DE4003774A1 - Verfahren zur kompensation der entfernungsabhaengigen schallintensitaet eines ultraschall-entfernungsmesssensors - Google Patents

Verfahren zur kompensation der entfernungsabhaengigen schallintensitaet eines ultraschall-entfernungsmesssensors

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Achim Dipl Ing Langen
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation der entfernungsabhängigen Schallintensität eines mindestens einen Ultraschall-Sender und einen Ultraschall-Empfänger aufweisenden Ultraschall-Entfernungsmeßsensors, bei dem die Empfangsverstärkung seines Ultraschallempfängers in Abhängigkeit von der Zeit ab der Absendung eines Meßsignals vorgegeben wird.
Bei einem bekannten solchen Verfahren wird zur Kompensation der entfernungsabhängigen Schallintensität bei der Intensitätsabnahme von einem einfachen mathematischen Gesetz, der Radargleichung, ausgegangen. Die Kompensation erfolgt durch eine entsprechende Anhebung der Empfangsverstärkung durch analoge Schaltkreise, z. B. in Form einer Exponentialkurve. Dabei können praktisch die Eigenschaften des Ultraschall-Entfernungsmeßsensors überhaupt nicht berücksichtigt werden, schon gar nicht individuelle Unterschiede, die sich bei der Herstellung der Sensoren nie ganz vermeiden lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die tatsächliche abstandsabhängige individuelle Intensitätsschwächung eines Ultraschallentfernungsmeßsensors exakt ausgeglichen wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das räumliche Schallfeld Lp(X) des Ultraschallsenders durch einen geeigneten Ultraschallempfänger im Arbeitsbereich des Sensors gemessen wird, daß ferner unter Verwendung eines geeigneten Referenzsignals der gesamte Steuerbereich des Verstärkers des Ultraschallempfängers durchfahren wird und dabei das Ausgangssignal des Gesamtempfängerverstärkers V(us), LP* aufgenommen wird, und daß mit den so bestimmten individuellen Werten der Kompensations-Spannungsverlauf
us(t) = Lp(t)×V(us, Lp*)
bestimmt und bei späteren Ultraschallentfernungsmessungen vorgegeben wird.
Durch die individuelle Vermessung werden alle Einflußgrößen, insbesondere auch der individuellen Abweichungen bei der Herstellung des Ultrascchall-Entfernungsmeßsensors und Schwankungen der Werkstoffeigenschaften berücksichtigt und kompensiert, so daß erstmalig eine optimale Einstellung des Ultrallschall-Entfernungsmeßsensors ermöglicht ist.
Besonders einfach können die so individuell ermittelten Werte us(t) in einem digitalen Speicher fest eingespeichert und bei späteren Entfernungsmessungen mittels eines Zählers und eines Digitalanalogumwandlers dem Verstärker des Ultraschallempfängers vorgegeben werden. Damit wird die Verstärkung des Ultraschallempfängers in Abhängigkeit von der seit der Absendung des Meßsignalimpulses vergangenen Zeit vorgebbar. Dabei ist t die Laufzeit des Schalls Sender-Meßobjekt-Ultraschallempfänger. Bei einer Entfernungsmessung wird daher die Verstärkung des Ultraschallempfängers in Abhängigkeit der Zeit so vorgegeben, daß der Ultraschall-Entfernungsmeßsensor jeweils beim Eingang eines Schallreflexes optimiert ist.
Zweckmäßigerweise wirkt mit dem Verstärker des Ultraschallempfängers ein vorzugsweise digitaler Speicher zusammen, durch den, vorzugsweise über einen Digitalanalogumwandler, die Verstärkung in Abhängigkeit von der Zeit ab der Abgabe eines Meßsignals des Ultraschallsenders fest, aber individuell für den speziellen Ultraschall-Entfernungsmeßsensor vorgegeben ist. Herstellungsbedingte Unterschiede der einzelnen Ultraschall-Entfernungsmeßsensoren können so individuell kompensiert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Kompensation der entfernungsabhängigen Schallintensität eines mindestens einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger aufweisenden Ultraschall-Entfernungsmeßsensors, bei dem die Empfangsverstärkung eines Ultraschallempfängers in Abhängigkeit von der Zeit ab der Absendung eines Meßsignals vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das räumliche Schallfeld Lp(X) des Ultraschallsenders durch einen geeigneten Ultraschallempfänger im Arbeitsbereich des Sensors gemessen wird, daß ferner unter Verwendung eines Referenzsignals am Empfängereingang der gesamte Steuerbereich des Verstärkers des Ultraschallempfängers durchfahren wird und dabei das Ausgangssignal des Gesamtempfängerverstärkers V(us, Lp*) aufgenommen wird, und daß mit den so bestimmten individuellen Werten der Kompensationsspannungsverlauf us(t) = Lp(t)×V(us, Lp*)bestimmt und bei späteren Ultraschall-Entfernungsmessungen vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte us(t) in einem digitalen Speicher fest eingespeichert und bei späteren Entfernungsmessungen mittels eines Zählers und eines Digitalanalogumwandlers dem Verstärker des Ultraschallempfängers vorgegeben werden.
3. Ultraschall-Entfernungsmeßsensor ausgelegt nach dem Verfahren des Anspruchs 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verstärker des Ultraschallempfängers ein vorzugsweise digitaler Speicher zusammenwirkt, durch den vorzugsweise über einen Digitalanalogumwandler die Verstärkung in Abhängigkeit der Zeit ab der Abgabe eines Meßsignals des Ultraschallsenders fest aber individuell vorbestimmt vorgegeben ist.
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