ nicht erfüllt ist, d.h. eine Bedingung von t < t₁ erfüllt ist, bestimmt der Controller 5, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle nicht für den vorbestimmten Zyklus gesendet hat.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert von t₁ so bestimmt, dass die Anzahl der Impulse des von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugten Impulssignals, bis t ≥ t₁ erfüllt ist, größer oder gleich eins und kleiner oder gleich zehn ist.
Der Controller 5 schreitet zu Schritt S103 voran, wenn in Schritt S102 bestimmt wird, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat, und schreitet zu Schritt S101 voran, wenn bestimmt wird, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle nicht für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat.
In Schritt S103 sendet der Controller 5 den Wellensendebefehl an die Signalerzeugungseinheit 4 und nimmt einen Sweep der Frequenz f_p des zu erzeugenden Impulssignals vor. In der vorliegenden Ausführungsform erhöht der Controller 5 die Frequenz f_p im Laufe der Zeit. Dadurch sendet das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle, deren Frequenz im Laufe der Zeit zunimmt. Ferner erfährt die Frequenz f_p in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die nachstehend noch beschrieben ist, einen Sweep von f_p1 zu f_p2 .
In Schritt S104 bestimmt der Controller 5, ob das Mikrofon 2 eine Ultraschallwelle für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat, basierend auf einer Zeit, die seit dem Senden des Wellensendebefehls an die Signalerzeugungseinheit 4 in Schritt S103 verstrichen ist. Insbesondere, wenn t ≥ t₂ erfüllt ist, bestimmt der Controller 5, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat. Wenn t ≥ t₂ nicht erfüllt ist, d.h. bei t < t₂, bestimmt der Controller 5, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle nicht für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat.
Der Controller 5 beendet die Verarbeitung zum Senden der Ultraschallwelle, wenn in Schritt S104 bestimmt wird, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat, und schreitet zu Schritt S103 voran, wenn bestimmt wird, dass das Mikrofon 2 die Ultraschallwelle nicht für einen vorbestimmten Zyklus gesendet hat.
Wie vorstehend beschrieben, erzeugt die Signalerzeugungseinheit 4 ein Impulssignal mit der Frequenz f_p, die fest eingestellt ist, bis eine vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist, und nimmt nach Verstreichen der vorbestimmten Zeit einen Sweep der Frequenz f_p vor. Hierdurch wird die Frequenz der vom Mikrofon 2 gesendeten Ultraschallwelle auf einen festen Wert gesetzt, bis eine vorbestimmte Zeit ab Beginn des Sendens verstrichen ist, und wird nach Ablauf der vorbestimmten Zeit ein Sweep der Frequenz vorgenommen. Anschließend bestimmt die Objekterfassungsvorrichtung 1, ob die empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle ist, indem sie die in 3 gezeigte Verarbeitung der Schritte S201 bis S210 ausführt.
In Schritt S201 sendet der Controller 5 einen Wellenempfangsbefehl an die AD-Wandlungseinheit 6 und bewirkt, dass die AD-Wandlungseinheit 6 eine Ausgangsspannung des Mikrofons 2 einer AD-Wandlung unterzieht. Die Signalverarbeitungseinheit 7 analysiert das durch die AD-Wandlung erzeugte Signal mittels FFT, um eine in der empfangenen Welle enthaltene Frequenzkomponente zu erfassen. Anschließend erfasst die Amplitudenerfassungseinheit 8 eine Amplitude A_r der empfangenen Welle aus der von der Signalverarbeitungseinheit 7 erfassten Frequenzkomponente.
In Schritt S202 bestimmt die Amplitudenbestimmungseinheit 9, ob die durch die Amplitudenerfassungseinheit 8 bestimmte Amplitude A_r größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert A_r1 ist. Der Referenzwert A_r1 wird als eine untere Grenze der Amplitude A_r gewählt, die es ermöglicht, dass die Änderung der f_r angemessen beobachtet werden kann.
Wenn die Amplitudenbestimmungseinheit 9 bestimmt, dass die Amplitude A_r der empfangenen Welle größer oder gleich dem Referenzwert A_r1 ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S203 voran. Wenn alternativ bestimmt wird, dass die Amplitude A_r der empfangenen Welle nicht größer oder gleich dem Referenzwert A_r1 ist, schreitet die Routine zu Schritt S201 voran.
In Schritt S203 sendet der Controller 5 den Wellenempfangsbefehl an die AD-Wandlungseinheit 6 und bewirkt, dass die AD-Wandlungseinheit 6 eine Ausgangsspannung des Mikrofons 2 für eine vorbestimmte Zeit erfasst. Die Signalverarbeitungseinheit 7 analysiert das durch die AD-Wandlung erzeugte Signal mittels FFT, um eine in der empfangenen Welle enthaltene Frequenz zu erfassen. Anschließend bestimmt die Änderungsratenerfassungseinheit 10 eine Änderungsrate Δf_r einer Frequenz der empfangenen Welle unter Verwendung der von der Signalverarbeitungseinheit 7 erfassten Frequenz.
Es ist zu beachten, dass die Objekterfassungsvorrichtung 1 eine Erfassung der Änderungsrate der Frequenzkomponente mit einer bis zu einem gewissen Grad großen Amplitude unter den von der Signalverarbeitungseinheit 7 in Schritt S203 erfassten Frequenzkomponenten ausführt und eine Verarbeitung von Schritt S204 und folgenden ausführt. Wenn mehrere Frequenzkomponenten mit großen Amplituden vorhanden sind, führt die Objekterfassungsvorrichtung 1 eine Erfassung der Änderungsrate und eine Verarbeitung von Schritt S204 und folgenden für jede dieser mehreren Frequenzkomponenten aus.
In Schritt S204 bestimmt die Frequenzbestimmungseinheit 11, ob 0 < Δf_p und Δf_r ≅ Δf_p erfüllt sind. Insbesondere wird unter Verwendung eines vorbestimmten Wertes α bestimmt, ob 0 < Δf_p und Δf_p - α ≤ Δf_r ≤ Δf_p + α erfüllt sind.
Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt wird, dass 0 < Δf_p und Δf_r ≅ Δf_p erfüllt sind, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S205 voran, bestimmt, dass die empfangene Welle ein Up-Chirp-Signal beinhaltet, das im Laufe der Zeit in der Frequenz zunimmt, und beendet die Bestimmungsverarbeitung der empfangenen Welle. In der vorliegenden Ausführungsform wird durch Schritt S205 bestimmt, dass die vom Mikrofon 2 empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet. Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Frequenzbestimmungseinheit 11, wenn die Frequenz f_r der empfangenen Welle die gleiche Änderung wie die Frequenz f_p vornimmt, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet.
Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 demgegenüber bestimmt wird, dass 0 < Δf_p nicht erfüllt ist oder Δf_r ≅ Δf_p nicht erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S206 voran. In Schritt S206 bestimmt die Frequenzbestimmungseinheit 11, ob Δf_p < 0 und Δf_r ≅ Δf_p erfüllt sind. Insbesondere wird unter Verwendung eines vorbestimmten Wertes β bestimmt, ob Δf_p < 0 und Δf_p - β ≤ Δf_r ≤ Δf_p + β erfüllt sind.
Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt wird, dass Δf_p < 0 und Δf_r ≅ Δf_p erfüllt sind, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S207 voran, bestimmt, dass die empfangene Welle ein Down-Chirp-Signal beinhaltet, das in der Frequenz abnimmt, und beendet die Bestimmungsverarbeitung der empfangenen Welle. Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 demgegenüber bestimmt wird, dass f_p < 0 nicht erfüllt ist oder Δf_r ≅ Δf_p nicht erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S208 voran.
In Schritt S208 bestimmt die Frequenzbestimmungseinheit 11, ob Δf_r ≅ 0 erfüllt ist, insbesondere ob - |Δf_p| + β < Δf_r < |Δf_p| - α erfüllt ist. Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt wird, dass Δf_r ≅ 0 erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S209 voran, bestimmt, dass die empfangene Welle kein Chirp-Signal beinhaltet, und beendet die Bestimmungsverarbeitung der empfangenen Welle. Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 demgegenüber bestimmt wird, dass Δf_r ≅ 0 nicht erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S210 voran, bestimmt, dass es unmöglich ist, zu bestimmen, ob die empfangene Welle ein Chirp-Signal beinhaltet, und beendet die Bestimmungsverarbeitung der empfangenen Welle.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ab Beginn des Sendens der Prüfwelle ein Sweep der Frequenz f_p vorgenommen. Anschließend wird, wenn die Änderungsrate Δf_r, nachdem die Amplitude A_r der empfangenen Welle größer oder gleich dem Referenzwert A_r1 geworden ist, fast gleich der Änderungsrate Δf_p ist, bestimmt, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet. Wenn von der Frequenzbestimmungseinheit 11 bestimmt wird, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet, berechnet die Abstandsberechnungseinheit 12 den Abstand zu dem Objekt außerhalb des Fahrzeugs basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch das Mikrofon 2 bis zum Empfang der Ultraschallwelle.
Nachstehend sind Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Ein Verhältnis zwischen der Frequenz f_p des von der Signalerzeugungseinheit 4 erzeugten Impulssignals und der Amplitude At der vom Mikrofon 2 gesendeten Ultraschallwelle, wenn die Wechselspannung der Frequenz f_p kontinuierlich an das Mikrofon 2 gelegt wird, ist beispielsweise wie durch eine durchgezogene Linie in 4 gezeigt.
D.h., die Amplitude A_t nimmt bei f_p = f_p0 den Höchstwert an. Die Amplitude A_t nimmt ab, wenn die Frequenz f_p von f_p0 divergiert. Die Amplitude At wird in einem vorbestimmten Frequenzbereich einschließlich f_p0 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert.
Wenn beispielsweise die untere Grenze der Amplitude A_r der empfangenen Welle, bei der die Änderung der Frequenz f_r angemessen beobachtet werden kann, als A_r1 definiert ist, und die Amplitude At der Prüfwelle bei A_r= A_r1 als A_t1 definiert ist, von den Frequenzen f_ps, die At = A_t1 ergeben, diejenige, die kleiner als f_p0 ist, als f_p1 definiert ist, und diejenige, die größer als f_p0 ist, als f_p2 definiert ist, wird eine Bedingung von A_r1 ≤ A_r erfüllt, indem die Frequenz f_p größer oder gleich f_p1 und kleiner oder gleich f_p2 eingestellt wird, wodurch die Änderung der Frequenz f_r angemessen beobachtet werden kann.
Die Amplitude At der Prüfwelle erreicht jedoch einen Betrag, der durch die durchgezogene Linie in 4 gezeigt ist, nachdem die Wechselspannung kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeit an das Mikrofon 2 gelegt wurde. D.h., A_r1 ≤ A_r ist erfüllt, wenn das Impulssignal mit der Frequenz f_p, die größer oder gleich f_p1 und kleiner oder gleich f_p2 gesetzt ist, kontinuierlich an die Sendeeinheit mit dem Mikrofon 2 und der DA-Wandlungseinheit 3 gegeben wird.
So erreicht, wie in 5 gezeigt, wenn ein Sweep der Frequenz f_p gleichzeitig mit dem Beginn des Anlegens der Wechselspannung an das Mikrofon 2 gestartet wird, wie durch die gestrichelte Linie in 4 gezeigt, die Amplitude A_t A_t1 , nachdem der Sweep der Frequenz f_p bis zu einem gewissen Grad erfolgt ist. Dadurch erreicht die Amplitude A_r , wie in 5 gezeigt, A_r1 , nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die reflektierte Welle der Prüfwelle das Mikrofon 2 erreicht hat.
Daher ist, wie in 5 gezeigt, die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r, nachdem die Amplitude A_rA_r1 erreicht hat und die Änderung der Frequenz f_r angemessen beobachtet werden kann, enger als die Sweep-Bandbreite der Frequenz f_p. Dementsprechend werden eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle schwierig.
Es ist zu beachten, dass in den nachfolgend noch beschriebenen Diagrammen von 5 und 6 T eine Zeit vom Senden der Prüfwelle bis zum Empfang der reflektierten Welle der Prüfwelle durch das Mikrofon 2 ist. Darüber hinaus sind f_r1 und f_r2 Frequenzen der empfangenen Welle, wenn f_p= f_p1 bzw. f_p = f_p2. Im Diagramm von Frequenz f_r von 5 ändert sich die Frequenz f_r anders als die Frequenz f_p, wenn t < t₁ + T und t₂ + T < t ist, was daran liegt, dass die zu erfassende Frequenz f_r instabil ist, wenn die Amplitude A_r gering ist.
Auf der anderen Seite erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform ein Sweep der Frequenz f_p von f_p1 zu f_p2, nachdem eine vorbestimmte Zeit ab Beginn des Anlegens der Wechselspannung an das Mikrofon 2 verstrichen ist. Zu dieser Zeit erzeugt die Signalerzeugungseinheit 4 ein Impulssignal so, dass A_t ≥ A_t1 bei t = t1 ist, wodurch, wie in 6 gezeigt, die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r, nachdem die Amplitude A_r A_r1 erreicht hat, fast gleich der Sweep-Bandbreite der Frequenz f_p wird und ein charakteristische Größe des Chirp-Signals groß wird.
Die 7 und 8 zeigen Diagramme von Versuchsergebnissen, wenn ein Sweep der Frequenz f_p anhand des in 5 gezeigten Verfahrens bzw. des Verfahrens der vorliegenden Ausführungsform vorgenommen wird. Auch aus diesen Diagrammen ist ersichtlich, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r größer ist als die nach dem in 5 gezeigten Verfahren. Es ist zu beachten, dass in den 7 und 8 und den 25 und 26, die nachstehend noch beschrieben sind, die durchgezogene Linie die Frequenz f_r zeigt und die gestrichelte Linie die Amplitude A_r zeigt.
Wie vorstehend beschrieben, werden in der vorliegenden Ausführungsform, da die charakteristische Größe des zu beobachtenden Chirp-Signals groß wird, eine Erfassung des Chirp-Signals und eine Unterscheidung der Ultraschallwelle einfach.
Es ist zu beachten, dass es zur Erzielung einer ausreichend großen Amplitude bis t = t₁ vorzuziehen ist, dass die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens einen Wert nahe f_p0 aufweist. Insbesondere ist es beispielsweise vorzuziehen, dass die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens höher oder gleich f_p1 und niedriger oder gleich f_p2 gewählt wird.
Darüber hinaus wird, wenn die Frequenz f_p unmittelbar nach Beginn des Anlegens der Wechselspannung gesweept wird, wenn die Frequenz f_p stark verändert wird, die Änderungsbandbreite der Frequenz f_r enger. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform das Sweepen der Frequenz f_p gestartet, wenn t ≥ t₁, und die Frequenz f_r wird gesweept, nachdem die Amplitude A_r A_r1 erreicht hat, wodurch eine Verringerung in der Änderungsbandbreite der Frequenz f_r unterdrückt werden kann, wenn die Frequenz f_p stark geändert wird. Auf diese Weise können die Länge des Chirp-Signals und die Zeit, die benötigt wird, um das Objekt zu erfassen, verkürzt werden.
Ferner wird, in der vorliegenden Ausführungsform, die Frequenz f_p bis zum Start des Sweepens auf einen festen Wert gesetzt. Dies erleichtert die Unterscheidung eines Signals vor Beginn des Sweepens von einem Signal nach Beginn des Sweepens und erleichtert die Erfassung des Chirp-Signals.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist die zweite Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist in der Konfiguration des Impulssignals von der ersten Ausführungsform modifiziert, und andere Abschnitte sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich, so dass nur Abschnitte beschrieben sind, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Chirp-Signale kombiniert, um ein Impulssignal zu erzeugen. Insbesondere erzeugt die Signalerzeugungseinheit 4 ein Impulssignal, bei dem ein Signal SA, das durch die durchgezogene Linie in 9 gezeigt ist, und ein Signal SB, das durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, kombiniert werden. Das Signal SA und das Signal SB entsprechen einem ersten Impulssignal bzw. einem zweiten Impulssignal. Die Frequenzen des Signals SA und des Signals SB sind f_A bzw. f_B und die Änderungsraten der Frequenzen f_A und f_B sind Δf_A bzw. Δf_B.
Die Signalerzeugungseinheit 4 beginnt nach dem Erzeugen des Signals SA mit der festen Frequenz f_A mit dem Sweepen der Frequenz f_A. Ferner beginnt die Signalerzeugungseinheit 4 nach dem Erzeugen des Signals SB mit der festen Frequenz f_B mit dem Sweepen der Frequenz f_B.
Wenn die Frequenz von der Erzeugung des Signals SA bis zum Start des Sweepens als f_As definiert wird und die Frequenz, wenn das Sweepen beendet wird, ist als f_Ae definiert wird, werden diese so gewählt, dass die Bedingungen von f_As = f_p1 und f_Ae = f_p2 in dieser Ausführungsform erfüllt werden. Ferner werden, wenn die Frequenz von der Erzeugung des Signals SB bis zum Start des Sweepens als f_Bs definiert wird und die Frequenz, wenn das Sweepen beendet ist, als f_Be definiert wird, diese so gewählt, dass eine Bedingung von f_As < f_Bs < f_Be < f_Ae in dieser Ausführungsform erfüllt wird.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 7 mehrere Frequenzen erfasst und ferner die mehreren Frequenzen Frequenzen beinhalten, die die gleiche Änderung wie die Frequenz f_A vornehmen, und Frequenzen, die die gleiche Änderung wie die Frequenz f_B vornehmen, bestimmt die Frequenzbestimmungseinheit 11, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der Prüfwelle beinhaltet.
Insbesondere, wenn die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet, werden in Schritt S203 Frequenzkomponenten erfasst, die jeweils dem Signal SA und dem Signal SB entsprechen. Anschließend, wenn Schritt S204 an der Frequenz entsprechend dem Signal SA ausgeführt wird, ist Δf_r ≅ Δf_A erfüllt und schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S205 voran und bestimmt, dass die empfangene Welle das Signal SA beinhaltet. Darüber hinaus, wenn Schritt S204 an der Frequenz entsprechend dem Signal SB ausgeführt wird, ist Δf_r ≅ Δf_B erfüllt und schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S205 voran und bestimmt, dass die empfangene Welle das Signal SB beinhaltet. Somit wird Schritt S205 an zwei Frequenzen ausgeführt, und dadurch bestimmt die Objekterfassungsvorrichtung 1, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der zwei Chirp-Signale in Kombination verwendet werden, werden die Erfassungsgenauigkeit des Chirp-Signals und die Unterscheidungsgenauigkeit der Ultraschallwelle verbessert.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend ist die dritte Ausführungsform beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist die Ausführungsform, in der ein Chirp-Signal von der zweiten Ausführungsform in ein Down-Chirp-Signal geändert ist, wobei andere Abschnitte denen der zweiten Ausführungsform ähnlich sind, so dass nur Abschnitte beschrieben sind, die sich von der zweiten Ausführungsform unterscheiden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Änderungsrate Δf_B , wie in 10 gezeigt, als ein negativer Wert gewählt. In Schritt S103 wird die Frequenz f_B des Signals SB reduziert, um in einen Bereich von f_Be < f_Bs zu fallen. Darüber hinaus sind die Bedingungen von f_As = f_Be und f_Bs = f_Ae erfüllt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in Schritt S204 bestimmt, ob Δf_r ≅ Δf_A erfüllt ist, und wenn bestimmt wird, dass Δf_r ≅ Δf_A erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S205 voran. Weiterhin wird in Schritt S206 bestimmt, ob Δf_r ≅ Δf_B erfüllt ist, und wenn bestimmt wird, dass Δf_r ≅ Δf_B erfüllt ist, schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S207 voran.
Wenn die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet, wird in Schritt S204 bestimmt, dass Δf_r ≅ Δf_A für die dem Signal SA entsprechende Frequenz erfüllt ist. Anschließend schreitet die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S205 voran und bestimmt, dass die empfangene Welle das Signal SA beinhaltet. Darüber hinaus wird in Schritt S204 bestimmt, dass Δf_r ≅ Δf_A nicht für die dem Signal SB entsprechende Frequenz erfüllt ist, woraufhin die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S206 voranschreitet. Anschließend wird in Schritt S206 bestimmt, dass Δf_r ≅ Δf_B erfüllt ist, woraufhin die Objekterfassungsvorrichtung 1 zu Schritt S207 voranschreitet und bestimmt, dass die empfangene Welle das Signal SB beinhaltet. Somit erfolgt Schritt S205 an einer Frequenz und erfolgt Schritt S207 an einer anderen Frequenz, und dadurch bestimmt die Objekterfassungsvorrichtung 1, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der ein Up-Chirp-Signal und ein Down-Chirp-Signal in Kombination verwendet werden, wird ebenso die Erfassungsgenauigkeit des Chirp-Signals wie in der zweiten Ausführungsform verbessert.
Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform, da ein Up-Chirp-Signal und ein Down-Chirp-Signal in Kombination verwendet werden, jedes Chirp-Signal die Frequenzänderungsbandbreite vergrößern. D.h., jede der Frequenzsweepbandbreiten des Signals SA und des Signals SB kann auf f_p2 - f_p1 eingestellt werden. Dies verbessert die Erfassungsgenauigkeit des Chirp-Signals weiter.
Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform f_As, f_Be, f_Bs und f_Ae so gewählt werden, dass die Bedingungen von f_As = f_Be und f_Bs = f_Ae erfüllt werden, sie jedoch ebenso alternativ so gewählt werden können, dass f_As ≠ f_Be und f_Bs ≠ f_Ae erfüllt werden. So können beispielsweise, wie in 11 gezeigt, die Bedingungen von f_As > f_Be und f_Bs < f_Ae erfüllt werden. Darüber hinaus kann eine Bedingung von f_As < f_Be oder f_Bs > f_Ae erfüllt werden.
Ferner kann eine Zeit bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB unterschiedlich sein. Wie beispielsweise in 12 gezeigt, kann das Sweepen im Signal SA früher gestartet werden als im Signal SB. Insbesondere, wenn das Sweepen des Signals SA bei t = t_A1 gestartet wird und dasjenige des Signals SB bei t = t_B1 gestartet wird und das Sweepen des Signals SA bei t = t_A2 beendet wird und dasjenige des Signals SB bei t = t_B2 beendet wird, kann t_A1 < t_B1 erfüllt sein. Darüber hinaus kann ebenso t_A2 < t_B2 erfüllt sein.
Ferner kann, wie in 13 gezeigt, f_As = f_Bs erfüllt sein. In diesem Fall kann, ähnlich einer in 12 gezeigten Variation, eine Zeit bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB unterschiedlich sein. Weiterhin kann ein Zeitintervall zwischen Beginn und Ende des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB unterschiedlich sein.
(Vierte Ausführungsform)
Nachstehend ist die vierte Ausführungsform beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist die Ausführungsform, in der die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens von der ersten Ausführungsform geändert ist, wobei andere Abschnitte denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, so dass nur Abschnitte beschrieben sind, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
In der ersten Ausführungsform ist die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens fix, die Frequenz f_p kann jedoch vor Beginn des Sweepens geändert werden. Wie beispielsweise in 14 gezeigt, kann die Frequenz f_p im Laufe der Zeit im Zeitraum 0 ≤ t < t₃ erhöht werden und kann die Frequenz f_p im Zeitraum t₃ ≤ t < t₁ konstant gehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der die Frequenz f_p im Zeitraum 0 ≤ t < t₁ geändert wird, wird es ebenso, wie in der ersten Ausführungsform, einfach, das Chirp-Signal zu erfassen. Darüber hinaus wird, auch wenn die Frequenz f_p im Zeitraum 0 ≤ t < t₃ geändert wird, die Frequenz f_p im Zeitraum t₃ ≤ t < t₁ konstant gehalten, wodurch es einfacher wird, das Chirp-Signal zu erfassen, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform.
Es ist zu beachten, dass, in der vorliegenden Ausführungsform, die Frequenz f_p bei t = 0 gewählt wird, um niedriger als f_p1 zu sein, und die Frequenz f_p erhöht wird, um f_p = f_p1 bei t = t₃ zu werden. Die Frequenz f_p bei t = 0 kann jedoch so eingestellt werden, dass sie höher als f_p1 ist, und die Frequenz f_p kann verringert werden, um f_p = f_p1 bei t = t3 zu werden.
Darüber hinaus wird, in der vorliegenden Ausführungsform, die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens gegenüber der ersten Ausführungsform geändert, können jedoch die Frequenzen, wie in 15 gezeigt, vor Beginn des Sweepens des Signals SA und des Signals SB der zweiten Ausführungsform ähnlich der vorliegenden Ausführungsform geändert werden.
Mit anderen Worten, wenn die Frequenzen f_A des Signals SA bei t = 0, für t₃ ≤ t ≤ t₁ und bei t = t₂ entsprechend als f_A1, f_A2 und f_A3 definiert werden, und die Frequenzen f_B des Signals SB bei t = 0, für t₃ ≤ t ≤ t₁ und bei t = t₂ entsprechend als f_B1, f_B2 und f_B3 definiert werden, diese so gewählt werden, dass die Bedingungen von f_A1 < f_A2 < f_A3 und f_B1 < f_B2 < f_B3 erfüllt werden. Auch in einer Variation von 15 wird, ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform, die Erfassungsgenauigkeit des Chirp-Signals verbessert.
Ferner können die Frequenzen vor Beginn des Sweepens des Signals SA und des Signals SB der dritten Ausführungsform, wie in 16 gezeigt, ähnlich wie in dieser Ausführungsform geändert werden. Insbesondere können sie so gewählt werden, dass eine Bedingung von f_B3 < f_B2 < f_B1 erfüllt wird. In dieser Modifikation wird die Erfassungsgenauigkeit des Chirp-Signals, wie in der dritten Ausführungsform, verbessert.
Darüber hinaus ist, in der Modifikation von 16, f_A1 = f_B3 und f_B1 = f_A3, ist es jedoch möglich, dass f_A1 ≠ f_B3 und f_B1 ≠ f_A3 ist. So kann beispielsweise, wie in 17 gezeigt, eine Bedingung von f_A1 < f_B3 erfüllt sein. Darüber hinaus kann, wie in 18 gezeigt, ebenso eine Bedingung von f_B1 < f_A3 erfüllt sein.
Ferner kann, wie in 19 gezeigt, ebenso eine Bedingung von f_A1 < f_B3 und f_A3 < f_B1 erfüllt sein. Weiterhin können, wie in 20 gezeigt, alternativ die Bedingungen von f_A1 < f_B3 und f_B1 < f_A3 erfüllt sein.
Darüber hinaus kann, obwohl in der Variation von 16 eine Zeit vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB gleich ist, wie in 21 gezeigt, die Zeit vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB unterschiedlich sein. Ferner kann, obwohl in der Variation von 16 eine Zeit vom Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB gleich ist, wie in 21 gezeigt, die Zeit vom Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens zwischen dem Signal SA und dem Signal SB unterschiedlich sein.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachstehend ist die fünfte Ausführungsform beschrieben. Die fünfte Ausführungsform ist die Ausführungsform, in der ein Timing zum Starten des Sweepens der Frequenz f_p von der dritten Ausführungsform geändert ist, wobei andere Abschnitte denen der dritten Ausführungsform ähnlich sind, so dass nur Abschnitte beschrieben sind, die sich von der dritten Ausführungsform unterscheiden.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgen das Sweepen der Frequenzen des Signals SA und des Signals SB, während das Mikrofon 2 die Prüfwelle sendet. Insbesondere ist, wie in 22 gezeigt, eine Bedingung von t1 = 0 erfüllt. Mit anderen Worten, wenn t = 0 ist, d.h. zu einer Zeit, wenn die Impulssignalerzeugung gestartet wird, beginnt ein Sweepen von beiden Frequenzen des Signals SA und des Signals SB. In der vorliegenden Ausführungsform, werden die Bedingungen von f_Be < f_As und f_Bs < f_Ae erfüllt.
Wie aus der obigen Diskussion ersichtlich ist, ermöglicht es die vorliegende Ausführungsform, in der ein Sweep der Frequenz des Impulssignals von t = 0 an erfolgt, die Bedingungen von f_As < f_Ae, f_Bs > f_Be und f_As < f_Bs erfüllt werden und ferner die Bedingung von f_Be < f_Ae erfüllt wird, dass die Sweep-Bandbreite von jedem der Signale SA und SB erweitert bzw. vergrößert wird, verglichen mit einem Fall, in dem eine Bedingung von f_Ae = f_Be erfüllt wird, wie in 23 gezeigt. Dies erleichtert die einfache Erfassung des Chirp-Signals und die einfache Unterscheidung der Ultraschallwelle.
Es ist zu beachten, dass, obgleich in der vorliegenden Ausführungsform, die Bedingungen von f_Be < f_As und f_Bs < f_Ae erfüllt sind, alternativ in 24 gezeigte Bedingungen von f_Be > f_As und f_Bs > f_Ae erfüllt sein können. Alternativ können Bedingungen von f_As = f_Be und f_Ae = f_Bs erfüllt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und entsprechend modifiziert werden kann. Darüber hinaus sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nicht unabhängig voneinander und können entsprechend kombiniert werden, es sei denn, Kombinationen sind eindeutig unmöglich. Ferner ist natürlich in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein Element, das die Ausführungsform bildet, nicht unbedingt unerlässlich, es sei denn, es ist eindeutig festgelegt, dass es besonders unerlässlich ist, oder es wird als grundsätzlich unerlässlich angesehen.
So wird beispielsweise in der ersten Ausführungsform die Frequenz f_p des Impulssignals in Schritt S103 erhöht, jedoch kann die Frequenz f_p alternativ verringert werden. Es können beispielsweise die Bedingungen von f_p = f_p2 für 0 ≤ t < t₁ und f_p = f_p1 für t = t₂ erfüllt sein. In diesem Fall wird in Schritt S207 bestimmt, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle der vom Mikrofon 2 gesendeten Prüfwelle beinhaltet. Auch für den Fall, dass die Frequenz f_p verringert wird, so wie es in den 25 und 26 gezeigt ist, kann die änderbare Bandbreite der Frequenz f_r im Vergleich zum konventionellen Verfahren erweitert werden. Darüber hinaus kann das Chirp-Signal, das an Frequenz abnimmt, wie in der zweiten Ausführungsform in Kombination verwendet werden.
Ferner wird in der ersten bis fünften Ausführungsform die Frequenz f_p vor oder nach Beginn des Sweepens kontinuierlich geändert, kann die Frequenz f_p jedoch vor und/oder nach Beginn des Sweepens diskontinuierlich geändert werden. Wie beispielsweise in 27 gezeigt, kann die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens auf einen konstanten Wert gesetzt werden, der höher als f_p1 ist, und die Frequenz f_p zu Beginn des Sweepens kann auf f_p1 gesetzt werden.
Darüber hinaus wird die Frequenz f_p in der vierten Ausführungsform für t₃ ≤ t < t₁ konstant gehalten, um die Erfassung des Chirp-Signals zu erleichtern, kann die Frequenz f_p jedoch bis unmittelbar vor Beginn des Sweepens geändert werden, wenn die Amplitude At bis zum Beginn des Sweepens ausreichend erhöht werden darf.
Darüber hinaus können, wie in 28 gezeigt, zwei Mikrofone 2 verwendet werden. Insbesondere können eines der Mikrofone 2 und die DA-Wandlungseinheit 3 als eine Sendeeinheit verwendet werden, während das andere Mikrofon 2 als eine Empfangseinheit verwendet werden kann. Darüber hinaus kann, obgleich in der ersten und vierten Ausführungsform die Änderungsrate Δf_p der Frequenz f_p vom Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens konstant gehalten wird, die Änderungsrate Δf_p auch nicht konstant, d.h. nicht fix sein. Ferner kann, obgleich in der zweiten, dritten und fünften Ausführungsform die Änderungsrate der Frequenz vom Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens sowohl für das Signal SA als auch das Signal SB konstant gehalten wird, die Änderungsrate der Frequenz auch nicht fix sein.
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

JP 2017077635 [0001]
DE 10106142 A [0005]

Claims

Objekterfassungsvorrichtung, aufweisend: - eine Signalerzeugungseinheit (4), die ein Impulssignal einer Frequenz f_p erzeugt; - eine Sendeeinheit (2, 3), die das Impulssignal in eine Prüfwelle, die eine Ultraschallwelle ist, wandelt und die Prüfwelle sendet; - eine Empfangseinheit (2), die eine Ultraschallwelle empfängt; - eine Abstandsberechnungseinheit (12), die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; - eine Bestimmungseinheit (11), die bestimmt, ob die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; - eine Amplitudenerfassungseinheit (8), die eine Amplitude A_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst; und - eine Frequenzerfassungseinheit (7), die eine Frequenz f_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst, wobei - die Signalerzeugungseinheit nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals einen Sweep der Frequenz f_p vornimmt, - die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenz f_r, nachdem die Amplitude A_r ab Beginn des Sendens der Prüfwelle durch die Sendeeinheit größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert geworden ist, die gleiche Änderung wie die Frequenz f_p vollzieht, und - die Abstandsberechnungseinheit, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, den Abstand zu dem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit berechnet.
Objekterfassungsvorrichtung, aufweisend: - eine Signalerzeugungseinheit (4), die ein Impulssignal einer Frequenz f_p erzeugt; - eine Sendeeinheit (2, 3), die das Impulssignal in eine Prüfwelle, die eine Ultraschallwelle ist, wandelt und die Prüfwelle sendet; - eine Empfangseinheit (2), die eine Ultraschallwelle empfängt; - eine Abstandsberechnungseinheit (12), die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; - eine Bestimmungseinheit (11), die bestimmt, ob eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; - eine Amplitudenerfassungseinheit (8), die eine Amplitude A_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst; und - eine Frequenzerfassungseinheit (7), die eine Frequenz f_r der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst, wobei - wenn eine Amplitude der Prüfwelle als At definiert ist, - die Sendeeinheit eine Eigenschaft dahingehend aufweist, dass die Amplitude At größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert A_t1 ist, wenn das Impulssignal kontinuierlich mit einer Frequenz, die in einem vorbestimmten Bereich liegt, an die Sendeeinheit gegeben wird, - die Signalerzeugungseinheit das Impulssignal so erzeugt, dass die Amplitude At größer oder gleich dem Referenzwert A_t1 ist, wenn eine vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist, wobei die Signalerzeugungseinheit ebenso einen Sweep der Frequenz f_p von einem Tiefstwert zu einem Höchstwert oder vom Höchstwert zum Tiefstwert in dem vorbestimmten Bereich vornimmt, nachdem die vorbestimmte Zeit ab Beginn der Erzeugung des Impulssignals verstrichen ist, - die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenz f_r die gleiche Änderung wie die Frequenz f_p vollzieht, und - die Abstandsberechnungseinheit, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle die reflektierte Welle der Prüfwelle ist, den Abstand zu dem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit berechnet.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz f_p vor Beginn des Sweepens so gewählt ist, dass sie höher oder gleich dem Tiefstwert und niedriger oder gleich dem Höchstwert des vorbestimmten Bereichs ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinheit das Sweepen der Frequenz f_p nach dem Erzeugen des Impulssignals mit fester Frequenz f_p beginnt.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinheit das Sweepen der Frequenz f_p nach dem Erzeugen des Impulssignals mit der Frequenz f_p beginnt, die auf dem gleichen Wert wie die Frequenz f_p zu Beginn des Sweepens festgelegt ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Änderung pro Zeiteinheit der Frequenz f_p ab Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens konstant gehalten wird.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - das Impulssignal ein erstes Impulssignal (SA) und ein zweites Impulssignal (SB) umfasst, und - die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenzerfassungseinheit mehrere Frequenzen erfasst und die von der Frequenzerfassungseinheit erfassten mehreren Frequenzen diejenigen beinhalten, die die gleiche Änderung wie die Frequenz des ersten Impulssignals vornehmen, und diejenigen, die die gleiche Änderung wie die Frequenz des zweiten Impulssignals vornehmen.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinheit mit dem Sweepen der Frequenz des ersten Impulssignals nach dem Erzeugen des ersten Impulssignals mit der festen Frequenz beginnt und mit dem Sweepen der Frequenz des zweiten Impulssignals nach dem Erzeugen des zweiten Impulssignals mit der festen Frequenz beginnt.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - f_As = f_Be < f_Bs = f_Ae erfüllt ist, wobei - f_As eine Frequenz des ersten Impulssignals vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens ist, - f_Ae eine Frequenz des ersten Impulssignals am Ende des Sweepens ist, - f_Bs eine Frequenz des zweiten Impulssignals vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens ist, und - f_Be eine Frequenz des zweiten Impulssignals am Ende des Sweepens ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Impulssignal zu Beginn des Sweepens eine Frequenz aufweist, die niedriger ist als eine Frequenz am Ende des Sweepens, und - das zweite Impulssignal zu Beginn des Sweepens eine Frequenz aufweist, die höher ist als eine Frequenz am Ende des Sweepens.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - f_A1 < f_A2, f_B2 < f_B1, f_A1 ≤ f_B3, und f_A3 ≤ f_B1 erfüllt sind, wobei - f_A1 eine Frequenz des ersten Impulssignals zu Beginn der Signalerzeugung ist, - f_A2 eine Frequenz des ersten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist, - f_A3 eine Frequenz des ersten Impulssignals am Ende des Sweepens ist, - f_B1 eine Frequenz des zweiten Impulssignals zu Beginn der Signalerzeugung ist, - f_B2 eine Frequenz des zweiten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist, und - f_B3 eine Frequenz des zweiten Impulssignals am Ende des Sweepens ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass f_A1 = f_B3 oder f_A3 = f_B1 erfüllt ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeit vom Beginn bis zum Ende des Sweepens zwischen dem ersten Impulssignal und dem zweiten Impulssignal unterschiedlich ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeit vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem ersten Impulssignal und dem zweiten Impulssignal gleich ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeit vom Beginn der Signalerzeugung bis zum Beginn des Sweepens zwischen dem ersten Impulssignal und dem zweiten Impulssignal unterschiedlich ist.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Änderung pro Zeiteinheit einer Frequenz vom Beginn des Sweepens bis zum Ende des Sweepens sowohl in dem ersten Impulssignal als auch dem zweiten Impulssignal konstant gehalten wird.
Objekterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Impulsen des von der Signalerzeugungseinheit erzeugten Impulssignals vom Beginn der Erzeugung des Impulssignals bis zum Beginn des Sweepens der Frequenz f_p größer oder gleich eins und kleiner oder gleich zehn ist.
Objekterfassungsvorrichtung, aufweisend: - eine Signalerzeugungseinheit (4), die ein Impulssignal erzeugt; - eine Sendeeinheit (2, 3), die das Impulssignal in eine Prüfwelle, die eine Ultraschallwelle ist, wandelt und die Prüfwelle sendet; - eine Empfangseinheit (2), die eine Ultraschallwelle empfängt; - eine Abstandsberechnungseinheit (12), die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang einer reflektierten Welle der Prüfwelle durch die Empfangseinheit berechnet; - eine Bestimmungseinheit (11), die bestimmt, ob eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist; und - eine Frequenzerfassungseinheit (7), die eine Frequenz der von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfasst, wobei - das Impulssignal ein erstes Impulssignal (SA) und ein zweites Impulssignal (SB) umfasst, - die Signalerzeugungseinheit einen Sweep der Frequenzen des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals vornimmt, während die Sendeeinheit die Prüfwelle sendet, - f_As < f_Ae, f_Be < f_Bs, f_As < f_Bs, und f_Be < f_Ae erfüllt sind, wobei - f_As eine Frequenz des ersten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist, - f_Ae eine Frequenz des ersten Impulssignals am Ende des Sweepens ist, - f_Bs eine Frequenz des zweiten Impulssignals zu Beginn des Sweepens ist, und - f_Be eine Frequenz des zweiten Impulssignals am Ende des Sweepens ist, - die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, wenn die Frequenzerfassungseinheit mehrere Frequenzen erfasst und die mehreren Frequenzen, die von der Frequenzerfassungseinheit erfasst werden, Frequenzen beinhalten, die die gleiche Änderung vornehmen wie die Frequenzen des ersten Impulssignals und des zweiten Impulssignals, und - die Abstandsberechnungseinheit, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine von der Empfangseinheit empfangene Ultraschallwelle eine reflektierte Welle der Prüfwelle ist, den Abstand zu dem Objekt basierend auf einer Zeit von dem Senden der Prüfwelle durch die Sendeeinheit bis zum Empfang der Ultraschallwelle durch die Empfangseinheit berechnet.
Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass f_Ae ≤ f_Bs oder f_As ≤ f_Be erfüllt ist.