KR101685039B1 - 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치 - Google Patents

초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치 Download PDF

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이헌석
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Abstract

본 발명은 초음파 센서 감도 보상 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법은, 초음파 구동부가 제1 구동 신호를 생성하는 단계와, 초음파 송신부가 제1 구동 신호에 따라 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하는 단계와, 초음파 수신부가 대상체로부터 반사된 반사파를 수신하는 단계와, 비교부가 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형을 비교하여 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 단계와, 초음파 구동부가 검출된 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 단계 및 초음파 송신부가 제2 구동 신호에 따라 초음파를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치{Method and apparatus for compensating the sensitivity of ultrasonic sensors}
본 발명은 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 센서 각각의 편차, 초음파 센서를 구성하는 소자의 편차, 초음파 센서의 사용 환경 등에 따른 편차에 상관 없이 일정한 측정 결과를 얻을 수 있는 초음파 센서를 제공할 수 있는 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 센서(Ultrasonic sensor)는 사람의 귀에 들리지 않을 정도로 높은 주파수(약 20 KHz 이상)의 소리인 초음파가 가지고 있는 특성을 이용한 센서로, 초음파의 특성을 이용하여 물체의 거리나 두께, 움직임 등을 검출하는 센서에 사용되거나, 초음파 가공, 비파괴 검사, 침입 검사, 물성 측정, 의료 진단, 지연 선로, 신호 처리 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 초음파 센서는 사용 목적에 따라 다양한 구성을 가지는데, 예를 들어, 물체의 거리를 측정하기 위한 초음파 센서는 초음파를 발생시키는 구동 회로, 물체를 향해 초음파를 송신하는 초음파 송신부 및 물체로부터 반사된 반사파를 수신하는 초음파 수신부로 구성된다.
그러나, 종래의 초음파 센서는 초음파 센서 각각의 편차, 초음파 센서를 구성하는 소자의 편차, 초음파 센서의 사용 환경에 따라 초음파 센서의 측정 결과가 일정하지 않다는 문제점이 있었다. 예를 들어, 초음파 센서는 동작 온도, 습도, 초음파 센서의 표면에 잔류하는 먼지, 물기 등의 이물질로 인해 초음파 수신부를 통해 수신되는 반사파의 크기가 일정하지 않아 초음파 센서가 오작동할 수 있다는 문제점이 있었다.
따라서, 초음파 센서 각각의 편차, 초음파 센서를 구성하는 소자의 편차, 초음파 센서의 사용 환경 등에 따른 편차에 상관 없이 일정한 측정 결과를 얻을 수 있는 초음파 센서를 제공할 수 있는 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호를 변화시켜 반사파의 파형에 대응하는 제2 구동 신호를 생성함으로써, 초음파 센서를 구성하는 소자의 편차, 초음파 센서의 사용 환경 등에 따른 편차에 상관 없이 일정한 측정 결과를 얻을 수 있는 초음파 센서를 제공할 수 있는 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법은, 초음파 구동부가 제1 구동 신호를 생성하는 단계와, 초음파 송신부가 상기 제1 구동 신호에 따라 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하는 단계와, 초음파 수신부가 상기 대상체로부터 반사된 반사파를 수신하는 단계와, 비교부가 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형을 비교하여 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 단계와, 상기 초음파 구동부가 상기 검출된 차이 값을 이용하여 상기 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 단계 및 상기 초음파 송신부가 상기 제2 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 비교부가 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 단계는, 상기 비교부가 상기 반사파의 파형이 미리 설정된 값 이상인 적어도 하나의 검출 구간을 설정하는 단계와, 상기 비교부가 상기 적어도 하나의 검출 구간을 복수의 단위 구간으로 분할하는 단계 및 상기 비교부가 상기 복수의 단위 구간에서 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 초음파 구동부가 상기 제2 구동 신호를 생성하는 단계는, 상기 초음파 구동부가 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 상기 초음파 구동부가 상기 복수의 단위 구간 중 적어도 하나의 단위 구간을 선택하는 단계 및 상기 초음파 구동부가 상기 적어도 하나의 단위 구간에 대해 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 초음파 구동부는, 상기 복수의 단위 구간 전체에 위치하는 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 반사파의 포락선(Envelope)에 근접하는 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치는 초음파를 발생시키기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 초음파 구동부와, 상기 제1 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하는 초음파 송신부와, 상기 대상체로부터 반사된 반사파를 수신하는 초음파 수신부 및 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형을 비교하여 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 비교부를 포함하며, 상기 초음파 구동부는 상기 비교부에서 검출된 차이 값을 이용하여 상기 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하고, 상기 초음파 송신부는 상기 제2 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 비교부는, 상기 반사파의 파형이 미리 설정된 값 이상인 적어도 하나의 검출 구간을 설정하고, 상기 적어도 하나의 검출 구간을 복수의 단위 구간으로 분할하며, 상기 복수의 단위 구간에서 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 초음파 구동부는, 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 상기 복수의 단위 구간 중 적어도 하나의 단위 구간을 선택하며, 상기 적어도 하나의 단위 구간에 대해 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 초음파 구동부는, 상기 복수의 단위 구간 전체에 위치하는 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 반사파의 포락선(Envelope)에 근접하는 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치에 따르면, 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호를 변화시켜 반사파의 파형에 대응하는 제2 구동 신호를 생성함으로써, 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있으므로 초음파 센서의 사용 환경 등에 상관 없이 측정 결과를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치에 따르면, 반사파의 검출 구간을 구성하는 복수의 단위 구간에서 검출된 복수의 차이 값 중 특정 단위 구간에서 검출된 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호를 변화시킴으로써, 보다 간단한 방법으로 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치에 따르면, 반사파의 검출 구간을 구성하는 전체 단위 구간에서 검출된 모든 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호를 변화시킴으로써, 보다 정확한 방법으로 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치를 이용한 초음파 센서 감도 보상 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치에서 초음파 센서의 감도를 보상하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 비교부가 제1 구동 신호와 반사파의 차이 값을 검출하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 비교부가 제1 구동 신호와 반사파의 차이 값을 검출하는 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)는, 초음파 구동부(110), 초음파 송신부(120), 초음파 수신부(130), 비교부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
초음파 구동부(110)는 초음파 송신부(120)에서 초음파를 발생시키기 위한 구동 신호를 생성할 수 있다. 이러한 초음파 구동부(110)는 초음파 센서의 감도를 보상하기 위한 초기화 단계에서 제1 구동 신호를 생성하고, 추후 비교부(140)에서 검출된 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값에 따라 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 최종적으로 제2 구동 신호를 생성할 수 있다. 이러한 초음파 구동부(110)는 디지털 아날로그 변환기(Digital-Analog Converter, DAC)를 사용할 수 있다. 초음파 구동부(110)가 제1 구동 신호로부터 제2 구동 신호를 생성하는 방법은 도 6 내지 도 9를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
초음파 송신부(120)는 초음파 구동부(110)에서 생성된 제1 구동 신호에 따라 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하고, 초음파 수신부(130)는 대상체로부터 반사된 반사파를 수신할 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 초음파 수신부(130)는 수신된 반사파를 증폭시키기 위한 초음파 증폭기(Amplifier)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 초음파 수신부(130)를 통해 수신되는 반사파의 크기는 초음파 센서 각각의 편차, 초음파 센서를 구성하는 소자의 편차, 초음파 센서의 사용 환경에 따라 변화하므로, 초음파 센서가 오작동할 수 있다는 문제점이 있다.
비교부(140)는 초음파 구동부(110)에서 생성된 제1 구동 신호의 파형와 초음파 수신부(130)에서 수신된 반사파의 파형을 비교하여 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 검출할 수 있다. 비교부(140)가 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
제어부(150)는 초음파 구동부(110), 초음파 송신부(120), 초음파 수신부(130) 및 비교부(140)에 각각 연결되며, 초음파 구동부(110), 초음파 송신부(120), 초음파 수신부(130) 및 비교부(140)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 초음파 구동부(110)가 제1 구동 신호를 생성하도록 제어하고, 초음파 구동부(110)로부터 생성된 제1 구동 신호를 초음파 송신부(120)로 전송하여 초음파를 발생시키도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 비교부(140)가 제1 구동 신호의 파형와 초음파 수신부(130)에서 수신된 반사파의 파형을 비교하여 제1 구동 신호의 파형과 반사파의 파형의 차이 값을 검출하도록 제어하고, 초음파 구동부(110)가 비교부(140)에서 검출된 차이 값에 따라 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하도록 제어할 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)는 초음파 센서 감도 보상 장치(100)의 동작에 필요한 프로그램, 제어부(150)에서 처리한 각종 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)는 제어부(150)에서 처리된 각종 데이터를 외부 장치로 전송하거나, 외부 장치로부터 초음파 센서 감도 보상 장치(100)에 필요한 제어 명령 등 각종 정보를 수신하는 통신부를 더 포함할 수도 있다.
이상, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)를 이용한 초음파 센서 감도 보상 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치를 이용한 초음파 센서 감도 보상 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치에서 초음파 센서의 감도를 보상하는 예를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 구동부(110)는 초음파 송신부(120)에서 초음파를 발생시키기 위한 제1 구동 신호(S1)를 생성할 수 있다(S210). 그리고, 초음파 송신부(120)는 초음파 구동부(110)에서 생성된 제1 구동 신호(S1)에 따라 초음파를 발생시켜 대상체로 송신할 수 있다(S220). 이러한 제1 구동 신호(S1)는 외부 장치(도시되지 않음)를 통해 입력된 값에 기초하여 초음파가 미리 정해진 파형을 가지도록 디지털 아날로그 변환기 형태인 초음파 구동부(110)에서 생성될 수 있다. 도 3에 도시된 제1 구동 신호(S1)의 파형은 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않고, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
초음파 수신부(130)는 초음파 송신부(120)로부터 송신된 초음파가 대상체로부터 반사된 반사파(W)를 수신할 수 있다(S230). 이 때, 초음파 수신부(130)를 통해 수신되는 반사파(W)의 크기가 작은 경우, 초음파 수신부(130)에 포함된 초음파 증폭기(도시되지 않음)를 통해 수신되는 반사파(W)를 원하는 크기만큼 증폭시킬 수 있다.
초음파 수신부(130)가 반사파(W)를 수신하고 난 후(S230), 비교부(140)는 초음파 구동부(110)에서 생성된 제1 구동 신호(S1)의 파형와 초음파 수신부(130)에서 수신된 반사파(W)의 파형을 비교하여 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값을 검출할 수 있다(S240).
도 3의 (a)에서는 비교부(140)가 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형을 함께 나타내는 그래프에서 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값을 검출하는 모습을 나타내고 있다.
도 3의 (a)에서는 그래프 상의 특정 위치 X1(특정 시간 또는 특정 거리를 의미함)에서 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값이 Δh인 예를 도시하고 있다. 이러한 차이 값은 반사파(W)의 전체 구간에 대해 검출될 수 있으며, 제2 구동 신호(S2)를 생성할 ?에 이용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 비교부(140)가 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값을 검출하고 난 후(S240), 초음파 구동부(110)는 비교부(140)에서 검출된 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호(S1)의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성하고(S250), 초음파 송신부(120)는 초음파 구동부(110)에서 생성된 제2 구동 신호(S2)에 따라 초음파를 발생시킬 수 있다(S260).
도 3의 (b)에서는 초음파 구동부(110)가 도 3의 (a)에서 검출된 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호(S1)의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성하는 모습을 나타내고 있다.
도 3의 (b)에서는 그래프 상의 특정 위치 X1에서의 차이 값 Δh을 이용하여 제1 구동 신호(S1)의 전체를 Δh 이상 작아지도록 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성한 예를 도시하고 있다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 제1 구동 신호(S1)의 파형 및 반사파(W)의 파형은 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 초음파 센서의 종류, 사용 용도 등에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법의 경우, 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형의 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호(S1)를 변화시켜 반사파(W)의 파형에 대응하는 제2 구동 신호(S2)를 생성함으로써, 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있으므로 초음파 센서의 사용 환경 등에 상관 없이 측정 결과를 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)의 비교부(140)가 제1 구동 신호(S1)와 반사파(W)의 차이 값을 검출하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 비교부가 제1 구동 신호와 반사파의 차이 값을 검출하는 과정을 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 비교부가 제1 구동 신호와 반사파의 차이 값을 검출하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 비교부(140)는 반사파(W)의 파형이 미리 설정된 값 이상인 적어도 하나의 검출 구간을 설정할 수 있다(S241). 그리고, 비교부(140)는 적어도 하나의 검출 구간을 복수의 단위 구간으로 분할할 수 있다(S242). 마지막으로, 비교부(140)는 복수의 단위 구간에서 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출할 수 있다(S243).
도 5의 (a)에서는 도 3에 도시된 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형을 나타내고, 도 5의 (b)에서는 도 5의 (a)에 도시된 예에서 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출하는 예를 도시하고 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 비교부(140)는 전체 구간에서 반사파(W)의 파형이 미리 설정된 값(H0) 이상인 구간을 1 개의 검출 구간(X)으로 설정하고, 검출 구간(X)을 n 개의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)으로 분할한 후, 각각의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에서 제1 구동 신호(S1)의 파형과 반사파(W)의 파형에 대한 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n)을 검출할 수 있다. 이 때, n 개의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n) 중 특정 단위 구간(Δxk)에서의 차이 값(Δhk)은 서로 다른 값을 가질 수 있다.
도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 검출 구간(X) 및 복수의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)은 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)의 초음파 구동부(110)가 제2 구동 신호(S2)를 생성하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 일 예를 나타내는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 예를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 구동부(110)는 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단할 수 있다(S251). 단계 S251에서의 판단 결과, 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 초음파 구동부(110)는 복수의 단위 구간 중 적어도 하나의 단위 구간을 선택한 후(S252), 적어도 하나의 단위 구간에 대해 제1 구동 신호(S1)의 파형을 반사파(W)의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다(S253).
도 7의 (a)에서는 도 5의 (b)에 도시된 복수의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에 대해 검출된 복수의 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n)을 나타내고 있고, 도 7의 (b)에서는 특정 단위 구간에서 도 7의 (a)에 도시된 제1 구동 신호(S1)의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성하는 예를 도시하고 있다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 초음파 구동부(11)는 전체 단위 구간 중에서 제2 단위 구간(Δx2), 제3 단위 구간(Δx3) 및 제4 단위 구간(Δx4)에 위치하는 제1 구동 신호(S1)를 각각 Δh2, Δh3 및 Δh4 이상 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다. 도 7의 (b)에서는 전체 단위 구간 중 서로 인접한 3 개의 단위 구간(Δx2, Δx3, Δx4)에 위치하는 제1 구동 신호(S1)를 변화시키는 예를 도시하고 있으나, 제1 구동 신호(S1)를 변화시키는 단위 구간의 개수 및 위치는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
한편, 단계 S251에서의 판단 결과, 복수의 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n) 중 적어도 하나가 음의 값을 가지는 경우, 초음파 구동부(110)는 제1 구동 신호(S1)를 그대로 제2 구동 신호(S2)로 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법의 경우, 반사파(W)의 검출 구간(X)을 구성하는 복수의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에서 검출된 복수의 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n) 중 특정 단위 구간에서 검출된 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호(S1)를 변화시킴으로써, 보다 간단한 방법으로 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있다.
한편, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치(100)의 초음파 구동부(110)는 모든 단위 구간에 대해 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 다른 예를 나타내는 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 장치의 초음파 구동부가 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 예를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 초음파 구동부(110)는 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단할 수 있다(S251). 단계 S251에서의 판단 결과, 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 초음파 구동부(110)는 복수의 단위 구간 전체에 대해 제1 구동 신호(S1)의 파형을 반사파(W)의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다(S254). 즉, 초음파 구동부(110)는, 복수의 단위 구간 전체에 위치하는 제1 구동 신호(S1)의 파형을 반사파(W)의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 반사파(W)의 포락선(Envelope)에 근접하는 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다.
도 9의 (a)에서는 도 5의 (b)에 도시된 복수의 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에 대해 검출된 복수의 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n)을 나타내고 있고, 도 9의 (b)에서는 전체 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에서 도 9의 (a)에 도시된 제1 구동 신호(S1)의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성하는 예를 도시하고 있다.
도 9의 (b)에서는 전체 단위 구간(Δx1, Δx2, ..., Δx1n)에 위치하는 제1 구동 신호(S1)를 각각의 차이 값 Δh1, Δh2, ..., Δh1n 이상 변화시켜 제2 구동 신호(S2)를 생성할 수 있다.
한편, 단계 S251에서의 판단 결과, 복수의 차이 값(Δh1, Δh2, ..., Δh1n) 중 적어도 하나가 음의 값을 가지는 경우, 초음파 구동부(110)는 제1 구동 신호(S1)를 그대로 제2 구동 신호(S2)로 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 감도 보상 방법의 경우, 반사파(W)의 검출 구간(X)을 구성하는 전체 단위 구간에서 검출된 모든 차이 값을 이용하여 제1 구동 신호(S1)를 변화시킴으로써, 보다 정확한 방법으로 초음파 센서의 감도를 민감하고 균일하게 조절할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 초음파 센서 감도 보상 장치
110: 초음파 구동부 120: 초음파 송신부
130: 초음파 수신부 140: 비교부
150: 제어부

Claims (8)

  1. 초음파 구동부가 제1 구동 신호를 생성하는 단계;
    초음파 송신부가 상기 제1 구동 신호에 따라 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하는 단계;
    초음파 수신부가 상기 대상체로부터 반사된 반사파를 수신하는 단계;
    비교부가 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형을 비교하여 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 단계;
    상기 초음파 구동부가 상기 검출된 차이 값을 이용하여 상기 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 초음파 송신부가 상기 제2 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시키는 단계를 포함하며,
    상기 비교부가 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 단계는,
    상기 비교부가 상기 반사파의 파형이 미리 설정된 값 이상인 적어도 하나의 검출 구간을 설정하는 단계;
    상기 비교부가 상기 적어도 하나의 검출 구간을 복수의 단위 구간으로 분할하는 단계; 및
    상기 비교부가 상기 복수의 단위 구간에서 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 구동부가 상기 제2 구동 신호를 생성하는 단계는,
    상기 초음파 구동부가 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 상기 초음파 구동부가 상기 복수의 단위 구간 중 적어도 하나의 단위 구간을 선택하는 단계; 및
    상기 초음파 구동부가 상기 적어도 하나의 단위 구간에 대해 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초음파 구동부는,
    상기 복수의 단위 구간 전체에 위치하는 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 반사파의 포락선(Envelope)에 근접하는 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 방법.
  5. 초음파를 발생시키기 위한 제1 구동 신호를 생성하는 초음파 구동부;
    상기 제1 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시켜 대상체로 송신하는 초음파 송신부;
    상기 대상체로부터 반사된 반사파를 수신하는 초음파 수신부; 및
    상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형을 비교하여 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형의 차이 값을 검출하는 비교부를 포함하며,
    상기 초음파 구동부는,
    상기 비교부에서 검출된 차이 값을 이용하여 상기 제1 구동 신호의 파형을 변화시켜 제2 구동 신호를 생성하고, 상기 초음파 송신부는 상기 제2 구동 신호에 따라 상기 초음파를 발생시키고,
    상기 비교부는,
    상기 반사파의 파형이 미리 설정된 값 이상인 적어도 하나의 검출 구간을 설정하고, 상기 적어도 하나의 검출 구간을 복수의 단위 구간으로 분할하며, 상기 복수의 단위 구간에서 상기 제1 구동 신호의 파형과 상기 반사파의 파형에 대한 복수의 차이 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 장치.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 초음파 구동부는,
    상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 복수의 차이 값이 모두 양의 값을 가지는 경우, 상기 복수의 단위 구간 중 적어도 하나의 단위 구간을 선택하며, 상기 적어도 하나의 단위 구간에 대해 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 초음파 구동부는,
    상기 복수의 단위 구간 전체에 위치하는 상기 제1 구동 신호의 파형을 상기 반사파의 파형과 동일하거나 작도록 변화시켜 상기 반사파의 포락선(Envelope)에 근접하는 제2 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 감도 보상 장치.
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