KR20150043664A - 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법 - Google Patents

초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150043664A
KR20150043664A KR20130122317A KR20130122317A KR20150043664A KR 20150043664 A KR20150043664 A KR 20150043664A KR 20130122317 A KR20130122317 A KR 20130122317A KR 20130122317 A KR20130122317 A KR 20130122317A KR 20150043664 A KR20150043664 A KR 20150043664A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
ultrasonic sensor
sensor cell
excitation time
graph
Prior art date
Application number
KR20130122317A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102020628B1 (ko
Inventor
김태식
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020130122317A priority Critical patent/KR102020628B1/ko
Publication of KR20150043664A publication Critical patent/KR20150043664A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102020628B1 publication Critical patent/KR102020628B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/02—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving mean values, e.g. root means square values

Abstract

본 발명은 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀에 인가하여, 주파수별 상기 초음파 센서 셀의 여진 시간을 측정하는 측정부, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 상기 초음파 센서 셀에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 획득부, 및 상기 획득부에서 획득된 상기 최적의 구동 주파수를 상기 초음파 센서 셀의 구동 주파수로 설정하는 제어부를 포함하는 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법{Device for optimizing the operating frequency of ultrasonic sensor and method thereof}
본 발명은 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 최적의 구동 주파수를 찾아 초음파 센서에 적용하는 기술에 관한 것이다.
초음파 센서는 압전효과를 이용하여 초음파 센서 셀을 진동시켜 초음파를 발생(송출)하고, 외부의 초음파에 의해 센서 셀이 진동될 경우 수신되는 신호를 감지하는 장치이다.
초음파 센서는 특정 주파수의 교류 신호를 압전 세라믹에 가할 경우 기계적 진동을 하는 역압전 효과를 이용하여 초음파를 송신하고, 반대로 압전 세라믹에 기계적 진동이 가해질 경우 전압이 발생하는 정압전 효과를 이용하여 초음파를 수신하는 것이다.
이때 사용되는 구동 주파수는 초음파 센서 셀 특성상 공진/반공진 주파수를 기준으로 정해지며, 구동 주파수가 공진 주파수에 맞춰질 경우 송신 음압이 최대가 되고, 반공진 주파수에 맞춰질 경우 수신 음압이 최대가 된다.
따라서, 초음파 센서는 초음파의 반사파를 감지하는 것이어서, 초음파 센서의 성능을 송신 성능, 수신 성능 중 어느 한 성능에만 맞출 수 없기 때문에, 일반적으로 구동 주파수를 공진 주파수와 반공진 주파수 중간값으로 정하게 된다.
제품마다 공진/반공진 주파수의 편차가 존재하며, 온도 등의 주변환경에 따라서도 공진/반공진 주파수가 변하기 때문에, 대량 생산시 구동 주파수를 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 중간 주파수로 선택할 경우, 즉 각 제품에 고정된 구동 주파수를 적용시켜 대량 생산할 경우, 제품 성능면에서 불량률이 증가할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 대량 생산시 불량률 증가의 문제점을 해결하기 위해 센서 셀 각각의 공진/반공진 주파수를 측정하여 최적 구동 주파수를 찾거나 온도를 감지해 온도에 따라 주파수를 최적화시키는 방법을 적용시킬 수 있다.
그러나, 공진/반공진 주파수를 직접 측정하여 최적 구동 주파수를 찾는 방법은 고가의 장비가 필요하며, 대량 생산의 경우 센서 모듈의 조립에 있어서 센서 셀마다 각각 다른 구동 주파수를 적용해야하기 때문에, 이에 대한 관리와 적용 측면에서 많은 시간과 인력이 필요하다는 문제점이 있으므로 실용성이 부족하다.
또한, 온도의 변화를 감지해서 주파수를 최적화하는 방법은 온도에 따라 공진 주파수가 변하는 특성을 이용하여 구동 주파수를 가변시켜주는 것이기 때문에, 근본적으로 센서 셀의 특성을 파악하여 구동주파수를 최적화시키지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명은 초음파 센서의 초음파 송출시 발생하는 여진의 시간을 이용하여 최적의 구동 주파수를 획득 및 적용할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치는 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀에 인가하여, 주파수별 상기 초음파 센서 셀의 여진 시간을 측정하는 측정부, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 상기 초음파 센서 셀에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 획득부, 및 상기 획득부에서 획득된 상기 최적의 구동 주파수를 상기 초음파 센서 셀의 구동 주파수로 설정하는 제어부를 포함한다.
일 예로, 상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하며, 생성된 상기 제1 그래프의 측정 주파수의 구간의 중간값인 제1 주파수를 상기 최적의 구동 주파수로 획득한다.
다른 예로, 상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하고, 생성된 상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점을 구하며, 구해진 상기 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 상기 최적의 구동 주파수로 획득한다.
또 다른 예로, 상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하고, 생성된 상기 제1 그래프의 측정 주파수의 구간의 중간값인 제1 주파수로, 상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 제2 주파수로 구하며, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 오차가 소정값 이내인 경우, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득한다.
덧붙여, 상기 측정부는 상기 초음파 센서 셀의 초음파 펄스 출력 시작부터 여진까지의 시간을 여진 시간으로 측정한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치에 의한 구동 주파수 최적화 방법은 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀에 인가하여, 주파수별 상기 초음파 센서 셀의 여진 시간을 측정하는 단계, 측정된 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 상기 초음파 센서 셀에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 단계, 및
획득된 상기 최적의 구동 주파수를 상기 초음파 센서 셀의 구동 주파수로 설정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 획득하는 단계는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하는 단계, 상기 제1 그래프의 측정 주파수 구간의 중간값을 제1 주파수로 구하는 단계, 상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 제2 주파수로 구하는 단계. 및 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 단계를 포함한다.
덧붙여, 상기 획득하는 단계는 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 오차를 계산하는 단계, 및 상기 오차가 소정값 이내인 경우, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성능 편차가 많은 초음파 센서 셀에 대해 고정 구동 주파수를 사용하는 것보다 간단한 방법으로 초음파 센서 셀마다 최적의 구동 주파수를 찾고 적용함으로써, 최종 생산라인에서 초음파 센서 각각마다 구동 주파수를 최적화시켜 생산하여 성능 및 품질이 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 주차 보조 시스템(PAS:Parking Assistance System)의 초음파 센서 셀의 성능 편차 및 환경적 요인 등에 의한 오작동률을 감소시킬 수 있어서, 운전자에게 주차 안내를 정확하게 해줄 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치를 포함하는 전체 시스템 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 센서 셀의 여진 신호를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 센서 셀의 구동 주파수별 여진 신호 파형을 예시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 여진 신호 그래프를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 최적의 구동 주파수를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 센서 셀의 불량 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 방법 흐름도.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명하기 전, 초음파 센서는 환경에 따라 민감하게 반응하기 때문에 사용되는 시점의 초기에 주파수 최적화를 이용하여 구동 주파수를 설정하는 것이고, 초음파 공진 주파수는 초음파 센서 주변의 환경 및 고체, 액체, 기체로 된 초음파 매질의 온도/밀도 등의 상태에 따라 변하는 것이다.
즉, 본 발명은 기본적으로 초음파 센서의 여진 신호를 이용하여 주파수를 최적화하기 때문에 센서에 근접한 물체가 없는 환경, 즉 여진 시간에 영향을 주지 않는 환경에서 구동 주파수의 최적화 동작이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치를 포함하는 전체 시스템 블록도이다. 도시된 바와 같이, 전체 시스템은 초음파 센서 셀(10)과 구동 주파수 최적화 장치(20)를 포함한다. 일 예로, 초음파 센서 셀(10)과 구동 주파수 최적화 장치(20)는 단일의 모듈로 구현될 수 있다. 다른 예로, 초음파 센서 셀(10)과 구동 주파수 최적화 장치(20)는 물리적으로 이격되어 있으며, 통신 인터페이스(예를 들어, CAN 통신 모듈)를 통해 연결되도록 구현될 수 있다.
초음파 센서 셀(10)은 초음파 신호를 발생(송출)하고, 그에 대한 반사 신호를 수신하기 위한 구성이다. 바람직하게, 초음파 센서 셀(10)에 기설정되어 있는 구동 주파수는 기본 설계 요소(factor)이기 때문에, 초음파 센서 셀 설계업체에 의해 제공된 사양서(예컨대 48kHz용 센서, 60kHz용 센서 등)를 토대로 설정될 수 있다.
구동 주파수 최적화 장치(20)는 초음파 센서 셀(10)의 여진 시간을 측정하여 최적의 구동 주파수를 찾고, 초음파 센서 셀(10)에 최적의 구동 주파수를 적용하여 초음파 센서 셀(10)을 제어하는 컨트롤러이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 측정부(210), 획득부(220) 및 제어부(230)를 포함한다.
측정부(210)는 초음파 센서 셀(10)로부터 초음파 신호(펄스)가 출력된 후 초음파 센서 셀(10)의 기계적 진동에 의한 여진 시간을 측정하는 구성이다.
일반적으로 여진 시간(Ring Down Time)이란, 초음파 센서 셀(10)로부터 초음파 펄스가 출력된 후 초음파 센서 셀(10)의 기계적인 진동에 의한 여진 시간을 말한다. 그러나, 본 발명에서의 여진 시간은 초음파 센서 셀(10)의 초음파 펄스 출력 시작부터 여진까지의 시간(Δt + Decay time)을 말한다. 도 2의 (B)는 (A)의 초음파 펄스 파형에서 음수(-) 영역의 파형을 제외하고 파형의 외각선 만을 나타낸 것이다.
구체적으로, 측정부(210)는 초음파 센서 셀(10)에 기설정된 구동 주파수가 포함된 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀(10)에 인가하면서 각 주파수별 여진 시간을 측정한다.
바람직하게, 측정부(210)는 기설정된 구동 주파수가 포함된 특정 주파수 영역을 스캔하는 동작을 먼저 수행할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서 셀(10)의 기계적 공진 주파수와 구동 주파수가 기설정된 허용 편차 이상으로 상이한 경우, 초음파 센서 셀(10)이 정상적으로 공진하지 않기 때문에, 도 3에서의 파란색 실선 외부의 파형들과 같이 정상적인 여진 시간이 측정되지 않고 파형이 깨지거나 지나치게 짧게 측정된다.
기설정된 구동 주파수를 포함하는 특정 주파수 영역 내의 존재하는 여진 시간 파형들(도 3의 파란색 실선 이내의 파형들)은 정상적인 파형들이므로, 특정 주파수 범위 내에서 초음파 센서 셀(10)의 정상적인 공진 주파수와 기설정된 구동 주파수가 정확히 일치할 때 여진 시간이 가장 짧다. 그러나, 여진 시간은 아날로그 신호이기 때문에 변동이 심하고, 최적 구동 주파수와 그 인근 주파수 간의 여진 시간에는 큰 차이가 없으므로, 여진 시간이 최저인 주파수를 최적의 구동 주파수라 할 수 없다.
획득부(220)는 측정부(210)에서 측정된 특정 주파수 영역 내 주파수별 여진 시간을 토대로 초음파 센서 셀(10)에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 구성이다.
구체적으로, 획득부(220)는 측정부(210)에서 측정된 특정 주파수 영역 내 주파수별 여진 시간을 이용하여, 도 4의 (b)와 같이 x축은 측정 주파수, y축은 여진 시간인 그래프를 생성할 수 있다. 이때, 획득부(220)는 도 4의 (a)와 같이 주파수별로 표를 만들어 표시하고, 표로 만들어진 데이터를 도 4의 (b)와 같이 그래프로 생성할 수 있다. 바람직하게, 획득부(220)는 특정 주파수 영역 내(도 4의 (a)의 파란색 실선 이내)에서 측정된 여진 시간을 이용하여, 도 5와 같이 제1 그래프를 생성한다.
획득부(220)는 생성된 제1 그래프의 측정 주파수들의 중간 주파수(제1 주파수)를 최적의 구동 주파수로 획득한다. 다른 예로, 획득부(220)는 생성된 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점을 구하며, 구해진 최대점에 대응되는 x축의 주파수(제2 주파수)를 최적의 구동 주파수로 획득할 수도 있다. 즉, 획득부(220)는 제1 주파수와 제2 주파수 중 적어도 하나를 최적의 구동 주파수로 획득할 수 있다.
여기서, 커프 피팅 기법은 여진 시간 그래프를 다항식의 그래프로 근사화하여 표현하는 수치 해석 분야에서 사용되는 것으로, 최소제곱법, 최소절대 오차법, Disquare법 등의 여려 기법 등이 있다. 바람직하게, 커브 피팅 시 2차 다항식 그래프로 근사화될 수 있으며, 경우에 따라서는 3차 다항식 그래프로 근사화될 수도 있다.
일반적인 초음파 센서의 경우 구동 주파수가 센서의 공진 주파수에 맞춰질수록 송신 성능이 좋아지고 반공진 주파수에 맞춰질수록 수신 성능이 좋아진다. 즉, 최적의 구동 주파수는 초음파 센서 셀(10)의 수신 성능이 최적화되는 반공진 주파수라 할 수 있다. 송수신에 최적화된 초음파 센서 셀(10)의 구동 주파수는 공진 주파수와 반공진 주파수(
Figure pat00001
)의 중간 주파수이기 때문에, 획득부(220)는 주파수 스캔을 통해 얻은 반공진 주파수와 사전에 실험을 통해 통계 분석된 초음파 센서 셀(10)의 공진/반공진 주파수의 차이값(
Figure pat00002
)의 평균값을 이용하여 수학식 1과 같이 최적 주파수(
Figure pat00003
)를 구할 수 있다.
Figure pat00004
덧붙여, 획득부(220)는 제1 주파수와 제2 주파수를 이용하여 초음파 센서 셀(10)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 도 6의 (a)와 같이 제1 주파수와 제2 주파수 간의 오차가 소정값(예를 들어, 0.6kHz(1 step)) 이내인 경우, 초음파 센서 셀(10)은 양품(가품)인 것으로 판단하고 제1 또는 제2 주파수를 최적의 구동 주파수로 획득한다. 즉, 도 6의 (b)와 같이 특정 주파수 영역의 그래프를 3차 커브 피팅하였을 때의 최대값에 대응되는 주파수(제2 주파수)와 제1 주파수 간의 오차가 소정값보다 큰 경우(|OptFreq1-OptFreq2|>1 step), 초음파 센서 셀(10)이 불량품인 것으로 판단한다.
제어부(230)는 획득부(220)에서 획득된 최적의 구동 주파수를 초음파 센서 셀(10)에 적용하여, 최적의 구동 주파수에 의해 초음파 센서 셀(10)이 동작하도록 제어한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 성능 편차가 많은 초음파 센서 셀에 대해 고정 구동 주파수를 사용하는 것보다 간단한 방법으로 초음파 센서 셀마다 최적의 구동 주파수를 찾고 적용함으로써, 최종 생산라인에서 초음파 센서 각각마다 구동 주파수를 최적화시켜 생산하여 성능 및 품질이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 방법 흐름도이다.
먼저, 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치(20)는 초음파 센서 셀(10)의 주파수별 여진 시간을 측정한다(S100).
구체적으로, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 기설정된 구동 주파수가 포함된 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀(10)에 인가하면서 각 주파수별 여진 시간을 측정한다. 여기서, 기설정된 구동 주파수는 기본 설계 요소(factor)이기 때문에, 초음파 센서 셀 설계업체에 의해 제공된 사양서(예컨대 48kHz용 센서, 60kHz용 센서 등)를 토대로 설정될 수 있다. 또한, 여기서 특정 주파수 영역은 초음파 센서 셀(10)의 여진 시간 파형이 도 3의 파란색 실선 이내의 파형들과 같이 정상적인 파형들이 감지되는 주파수 영역으로써, 기설정된 구동 주파수와 근접한 주파수의 영역일 수 있다.
구동 주파수 최적화 장치(20)는 단계 S100에서 측정된 주파수별 여진 시간을 이용하여 그래프를 생성한다(S200).
구체적으로, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 측정된 주파수별 여진 시간을 토대로 도 4의 (b)와 같이 x축은 측정 주파수, y축은 여진 시간인 그래프를 생성할 수 있다. 이때, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 도 4의 (a)와 같이 주파수별로 표를 만들어 표시하고, 표로 만들어진 데이터를 도 4의 (b)와 같이 그래프로 생성할 수 있다. 구동 주파수 최적화 장치(20)는 도 4의 (b)와 같은 그래프에서 정상적인 파형이 감지되는 특정 주파수 영역 내의 주파수별 여진 시간 그래프인 제1 그래프를 도 5와 같이 생성할 수 있다. 즉, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 특정 주파수 범위 내(도 4의 (a)의 파란색 실선 이내)에서 측정된 여진 시간을 이용하여, 도 5와 같이 제1 그래프를 생성할 수 있는 것이다.
구동 주파수 최적화 장치(20)는 단계 S200에서 생성된 그래프에서 최적의 구동 주파수를 획득한다(S300).
구체적으로, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 단계 S200에서 생성된 제1 그래프의 측정 주파수들의 중간값(제1 주파수)을 최적의 구동 주파수로 획득한다.
덧붙여, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 단계 S300에서 획득된 최적의 구동 주파수의 유효성을 판단한다(S400).
구체적으로, 단계 S200에서 생성된 제1 그래프를 도 6의 (a)와 같이 커프 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점에 대응되는 x축의 주파수(제2 주파수(OptFreq2))를 구한다. 여기서, 커프 피팅 기법은 여진 시간 그래프를 다항식의 그래프로 근사화하여 표현하는 수치 해석 분야에서 사용되는 것으로, 최소제곱법, 최소절대 오차법, Disquare법 등의 여려 기법 등이 있다. 바람직하게, 커브 피팅 시 2차 다항식 그래프로 근사화될 수 있으며, 경우에 따라서는 3차 다항식 그래프로 근사화될 수도 있다.
구동 주파수 최적화 장치(20)는 제1 주파수와 제2 주파수를 이용하여 유효성 판단, 즉 초음파 센서 셀(10)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 만약, 도 6의 (a)와 같이 제1 주파수와 제2 주파수 간의 오차가 소정값(예를 들어, 0.6kHz(1 step)) 이내인 경우, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 초음파 센서 셀(10)이 양품(가품)인 것으로 판단하고 제1 주파수를 초음파 센서 셀(10)의 구동 주파수로 적용한다(S600).
즉, 구동 주파수 최적화 장치(20)는 도 6의 (b)와 같이 특정 주파수 영역의 그래프를 3차 커브 피팅하였을 때의 최대값에 대응되는 주파수(제2 주파수)와 제1 주파수 간의 오차가 소정값보다 큰 경우(|OptFreq1-OptFreq2|>1 step), 초음파 센서 셀(10)이 불량품인 것으로 판단한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 성능 편차가 많은 초음파 센서 셀에 대해 고정 구동 주파수를 사용하는 것보다 간단한 방법으로 초음파 센서 셀마다 최적의 구동 주파수를 찾고 적용함으로써, 최종 생산라인에서 초음파 센서 각각마다 구동 주파수를 최적화시켜 생산하여 성능 및 품질이 향상될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 초음파 센서 셀 20 : 구동 주파수 최적화 장치
210 : 측정부 220 : 획득부
230 : 제어부

Claims (8)

  1. 기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀에 인가하여, 주파수별 상기 초음파 센서 셀의 여진 시간을 측정하는 측정부;
    상기 측정부에 의해 측정된 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 상기 초음파 센서 셀에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 획득부; 및
    상기 획득부에서 획득된 상기 최적의 구동 주파수를 상기 초음파 센서 셀의 구동 주파수로 설정하는 제어부;
    를 포함하는 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하며, 생성된 상기 제1 그래프의 측정 주파수의 구간의 중간값인 제1 주파수를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하고, 생성된 상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점을 구하며, 구해진 상기 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로, x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하고, 생성된 상기 제1 그래프의 측정 주파수의 구간의 중간값인 제1 주파수로, 상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 제2 주파수로 구하며, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 오차가 소정값 이내인 경우, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 초음파 센서 셀의 초음파 펄스 출력 시작부터 여진까지의 시간을 여진 시간으로 측정하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치.
  6. 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치에 의한 구동 주파수 최적화 방법으로서,
    기설정된 특정 주파수 영역 내의 주파수를 가변적으로 초음파 센서 셀에 인가하여, 주파수별 상기 초음파 센서 셀의 여진 시간을 측정하는 단계;
    측정된 상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 상기 초음파 센서 셀에 대한 최적의 구동 주파수를 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 최적의 구동 주파수를 상기 초음파 센서 셀의 구동 주파수로 설정하는 단계;
    를 포함하는 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 :
    상기 주파수별 상기 여진 시간을 토대로 x축이 측정 주파수, y축이 여진 시간인 제1 그래프를 생성하는 단계;
    상기 제1 그래프의 측정 주파수 구간의 중간값을 제1 주파수로 구하는 단계;
    상기 제1 그래프를 커브 피팅(Curve Fitting)하여 얻어지는 곡선의 최대점에 대응되는 x축의 주파수를 제2 주파수로 구하는 단계; 및
    상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 단계;
    를 포함하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 :
    상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 오차가 소정값 이내인 경우, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 적어도 하나를 상기 최적의 구동 주파수로 획득하는 단계;
    를 더 포함하는 것인 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 방법.
KR1020130122317A 2013-10-15 2013-10-15 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법 KR102020628B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130122317A KR102020628B1 (ko) 2013-10-15 2013-10-15 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130122317A KR102020628B1 (ko) 2013-10-15 2013-10-15 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150043664A true KR20150043664A (ko) 2015-04-23
KR102020628B1 KR102020628B1 (ko) 2019-09-10

Family

ID=53036126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130122317A KR102020628B1 (ko) 2013-10-15 2013-10-15 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102020628B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107957580A (zh) * 2016-10-18 2018-04-24 奥特润株式会社 超声波传感器装置及超声波传感器装置的感测方法
KR20190037891A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 센서텍(주) 온도 신뢰성을 향상시키기 위한 초음파 센서 구동 장치
KR20190048137A (ko) * 2017-10-30 2019-05-09 현대오트론 주식회사 초음파 처리 장치 및 방법
US10795008B2 (en) 2015-12-15 2020-10-06 Hyundai Autron Co., Ltd. Apparatus and method for optimizing ultrasonic signal

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH078909A (ja) * 1993-06-28 1995-01-13 Olympus Optical Co Ltd 超音波振動子の駆動装置
JP2002177268A (ja) * 2001-12-10 2002-06-25 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd 超音波診断装置
JP2004325129A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Ricoh Elemex Corp 超音波レベル計の周波数選定方法及び超音波レベル計
JP2012181149A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Denso Corp 超音波検知装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH078909A (ja) * 1993-06-28 1995-01-13 Olympus Optical Co Ltd 超音波振動子の駆動装置
JP2002177268A (ja) * 2001-12-10 2002-06-25 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd 超音波診断装置
JP2004325129A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Ricoh Elemex Corp 超音波レベル計の周波数選定方法及び超音波レベル計
JP2012181149A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Denso Corp 超音波検知装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10795008B2 (en) 2015-12-15 2020-10-06 Hyundai Autron Co., Ltd. Apparatus and method for optimizing ultrasonic signal
CN107957580A (zh) * 2016-10-18 2018-04-24 奥特润株式会社 超声波传感器装置及超声波传感器装置的感测方法
KR20180042764A (ko) * 2016-10-18 2018-04-26 현대오트론 주식회사 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법
US11294043B2 (en) 2016-10-18 2022-04-05 Hyundai Mobis Co., Ltd. Ultrasonic sensor device and sensing method of ultrasonic sensor device
KR20190037891A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 센서텍(주) 온도 신뢰성을 향상시키기 위한 초음파 센서 구동 장치
KR20190048137A (ko) * 2017-10-30 2019-05-09 현대오트론 주식회사 초음파 처리 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102020628B1 (ko) 2019-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102181339B1 (ko) 탄성 검출 방법 및 기기
EP2661329B1 (en) Improvements in or relating to ultrasound generating apparatus, and methods for generating ultrasound
KR20150043664A (ko) 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 그 방법
WO2005077029A3 (en) Transducer in-situ testing apparatus and method
US9101958B2 (en) Electromechanical transducer
Feeney et al. High-frequency measurement of ultrasound using flexural ultrasonic transducers
KR101825363B1 (ko) 진동막의 고유 주파수 획득 방법 및 시스템
CN204031455U (zh) 一种激光振膜fo测试仪
CN104359972A (zh) 检测物体物理属性的方法和装置
KR101030325B1 (ko) 다이나믹 댐퍼용 고유진동수 측정장치
CN104125532A (zh) 激光振膜f0测试仪
US20200163654A1 (en) Method and apparatus to calibrate ultrasound transducers
KR101939383B1 (ko) 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법
JP3725515B2 (ja) 非破壊検査装置
TW201423058A (zh) 用於確定超聲振盪系統的工作範圍的方法和電路佈置
KR101905873B1 (ko) 초음파 센서의 구동 주파수 최적화 장치 및 방법
CN110895258A (zh) 一种带有温度补偿功能的压电阻抗监测系统及方法
US20220314361A1 (en) Ultrasonic machining device, method for configuring an ultrasonic machining device, and system having an ultrasonic machining device of this type
JP5733029B2 (ja) 水中送波器の検査装置及び検査方法
JP2016027321A (ja) 超音波検査方法および探触子設置治具
CN109798973B (zh) 非接触式超声换能器固有频率的测试法
KR101685039B1 (ko) 초음파 센서 감도 보상 방법 및 장치
US20210278375A1 (en) Method and device for compensating for coupling nonuniformities in ultrasonic testing
US20230028853A1 (en) Variable resonance frequency acoustic wave emission and/or detection device
JP5490187B2 (ja) 薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant