FR2958410A1 - Procede de saisie d'une perturbation d'un transducteur d'ultrasons et dispositif de saisie pour un transducteur d'ultrasons - Google Patents

Abstract

Procédé de détection de perturbations d'un transducteur à ultrasons pour mesurer une distance. Selon le procédé et avec l'installation, on génère deux fréquences d'excitations différentes, l'une étant plus proche de la fréquence nominale du transducteur que l'autre. Pour des fréquences différentes, on aura des durées d'oscillations différentes. En cas de fonctionnement non perturbé, la durée d'amortissement après l'excitation par une fréquence proche de la fréquence nominale, est plus courte que la durée d'amortissement après excitation avec une fréquence plus éloignée de la fréquence nominale. L'exploitation utilise une comparaison de durées, mais pour une perturbation, le rapport entre la durée d'amortissement après excitation à des fréquences différentes, s'inverse.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de saisie d'une perturbation d'un transducteur à ultrasons ainsi qu'un dispositif de saisie d'une telle perturbation d'un transducteur d'ultrasons.

L'invention se rapporte tout particulièrement au domaine de l'autodiagnostic de transducteurs d'ultrasons utilisés pour la détection d'une distance et notamment dans le domaine de la technique automobile. Etat de la technique De façon connue, pendant la fabrication (et avant le montage final) d'un transducteur à ultrasons, on définit son élément de capteur avec des paramètres pour son comportement vis-à-vis de petits signaux pour déceler les défauts. Il est en outre connu d'examiner toute la largeur de bande qui correspond à la fonction de transfert du transducteur à ultrasons pour le circuit d'adaptation et le générateur de signal. On effectue également un tel contrôle pendant la fabrication et avant le montage final. A cause de leur complexité, ces procédés de contrôle doivent être faits dans le cadre de la fabrication (et ainsi avant le montage définitif dans le véhicule) car ces opérations nécessitent en particulier des dispositifs de contrôle compliqués. Pendant le fonctionnement sur le terrain ou sur le véhicule en mouvement, il n'est pas possible de saisir les perturbations ou incidents que se produisent (liés au vieillissement du transducteur ou à des perturbations réversibles) en appliquant les procédés d'examen évoqués ci-dessus.

En outre, les mécanismes de diagnostic connus pour surveiller un capteur pendant le fonctionnement, ne conviennent pas pour des diagnostics spécifiques du transducteur d'ultrasons. C'est ainsi que les circuits connus de surveillance de l'étage pilote du transducteur ne peuvent surveiller que le côté primaire du transducteur du capteur et cela seulement de manière limitée. En particulier, les perturbations mécaniques ou électroacoustiques du transducteur, ne peuvent être détectées à l'aide des procédures connues. On connaît des mécanismes de saisie de perturbations ou d'incidents, qui sont complexes et ne peuvent être utilisés que pendant la fabrication; en outre leur signification reste limitée.

2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un mécanisme simple permettant de détecter une perturbation ou un incident pour saisir les perturbations pendant le fonctionnement courant. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de saisie d'une perturbation d'un transducteur à ultrasons équipant un véhicule pour saisir une distance, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - exciter le transducteur à ultrasons pendant au moins un intervalle de temps avec une première fréquence, - saisir une première durée d'amortissement après l'excitation avec la première fréquence, - exciter le transducteur à ultrasons pendant un intervalle de temps avec une seconde fréquence, - saisir une seconde durée d'amortissement après l'excitation avec la seconde fréquence, - le transducteur à ultrasons ayant une fréquence nominale et la première fréquence étant plus proche de la fréquence nominale que la seconde fréquence, et - comparer la première durée d'amortissement à la seconde durée d'amortissement, et si la première durée d'amortissement n'est pas plus courte que la seconde durée d'amortissement, cela est pris pour une perturbation. L'invention a également pour objet un dispositif de saisie de perturbations d'un transducteur à ultrasons équipant un véhicule automobile pour saisir une distance, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend : - un générateur de signal, - une interface de sortie reliée au générateur, - une consigne de fréquence nominale, - un dispositif de mesure de durée d'amortissement et une interface reliée à ce dispositif de mesure, et

3 - un comparateur relié au dispositif de mesure de temps d'amortissement, dispositif dans lequel - le générateur de signal fournit à l'interface de sortie un signal d'excitation d'une première fréquence pendant au moins un intervalle de temps, et un signal d'excitation ayant une seconde fréquence pour au moins un intervalle de temps, - la consigne de fréquence nominale représente la fréquence nominale du transducteur à ultrasons qui sera branché, la première fréquence étant plus proche de la fréquence nominale que la seconde fréquence, - le dispositif de mesure de durée d'amortissement saisit la première durée d'amortissement et la seconde durée d'amortissement, et - un comparateur compare la première durée d'amortissement à la seconde durée d'amortissement, et génère un signal de comparaison correspondant pour indiquer un état perturbé. Le concept à la base de l'invention consiste à utiliser comme critère de l'existence d'une perturbation ou d'un incident, la différence entre les temps d'amortissement des excitations à des fréquences qui sont différemment proches de la fréquence de travail (fréquence nominale) du transducteur à contrôler. On utilise une excitation du transducteur d'ultrasons avec une fréquence proche ou égale à la fréquence de fonctionnement du transducteur à contrôler et une fréquence au bord de la plage de fonctionnement du transducteur.

L'invention repose sur le principe que l'amortissement des excitations dans le cas de transducteurs sans perturbations, augmente en fonction de l'éloignement entre la fréquence d'excitation et la fréquence de travail. On a également constaté que pour des perturbations, on rencontre un comportement inverse. C'est pourquoi, selon l'invention, on saisit le temps d'amortissement (au moins) de deux fréquences d'excitation différentes, proches de la fréquence de travail et on utilise le rapport relatif ou la différence (plus précisément : le signe algébrique de la différence) entre les temps d'amortissement que l'on rencontre pour des excitations (du point de vue de l'amplitude) correspondant à des écarts différents de la fréquence de travail comme signe d'une

4 perturbation ou d'un dérangement du transducteur d'ultrasons. L'invention peut se réaliser avec les dispositifs habituels qui sont fondés de manière générale sur la saisie de la distance dans un capteur à ultrasons fondé sur le principe de l'impulsion écho; un détecteur de distance usuel peut ainsi s'utiliser au prix de modifications simples non seulement pour la saisie de la distance, mais également pour la saisie des perturbations. Comme on peut utiliser des dispositifs habituels en les modifiants légèrement, cela réduit de manière significative la complexité des diagnostics sans coût supplémentaire en circuit pour la saisie de la distance, pour faire également une saisie de défauts ou de perturbations selon l'invention. Chaque capteur de distance, installé peut ainsi être équipé à postériori avec une saisie d'incidents selon l'invention, alors que cela n'est pas possible pour les mécanismes de saisie d'incidents, connus, car ceux-ci nécessitent des appareils de mesure et d'exploitation particulièrement complexes. Le procédé selon l'invention permet de saisir un incident d'un transducteur à ultrasons installé sur un véhicule pour détecter une distance. Le procédé consiste à exciter le transducteur d'ultrasons pendant au moins un intervalle avec une première fréquence et pendant au moins un autre intervalle, c'est-à-dire en amont ou en aval du premier intervalle, on excite avec une seconde fréquence. Les deux excitations avec des fréquences différentes, peuvent en principe se suivre directement et sont de préférence séparées par un intervalle de protection plus long que le temps d'amortissement à déterminer. On peut également avoir les deux excitations dans un intervalle de temps principal, prédéfini. L'ordre de la succession est quelconque; l'intitulé d'un premier et d'un second intervalle définit uniquement deux intervalles différents, qui peuvent être distingués, mais non l'ordre de leur succession. Pendant un intervalle de temps, on excite de préférence avec une fréquence (c'est-à-dire avec la première, la seconde ou la troisième fréquence) qui est constante dans l'intervalle correspondant. Cela permet une implémentation simple. Selon l'invention, après l'intervalle au cours duquel on applique une excitation, on saisit la durée d'amortissement ou d'amortissement correspondant à cet intervalle. Alors que le système électroacoustique prévu pour le transducteur et son circuit d'adaptation, est mis en oscillation de manière active pendant l'intervalle de temps par une excitation, au cours de la saisie consécutive de la durée d'amortissement, on détermine l'oscillation 5 après l'impulsion ou sa durée. Pour cela, on saisit l'amplitude que le transducteur génère après avoir excité les oscillations après impulsion. Le chronogramme de l'amplitude, c'est-à-dire l'enveloppe, est utilisé pour saisir la durée d'amortissement. Pour cela, on compare par exemple l'enveloppe ou directement le signal du transducteur à un seuil prédéfini et en cas de dépassement (durable) du seuil, on saisit cette durée. La saisie du temps d'amortissement commence à la fin de l'excitation, c'est-à-dire à la fin de la dernière période d'excitation. Comme fin de l'amortissement, on saisit le dépassement vers le bas du seuil (ou d'un autre critère) et la différence de temps entre le début et la fin de l'amortissement, correspond à la durée d'amortissement. Les critères de saisie de la fin de l'amortissement, sont de préférence identiques pour les deux excitations (avec la première et la seconde fréquence). En modifiant le seuil, on peut détecter successivement les enveloppes du signal reçu par le capteur en fonction du temps, notamment pour les différentes fréquences d'excitation. Pour la plupart des capteurs à ultrasons, cela ne représente pas de modifications techniques car on fonctionne même en mode de mesure normal avec une évolution du seuil en fonction du temps. La détection signifie dans le présent contexte une variation du seuil et la saisie de l'instant auquel le seuil (variable) est déplacé vers le bas. En particulier, pour la même impulsion reçue, on peut utiliser plusieurs seuils variables ou on peut traiter avec un seuil des impulsions de réception, successives (directes ou indirectes), et les seuils des différentes impulsions seront différents et décroîtront par exemple. L'excitation avec une fréquence et la saisie consécutive ainsi que l'excitation avec une autre fréquence suivie d'une saisie, ne se suivent pas directement dans la mesure où pendant l'intervalle de temps, on a les mêmes états ou des états comparables au niveau du

6 capteur. En revanche, la saisie de l'amortissement se fait directement après l'excitation. De manière générale, l'excitation peut se faire avec l'une des fréquences et la saisie peut se faire également lors de la fabrication (de préférence après le montage pratiquement complet), alors que les autres excitations et saisies se feront pendant le fonctionnement du véhicule. Les résultats de la saisie effectués en premier lieu, peuvent être mémorisés et servir pour d'autres opérations d'excitations/saisies sur le terrain, pour être comparés aux résultats mémorisés. Les résultats saisis en premier lieu, peuvent ainsi être des valeurs empiriques. Toutefois, il est préférable d'avoir une relation de temps étroite entre les phases d'excitations et de saisies pour tenir compte de situations variables (par exemple liées à la température). Les phases d'excitations/saisies, sont effectuées par exemple brièvement l'une après l'autre (à l'intérieur d'un intervalle principal < 1 min, < 10 sec, < 1 sec), en particulier sur le terrain, c'est-à-dire lorsque le transducteur est installé dans le véhicule. Dans l'intervalle principal, on suppose que l'état du transducteur électroacoustique est constant, ce qui correspond à une approximation proche de la pratique.

Selon l'invention, on excite avec au moins deux fréquences différentes (une première et au moins une seconde fréquence). Le transducteur a une fréquence nominale, c'est-à-dire une fréquence de travail par laquelle il est excité pour la saisie de la distance en se fondant sur un procédé d'écho impulsionnel, en mode pulsé. Cette fréquence nominale correspond à la fréquence de résonance du transducteur à ultrasons, adapté. Le transducteur y compris son circuit d'adaptation, ont en outre une fonction de transfert qui est une fonction de bande passante. La fréquence nominale se situe pratiquement au milieu de la bande passante (si le transducteur n'est pas perturbé). La première fréquence se situe selon l'invention, plus près de la fréquence nominale que la seconde fréquence. Cela permet de saisir deux points caractéristiques de la fonction de transfert pour juger la fonction de transfert. La première fréquence se situe pratiquement à la fréquence de résolution (ou correspond à la fréquence de résonance nominale comme cela est le cas d'un transducteur non perturbé), alors

7 que la seconde fréquence située au bord de la fonction de transfert excite certes le transducteur mais sans adaptation optimale. En comparant la réaction à ces excitations, on détecte si la fonction de transfert a une forme habituelle (non perturbée) ou si la fonction de transfert est déformée. Comme critère, on utilise la durée d'amortissement. A proximité du maximum de la fonction de transfert, on a une durée d'amortissement plus courte que lorsqu'on s'éloigne du maximum. Ainsi, par comparaison des durées d'amortissement, on détecte si la forme de base de la fonction de transfert est déformée, c'est-à-dire si le maximum a été décalé. Des modes de réalisation particulièrement simples de l'invention, prévoient ainsi seulement deux excitations/saisies l'une au maximum nominal (fréquence de résonance nominale) et une excitation/ saisie éloignée de ce maximum nominal pour exploiter ainsi deux points caractéristiques de la fonction de transfert. Comme l'exploitation se fait par une comparaison relative, on élimine les erreurs liées aux écarts usuels de température ou au vieillissement, qui ne concernent pas globalement la fonction de transfert et son profil. Dans la comparaison relative, le niveau absolu de l'excitation n'intervient pas. Des modes de réalisation plus complexes peuvent saisir plusieurs points de fréquence et des durées d'amortissement correspondantes pour exploiter plus précisément la fonction de transfert effective avec une approximation plus précise. En outre, la salve utilisée pour exploiter la fonction de transfert, peut s'écarter de la longueur de la salve du mode de mesure normal par écho impulsionnel. La durée d'amortissement se saisit par la saisie du temps écoulé jusqu'à ce que l'intensité du signal fourni par le transducteur, passe en dessous d'un seuil. L'instant peut se déterminer à l'aide d'un compteur ou d'une horloge. Pour saisir par exemple des oscillations qui remontent ou un autre extrait de la courbe globale de l'enveloppe, on peut utiliser plusieurs saisies et un seuil variable ou encore plusieurs seuils différents. Dans le premier cas, on utilise tout d'abord un seuil (plus élevé) et on détecte son dépassement vers le bas. Ensuite, on choisit un seuil plus faible et on répète la saisie. Dans le cas d'un amortissement usuel dans le sens d'une décroissance exponentielle (e-

8 t/T), on aura des constantes de temps T(f), différentes, pour les deux fréquences. Pour des oscillations générées par des perturbations de déformation ou sélectives en fréquence, la durée d'amortissement pour des fréquences déterminées, est significativement plus longue que pour d'autres fréquences. Cela se saisit par une comparaison. Dans le cas de plusieurs dépassements vers le bas dans une même période de mesure prédéfinie (c'est-à-dire l'intervalle de temps correspondant à la saisie de la durée d'amortissement), par exemple si du fait de battements, l'enveloppe augmente de nouveau, on exploite le dernier dépassement vers le bas ou on compte ou on exploite les multiples dépassements vers le bas par phases d'amortissement. Si le battement ne se traduit plus par un dépassement vers le haut/vers le bas d'un seuil de mesure, on peut conclure que par la saisie successive de la courbe globale des enveloppes, on a un écart par rapport à la fonction exp(-t/T), que l'on aurait normalement et on conclut ainsi qu'il y a un battement. Le battement peut ralentir ou accélérer pendant un bref instant l'évolution globale de l'enveloppe de l'amortissement par des interférences additives ou soustractives. On peut prévoir pour cela de saisir un certain nombre de dépassements vers le haut ou vers le bas pour chaque phase d'amortissement et au cas où il y a plus d'un dépassement vers le haut ou vers le bas, on estime que le capteur est ouvert ou bloqué. Un mode de réalisation selon l'invention prévoit de saisir plusieurs fois les durées d'amortissement pour une même excitation en fréquence. La saisie multiple se fait de préférence en appliquant un niveau de comparaison constant dans le temps au comparateur en saisissant plusieurs instants de commutation possibles de la sortie du comparateur. La saisie peut se faire avec la remise à l'état initial d'une horloge. Cette remise à l'état initial peut s'utiliser pour saisir les battements; en cas de dépassement vers le bas ou vers le haut, l'horloge est remise à l'état initial pour saisir pour chaque durée d'amortissement, les dépassements vers le haut ou vers le bas qui se répètent, en utilisant la valeur fournie par l'horloge. Dans l'hypothèse d'une caractéristique constante de transducteur dans un intervalle de

9 mesure principal, on effectue alors la mesure du temps d'amortissement pour la même fréquence d'excitation pour un niveau de comparaison choisi plus faible. Pour chaque intervalle de mesure principal, on suppose des caractéristiques constantes du transducteur et un signal de mesure principal, prévoit plusieurs excitations successives et des saisies correspondantes, et pour chaque saisie, on diminue le seuil par rapport à la saisie précédente, d'une valeur (prédéfinie ou constante). Dans le cas d'une saisie multiple pour la même fréquence, on utilise des seuils différents, notamment décroissants. Les durées d'amortissement pour des excitations avec des fréquences différentes, sont comparées pour saisir une perturbation en utilisant les mêmes seuils. La saisie (et le cas échéant également l'excitation), sera répétée pour des seuils variables et pour la même fréquence d'excitation ou seront exécutés plusieurs fois. Cela permet de saisir des maximums relatifs qui apparaissent dans la phase d'amortissement. Si l'une des comparaisons des durées d'amortissement (résultant de la comparaison avec des seuils différents) se traduit par une indication correspondant à une perturbation (durée d'amortissement après l'excitation avec une fréquence proche de la fréquence de résonance plus longue que l'autre durée d'amortissement), on peut supposer qu'il y a une perturbation même si les autres comparaisons des durées d'amortissement ne donnent aucune indication concernant une perturbation. En outre, on peut saisir plusieurs durées d'amortissement pour des seuils différents avec la même phase d'amortissement (et non comme décrit ci-dessus avec des phases d'amortissement successives). Les durées d'amortissement que l'on saisit avec les mêmes seuils, mais en excitant avec des fréquences différentes, sont comparées les une avec les autres. On saisit ainsi la forme de la même phase d'amortissement en plusieurs endroits qui correspondent à plusieurs seuils. En exploitant les différentes durées d'amortissement qui correspondent aux différents seuils, on compare pour chaque seuil, les durées d'amortissement que l'on obtient par une excitation avec des fréquences différentes. Si seulement la comparaison des durées d'amortissement, c'est-à-dire l'application d'un seul seuil

10 devait donner un résultat caractéristique de perturbations (résultat atypique), on suppose qu'il y a une perturbation même si d'autres seuils ne se traduisent pas par des durées atypiques d'amortissement. En résumé, après l'excitation, on peut saisir les durées d'amortissement par plusieurs seuils et on compare la durée d'amortissement d'une période d'amortissement (et ainsi une excitation) avec un seul seuil ou avec plusieurs seuils. Si l'on compare avec un seul seuil, on peut répéter l'excitation et alors seul le seuil changera (de préférence en diminuant l'excitation suivante). La multiplicité des seuils donne plusieurs durées d'amortissement par fréquence d'excitation. Seules les durées d'amortissement qui correspondent aux mêmes seuils, seront comparées pour des fréquences d'excitation différentes. On peut ainsi saisir des battements si la saisie se fait avec des seuils différents. Les seuils de saisie des durées d'amortissement que l'on compare (et qui sont chacune précédée d'une excitation à des fréquences différentes), peuvent être égaux ou différents. Par exemple, les seuils peuvent être différents de sorte que pour un transducteur non bloqué, on aura la courbe prévisible. On peut supposer qu'en cas d'excitation proche de la fréquence de résonance ou égale à celle-ci, on aura des intensités plus élevées du signal dans la phase d'amortissement que pour les excitations avec des fréquences éloignées de la fréquence de résonance. Pour une faible intensité du signal, le seuil utilisé pour la mesure sera également plus faible de préférence le seuil sera diminué du même coefficient de proportionnalité. Pour comparer la durée résultante de la phase d'amortissement, on compense de manière correspondante les résultats des mesures ou on compare les durées en tenant compte de seuils différents. Les seuils ou autres informations à partir desquels on calcule des seuils (par exemple une constante de temps d'une phase d'amortissement, l'amortissement ou l'intensité du signal qui traduit l'amplitude réduite pour une excitation éloignée de la fréquence de référence ou une courbe de fréquence du convertisseur), sont de préférence enregistrés dans une mémoire. Les seuils peuvent varier entre les différentes saisies (précédés d'une excitation à une fréquence

11 différente), et qui ne sont pas comparés entre eux mais sont néanmoins proches. En principe, la durée d'amortissement peut également se saisir en observant la forme ou les caractéristiques de l'enveloppe du signal fourni par le transducteur à ultrasons. Une saisie fondée sur un seuil est particulièrement simple à implémenter par exemple avec comparateur, un amplificateur opérationnel ou aussi par une exploitation du signal rapporté à la valeur du seuil à l'aide d'un processeur de traitement de données. Le signal peut être sous une forme analogique ou numérique (valeur discrète ou/et discrète dans le temps) pour être ainsi traité. Selon un mode de réalisation préférentiel, on exploite un résultat de comparaison binaire (c'est-à-dire un résultat inférieur, supérieur, inférieur ou égal, supérieur ou égal), mais toutefois sans l'amplitude de la différence entre la durée d'amortissement résultant d'excitations à des fréquences différentes. Les durées de fin d'oscillation elles-mêmes peuvent se comparer ou être diminuées ou augmentées d'une valeur prédéterminée ou être modifiées toutes les deux de valeurs différentes prédéfinies. Cela permet par exemple de saisir si une durée d'amortissement dépasse de plus de 10 % l'autre durée ou si la durée d'amortissement représente au moins 90 % de l'autre durée pour pouvoir adapter l'exploitation. La comparaison peut ainsi se faire avec des durées de fin d'oscillation (partiellement) modifiées ou non modifiées.

Si la durée d'amortissement (ou son amplitude modifiée) qui après une excitation par une première fréquence (proche de la fréquence nominale), est supérieure à la durée d'amortissement (ou de son amplitude modifiée) qui se produit après une excitation par une seconde fréquence (plus éloignée de la fréquence nominale) ou si les deux sont identiques, on estime qu'il y a une perturbation. La perturbation étant reconnue, on prévoit un signal de perturbation pour la suite du traitement et de l'affichage au niveau de l'utilisateur. Le signal perturbateur représente dans ce cas, le signal d'un état parasite. S'il y a un autre résultat de comparaison, on peut prévoir un signal ou

12 fournir un signal qui reproduit le fonctionnement sans incident du capteur de distance. Selon un mode de réalisation préférentiel, la phase d'excitation comporte une salve de fréquence (fréquence constante) correspondante. Le transducteur à ultrasons est ainsi excité avec une première fréquence pendant la durée de la salve, avant de saisir la première durée d'amortissement et il est excité par une seconde fréquence avant de saisir la seconde durée d'amortissement. La même remarque s'applique aux autres fréquences au cas où l'on excite avec une troisième fréquence et des fréquences suivantes. La longueur de la salve est un multiple de la durée de la période de la fréquence d'excitation et correspond par exemple à 5, 10, 15, 20 ou 50 périodes de la fréquence d'excitation. De manière générale, la longueur d'une salve sera au moins de 3 et au maximum de 200, et au moins de 5 et au maximum de 50 ou de manière préférentielle d'au moins 10 et au maximum 20 périodes de la fréquence d'excitation. Selon une réalisation particulière, on utilise des salves correspondant chaque fois à 10-15 ou 5-18 périodes de la fréquence d'excitation correspondante. En plus de l'excitation avec la première et la seconde fréquence, on excite le transducteur à ultrasons avec une autre fréquence, c'est-à-dire une troisième fréquence qui, comme la seconde fréquence, est plus éloignée de la fréquence nominale, que la première fréquence. La troisième fréquence est inférieure à la première fréquence si la seconde fréquence est supérieure à la première fréquence, la troisième fréquence est plus grande que la première fréquence si la seconde fréquence est plus petite que la première fréquence. Ainsi, la seconde et la troisième fréquence se trouvent de part et d'autre de la première fréquence. En d'autres termes, la première fréquence est située entre la seconde fréquence et la troisième fréquence. Après l'excitation avec la troisième fréquence, on saisit la troisième durée d'amortissement. La saisie de part et d'autre avec les deux fréquences fortement différentes, permet de saisir une perturbation de manière plus significative. Dans certains modes de réalisation, la seconde et la troisième fréquence pourront toutefois être toutes deux plus grandes ou plus petites que la première fréquence pour déceler des déformations

13 spécifiques de la forme de transfert en bande passante du transducteur et déceler ainsi une perturbation. L'exploitation de la différence des temps de parcours pour l'excitation avec des fréquences qui sont pratiquement équidistantes de la fréquence de résonance, peut en principe servir à la saisie de la perturbation, une amplitude de différence supérieure à un seuil, étant une indication d'une perturbation et une amplitude de différence inférieure à un seuil, étant une indication d'un fonctionnement non perturbé. La fréquence de l'excitation pour la première fréquence est plus proche de la fréquence nominale, que la seconde fréquence (ou d'autres fréquences). On peut prévoir la fréquence nominale (par une évaluation empirique ou par une valeur fixe liée aux composants et qui sera identique à tous les transducteurs de même construction) ou encore la fréquence de résonance (mesurée ou évaluée) de correspondre au mode de fonctionnement non perturbé. L'écart entre la première fréquence et la fréquence nominale n'est pas supérieur à 2 % ou 3 % de la fréquence nominale et de préférence cet écart n'est pas supérieur à 0,1 %, 0,5 %, 1 % en fonction des tolérances des composants. La première fréquence correspond à la fréquence nominale ou encore l'écart est 1000, 500, 200, 100 ou 50 ppm. La seconde fréquence et le cas échéant d'autres fréquences par exemple une troisième fréquence, s'écartent de la fréquence nominale d'au moins 0,5 % ou 1 % et cet écart est supérieur à l'écart entre la première fréquence et la fréquence nominale. De manière préférentielle, la seconde et le cas échéant l'autre fréquence (par exemple la troisième), s'écartent d'au moins de 3-7 % de la fréquence nominale. La seconde et l'autre fréquence (par exemple la troisième fréquence), peuvent s'écarter de la même amplitude de la fréquence nominale ou s'en écarter avec des amplitudes différentes. La seconde et le cas échéant l'autre fréquence (par exemple la troisième fréquence) s'écartent d'une amplitude de la fréquence de résonance supérieure aux tolérances systématiques par exemple supérieure à une tolérance de 0,5 ou 1 % qui résulte de l'influence indépendante

14 appliquée au transducteur (température, tension mécanique par le support du transducteur, vieillissement). La seconde et le cas échéant l'autre fréquence, s'écartent de la première fréquence d'une différence qui correspond à au moins 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 % ou 6 % de la fréquence nominale ou de la fréquence de résonance du transducteur à ultrasons fonctionnant sans perturbation. Les durées d'amortissement peuvent être saisies par comparaison de l'amplitude du signal ou de l'intensité du signal généré par le transducteur à ultrasons par rapport à au moins un seuil. Les durées d'amortissement correspondent chacune à l'intervalle de temps jusqu'au moment où l'amplitude du signal passe en dessous du seuil correspondant. La durée commence par la fin de l'excitation précédente. Une telle comparaison avec un seuil qui concerne l'enveloppe du signal d'amortissement est simple à implémenter. Toutefois, la durée d'amortissement peut également se saisir d'une autre manière, par exemple en utilisant comme mesure de la durée d'amortissement, le taux d'amortissement ou d'autres caractéristiques spécifiques au tracé ou à la forme de l'enveloppe. A la place de l'enveloppe, on peut également utiliser une autre évolution du signal de transducteur dont on aura fait la moyenne dans le temps, par exemple le signal de transducteur redressé ou son tracé filtré par un filtre passe-bande. En principe, l'exploitation peut se faire en mode analogique, en mode discret ou en mode numérisé à l'aide des suites de valeurs numériques.

En outre, selon l'invention, le procédé de détection d'une perturbation est combiné à un procédé de saisie d'une distance. Le procédé de détection d'une perturbation est effectué pendant que se déroule un procédé de saisie de distance pour déceler d'éventuelles perturbations et lancer des mesures appropriées par exemple une coupure provisoire d'un capteur faisant partie d'une matrice de capteurs si pour ce capteur particulier, on a détecté une perturbation. Le procédé de saisie de distance sera effectué avec au moins un transducteur à ultrasons équipant un véhicule automobile. Un objet dans l'environnement du véhicule, sera saisi comme suit : émission, réception et exploitation du temps de parcours d'impulsion d'ultrasons

15 par le transducteur à ultrasons. La distance se calcule à partir du temps de parcours et cette distance est alors fournie. Le procédé de saisie de distance comporte en outre l'excitation avec des fréquences qui s'écartent différemment de la fréquence de résonance et on aura une information comme l'information résultant de l'exploitation des durées d'amortissement concernant l'état de fonctionnement (état perturbé ou état non perturbé). Le procédé selon l'invention de détection de perturbations est exécuté au moins une fois ou de façon répétée, de préférence périodiquement. En cas de perturbation du transducteur à ultrasons, la perturbation est affichée ou le transducteur perturbé est coupé. L'invention se réalise en outre à l'aide d'un dispositif de saisie d'une perturbation d'un transducteur à ultrasons équipant un véhicule pour détecter ou saisir une distance. Le dispositif de saisie de perturbation comprend un générateur de signal, une interface de sortie reliée à ce générateur, une consigne de fréquence nominale, un dispositif de mesure de durées d'amortissement, une interface de réception reliée à ce dispositif, ainsi qu'un comparateur relié au dispositif de mesure de la durée d'amortissement. Le générateur de signal fournit à l'interface de sortie un signal d'excitation d'une première fréquence pendant au moins un intervalle de temps et un signal d'excitation d'une seconde fréquence pour au moins un autre intervalle de temps. La consigne de fréquence nominale correspond à une fréquence nominale du transducteur à ultrasons; la première fréquence est plus proche de la fréquence nominale que la seconde fréquence. La consigne de fréquence nominale peut être enregistrée dans une mémoire ou être implémentée par des consignes correspondant à la première et à la seconde fréquence (et le cas échéant également à d'autres fréquences telles qu'une troisième fréquence), notamment sous la forme d'une valeur mémorisée. Le dispositif de mesure de la durée d'amortissement saisit la première durée d'amortissement et la seconde durée d'amortissement. Le dispositif de mesure de la durée d'amortissement peut comporter un comparateur de seuil qui pour comparer une enveloppe, compare l'amplitude ou l'intensité du signal à un seuil prédéfini. Le comparateur relié au

16 dispositif de mesure de durée d'amortissement et destiné à comparer la durée d'amortissement, est en mesure de comparer la première durée d'amortissement à la seconde durée d'amortissement et de générer un signal de comparaison comme état perturbé.

Le comparateur de seuil peut avoir des seuils fixes ou utiliser des seuils variables et dans ce cas, il comporte une consigne de seuil reliée au comparateur de seuil fournissant des seuils fixes ou variables pour le comparateur de seuil. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de saisie de perturbation est réalisé partiellement ou complètement sous la forme d'un circuit ASIC (circuit dédié) ou d'un circuit FPGA ou en combinant un processeur programmable et un microcontrôleur, ainsi que des programmes correspondants, mémorisés. Le générateur de signal se réalise de préférence à l'aide du circuit ASIC, du FPGA ou du processeur qui constitue un générateur d'impulsion utilisé pour saisir une distance pour le transducteur d'ultrasons. Pour réaliser l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir un second générateur de signal dans le circuit ASIC, dans FPGA ou dans le processeur et qui serait utilisé spécifiquement pour la saisie de perturbations selon l'invention.

Pour réaliser l'invention, on utilise un transducteur à ultrasons ayant une fréquence centrale (fréquence de résonance ou fréquence nominale) de 48 kHz. La première fréquence correspond alors à cette fréquence nominale (écart de la première fréquence nominale à zéro) alors que la seconde fréquence et une autre fréquence ou troisième fréquence utilisées s'écarteront plus fortement de la fréquence nominale. La seconde fréquence est égale à 45 kHz et la troisième fréquence est égale à 51 kHz de sorte que la seconde et la troisième fréquence seront écartées de la même distance (3 kHz) de la première fréquence qui est la fréquence de travail. On aura des différences à la saisie des durées d'amortissement dont le rapport pour un fonctionnement non perturbé est significativement différent du rapport pour un fonctionnement perturbé.35 Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre des fonctions de transfert et des caractéristiques de fréquence utilisées selon l'invention, - la figure 2 montre un diagramme avec les caractéristiques d'exploitation selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre la courbe de fréquence de la fonction de transfert du transducteur à ultrasons, c'est-à-dire la courbe de l'intensité A du signal pour différentes fréquences f. La première fréquence fl correspond à la fréquence de travail. La seconde et la troisième fréquence f2 et f3 sont de part et d'autre de la première fréquence fl. La fonction de transfert est caractéristique d'un transducteur à ultrasons et cette fonction est fortement sélective en fréquence. La fréquence fl se choisit dans la plage B1, dont la zone centrale correspond à la fréquence de travail; la fréquence f2 se situe dans la plage B2 et la fréquence f3 dans la plage B3; ces plages sont en dehors de la fréquence de travail en respectant d'une distance minimale. La figure 2 montre un signal caractéristique résultant de la mise en oeuvre de l'invention. La figure montre trois impulsions 10, 20 et 30, ayant chacune une phase d'excitation (salve ou intervalle de temps avec excitation) à amplitude d'excitation constante et chaque fois suivie directement des phases d'amortissement 12, 22 et 32. Les rapports d'amplitude et les fréquences sont représentés d'une manière fortement déformée dans un but de simplifier le dessin. La première impulsion correspond à la première fréquence (fréquence nominale) fl. La seconde et la troisième impulsion ont chacune une fréquence f2 et f3 s'écartant significativement de la fréquence nominale pour se situer des deux côtés de la fréquence nominale. On excite avec la même amplitude pendant la salve (au moins pour la commande électrique) et les phases d'amortissement présentent des courbes décroissantes différentes. 17

18 La figure montre le comportement d'un transducteur non perturbé de sorte que les durées d'amortissement de la seconde et de la troisième phase d'amortissement, sont plus longues que celles de la première phase d'amortissement. Les durées correspondent à l'écart de temps entre le maximum 40 de la dernière amplitude de la phase d'excitation (comme l'un des multiples points de référence possible) et le passage en dessous d'un premier seuil 50. La phase d'amortissement 32 présente un effet de battement qui se produit lorsque la fréquence d'excitation est différente de la fréquence de résonance effective. Cela est le cas pour une excitation avec une fréquence intentionnellement différente ou pour une excitation à la fréquence nominale si une perturbation du système acoustique fait que la fréquence de résonance passe de manière significative en dessous de la fréquence nominale prédéfinie. Bien que le seuil 50 a déjà été dépassé vers le bas, l'amplitude remonte ensuite jusqu'à la valeur 60. La production de battement pour une excitation à la fréquence nominale (de manière générale avec la première fréquence), est combinée à une perturbation de sorte que l'on utilise de préférence plusieurs seuils qui ont par exemple une hauteur correspondant aux valeurs 50 et 60. Il apparaît que l'on peut avoir des erreurs de mesure si l'on prend uniquement la valeur 50. Dans le cas présent, comme résultat, on aura une durée d'amortissement d'une période de la fréquence porteuse, car après une période de la fréquence porteuse, on atteindra déjà le seuil 50. Dans l'exploitation effective à l'aide d'un seuil d'une hauteur de 60, on peut toutefois détecter le battement suivant et en outre, le fait d'atteindre précédemment le seuil 50, n'est pas une caractéristique appropriée pour saisir la durée d'amortissement. Pour la phase d'amortissement, on peut utiliser un ou plusieurs seuils. Si l'on utilise seulement un seuil, l'excitation et la saisie avec des seuils différents 50, 60, seront répétées par exemple en procédant d'abord avec le seuil le plus grand qui correspond à la valeur 60 et ensuite avec le seuil plus petit 50. Ainsi, par exemple, l'invention pourra se faire en utilisant seulement un comparateur de seuils servant aux différentes phases d'amortissement avec des seuils différents.

19 Si l'on utilise plusieurs seuils, on compare les durées d'amortissement pour le seuil 60 et on comparera les durées d'amortissement résultant de la comparaison avec le seuil 50 chaque fois pour des fréquences différentes fl, f2, f3. Si le critère de comparaison (durée d'amortissement de la première fréquence qui n'est pas inférieure à la durée d'amortissement de la seconde ou de la troisième fréquence) s'applique à un seuil, on suppose qu'il y a une perturbation. La cause du battement peut se déceler comme indiqué à la figure 1: si on n'excite pas avec la fréquence centrale fl, on aura des résonances en plus de la fréquence d'excitation du fait du maximum de la fonction de transfert et l'énergie d'excitation sera également transformée dans des zones marginales fortement décroissantes de la fonction de transfert avec une forte dépendance de la fréquence. Ces résonances se combinent aux oscillations provenant de l'excitation (avec une autre fréquence) de sorte que ces oscillations et les résonances présentent un comportement d'amortissement très différent.20 NOMENCLATURE

fl première fréquence de travail f2 seconde fréquence f3 troisième fréquence B1 plage B2 plage B3 plage 10, 20, 30 impulsions 12, 22, 32 phases d'amortissement 40 maximum 50 seuil 60 maximum15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de saisie d'une perturbation d'un transducteur à ultrasons équipant un véhicule pour saisir une distance, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - exciter le transducteur à ultrasons pendant au moins un intervalle de temps avec une première fréquence, - saisir une première durée d'amortissement après l'excitation avec la première fréquence, - exciter le transducteur à ultrasons pendant un intervalle de temps avec une seconde fréquence, - saisir une seconde durée d'amortissement après l'excitation avec la seconde fréquence, - le transducteur à ultrasons ayant une fréquence nominale et la première fréquence étant plus proche de la fréquence nominale que la seconde fréquence, et - comparer la première durée d'amortissement à la seconde durée d'amortissement, et si la première durée d'amortissement n'est pas plus courte que la seconde durée d'amortissement cela est pris pour une perturbation. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur à ultrasons est excité pour l'intervalle de temps à la fréquence respective sous la forme d'une salve et la fréquence d'excitation de l'ensemble de la salve est constante, les durées d'amortissement étant saisies directement à la fin de la salve respective. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur à ultrasons est excité pour au moins un intervalle de temps d'une durée d'au moins 3 et au maximum 200 périodes de la fréquence d'excitation, d'au moins 5 et au maximum 50 fois la durée de la fréquence d'excitation ou au moins 10 et au maximum 20 durées de la période de la fréquence d'excitation.35 22 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur à ultrasons est en outre excité avec une troisième fréquence qui, comme la seconde fréquence, est plus éloignée de la fréquence nominale que la première fréquence, - la première fréquence étant située entre la seconde fréquence et la troisième fréquence, et - on saisit une troisième durée d'amortissement après l'excitation avec la troisième fréquence. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence nominale correspond à la fréquence de résonance du transducteur à ultrasons fonctionnant sans perturbation et la première fréquence est écartée de la fréquence de résonance de moins de n_min, la seconde fréquence et le cas échéant l'autre fréquence, est cartée de plus de n_max de la fréquence de résonance, et la différence entre la première et la seconde et le cas échéant l'autre fréquence est supérieure à F_diff, et n_min = 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 2 % ou 3 %, n_max = 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, ou 3 %, et F_diff = 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 % ou 6 %, de la fréquence de résonance du transducteur à ultrasons dont le fonctionnement n'est pas perturbé. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on saisit les durées d'amortissement par comparaison d'une amplitude de signal générée par le transducteur à ultrasons à au moins un seuil et les durées d'amortissement correspondent chaque fois à un instant auquel l'amplitude du signal passe en dessous du seuil correspondant. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' 23 - on saisit plusieurs fois les durées d'amortissement pour la même fréquence, - pour cette saisie multiple avec la même fréquence, on utilise des seuils différents ou décroissants successivement, - on compare les durées d'amortissement liées à des excitations avec des fréquences différentes pour saisir une perturbation en comparant à des seuils identiques ou différents liés par une relation prédéfinie, - on tient compte de seuils différents en particulier, d'une différence d'intensité de signal liée à la fréquence, ou - on saisit plusieurs durées d'amortissement avec des seuils différents de la même phase d'amortissement, et - on compare les durées d'amortissement entre elles pour les mêmes seuils mais avec des excitations par des fréquences différentes. 8°) Procédé de saisie de la distance entre un transducteur à ultrasons équipant un véhicule et un objet dans l'environnement du véhicule, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - émission, réception et exploitation d'un temps de parcours d'impulsions d'ultrasons par le transducteur à ultrasons et fourniture de la distance en s'appuyant sur le temps de parcours, le procédé de saisie comprenant en outre : - l'exécution en une fois ou de façon répétée du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, et - en cas de perturbation du transducteur à ultrasons, on affiche la perturbation du transducteur à ultrasons ou on coupe le transducteur à ultrasons concerné. 9°) Dispositif de saisie de perturbations d'un transducteur à ultrasons équipant un véhicule automobile pour saisir une distance, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend: - un générateur de signal, - une interface de sortie reliée au générateur, - une consigne de fréquence nominale, 24 - un dispositif de mesure de durée d'amortissement et une interface reliée à ce dispositif de mesure, et - un comparateur relié au dispositif de mesure de temps d'amortissement, dispositif dans lequel - le générateur de signal fournit à l'interface de sortie un signal d'excitation d'une première fréquence pendant au moins un intervalle de temps, et un signal d'excitation ayant une seconde fréquence pour au moins un intervalle de temps, - la consigne de fréquence nominale représente la fréquence nominale du transducteur à ultrasons qui reste à brancher, la première fréquence étant plus proche de la fréquence nominale que la seconde fréquence, - le dispositif de mesure de durées d'amortissement saisit la première durée d'amortissement et la seconde durée d'amortissement, et - un comparateur compare la première durée d'amortissement à la seconde durée d'amortissement, et génère un signal de comparaison correspondant pour un état perturbé. 10°) Dispositif de saisie de perturbations selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit ASIC, un circuit FPGA ou une combinaison d'un processeur programmable et d'un programme enregistré, correspondant, et le circuit ASIC, le circuit FPGA ou une combinaison du processeur et du programme du générateur de signal, transforment par une installation de type ASIC, FPGA ou processeur, un générateur d'impulsions pour le transducteur à ultrasons servant à la saisie de la distance. 35