JP2008256521A - Ultrasonic sensor apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sensor apparatus for diagnosing the existence of an abnormality in itself. <P>SOLUTION: The ultrasonic sensor apparatus includes: a plurality of waveguides; at least one transmitting ultrasonic element disposed at one end of the waveguide, and transmitting ultrasonic waves through the waveguide; at least one receiving ultrasonic element for receiving the ultrasonic waves, and outputting a reception signal corresponding to a strength of the ultrasonic waves; and a determination means for determining the existence of the abnormality in one of the ultrasonic elements and the waveguides based on a reception signal of turnaround waves directly turning around and traveling from an end opposite to the transmitting ultrasonic element disposed side of the waveguide to an interior of the waveguide in which the adjacent receiving ultrasonic element is disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波素子と導波管を備える超音波センサ装置に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic sensor device including an ultrasonic element and a waveguide.

従来、例えば特許文献1,2に示されるように、複数の導波管を有し、それぞれの導波管の一端に超音波素子(送波器、受波器、超音波振動子)が配置され、導波管を介して超音波が伝達される構成の超音波センサ装置が知られている。
特開昭63−243783号公報 特開平10−224880号公報
Conventionally, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, a plurality of waveguides are provided, and an ultrasonic element (transmitter, receiver, ultrasonic transducer) is disposed at one end of each waveguide. An ultrasonic sensor device having a configuration in which ultrasonic waves are transmitted via a waveguide is known.
JP-A-63-243783 JP-A-10-224880

ところで、上述したように、導波管の一端に超音波素子が配置される構成の超音波センサ装置においては、導波管の超音波素子配置側の他端が開口しているため、例えば車両などの移動体に取り付けた場合、石や水、砂、泥などの異物が導波管内に侵入する恐れがある。そして、異物の衝突によって超音波素子がダメージを受けたり、導波管内に存在する異物が超音波の伝播に影響を及ぼすことも考えられる。しかしながら、超音波センサ装置外部の障害物などの反射物による反射波は、反射物の有無、反射物との距離、反射物の種類(表面凹凸など)などによって変化する。例えば反射物が無い場合だけでなく、反射物が存在しても反射波を検出できないこともある。したがって、反射波による受信信号が通常とは異なる状態(例えばピーク値が小さい状態)や検出されない状態であっても、その原因が、反射物によるものなのか、超音波センサ装置自身の異常であるのかを判別することが困難である。   Incidentally, as described above, in the ultrasonic sensor device having the configuration in which the ultrasonic element is arranged at one end of the waveguide, the other end of the waveguide on the ultrasonic element arrangement side is open. When it is attached to a moving body such as a stone, water, sand, mud or other foreign matter may enter the waveguide. It is also conceivable that the ultrasonic element is damaged by the collision of the foreign matter, or the foreign matter existing in the waveguide affects the propagation of the ultrasonic wave. However, the reflected wave by the reflecting object such as an obstacle outside the ultrasonic sensor device varies depending on the presence / absence of the reflecting object, the distance from the reflecting object, the type of the reflecting object (surface unevenness, etc.) and the like. For example, the reflected wave may not be detected not only when there is no reflector but also when there is a reflector. Therefore, even if the received signal due to the reflected wave is different from the normal state (for example, the peak value is small) or not detected, the cause is due to the reflection object or the abnormality of the ultrasonic sensor device itself. It is difficult to determine whether

本発明は上記問題点に鑑み、自身の異常有無を診断できる超音波センサ装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor device capable of diagnosing its own abnormality.

上記目的を達成する為に請求項1に記載の超音波センサ装置は、複数の導波管と、導波管の一方の端部にそれぞれ配置された超音波素子としての、導波管を介して超音波を送信する少なくとも1つの送信用超音波素子、及び、超音波を受信して、超音波の強度に応じた受信信号を出力する少なくとも1つの受信用超音波素子と、送信用超音波素子が配置された導波管の素子配置側とは逆の端部から、近傍の受信用超音波素子が配置された導波管内へ直接的に回り込んで伝播される回り込み波の受信信号に基づいて、超音波素子及び導波管の少なくとも一方の異常有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ultrasonic sensor device according to claim 1 includes a plurality of waveguides and an ultrasonic element disposed at one end of the waveguide via the waveguides. At least one transmission ultrasonic element for transmitting ultrasonic waves, at least one reception ultrasonic element for receiving ultrasonic waves and outputting a reception signal corresponding to the intensity of the ultrasonic waves, and transmission ultrasonic waves From the end opposite to the element arrangement side of the waveguide in which the element is arranged, to the reception signal of the sneak wave that is directly propagated and propagated into the waveguide in which the nearby receiving ultrasonic element is arranged And determining means for determining the presence / absence of at least one of the ultrasonic element and the waveguide.

このように本発明によれば、送信用超音波素子から送信された送信波のうち、超音波センサ装置外部の反射物による反射波ではなく、送信用超音波素子が端部に配置された導波管から、その近傍に位置する受信用超音波素子が端部に配置された導波管に、直接的に回り込んで伝播される回り込み波を利用して、超音波センサ装置の異常を自己診断するようにしている。このような回り込み波による受信信号は、超音波センサ装置外部の反射物の影響(反射物の有無、反射物との距離、反射物の種類)を受けないので、回り込み波による受信信号に基づいて、超音波センサ装置の異常の有無を自己診断することができる。   As described above, according to the present invention, the transmission wave transmitted from the transmission ultrasonic element is not a reflected wave due to a reflection outside the ultrasonic sensor device, but the transmission ultrasonic element is disposed at the end. Using the sneak wave that propagates from the wave tube directly to the waveguide where the receiving ultrasonic element located in the vicinity of the wave tube is placed, the abnormality of the ultrasonic sensor device I try to diagnose. Since the reception signal by such a sneak wave is not affected by the reflection object (existence of reflection object, distance from the reflection object, type of reflection object) outside the ultrasonic sensor device, it is based on the reception signal by the sneak wave. The self-diagnosis of the abnormality of the ultrasonic sensor device can be performed.

具体的には、請求項2に記載のように、回り込み波が伝播される導波管に異常がない状態の、回り込み波による受信信号のピーク値が第1基準値として記憶された記憶手段を備え、判定手段が、回り込み波が検出されない場合、又は、回り込み波が検出されてその受信信号のピーク値が記憶手段の第1基準値と異なる場合に、異常であると判定する構成としても良い。   Specifically, as described in claim 2, storage means for storing a peak value of a received signal due to a sneak wave as a first reference value in a state where there is no abnormality in the waveguide through which the sneak wave is propagated. The determination means may be configured to determine that there is an abnormality when no sneak wave is detected or when a sneak wave is detected and the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage means. .

上述したように回り込み波は、反射物の影響を受けない。したがって、回り込み波が検出されない場合には、例えば超音波素子の故障や導波管の閉塞による異常と判定することができる。また、受信信号のピーク値が記憶手段の第1基準値と異なる場合には、例えば超音波素子の故障や導波管内に侵入した異物による異常と判定することができる。   As described above, the sneak wave is not affected by the reflector. Therefore, when a sneak wave is not detected, it can be determined that the abnormality is caused by, for example, failure of the ultrasonic element or blocking of the waveguide. Further, when the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage means, for example, it can be determined that there is a failure of the ultrasonic element or an abnormality due to a foreign substance that has entered the waveguide.

請求項1又は請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、判定手段が、送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、異常である位置を判定する構成としても良い。   In the first or second aspect of the invention, as described in the third aspect of the present invention, the determination means determines the abnormal position based on the attenuation waveform of the output signal of the transmitting ultrasonic element. It is also good.

送信用超音波素子の配置された導波管に異物などの異常があり、送信用超音波素子から出力された送信波の少なくとも一部が導波管の異常部位で反射される場合、送信用超音波素子自身が反射波を受信することとなる。すなわち、その出力信号の減衰波形は、導波管に異常がない場合と異なるものとなる。したがって、送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、異常である位置を判定することができる。   If there is an abnormality such as foreign matter in the waveguide where the transmitting ultrasonic element is arranged, and at least part of the transmitted wave output from the transmitting ultrasonic element is reflected by the abnormal part of the waveguide, The ultrasonic element itself receives the reflected wave. That is, the attenuation waveform of the output signal is different from the case where there is no abnormality in the waveguide. Therefore, an abnormal position can be determined based on the attenuation waveform of the output signal of the transmitting ultrasonic element.

具体的には、請求項4に記載のように、記憶手段には、送信用超音波素子が配置された導波管に異常がない状態の、送信用超音波素子の出力信号の残響時間が第2基準値として記憶され、受信信号のピーク値が記憶手段の第1基準値と異なる場合、判定手段は、送信用超音波素子の出力信号の残響時間が記憶手段の第2基準値よりも長い場合に、この送信用超音波素子が配置された導波管が異常であると判定する構成としても良い。また請求項5に記載のように、送信用超音波素子を複数有し、受信信号のピーク値が記憶手段の第1基準値と異なる場合、判定手段は、複数の送信用超音波素子の出力信号の残響時間を互いに比較して、少なくとも1つの残響時間が他の残響時間よりも長い場合に、残響時間が長い導波管が異常であると判定する構成としても良い。   Specifically, as described in claim 4, the storage means has a reverberation time of the output signal of the transmission ultrasonic element in a state where there is no abnormality in the waveguide in which the transmission ultrasonic element is arranged. When the peak value of the received signal is stored as the second reference value and is different from the first reference value of the storage unit, the determination unit determines that the reverberation time of the output signal of the transmitting ultrasonic element is greater than the second reference value of the storage unit. When it is long, it may be configured to determine that the waveguide in which the transmitting ultrasonic element is disposed is abnormal. According to a fifth aspect of the present invention, when there are a plurality of transmission ultrasonic elements and the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage means, the determination means outputs the outputs of the plurality of transmission ultrasonic elements. The reverberation times of the signals may be compared with each other, and when at least one reverberation time is longer than the other reverberation times, it may be determined that the waveguide having a long reverberation time is abnormal.

請求項4に記載の発明の場合、全ての送信用超音波素子に対応する導波管に異常があっても、それぞれに異常があると判定することが可能である。また、請求項5に記載の発明の場合、複数の送信用超音波素子の出力信号の残響時間を互いに比較するので、測定条件の変化の影響(例えば温度による残響時間の変化)を相殺することができる。   In the case of the invention described in claim 4, even if there is an abnormality in the waveguides corresponding to all of the transmitting ultrasonic elements, it can be determined that there is an abnormality in each. In the case of the invention described in claim 5, since the reverberation times of the output signals of the plurality of transmitting ultrasonic elements are compared with each other, the influence of the change in the measurement conditions (for example, the change in the reverberation time due to temperature) is canceled out. Can do.

次に、請求項6に記載の超音波センサ装置は、導波管と、導波管の一方の端部に配置された超音波素子としての、導波管を介して超音波を送信する少なくとも1つの送信用超音波素子、及び、超音波を受信して、超音波の強度に応じた受信信号を出力する少なくとも1つの受信用超音波素子と、送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、導波管の異常常有を少なくとも判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   Next, an ultrasonic sensor device according to claim 6 transmits at least ultrasonic waves through a waveguide as an ultrasonic element disposed at one end of the waveguide and the waveguide. One transmission ultrasonic element, at least one reception ultrasonic element that receives an ultrasonic wave and outputs a reception signal corresponding to the intensity of the ultrasonic wave, and an attenuation waveform of an output signal of the transmission ultrasonic element And determining means for determining at least whether the waveguide is abnormal or not.

送信用超音波素子の配置された導波管に異物などの異常があり、送信用超音波素子から出力された送信波の少なくとも一部が導波管の異常部位で反射される場合、送信用超音波素子自身が反射波を受信することとなる。すなわち、その出力信号の減衰波形は、導波管に異常がない場合と異なるものとなる。したがって、本発明によれば、送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、導波管の異常常有を少なくとも判定することができる。   If there is an abnormality such as foreign matter in the waveguide where the transmitting ultrasonic element is arranged, and at least part of the transmitted wave output from the transmitting ultrasonic element is reflected by the abnormal part of the waveguide, The ultrasonic element itself receives the reflected wave. That is, the attenuation waveform of the output signal is different from the case where there is no abnormality in the waveguide. Therefore, according to the present invention, it is possible to determine at least whether the waveguide is abnormal based on the attenuation waveform of the output signal of the transmitting ultrasonic element.

なお、請求項7及び請求項8に記載の発明の作用効果は、請求項4及び請求項5に記載の発明の作用効果とそれぞれ同じであるので、その記載を省略する。   In addition, since the effect of the invention of Claim 7 and Claim 8 is the same as the effect of the invention of Claim 4 and Claim 5, respectively, the description is abbreviate | omitted.

請求項1〜8いずれか1項に記載の発明においては、請求項9に記載のように、判定手段による判定結果に基づいて、少なくとも異常状態であることを乗員に報知する報知手段を備える構成とすると良い。   In the invention described in any one of claims 1 to 8, a configuration including notifying means for notifying an occupant of at least an abnormal state based on a determination result by the determining means, as described in claim 9. And good.

請求項1〜9いずれか1項に記載の発明は、請求項10に記載のように、導波管の素子配置側とは逆の端部が、移動体の被取り付け部に形成された貫通孔を介して外部に露出され、超音波素子が移動体の内部に配置された構成に対して好適である。   In the invention according to any one of claims 1 to 9, as described in claim 10, the end opposite to the element arrangement side of the waveguide is formed in the through-hole to be attached to the movable body. This configuration is suitable for a configuration in which the ultrasonic element is exposed to the outside through the hole and the ultrasonic element is disposed inside the moving body.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波センサ装置の全体構成を示す構成図である。図2は、超音波センサ装置のうち、超音波センサの概略構成を示す断面図である。図3は、図2を移動体の外面側から見た平面図である。図4は、図2における筐体周囲の拡大断面図である。なお、図2及び図3においては、超音波センサを移動体の被取り付け部に取り付けた状態を図示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the ultrasonic sensor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the ultrasonic sensor in the ultrasonic sensor device. FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 viewed from the outer surface side of the moving body. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view around the housing in FIG. 2 and 3 show a state in which the ultrasonic sensor is attached to the attached portion of the moving body.

本実施形態においては、超音波センサ装置が、移動体としての車両に用いられる例について説明する。具体的には、車両の周囲に存在する障害物を検出できるように、超音波センサが、例えば車両の前方、後方、或いは四隅側のバンパに取り付けられている。   In the present embodiment, an example in which the ultrasonic sensor device is used in a vehicle as a moving body will be described. Specifically, an ultrasonic sensor is attached to, for example, bumpers on the front, rear, or four corners of the vehicle so that obstacles around the vehicle can be detected.

図1に示すように、超音波センサ装置10は、要部として、超音波センサ100、ECU(Electric Control Unit)20、駆動信号生成部30、受信信号処理部40、及び報知部50を有している。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor device 10 includes an ultrasonic sensor 100, an ECU (Electric Control Unit) 20, a drive signal generation unit 30, a reception signal processing unit 40, and a notification unit 50 as main parts. ing.

超音波センサ100は、図2に示すように、要部として、圧電振動子110、圧電振動子110などを収容する筐体120、車両の外部と圧電振動子110との間で超音波を誘導する導波管としての管部132を有する2つの超音波センサ100a,100bを含んでいる。なお、圧電振動子110を含む筐体120が、特許請求の範囲の超音波素子に相当する。このような超音波センサ100としては、例えば本出願人による特願2007−96704号に記載のされた種々の構成を採用することができる。特願2007−96704号には各構成及び効果が詳細に記載されているので、本実施形態における詳細な説明は割愛する。   As shown in FIG. 2, the ultrasonic sensor 100 includes, as main parts, a piezoelectric vibrator 110, a casing 120 that houses the piezoelectric vibrator 110, and the like, and induces ultrasonic waves between the outside of the vehicle and the piezoelectric vibrator 110. It includes two ultrasonic sensors 100a and 100b having a tube portion 132 as a waveguide. Note that the housing 120 including the piezoelectric vibrator 110 corresponds to an ultrasonic element in the claims. As such an ultrasonic sensor 100, for example, various configurations described in Japanese Patent Application No. 2007-96704 by the present applicant can be adopted. In Japanese Patent Application No. 2007-96704, each configuration and effect are described in detail, and a detailed description of this embodiment is omitted.

圧電振動子110は、チタン酸バリウムやPZT等の圧電セラミックスを焼結体とし、電圧を印加して振動を発生させるものであり、例えば円板状に形成されている。本実施形態においては、圧電振動子100として、路面に対して水平方向(図3に示すx方向)に並んで配置された2個の圧電振動子110a,100bを有している。なお、圧電振動子110aが超音波を車両の外部に送信する役割を果たし、圧電振動子100bが超音波を受信する役割を果たすようになっている。   The piezoelectric vibrator 110 uses piezoelectric ceramics such as barium titanate or PZT as a sintered body, and generates a vibration by applying a voltage. The piezoelectric vibrator 110 is formed in a disk shape, for example. In the present embodiment, the piezoelectric vibrator 100 includes two piezoelectric vibrators 110a and 100b arranged side by side in the horizontal direction (x direction shown in FIG. 3) with respect to the road surface. The piezoelectric vibrator 110a plays a role of transmitting ultrasonic waves to the outside of the vehicle, and the piezoelectric vibrator 100b plays a role of receiving ultrasonic waves.

圧電振動子110の表面には電極(図示略)が形成され、当該電極にリード111が電気的に接続されている。本実施形態においては、図4に示すように、一方のリード111が電極と電気的に接続された筐体120の内面に接続されている。そして、リード111は、圧電振動子110を振動させて超音波を発生するための駆動信号を出力したり、圧電振動子110に超音波が伝達されて、圧電振動子110に歪みが生じた場合に、圧電効果によって生じる電圧信号を入力する処理回路が形成された回路基板(図示略)と電気的に接続されている。したがって、超音波センサ装置10は、超音波の送信から受信までの時間に基づいて、車両の周囲に存在する障害物までの距離を算出することができる。   An electrode (not shown) is formed on the surface of the piezoelectric vibrator 110, and a lead 111 is electrically connected to the electrode. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, one lead 111 is connected to the inner surface of the housing 120 that is electrically connected to the electrode. The lead 111 outputs a drive signal for generating an ultrasonic wave by vibrating the piezoelectric vibrator 110, or when the ultrasonic wave is transmitted to the piezoelectric vibrator 110 and the piezoelectric vibrator 110 is distorted. In addition, it is electrically connected to a circuit board (not shown) on which a processing circuit for inputting a voltage signal generated by the piezoelectric effect is formed. Therefore, the ultrasonic sensor device 10 can calculate the distance to the obstacle existing around the vehicle based on the time from transmission to reception of the ultrasonic wave.

筐体120は、それぞれ1つの圧電振動子110(110a,110b)を収容すべく、例えばアルミニウムや合成樹脂(本実施形態においてはアルミニウム)を構成材料として、有底筒状に設けられている。そして、図4に示すように、底面部121の内面122に圧電振動子110が設置(例えば固着)されている。すなわち、圧電振動子110の配置された底面部121が振動板としての役割を果たし、底面部121の外面123(内面122の裏面)が振動面となっている。   The casing 120 is provided in a bottomed cylindrical shape using, for example, aluminum or synthetic resin (aluminum in the present embodiment) as a constituent material so as to accommodate one piezoelectric vibrator 110 (110a, 110b). Then, as shown in FIG. 4, the piezoelectric vibrator 110 is installed (for example, fixed) on the inner surface 122 of the bottom surface portion 121. That is, the bottom surface portion 121 on which the piezoelectric vibrator 110 is disposed serves as a diaphragm, and the outer surface 123 (the back surface of the inner surface 122) of the bottom surface portion 121 is a vibration surface.

また、圧電振動子110の周囲には、図4に示すように、内面122に面する面を除いて吸音材112が配置されている。この吸音材112は、圧電振動子110が伸縮し、筐体120の底面部121が振動することによって筐体120内に放射される超音波を吸収するためのものであり、例えばシリコンスポンジ等の吸音性能に優れた材質よって構成されている。そして、吸音材112上に封止材113が配置され、この封止材113によって筐体120内が気密に封止されている。   Further, as shown in FIG. 4, a sound absorbing material 112 is disposed around the piezoelectric vibrator 110 except for a surface facing the inner surface 122. The sound absorbing material 112 is for absorbing ultrasonic waves radiated into the housing 120 when the piezoelectric vibrator 110 expands and contracts and the bottom surface portion 121 of the housing 120 vibrates. It is made of a material with excellent sound absorption performance. And the sealing material 113 is arrange | positioned on the sound absorption material 112, and the inside of the housing | casing 120 is airtightly sealed by this sealing material 113.

導波管ユニット130は、図2に示すように、車両外部と車両内部(バンパ2の内面3側)に配置された圧電振動子110(振動面としての外面123)との間で超音波を誘導する(本実施形態においては、圧電振動子110aが配置された筐体120の外面123から車両外部へ超音波を導くとともに、車両外部からの超音波を圧電振動子100bが配置された筐体120の外面123まで導く)ように構成されている。本実施形態に係る導波管ユニット130は、例えば樹脂材料からなる基材131に対して、導波管としての2つの管部132が形成されている。なお、2つの管部132のうち、管部132aの開口端135aには、圧電振動子110aを含む筐体120が固定されており、管部132bの開口端135bには、圧電振動子110bを含む筐体120が固定されている。このように、超音波センサ100aは、圧電振動子110aを含む筐体120と管部132aを有し、超音波センサ100bは、圧電振動子110bを含む筐体120と管部132bを有する構成となっている。   As shown in FIG. 2, the waveguide unit 130 transmits ultrasonic waves between the outside of the vehicle and the piezoelectric vibrator 110 (the outer surface 123 as a vibration surface) disposed inside the vehicle (the inner surface 3 side of the bumper 2). In this embodiment, in the present embodiment, the ultrasonic wave is guided to the outside of the vehicle from the outer surface 123 of the casing 120 in which the piezoelectric vibrator 110a is arranged, and the ultrasonic wave from the outside of the vehicle is guided in the casing in which the piezoelectric vibrator 100b is arranged. 120 to the outer surface 123 of 120). In the waveguide unit 130 according to this embodiment, two tube portions 132 as waveguides are formed on a base material 131 made of, for example, a resin material. Of the two pipe portions 132, the casing 120 including the piezoelectric vibrator 110a is fixed to the opening end 135a of the pipe portion 132a, and the piezoelectric vibrator 110b is attached to the opening end 135b of the pipe portion 132b. The housing 120 including it is fixed. As described above, the ultrasonic sensor 100a includes the housing 120 including the piezoelectric vibrator 110a and the tube portion 132a, and the ultrasonic sensor 100b includes the housing 120 including the piezoelectric vibrator 110b and the tube portion 132b. It has become.

管部132a,132bの、バンパ2側の開口端133a,133bは、図2に示すように、基材131の同一面に互いに近接して開口しており、バンパ2に取り付けられた状態で、バンパ2の貫通孔5を介して車両外部に露出されている。また、他方の開口端135a,135bは、基材131の開口端形成面の対向面側に形成された固定用溝134にそれぞれ連結されている。この固定用溝134は、圧電振動子110を含む筐体120が固定される溝である。   The opening ends 133a and 133b on the bumper 2 side of the pipe portions 132a and 132b are opened close to each other on the same surface of the base member 131 as shown in FIG. It is exposed to the outside of the vehicle through the through hole 5 of the bumper 2. The other opening ends 135a and 135b are connected to a fixing groove 134 formed on the opposite surface side of the opening end forming surface of the base material 131, respectively. The fixing groove 134 is a groove in which the housing 120 including the piezoelectric vibrator 110 is fixed.

また、管部132a,132bは、図2に示すように、それぞれの開口端133a,133bの開口面積が、対応する振動面としての外面123の面積よりも小さくなるように設定されている。本実施形態においては、上述の条件を満たしつつ、開口端133a,133bが、ともに形状及び大きさの等しい円形状とされており、対応する複数の外面123も、形状及び大きさが等しく設定されている。また、それぞれの管部132a,132bは、バンパ2側の開口端133a,133bと振動面側の開口端135a,135bとの間で、断面形状(本実施形態においては円断面)及び断面積がそれぞれ一定となっている。   Further, as shown in FIG. 2, the pipe portions 132 a and 132 b are set so that the opening areas of the respective opening ends 133 a and 133 b are smaller than the area of the outer surface 123 as a corresponding vibration surface. In the present embodiment, the opening ends 133a and 133b are both circular shapes having the same shape and size while satisfying the above conditions, and the corresponding outer surfaces 123 are also set to have the same shape and size. ing. In addition, each of the pipe portions 132a and 132b has a cross-sectional shape (circular cross-section in the present embodiment) and a cross-sectional area between the opening ends 133a and 133b on the bumper 2 side and the opening ends 135a and 135b on the vibration surface side. Each is constant.

また、図2に示すように、隣接する開口端133a,133b間の開口間隔が、隣接する外面123間の対応する間隔よりも狭く、且つ、超音波の波長に対して半波長以下(本実施形態においては半波長)とされている。さらには、複数の管部132a,132bの長さが等しく設定されている。   In addition, as shown in FIG. 2, the opening interval between the adjacent opening ends 133a and 133b is narrower than the corresponding interval between the adjacent outer surfaces 123, and is less than a half wavelength with respect to the wavelength of the ultrasonic wave (this embodiment). In the form, it is half wavelength). Furthermore, the lengths of the plurality of pipe portions 132a and 132b are set to be equal.

このように構成される導波管ユニット130は、圧電振動子110を含む筐体120が固定用溝134に固定された状態で、バンパ2に固定されている。本実施形態においては、開口部133a,133bを含む基材131の一部がバンパ2の貫通孔5に挿入され、バンパ2の内面3と対向する基材131の部位が内面2に対して接着固定されている。そして、この固定状態で、開口端133a,133bがバンパ2の外面4と面一とされている。なお、圧電振動子110を含む筐体120は、振動面としての外面123が開口端133a,133b側となるように、対応する固定用溝134に、振動吸収部材124を介してそれぞれ固定されている。また、固定用溝134に筐体120が固定された状態で、管部132a,132bの開口端135a,135bは、外面123との間に若干の隙間をもって開口端133a,133b側に配置された状態となっている。すなわち、振動板としての底面部121は、導波管ユニット130を構成する基材131とは直接接触しておらず、基材131が底面部121の振動を抑制しないようになっている。   The waveguide unit 130 configured as described above is fixed to the bumper 2 in a state where the casing 120 including the piezoelectric vibrator 110 is fixed to the fixing groove 134. In the present embodiment, a part of the base material 131 including the openings 133 a and 133 b is inserted into the through hole 5 of the bumper 2, and the portion of the base material 131 facing the inner surface 3 of the bumper 2 is bonded to the inner surface 2. It is fixed. In this fixed state, the opening ends 133 a and 133 b are flush with the outer surface 4 of the bumper 2. The housing 120 including the piezoelectric vibrator 110 is fixed to the corresponding fixing groove 134 via the vibration absorbing member 124 so that the outer surface 123 as a vibration surface is on the opening end 133a, 133b side. Yes. Further, in a state where the housing 120 is fixed to the fixing groove 134, the opening ends 135a and 135b of the pipe portions 132a and 132b are disposed on the opening ends 133a and 133b side with a slight gap between the opening ends 135a and 135b. It is in a state. That is, the bottom surface portion 121 as a diaphragm is not in direct contact with the base material 131 constituting the waveguide unit 130, and the base material 131 does not suppress vibration of the bottom surface portion 121.

ECU20は、通常のコンピュータであり、図示されないCPU、ROM、RAM、I/O、及びこれらを接続するバスによって構成される。ECU20は、駆動信号生成部30に対して、所定のタイミングで圧電振動子110aの駆動指示信号及び自己診断用駆動指示信号を出力する。また、ECU20は、圧電振動子100bの受信信号に基づいて、後述する回り込み波及び反射波を検出するとともに、回り込み波のピーク値を検出する。そして、回り込み波が検出されない場合、又は、回り込み波のピーク値が予め設定されている第1基準値と異なるときに、超音波センサ100に異常が生じていると判定する。そして、その判定結果を報知部50が報知するように報知部50の出力を制御する。このように、本実施形態に係るECU20は、記憶、判定、演算、制御の各機能を有している。   The ECU 20 is a normal computer, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O (not shown), and a bus connecting them. The ECU 20 outputs a drive instruction signal for the piezoelectric vibrator 110a and a self-diagnosis drive instruction signal to the drive signal generator 30 at a predetermined timing. Further, the ECU 20 detects a wraparound wave and a reflected wave, which will be described later, based on a reception signal of the piezoelectric vibrator 100b, and detects a peak value of the wraparound wave. Then, when no sneak wave is detected, or when the peak value of the sneak wave is different from the first reference value set in advance, it is determined that an abnormality has occurred in the ultrasonic sensor 100. And the output of the alerting | reporting part 50 is controlled so that the alerting | reporting part 50 alert | reports the determination result. Thus, ECU20 which concerns on this embodiment has each function of a memory | storage, determination, a calculation, and control.

駆動信号生成部30は、発振回路31と駆動回路32を含んでいる。発振回路31は、ECU20からの駆動指示信号又は自己診断用駆動指示信号を受けて、予め設定された所定周波数のパルス信号を駆動回路32に出力する。そして、駆動回路32は、圧電振動子110aに入力される電源電圧の供給を受けて駆動し、発振回路31からのパルス信号(駆動信号)により圧電振動子110aを駆動させる。これにより、圧電振動子110aが送信振動し、図2に示した筐体120の底面部121を介して車両外部に送信波(超音波)が送信される。   The drive signal generation unit 30 includes an oscillation circuit 31 and a drive circuit 32. The oscillation circuit 31 receives a drive instruction signal or a self-diagnosis drive instruction signal from the ECU 20 and outputs a pulse signal having a preset predetermined frequency to the drive circuit 32. The drive circuit 32 is driven by receiving a power supply voltage input to the piezoelectric vibrator 110a, and drives the piezoelectric vibrator 110a by a pulse signal (drive signal) from the oscillation circuit 31. As a result, the piezoelectric vibrator 110a vibrates and a transmission wave (ultrasonic wave) is transmitted to the outside of the vehicle via the bottom surface portion 121 of the casing 120 shown in FIG.

検出信号処理部40は、増幅回路41と、振動を電気信号に変換する圧電振動子110bから出力された信号のうち、所定の周波数域のみを選択的に出力するフィルタ回路42とを含んでいる。したがって、増幅され、フィルタリングされた信号が、ECU20に入力される。   The detection signal processing unit 40 includes an amplifying circuit 41 and a filter circuit 42 that selectively outputs only a predetermined frequency range among signals output from the piezoelectric vibrator 110b that converts vibration into an electric signal. . Therefore, the amplified and filtered signal is input to the ECU 20.

報知部50は、上述したように、ECU20の判定結果、演算結果に応じた報知を乗員にするものである。本実施形態においては、警報音出力装置と表示装置を採用している。   As described above, the notification unit 50 makes notifications according to the determination result and calculation result of the ECU 20 to the occupant. In this embodiment, an alarm sound output device and a display device are employed.

次に、回り込み波に基づいて、超音波センサ装置10の異常有無を判定する原理を、図5及び図6を用いて説明する。図5は、反射波と回り込み波を説明するための図である。図6は、異常有無に伴う受信信号の変化を示す図であり、(a)は異常なし及び障害物ありの状態、(b)は異常なし及び障害物なしの状態、(c)は異常あり及び障害物ありの状態を示す図である。   Next, the principle of determining the presence or absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 based on the sneak wave will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram for explaining the reflected wave and the sneak wave. 6A and 6B are diagrams showing changes in the received signal according to the presence / absence of abnormality, where FIG. 6A is a state where there is no abnormality and there is an obstacle, FIG. 6B is a state where there is no abnormality and no obstacle, and FIG. It is a figure which shows the state with an obstacle.

従来から、音波が、遮蔽物などがある場合に裏側に回り込む性質を有し、この性質が、周波数が高い(波長が短い)ほど弱くなり、周波数が低い(波長が長い)ほど強くなることが知られている。本実施形態に示すように、車両用障害物検出装置に適用される超音波センサ装置10の周波数は、一般的に40〜70kHz程度と低周波であり、本実施形態においてもこの範囲内の周波数(例えば40kHz)となっている。したがって、本実施形態に示す構成において、車両外部に障害物1が存在する場合には、圧電振動子100aを送信振動によって発せられた超音波に基づいて、図5に示すように、障害物1による反射波W1と回り込み波W2が受信用の管部132b内に伝播されることとなる。   Conventionally, a sound wave has a property of turning to the back side when there is a shield, etc., and this property is weaker as the frequency is higher (shorter wavelength) and stronger as the frequency is lower (longer wavelength). Are known. As shown in this embodiment, the frequency of the ultrasonic sensor device 10 applied to the vehicle obstacle detection device is generally a low frequency of about 40 to 70 kHz, and the frequency within this range is also in this embodiment. (For example, 40 kHz). Therefore, in the configuration shown in the present embodiment, when the obstacle 1 exists outside the vehicle, the obstacle 1 as shown in FIG. 5 based on the ultrasonic wave emitted from the piezoelectric vibrator 100a by the transmission vibration. The reflected wave W1 and the sneak wave W2 are propagated into the receiving tube 132b.

この回り込み波W2は、上述した超音波の回り込みの性質により、送信用の圧電振動子100aが配置された管部132aの開口端133aから、近傍の開口端133bを介して、受信用の圧電振動子100bが配置された管部132bに直接的に回り込んで伝播されるものである。このように、回り込み波W2は、反射波W1よりも超音波の伝播経路が短く、伝播経路に障害物1が含まれないので、障害物1の有無、障害物1との距離、障害物1の種類(表面凹凸や音響インピーダンスなど)といった障害物1の影響を受けない。したがって、回り込み波W2は、反射波W1とは異なり、超音波センサ装置10(超音波センサ100)の変化が色濃く反映される。本実施形態においては、この回り込み波W2による受信信号に基づいて、超音波センサ装置10の異常有無を自己診断するようにしている。   Due to the above-described nature of the ultrasonic wave, this sneak wave W2 is received from the opening end 133a of the tube portion 132a where the transmitting piezoelectric vibrator 100a is disposed, via the neighboring opening end 133b, and received piezoelectric vibration. It is propagated by directly wrapping around the pipe part 132b in which the child 100b is arranged. Thus, the sneak wave W2 has a shorter propagation path of ultrasonic waves than the reflected wave W1 and does not include the obstacle 1 in the propagation path. Therefore, the presence / absence of the obstacle 1, the distance to the obstacle 1, and the obstacle 1 Are not affected by the obstacle 1 such as the surface type (surface irregularity, acoustic impedance, etc.). Therefore, unlike the reflected wave W1, the sneak wave W2 reflects the change of the ultrasonic sensor device 10 (ultrasonic sensor 100) deeply. In the present embodiment, the presence or absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 is self-diagnosed based on the received signal by the sneak wave W2.

例えば超音波センサ装置10(圧電振動子110及び管部132)に異常がなく、且つ、障害物1が存在する場合、圧電振動子110bによって検出される受信信号は、図6(a)に示すようなる。図6(a)に示すように、伝播経路の短い回り込み波W1が先に検出され、次いで反射波W1が検出される。   For example, when there is no abnormality in the ultrasonic sensor device 10 (the piezoelectric vibrator 110 and the tube portion 132) and the obstacle 1 is present, the received signal detected by the piezoelectric vibrator 110b is shown in FIG. It becomes like this. As shown in FIG. 6A, the sneak wave W1 having a short propagation path is detected first, and then the reflected wave W1 is detected.

これに対し、図6(a)に示す状態から障害物1を除去した場合(超音波センサ装置10に異常がなく、且つ、障害物1が存在しない場合)、圧電振動子110bによって検出される受信信号は、図6(b)に示すように、回り込み波W2によるもののみとなる。このとき、回り込み波W2による受信信号は、障害物1の影響がないので、図6(a)とほとんど変化がない。   On the other hand, when the obstacle 1 is removed from the state shown in FIG. 6A (when the ultrasonic sensor device 10 has no abnormality and the obstacle 1 does not exist), it is detected by the piezoelectric vibrator 110b. As shown in FIG. 6B, the received signal is only a signal by the sneak wave W2. At this time, the reception signal by the sneak wave W2 is not affected by the obstacle 1 and therefore hardly changes as shown in FIG.

また、図6(a)に示す状態から異物を管部132(例えば図5に示すように異物6を受信用の管部132b)内に配置した場合(超音波センサ装置10に異常があり、且つ、障害物1が存在する場合)、回り込み波W2及び反射波W1が、ともに圧電振動子110(110a,110b)及び管部132(132a,132b)の少なくとも1つの異常の影響を受ける。したがって、その受信信号は、図6(c)に示すように図6(a)の状態から変化する。詳しくは、管部132b内に、石など異物6が侵入して管部132が異常となっている場合、管部132b内の媒体(本実施形態においては空気)と異物6との音響インピーダンスの差によって超音波の反射が生じる。したがって、図6(c)に示すように、回り込み波W2及び反射波W1による受信信号は、図6(a)の状態に比べて振幅(ピーク値)が小さくなる。   In addition, when the foreign object is disposed in the tube portion 132 (for example, the foreign material 6 is received tube portion 132b as shown in FIG. 5) from the state shown in FIG. 6A (the ultrasonic sensor device 10 has an abnormality, When the obstacle 1 is present), the sneak wave W2 and the reflected wave W1 are both affected by at least one abnormality of the piezoelectric vibrator 110 (110a, 110b) and the tube portion 132 (132a, 132b). Therefore, the received signal changes from the state of FIG. 6A as shown in FIG. Specifically, when the foreign matter 6 such as stone enters the tube portion 132b and the tube portion 132 is abnormal, the acoustic impedance between the medium (air in the present embodiment) and the foreign material 6 in the tube portion 132b. The difference causes ultrasonic reflection. Therefore, as shown in FIG. 6C, the amplitude (peak value) of the reception signal by the sneak wave W2 and the reflected wave W1 is smaller than that in the state of FIG.

このように、回り込み波W2は、反射波W1とは異なり、障害物1による影響を受けないので、回り込み波W2による受信信号に基づいて、超音波センサ装置10の異常の有無を自己診断することができる。なお、反射波W1は、障害物1による反射波であるので、障害物1によって変化する。例えば障害物1が無い場合だけでなく、障害物1が存在しても反射波を検出できないこともあるし、障害物1との距離や障害物1の種類によって受信信号の強度も変化する。したがって、反射波W2による受信信号に基づいて自己診断するのは困難である。   In this way, unlike the reflected wave W1, the sneak wave W2 is not affected by the obstacle 1, and therefore the self-diagnosis of the abnormality of the ultrasonic sensor device 10 is performed based on the received signal by the sneak wave W2. Can do. In addition, since the reflected wave W1 is a reflected wave by the obstacle 1, it changes with the obstacle 1. For example, the reflected wave may not be detected not only when there is no obstacle 1 but also when the obstacle 1 is present, and the intensity of the received signal also varies depending on the distance to the obstacle 1 and the type of the obstacle 1. Therefore, it is difficult to make a self-diagnosis based on the received signal by the reflected wave W2.

回り込み波W2による受信信号に基づいて、超音波センサ装置10の異常の有無を判定する(自己診断する)判定方法は種々考えられるが、その一例を、図7を用いて説明する。図7は、超音波センサ装置の異常有無を判定する処理の一例を示すフロー図である。例えば本処理は、IGキーがオンされた時点で実行される。   Various determination methods for determining the presence or absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 (self-diagnosis) can be considered based on the received signal from the sneak wave W2, and one example will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a process for determining whether or not the ultrasonic sensor device is abnormal. For example, this process is executed when the IG key is turned on.

先ず、IGキーがオンされると、ECU20は、駆動信号生成部30の発振回路31に自己診断用駆動信号生成指示を出し、これを受けた駆動信号生成部30が、自己診断用駆動信号を送信用の圧電振動子110aに出力する。そして、圧電振動子110aが送信振動し、筐体120の底面部121を介して送信波(超音波)が出力される。この送信波は、管部132a内を誘導されて、開口端133aから外部に出力される。   First, when the IG key is turned on, the ECU 20 issues a self-diagnosis drive signal generation instruction to the oscillation circuit 31 of the drive signal generation unit 30, and the drive signal generation unit 30 that receives the instruction generates a self-diagnosis drive signal. It outputs to the piezoelectric vibrator 110a for transmission. Then, the piezoelectric vibrator 110 a vibrates and a transmission wave (ultrasonic wave) is output via the bottom surface portion 121 of the housing 120. This transmission wave is guided in the tube portion 132a and output to the outside from the opening end 133a.

開口端133aから外部に出力された送信波のうち、回り込み波W2が、開口端133aの近傍に位置する開口端133bから受信用の管部132b内に伝播される。そして、管部132b内を誘導されて、開口端135bから筐体120の底面部121に伝達されると、底面部121の振動を受信用の圧電振動子110bが電気的な受信信号に変換する。   Of the transmission waves output to the outside from the open end 133a, the sneak wave W2 is propagated from the open end 133b located near the open end 133a into the receiving tube 132b. When guided through the tube portion 132b and transmitted from the open end 135b to the bottom surface portion 121 of the housing 120, the receiving piezoelectric vibrator 110b converts the vibration of the bottom surface portion 121 into an electrical reception signal. .

特に異常がなければ、ECU20が駆動信号生成部30に駆動信号生成指示を出してからほぼ一定の時間で回り込み波W2が圧電振動子110bに到達するはずである。したがって、ECU20が駆動信号生成部30に駆動信号生成指示を出してから所定時間の間、圧電振動子110bが回り込み波W2の検出を行い(S10)、その結果に基づいて、ECU20が回り込み波W2の有無を判定する(S20)。なお、上述の所定時間とは、駆動信号生成指示を出してから回り込み波W2の検出が終了するまでを含み、且つ、反射波W1の検出が始まるまでの間で設定される。   If there is no abnormality, the sneak wave W2 should reach the piezoelectric vibrator 110b in a substantially constant time after the ECU 20 issues a drive signal generation instruction to the drive signal generation unit 30. Therefore, the piezoelectric vibrator 110b detects the sneak wave W2 for a predetermined time after the ECU 20 issues a drive signal generation instruction to the drive signal generation unit 30 (S10). Based on the result, the ECU 20 detects the sneak wave W2. Whether or not there is is determined (S20). Note that the above-mentioned predetermined time is set from when the drive signal generation instruction is issued until the detection of the sneak wave W2 is completed and until the detection of the reflected wave W1 is started.

回り込み波W2が検出されない場合、圧電振動子110a,110bの少なくとも一方の故障か、管部132a,132bの少なくとも一方の閉塞が生じているものと推測される。したがって、ECU20は、超音波センサ装置10が異常状態にあると判定し、報知部50に報知指示信号を出力する。そして、報知部50は、警報音とモニターへの表示で乗員に報知し(S50)、自己診断処理は終了となる。   When the sneak wave W2 is not detected, it is presumed that at least one of the piezoelectric vibrators 110a and 110b has failed or at least one of the tube portions 132a and 132b is blocked. Therefore, the ECU 20 determines that the ultrasonic sensor device 10 is in an abnormal state, and outputs a notification instruction signal to the notification unit 50. And the alerting | reporting part 50 alert | reports to a passenger | crew by the warning sound and the display on a monitor (S50), and a self-diagnosis process is complete | finished.

回り込み波W2が検出された場合、ECU20は、回り込み波W2の受信信号に基づいて回り込み波W2のピーク値(振幅)を検出する(S30)。そして、検出されたピーク値が、メモリに予め記憶された基準値(特許請求の範囲に記載の第1基準値)と一致するか否かを判定する(S40)。   When the wraparound wave W2 is detected, the ECU 20 detects the peak value (amplitude) of the wraparound wave W2 based on the reception signal of the wraparound wave W2 (S30). Then, it is determined whether or not the detected peak value matches a reference value stored in advance in the memory (first reference value described in claims) (S40).

検出されたピーク値が基準値とほぼ一致する場合、ECU20は圧電振動子110(110a,110b)及び管部132(132a,132b)に異常が無いものと判定し、自己診断処理は終了となる。   When the detected peak value substantially coincides with the reference value, the ECU 20 determines that there is no abnormality in the piezoelectric vibrator 110 (110a, 110b) and the pipe portion 132 (132a, 132b), and the self-diagnosis process ends. .

検出されたピーク値が基準値と異なる場合、圧電振動子110a,110bの少なくとも一方の故障か、管部132a,132bの少なくとも一方に異物侵入が生じているものと推測される。したがって、ECU20は、超音波センサ装置10が異常状態にあると判定し、報知部50に報知指示信号を出力する。そして、報知部50は、警報音とモニターへの表示で乗員に報知し(S50)、自己診断処理は終了となる。   When the detected peak value is different from the reference value, it is presumed that at least one of the piezoelectric vibrators 110a and 110b has failed, or at least one of the tube portions 132a and 132b has entered a foreign substance. Therefore, the ECU 20 determines that the ultrasonic sensor device 10 is in an abnormal state, and outputs a notification instruction signal to the notification unit 50. And the alerting | reporting part 50 alert | reports to a passenger | crew by the warning sound and the display on a monitor (S50), and a self-diagnosis process is complete | finished.

なお、本実施形態においては、誤検出を防止するため、異常判定後においては、リセット処理されない限り、ECU20から駆動信号生成部30に駆動信号生成指示を出力しないように構成されている。換言すれば、点検、修理、乃至取替えされない限り、超音波センサ装置10が障害物検出装置として機能しないように構成されている。なお、報知は、判定処理終了とともにオフとなるようにしても良いし、警報音のみをオフとし、表示はリセット処理されるまで残るようにしても良い。   In this embodiment, in order to prevent erroneous detection, the ECU 20 is configured not to output a drive signal generation instruction from the ECU 20 to the drive signal generation unit 30 unless a reset process is performed after the abnormality determination. In other words, the ultrasonic sensor device 10 is configured not to function as an obstacle detection device unless inspected, repaired, or replaced. Note that the notification may be turned off upon completion of the determination process, or only the alarm sound may be turned off and the display may remain until the reset process is performed.

このように本実施形態に示す超音波センサ装置10によれば、送信用の管部132aから、その近傍に位置する受信用の管部132bに、直接的に回り込んで伝播される回り込み波W2の受信信号を用いるので、障害物1による影響を受けることなく、超音波センサ装置10(超音波センサ100)の異常の有無を自己診断することができる。特に、送信用及び受信用に関わらず、異常の有無を判定することができる。   As described above, according to the ultrasonic sensor device 10 according to the present embodiment, the sneak wave W2 that is directly circulated and propagated from the transmitting tube 132a to the receiving tube 132b located in the vicinity thereof. Therefore, the presence or absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 (ultrasonic sensor 100) can be self-diagnosed without being affected by the obstacle 1. In particular, it is possible to determine whether there is an abnormality regardless of transmission and reception.

なお、本実施形態においては、異常を知らせる報知が警報音とモニターへの表示である例を示した。しかしながら、報知部50は上記例に限定されるものではない。それ以外にも車両のインパネに取り付けられた表示装置などを採用することができる。   In the present embodiment, an example in which the notification of abnormality is an alarm sound and a display on a monitor is shown. However, the notification unit 50 is not limited to the above example. In addition, a display device attached to the instrument panel of the vehicle can be employed.

また、本実施形態においては、IGキーのオンにより、判定処理が実行される例を示した。しかしながら、シフト位置に応じて、判定処理が実行される構成としても良い。例えば、超音波センサ100がリア側のバンパ2に配置されている場合、シフト位置がR(リバース)とされた時点で、図8に示す判定処理が実行されても良い。この場合、障害物検出処理の前段階として判定処理が実行される。図8に示すように、異常有無の判定処理が上述した処理(S10〜S50)と同様に実行される。S40において、ECU20がピーク値と基準値が一致すると判定した場合、検出用の圧電振動子110bによって反射波検出(S60)が検出される。そして、反射波の受信信号に基づいて、ECU20が所定の演算処理(S70)を実行し、演算結果に基づいて障害物有無を判定する(S80)。ECU20は、障害物があると判定した場合にのみ、報知部50に報知指示信号を出力し、報知部50は、例えば警報音で乗員に報知する(S90)。このS60〜S90の処理は、シフト位置の変更(DおやP)があるまで繰り返し実行され、シフト位置の変更(S100)によって、判定処理は終了となる。図8は、変形例を示すフロー図である。なお、図8においては、S60において反射波の検出がなされる例を示したが、反射波の検出は、S10よりも後であってS70までに実行されれば良い。   In the present embodiment, an example in which the determination process is executed when the IG key is turned on has been described. However, the configuration may be such that the determination process is executed according to the shift position. For example, when the ultrasonic sensor 100 is disposed on the rear bumper 2, the determination process shown in FIG. 8 may be executed when the shift position is set to R (reverse). In this case, the determination process is executed as a previous stage of the obstacle detection process. As shown in FIG. 8, the abnormality presence / absence determination process is executed in the same manner as the above-described processes (S10 to S50). In S40, when the ECU 20 determines that the peak value and the reference value match, the reflected wave detection (S60) is detected by the detecting piezoelectric vibrator 110b. Then, the ECU 20 executes a predetermined calculation process (S70) based on the received signal of the reflected wave, and determines whether there is an obstacle based on the calculation result (S80). Only when it is determined that there is an obstacle, the ECU 20 outputs a notification instruction signal to the notification unit 50, and the notification unit 50 notifies the occupant, for example, with an alarm sound (S90). The processes of S60 to S90 are repeatedly executed until there is a shift position change (D or P), and the determination process is ended by the shift position change (S100). FIG. 8 is a flowchart showing a modification. Although FIG. 8 shows an example in which the reflected wave is detected in S60, the reflected wave may be detected after S10 and before S70.

なお、本実施形態においては、最も簡素な例として、超音波センサ100が、圧電振動子110として、送信専用の1つの圧電振動子110aと、受信専用の1つの圧電振動子110bを有する例を示した。しかしながら、超音波センサ100の構成は上記例に限定されるものでは無い。少なくとも2つの圧電振動子110(2つの管部132)を有し、そのうち、少なくとも1つが送信機能を有し、少なくとも1つが受信機能を有する構成であれば良い。例えば送受信機能を有する複数の圧電振動子110を有する構成としても良い。   In the present embodiment, as the simplest example, the ultrasonic sensor 100 includes, as the piezoelectric vibrator 110, one piezoelectric vibrator 110a dedicated for transmission and one piezoelectric vibrator 110b dedicated for reception. Indicated. However, the configuration of the ultrasonic sensor 100 is not limited to the above example. Any structure may be used as long as it has at least two piezoelectric vibrators 110 (two pipe portions 132), at least one of which has a transmission function and at least one of which has a reception function. For example, a configuration including a plurality of piezoelectric vibrators 110 having a transmission / reception function may be employed.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図9〜図11に基づいて説明する。図9は、残響を説明するための図である。図10は、送信波の変化を示す図であり、(a)は受信側に異常がある場合、(b)は送信側に異常がある場合を示す図である。図11は、第2実施形態において、超音波センサ装置の異常有無を判定する処理を示すフロー図である。
(Second Embodiment)
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on FIGS. FIG. 9 is a diagram for explaining reverberation. 10A and 10B are diagrams illustrating changes in the transmission wave, where FIG. 10A illustrates a case where there is an abnormality on the reception side, and FIG. 10B illustrates a case where there is an abnormality on the transmission side. FIG. 11 is a flowchart illustrating processing for determining whether or not the ultrasonic sensor device is abnormal in the second embodiment.

第2実施形態に係る超音波センサ装置は、第1実施形態に示した超音波センサ装置と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the ultrasonic sensor device according to the second embodiment is often in common with the ultrasonic sensor device shown in the first embodiment, the detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. . In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

第1実施形態においては、超音波センサ装置10(超音波センサ100)の異常有無を判定できるものの、送信側と受信側にどちらに異常があるのかまでは判定できなかった。これに対し、本実施形態においては、送信用の圧電振動子110aの出力信号(送信波)の減衰波形(換言すれば、送信波の残響)に基づいて、ECU20が異常である位置(送信側と受信側にどちらに異常があるのか)を判定する点を特徴とする。   In the first embodiment, the presence or absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 (ultrasonic sensor 100) can be determined, but it cannot be determined whether there is an abnormality on the transmission side or the reception side. On the other hand, in the present embodiment, the ECU 20 is in an abnormal position (transmission side) based on the attenuation waveform (in other words, the reverberation of the transmission wave) of the output signal (transmission wave) of the piezoelectric vibrator 110a for transmission. And which side is abnormal on the receiving side).

先ず、送信用の圧電振動子110aの出力信号(送信波)の減衰波形(残響)について説明する。図9に示すように、駆動信号生成部30から例えば自己診断用駆動信号が送信用の圧電振動子110aに入力されると、圧電振動子110aは送信振動し、筐体120の底面部121を介して車両外部に送信波が出力される。自己診断用駆動信号を停止(すなわち圧電振動子110aの送信振動を停止)しても、しばらくの間は振動板である底面部121が振動する。これを残響といい、送信波の出力は、図2に示すように自己診断用駆動信号に対して残響時間分長くなる。なお、以下においては、図9に示す送信波の出力信号を、送信側の超音波センサ100aに異常がない状態のものとする。   First, the attenuation waveform (reverberation) of the output signal (transmission wave) of the transmission piezoelectric vibrator 110a will be described. As shown in FIG. 9, for example, when a self-diagnosis drive signal is input to the transmission piezoelectric vibrator 110 a from the drive signal generation unit 30, the piezoelectric vibrator 110 a vibrates and transmits the bottom surface 121 of the housing 120. A transmission wave is output to the outside of the vehicle. Even if the self-diagnosis drive signal is stopped (that is, transmission vibration of the piezoelectric vibrator 110a is stopped), the bottom surface portion 121 that is a diaphragm vibrates for a while. This is called reverberation, and the output of the transmission wave is longer than the self-diagnosis drive signal by the reverberation time as shown in FIG. In the following, it is assumed that the output signal of the transmission wave shown in FIG. 9 is in a state in which there is no abnormality in the ultrasonic sensor 100a on the transmission side.

次に、残響を利用した異常位置を判定する原理を、図10を用いて説明する。例えば受信側の超音波センサ100b(圧電振動子110b及び管部132b)に異常がある場合、送信波の出力信号には異常による影響が無いので、送信波の出力信号は図10(a)に示すようになる。すなわち、送信波の出力信号の減衰波形は、図9に示す基準状態とほぼ同じとなり、例えばその残響時間も基準状態の残響時間(特許請求の範囲に記載の第2基準値に相当)とほぼ等しい値となる。   Next, the principle of determining an abnormal position using reverberation will be described with reference to FIG. For example, when there is an abnormality in the ultrasonic sensor 100b on the reception side (piezoelectric vibrator 110b and tube portion 132b), the output signal of the transmission wave is not affected by the abnormality, so the output signal of the transmission wave is shown in FIG. As shown. That is, the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave is almost the same as the reference state shown in FIG. 9. For example, the reverberation time is also substantially the same as the reverberation time of the reference state (corresponding to the second reference value described in the claims). It becomes equal value.

これに対し、受信側の超音波センサ100bにおいて、管部132aに異常(例えば異物6の侵入や管部132aの破損)がある場合、異常部位で反射された超音波を圧電振動子110aが受信することとなる。したがって、送信波の出力信号の減衰波形は、図9に示す基準状態と異なるものとなり、例えばその残響時間は基準状態の残響時間(特許請求の範囲に記載の第2基準値に相当)よりも長くなる。このように、送信波の出力信号の減衰波形に基づいて、異常である位置を判定することができる。   On the other hand, in the ultrasonic sensor 100b on the receiving side, when there is an abnormality in the tube part 132a (for example, the intrusion of the foreign matter 6 or the damage to the tube part 132a), the piezoelectric vibrator 110a receives the ultrasonic wave reflected at the abnormal part. Will be. Therefore, the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave is different from the reference state shown in FIG. 9. For example, the reverberation time is longer than the reverberation time of the reference state (corresponding to the second reference value described in the claims). become longer. In this way, an abnormal position can be determined based on the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave.

なお、送信波の出力信号の減衰波形に基づいて、超音波センサ装置10の異常である位置を判定する方法は種々考えられるが、その一例を、図11を用いて説明する。例えば本処理は、第1実施形態に示した異常有無の判定処理(図7参照)に続いて実行される。S10〜S40までは、第1実施形態に示した図7の判定処理と同様である。なお、S20において、回り込み波W2が検出されない場合、圧電振動子110a,110bの少なくとも一方の故障か、管部132a,132bの少なくとも一方の閉塞が生じているものと推測される。したがって、ECU20は、超音波センサ装置10が異常状態にあると判定し、報知部50に報知指示信号を出力する。そして、報知部50は、警報音とモニターへの表示で乗員に報知し(S110)、自己診断処理は終了となる。   Various methods for determining the position of the ultrasonic sensor device 10 that are abnormal based on the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave are conceivable. One example will be described with reference to FIG. For example, this process is executed subsequent to the abnormality presence / absence determination process (see FIG. 7) shown in the first embodiment. Steps S10 to S40 are the same as the determination process of FIG. 7 shown in the first embodiment. In S20, when the sneak wave W2 is not detected, it is presumed that at least one of the piezoelectric vibrators 110a and 110b has failed or at least one of the tube portions 132a and 132b is blocked. Therefore, the ECU 20 determines that the ultrasonic sensor device 10 is in an abnormal state, and outputs a notification instruction signal to the notification unit 50. And the alerting | reporting part 50 alert | reports to a passenger | crew by a warning sound and the display on a monitor (S110), and a self-diagnosis process is complete | finished.

S40において、検出されたピーク値が基準値とほぼ一致する場合、ECU20は圧電振動子110(110a,110b)及び管部132(132a,132b)に異常が無いものと判定し、自己診断処理は終了となる。   In S40, when the detected peak value substantially matches the reference value, the ECU 20 determines that the piezoelectric vibrator 110 (110a, 110b) and the pipe portion 132 (132a, 132b) are not abnormal, and the self-diagnosis process is performed. End.

S40において、検出されたピーク値が基準値と異なる場合、ECU20は、超音波センサ装置10が異常状態にあると判定し、駆動信号生成部30の発振回路31に再度自己診断用駆動信号生成指示を出す。これを受けた駆動信号生成部30は、自己診断用駆動信号を送信用の圧電振動子110aに出力し、圧電振動子110aが送信振動されて送信波(超音波)が出力される。   In S40, when the detected peak value is different from the reference value, the ECU 20 determines that the ultrasonic sensor device 10 is in an abnormal state, and again instructs the oscillation circuit 31 of the drive signal generation unit 30 to generate a drive signal for self-diagnosis. Put out. Receiving this, the drive signal generation unit 30 outputs a self-diagnosis drive signal to the transmission piezoelectric vibrator 110a, and the piezoelectric vibrator 110a is transmitted and vibrated to output a transmission wave (ultrasonic wave).

このときの送信波の出力信号を圧電振動子110aが検出し(S120)、ECU20は、送信波の出力信号に基づいて残響時間を検出する(S130)。そして、ECU20は、検出された残響時間が、メモリに予め記憶された基準値(第2基準値)よりも長いか否かを判定する(S140)。   The piezoelectric vibrator 110a detects the output signal of the transmission wave at this time (S120), and the ECU 20 detects the reverberation time based on the output signal of the transmission wave (S130). Then, the ECU 20 determines whether or not the detected reverberation time is longer than a reference value (second reference value) stored in advance in the memory (S140).

検出された残響時間が基準値以下の場合、ECU20は送信側の超音波センサ100aに異常が無く、これによって受信側の超音波センサ100bに異常があるものと判定する(S150)。そして、報知部50に報知指示信号を出力し、報知部50は、警報音とモニターへの表示で乗員に報知して(S160)、自己診断処理は終了となる。   When the detected reverberation time is less than or equal to the reference value, the ECU 20 determines that there is no abnormality in the ultrasonic sensor 100a on the transmission side, and thereby there is an abnormality in the ultrasonic sensor 100b on the reception side (S150). Then, a notification instruction signal is output to the notification unit 50, and the notification unit 50 notifies the occupant with an alarm sound and a display on the monitor (S160), and the self-diagnosis process ends.

検出された残響時間が基準値よりも長い場合、ECU20は送信側の超音波センサ100a(管部132a)に異常があるものと判定する(S170)。そして、報知部50に報知指示信号を出力し、報知部50は、警報音とモニターへの表示で乗員に報知して(S180)、自己診断処理は終了となる。例えば、S110,S160,S180における報知において、それぞれの報知音や表示を変えるようにしても良い。S160,S180の場合、異常である位置も判定されているので、その情報も盛り込むようにしても良い。   When the detected reverberation time is longer than the reference value, the ECU 20 determines that there is an abnormality in the transmitting-side ultrasonic sensor 100a (pipe portion 132a) (S170). Then, a notification instruction signal is output to the notification unit 50, and the notification unit 50 notifies the occupant with an alarm sound and a display on the monitor (S180), and the self-diagnosis process ends. For example, in the notification in S110, S160, and S180, the respective notification sounds and displays may be changed. In the case of S160 and S180, since an abnormal position is also determined, the information may be included.

このように本実施形態に示す超音波センサ装置10によれば、送信波の出力信号の減衰波形(残響時間)に基づいて、超音波センサ装置10(超音波センサ100)の異常の位置を判定することができる。   As described above, according to the ultrasonic sensor device 10 shown in the present embodiment, the position of the abnormality of the ultrasonic sensor device 10 (ultrasonic sensor 100) is determined based on the attenuation waveform (reverberation time) of the output signal of the transmission wave. can do.

なお、本実施形態においては、S40の比較判定終了後、検出されたピーク値が基準値と異なる場合に、再度自己診断用駆動信号生成指示を出して送信用の圧電振動子110aを送信振動させ、S120において送信波の出力信号を検出する例を示した。しかしながら、S10において回り込み波W1を検出する前に、回り込み波W1を生じさせるための送信波の出力信号を検出するようにしても良い。   In the present embodiment, after the comparison determination in S40, when the detected peak value is different from the reference value, a self-diagnosis drive signal generation instruction is issued again to cause the transmission piezoelectric vibrator 110a to transmit and vibrate. An example of detecting the output signal of the transmission wave in S120 is shown. However, an output signal of a transmission wave for generating the sneak wave W1 may be detected before the sneak wave W1 is detected in S10.

また、本実施形態に示す判定処理は、第1実施形態の図7に示す判定処理との組合せに限定されるものではない。例えば第1実施形態の図8に示す判定処理と組合せることもできる。また、第1実施形態に示した回り込み波W2による判定処理を経ることなく、送信波の出力信号の減衰波形に基づいて、超音波センサ装置10の異常有無の判定と異常位置の判定とを併せて実行することできる。この場合、例えば図11に示したS110〜S180の処理を実行すれば良い。なお、送信波の出力信号が検出されない場合にも、異常であると判定するようにすると良い。ただし、このような構成とすると、圧電振動子110が送信機能を有する側の異常有無と異常位置の判定のみは可能であるが、圧電振動子110が受信機能のみを有する側の異常有無と異常位置の判定ができない。したがって、全ての圧電振動子110が送信機能を有する場合に、送信波の出力信号の減衰波形に基づいて、超音波センサ装置10の異常有無の判定と異常位置の判定を実行するようにすると良い。   Further, the determination process shown in the present embodiment is not limited to the combination with the determination process shown in FIG. 7 of the first embodiment. For example, it can be combined with the determination process shown in FIG. 8 of the first embodiment. Further, the determination of the presence / absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 and the determination of the abnormal position are combined based on the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave without going through the determination process using the sneak wave W2 shown in the first embodiment. Can be executed. In this case, for example, the processing of S110 to S180 shown in FIG. 11 may be executed. It should be noted that even when the output signal of the transmission wave is not detected, it is preferable to determine that it is abnormal. However, with such a configuration, it is only possible to determine whether there is an abnormality on the side where the piezoelectric vibrator 110 has a transmission function and an abnormal position, but whether there is an abnormality on the side where the piezoelectric vibrator 110 has only a reception function. The position cannot be determined. Therefore, when all the piezoelectric vibrators 110 have a transmission function, it is preferable to execute the determination of the presence / absence of abnormality of the ultrasonic sensor device 10 and the determination of the abnormal position based on the attenuation waveform of the output signal of the transmission wave. .

また、本実施形態においても、最も簡素な例として、超音波センサ100が、圧電振動子110として、送信専用の1つの圧電振動子110aと、受信専用の1つの圧電振動子110bを有する例を示した。しかしながら、超音波センサ100の構成は上記例に限定されるものでは無い。例えば送信機能を有する複数の圧電振動子110(送信専用又は送受信兼用)を有する構成としても良い。この場合、例えば図12に示すように、S120において、ECU20は、送信機能を有する複数の圧電振動子110のうち、1つを選択して送信振動させ、送信波の出力信号を検出させる。そして、ECU20は、送信波の出力信号に基づいて残響時間を検出し(S130)、検出された残響時間が、メモリに予め記憶された基準値(第2基準値)よりも長いか否かを判定する(S140)。その結果、検出された残響時間が基準値以下である場合には、選択された圧電振動子110の配置された管部132に異常が無いと判定し、送信機能を有する別の圧電振動子110を送信振動させるように切り替える。このS120〜145は、S140において、残響時間が基準値よりも長いとの判定がなされるまで、順次圧電振動子110を切り替えて繰り返し実行される。このように、送信機能を有する圧電振動子110を複数有する構成においても、異常である位置を判定することができる。図12は、変形例を示すフロー図である。   Also in the present embodiment, as the simplest example, the ultrasonic sensor 100 includes, as the piezoelectric vibrator 110, one piezoelectric vibrator 110a dedicated for transmission and one piezoelectric vibrator 110b dedicated for reception. Indicated. However, the configuration of the ultrasonic sensor 100 is not limited to the above example. For example, it may be configured to have a plurality of piezoelectric vibrators 110 (only for transmission or for both transmission and reception) having a transmission function. In this case, for example, as shown in FIG. 12, in S120, the ECU 20 selects one of the plurality of piezoelectric vibrators 110 having a transmission function and vibrates it to detect an output signal of the transmission wave. Then, the ECU 20 detects the reverberation time based on the output signal of the transmission wave (S130), and determines whether or not the detected reverberation time is longer than a reference value (second reference value) stored in advance in the memory. Determine (S140). As a result, when the detected reverberation time is equal to or less than the reference value, it is determined that there is no abnormality in the tube portion 132 in which the selected piezoelectric vibrator 110 is arranged, and another piezoelectric vibrator 110 having a transmission function. Switch to transmit vibration. These S120 to 145 are repeatedly executed by sequentially switching the piezoelectric vibrator 110 until it is determined in S140 that the reverberation time is longer than the reference value. As described above, even in a configuration having a plurality of piezoelectric vibrators 110 having a transmission function, an abnormal position can be determined. FIG. 12 is a flowchart showing a modification.

なお、S120において、送信機能を有する全ての圧電振動子110を送信振動させ、S130において、それぞれの送信波の残響時間を検出し、S140において、各残響時間を基準値とそれぞれ比較するようにしても良い。この場合、送信機能を有する圧電振動子110が配置された管部132全てに異常があっても、異常があると判定することができる。それ以外にも、例えば図13に示すように、S120において、送信機能を有する全ての圧電振動子110を送信振動させ、S130において、ECU20が、それぞれの送信波の残響時間を検出し、S141において、各残響時間を互いに比較するようにしても良い。この場合、他の少なくとも1つよりも残響時間が長いものがあれば、S171において、その残響時間の長い圧電振動子110が配置された管部132に異常があるものと判定し、例えばその位置情報を載せた報知をS180において実行する。なお、全ての残響時間が等しい場合には、全ての管部132に異常があるか、又は、管部132とは別の部位で異常(例えば送信機能を有する全ての圧電振動子110の故障)があるものとして、S180において報知すれば良い。この場合、送信機能を有する複数の圧電振動子110の出力信号の残響時間を互いに比較するので、測定条件の変化の影響(例えば温度による残響時間の変化)を相殺することができる。図13は、変形例を示すフロー図である。   In S120, all the piezoelectric vibrators 110 having a transmission function are vibrated, and in S130, the reverberation time of each transmission wave is detected, and in S140, each reverberation time is compared with a reference value. Also good. In this case, it can be determined that there is an abnormality even if there is an abnormality in all the tube portions 132 in which the piezoelectric vibrator 110 having the transmission function is arranged. In addition, for example, as shown in FIG. 13, in S120, all the piezoelectric vibrators 110 having a transmission function are vibrated, and in S130, the ECU 20 detects the reverberation time of each transmission wave, and in S141, Each reverberation time may be compared with each other. In this case, if there is one having a reverberation time longer than at least one of the other, in S171, it is determined that there is an abnormality in the tube portion 132 in which the piezoelectric vibrator 110 having the long reverberation time is arranged, The notification with the information is executed in S180. When all the reverberation times are equal, there is an abnormality in all the tube parts 132 or an abnormality in a part different from the tube part 132 (for example, failure of all the piezoelectric vibrators 110 having a transmission function). What is necessary is just to alert | report in S180. In this case, since the reverberation times of the output signals of the plurality of piezoelectric vibrators 110 having the transmission function are compared with each other, the influence of the change in the measurement conditions (for example, the change in the reverberation time due to the temperature) can be offset. FIG. 13 is a flowchart showing a modification.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態においては、移動体としての車両のバンパ2に、超音波センサ100が取り付けられる例を示した。しかしながら、移動体は車両に限定されるものではなく、被取り付け部もバンパ2に限定されるものではない。車両であっても、例えばボディに取り付けることができる。   In this embodiment, the example in which the ultrasonic sensor 100 is attached to the bumper 2 of the vehicle as a moving body is shown. However, the moving body is not limited to the vehicle, and the attached portion is not limited to the bumper 2. Even a vehicle can be attached to a body, for example.

また、超音波センサ100の構成は、本実施形態に示した構成(圧電振動子110及び管部132の個数、配置、形状、送受信機能)に限定されるものではない。少なくとも2つの圧電振動子110(2つの管部132)を有し、そのうち、少なくとも1つが送信機能を有し、少なくとも1つが受信機能を有していれば良い。また、送信及び受信の少なくとも一方が可能なように、管部132(導波管)の一方の端部に圧電振動子110が1つずつ固定され、各管部132が、反射波及び回り込み波を検出可能に配置された構成であれば良い。また、管部132を、導波管としてそれぞれ独立した構成としても良い。   Further, the configuration of the ultrasonic sensor 100 is not limited to the configuration shown in this embodiment (the number, arrangement, shape, and transmission / reception function of the piezoelectric vibrator 110 and the tube portion 132). It suffices to have at least two piezoelectric vibrators 110 (two pipe portions 132), of which at least one has a transmission function and at least one has a reception function. In addition, one piezoelectric vibrator 110 is fixed to one end portion of the tube portion 132 (waveguide) so that at least one of transmission and reception is possible, and each tube portion 132 has a reflected wave and a sneak wave. Any arrangement may be used as long as it can be detected. In addition, the tube portion 132 may be configured as an independent waveguide.

本発明の第1実施形態に係る超音波センサ装置の全体構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic sensor device according to a first embodiment of the present invention. 超音波センサ装置のうち、超音波センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of an ultrasonic sensor among ultrasonic sensor apparatuses. 図2を移動体の外面側から見た平面図である。It is the top view which looked at FIG. 2 from the outer surface side of the moving body. 図2における筐体周囲の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view around the housing in FIG. 2. 反射波と回り込み波を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflected wave and a sneak wave. 異常有無に伴う受信信号の変化を示す図であり、(a)は異常なし及び障害物ありの状態、(b)は異常なし及び障害物なしの状態、(c)は異常あり及び障害物ありの状態を示す図である。It is a figure which shows the change of the received signal accompanying abnormality presence, (a) is a state without abnormality and there is an obstacle, (b) is a state without abnormality and there is no obstacle, (c) is abnormal and there is an obstacle. It is a figure which shows the state of. 超音波センサ装置の異常有無を判定する処理の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the process which determines the abnormality presence or absence of an ultrasonic sensor apparatus. 変形例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a modification. 残響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating reverberation. 送信波の変化を示す図であり、(a)は受信側に異常がある場合、(b)は送信側に異常がある場合を示す図である。It is a figure which shows the change of a transmission wave, (a) is a figure which shows the case where there is abnormality on the receiving side, and (b) is the case where there is abnormality on the transmission side. 第2実施形態において、超音波センサ装置の異常有無を判定する処理を示すフロー図である。In 2nd Embodiment, it is a flowchart which shows the process which determines the abnormality presence or absence of an ultrasonic sensor apparatus. 変形例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a modification. 変形例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・障害物(反射物)
6・・・異物
10・・・超音波センサ装置
20・・・ECU
100・・・超音波センサ
100a・・・送信用の超音波センサ
100b・・・受信用の超音波センサ
110・・・圧電振動子
110a・・・送信用の圧電振動子
110b・・・受信用の圧電振動子
132・・・管部(導波管)
132a・・・送信用の管部
132b・・・受信用の管部
1 ... Obstacle (reflective object)
6 ... Foreign object 10 ... Ultrasonic sensor device 20 ... ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ultrasonic sensor 100a ... Transmission ultrasonic sensor 100b ... Reception ultrasonic sensor 110 ... Piezoelectric vibrator 110a ... Transmission piezoelectric vibrator 110b ... Reception Piezoelectric vibrator 132 ... tube part (waveguide)
132a: Transmitting tube 132b: Receiving tube

Claims (10)

複数の導波管と、
前記導波管の一方の端部にそれぞれ配置された超音波素子としての、前記導波管を介して超音波を送信する少なくとも1つの送信用超音波素子、及び、超音波を受信して、前記超音波の強度に応じた受信信号を出力する少なくとも1つの受信用超音波素子と、
前記送信用超音波素子が配置された導波管の素子配置側とは逆の端部から、近傍の前記受信用超音波素子が配置された導波管内へ直接的に回り込んで伝播される回り込み波の前記受信信号に基づいて、前記超音波素子及び前記導波管の少なくとも一方の異常有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする超音波センサ装置。
A plurality of waveguides;
At least one transmitting ultrasonic element that transmits ultrasonic waves through the waveguide as an ultrasonic element respectively disposed at one end of the waveguide, and receiving ultrasonic waves; At least one receiving ultrasonic element that outputs a reception signal corresponding to the intensity of the ultrasonic wave;
From the end opposite to the element arrangement side of the waveguide on which the transmission ultrasonic element is arranged, it propagates by directly wrapping around the waveguide on which the reception ultrasonic element is arranged in the vicinity. An ultrasonic sensor device comprising: determination means for determining presence / absence of abnormality of at least one of the ultrasonic element and the waveguide based on the reception signal of the sneak wave.
前記回り込み波が伝播される導波管に異常がない状態の、前記回り込み波による受信信号のピーク値が第1基準値として記憶された記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記回り込み波が検出されない場合、又は、前記回り込み波が検出されてその受信信号のピーク値が前記記憶手段の第1基準値と異なる場合に、異常であると判定することを特徴すると請求項1に記載の超音波センサ装置。
A storage means in which a peak value of a received signal due to the sneak wave in a state where there is no abnormality in the waveguide through which the sneak wave propagates is stored as a first reference value,
The determination unit determines that the abnormality is detected when the sneak wave is not detected or when the sneak wave is detected and the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage unit. The ultrasonic sensor device according to claim 1.
前記判定手段は、前記送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、異常である位置を判定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to claim 1, wherein the determination unit determines an abnormal position based on an attenuation waveform of an output signal of the transmission ultrasonic element. 前記記憶手段には、前記送信用超音波素子が配置された導波管に異常がない状態の、前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間が第2基準値として記憶され、
前記受信信号のピーク値が前記記憶手段の第1基準値と異なる場合、前記判定手段は、前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間が前記記憶手段の第2基準値よりも長い場合に、この送信用超音波素子が配置された前記導波管が異常であると判定することを特徴すると請求項3に記載の超音波センサ装置。
In the storage means, the reverberation time of the output signal of the transmission ultrasonic element in a state where there is no abnormality in the waveguide in which the transmission ultrasonic element is arranged is stored as a second reference value,
When the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage means, the determination means is when the reverberation time of the output signal of the transmitting ultrasonic element is longer than the second reference value of the storage means 4. The ultrasonic sensor device according to claim 3, wherein it is determined that the waveguide in which the transmitting ultrasonic element is disposed is abnormal.
前記送信用超音波素子を複数有し、
前記受信信号のピーク値が前記記憶手段の第1基準値と異なる場合、前記判定手段は、複数の前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間を互いに比較して、少なくとも1つの残響時間が他の残響時間よりも長い場合に、残響時間が長い前記導波管が異常であると判定することを特徴すると請求項3に記載の超音波センサ装置。
Having a plurality of ultrasonic elements for transmission,
When the peak value of the received signal is different from the first reference value of the storage unit, the determination unit compares the reverberation times of the output signals of the plurality of transmitting ultrasonic elements with each other to obtain at least one reverberation time. The ultrasonic sensor device according to claim 3, wherein when the reverberation time is longer than the other, the waveguide having a long reverberation time is determined to be abnormal.
導波管と、
前記導波管の一方の端部に配置された超音波素子としての、前記導波管を介して超音波を送信する少なくとも1つの送信用超音波素子、及び、超音波を受信して、前記超音波の強度に応じた受信信号を出力する少なくとも1つの受信用超音波素子と、
前記送信用超音波素子の出力信号の減衰波形に基づいて、前記導波管の異常常有を少なくとも判定する判定手段と、を備えることを特徴とする超音波センサ装置。
A waveguide;
As an ultrasonic element disposed at one end of the waveguide, at least one transmission ultrasonic element that transmits ultrasonic waves through the waveguide, and receiving ultrasonic waves, At least one receiving ultrasonic element that outputs a reception signal corresponding to the intensity of the ultrasonic wave;
An ultrasonic sensor device comprising: determination means for determining at least whether the waveguide is abnormal based on an attenuation waveform of an output signal of the transmitting ultrasonic element.
前記導波管を複数有し、前記導波管の一方の端部に前記超音波素子がそれぞれ配置され、
前記記憶手段には、前記送信用超音波素子が配置された導波管に異常がない状態の、前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間が第2基準値として記憶され、
前記判定手段は、前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間が前記記憶手段の第2基準値よりも長い場合に、この送信用超音波素子が配置された前記導波管が異常であると判定すると請求項6に記載の超音波センサ装置。
A plurality of the waveguides, the ultrasonic elements are respectively disposed at one end of the waveguide,
In the storage means, the reverberation time of the output signal of the transmission ultrasonic element in a state where there is no abnormality in the waveguide in which the transmission ultrasonic element is arranged is stored as a second reference value,
When the reverberation time of the output signal of the transmission ultrasonic element is longer than the second reference value of the storage means, the determination unit is abnormal in the waveguide in which the transmission ultrasonic element is disposed. The ultrasonic sensor device according to claim 6, wherein
前記導波管を複数有し、前記導波管の一方の端部に前記超音波素子がそれぞれ配置され、
前記送信用超音波素子を複数有し、
前記判定手段は、複数の前記送信用超音波素子の出力信号の残響時間を互いに比較して、少なくとも1つの残響時間が他の残響時間よりも長い場合に、残響時間が長い前記導波管が異常であると判定することを特徴すると請求項6に記載の超音波センサ装置。
A plurality of the waveguides, the ultrasonic elements are respectively disposed at one end of the waveguide,
Having a plurality of ultrasonic elements for transmission,
The determination unit compares the reverberation times of the output signals of the plurality of transmitting ultrasonic elements with each other, and when at least one reverberation time is longer than the other reverberation times, the waveguide having a long reverberation time is The ultrasonic sensor device according to claim 6, wherein the ultrasonic sensor device is determined to be abnormal.
前記判定手段による判定結果に基づいて、少なくとも異常状態であることを乗員に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a notification unit that notifies the occupant that the vehicle is in an abnormal state based on a determination result by the determination unit. 前記導波管は、素子配置側とは逆の端部が、移動体の被取り付け部に形成された貫通孔を介して外部に露出され、
前記超音波素子は、前記移動体の内部に配置されていることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項に記載の超音波センサ装置。
In the waveguide, the end opposite to the element arrangement side is exposed to the outside through a through hole formed in the attached portion of the moving body,
The ultrasonic sensor device according to claim 1, wherein the ultrasonic element is disposed inside the moving body.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011010494A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 パナソニック電工株式会社 Object detection device and baffle
JP2012029083A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Nec Corp Electro-acoustic transducer
WO2020021694A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 三菱電機株式会社 Control device for object detection device, object detection device, and object detection program
EP3629058A1 (en) 2018-09-27 2020-04-01 ELMOS Semiconductor AG Method for carrying out a diagnosis or a self-test in an ultrasound monitoring system
KR20200054608A (en) * 2018-11-12 2020-05-20 대윤계기산업 주식회사 Distance measurement apparatus
JP2022501606A (en) * 2018-09-28 2022-01-06 ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン・ゲーエムベーハー A method for operating a vehicle's ultrasonic sensor with a reduced diagnosis in the measurement mode of the ultrasonic sensor, and an ultrasonic sensor device.
WO2022080368A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 株式会社デンソー Ultrasonic sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5777977A (en) * 1980-10-31 1982-05-15 Hokushin Sangyo Kk Detecting device for obstacle mounted on vehicle
JPS6076677A (en) * 1983-10-03 1985-05-01 Nissan Motor Co Ltd Ultrasonic distance measuring apparatus
JPS60133383A (en) * 1983-12-22 1985-07-16 Nissan Motor Co Ltd Obstacle detector for vehicle
JPH10339672A (en) * 1997-06-06 1998-12-22 Babcock Hitachi Kk Acoustic gas temperature measuring apparatus
JP2002131428A (en) * 2000-10-25 2002-05-09 Mitsubishi Electric Corp Ultrasonic obstacle detecting device
JP2003248050A (en) * 2002-02-26 2003-09-05 Denso Corp Obstacle detecting apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5777977A (en) * 1980-10-31 1982-05-15 Hokushin Sangyo Kk Detecting device for obstacle mounted on vehicle
JPS6076677A (en) * 1983-10-03 1985-05-01 Nissan Motor Co Ltd Ultrasonic distance measuring apparatus
JPS60133383A (en) * 1983-12-22 1985-07-16 Nissan Motor Co Ltd Obstacle detector for vehicle
JPH10339672A (en) * 1997-06-06 1998-12-22 Babcock Hitachi Kk Acoustic gas temperature measuring apparatus
JP2002131428A (en) * 2000-10-25 2002-05-09 Mitsubishi Electric Corp Ultrasonic obstacle detecting device
JP2003248050A (en) * 2002-02-26 2003-09-05 Denso Corp Obstacle detecting apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011010494A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 パナソニック電工株式会社 Object detection device and baffle
JP5732616B2 (en) * 2009-07-21 2015-06-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Intrusion sensor
JP2012029083A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Nec Corp Electro-acoustic transducer
WO2020021694A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 三菱電機株式会社 Control device for object detection device, object detection device, and object detection program
EP3629058A1 (en) 2018-09-27 2020-04-01 ELMOS Semiconductor AG Method for carrying out a diagnosis or a self-test in an ultrasound monitoring system
JP2022501606A (en) * 2018-09-28 2022-01-06 ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン・ゲーエムベーハー A method for operating a vehicle's ultrasonic sensor with a reduced diagnosis in the measurement mode of the ultrasonic sensor, and an ultrasonic sensor device.
KR20200054608A (en) * 2018-11-12 2020-05-20 대윤계기산업 주식회사 Distance measurement apparatus
KR102154714B1 (en) * 2018-11-12 2020-09-10 대윤계기산업 주식회사 Distance measurement apparatus
WO2022080368A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 株式会社デンソー Ultrasonic sensor

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