用于聲學地掃描區域的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于聲學地掃描一個區域的方法。借助聲學轉換器向該區域發送一個聲學發送脈沖并且借助該轉換器檢測一個接收信號，以便接收從該區域反射回來的發送脈沖。在該轉換器的接著發送脈沖的發送的過渡振動時間內檢測接收信號的實際相位變化曲線。在實際的相位變化曲線相對預先給定的額定相位變化曲線偏離的情況下在該區域內檢測到一個物體。此外，本發明涉及一個用于聲學地掃描一個區域的裝置，該裝置被構造用于執行上述方法。
【專利說明】用于聲學地掃描區域的方法和裝置現有技術
[0001]尤其是由機動車領域公知的是，為環境檢測而使用脈沖回波法。例如在停車輔助系統中使用超聲波轉換器，所述超聲波轉換器發送掃描脈沖并且又接收該掃描脈沖。由運行時間得出在轉換器與反射物體之間的間距。
[0002]聲學轉換器的質量和彈簧彈性一方面定義該轉換器的固有諧振頻率，另一方面構成機械的儲能器。存在一種能夠振動的系統，其在激勵結束后還過渡振動。在該過渡振動過程結束后開始接收周期。因此過渡振動定義一個靜止時間，在該靜止時間期間不被接收，并且該靜止時間在轉換器從發送模式轉換到接收模式時可被保持。
[0003]例如文獻DE102004020426A1作為問題提及該靜止時間，它通過過渡振動產生，所述過渡振動向下限制一個最小測量距離。該文獻提及了 20cm的距離作為最小測量距離或者測量邊界。關于這點，在該文獻中指出，較短距離的回波信號可與過渡振動合并并且不再能被檢測到。
[0004]雖然已知了，通過附加的機械阻尼可減小過渡振動。但是，由此減小了轉換器的整體靈敏度，因此該措施僅可被有限地應用。
[0005]盡管如此，經常希望可設置特別是用于機動車領域的、也能夠檢測較短距離內的物體距離傳感器。
【發明內容】
[0006]該任務通過根據獨立權利要求的方法和裝置解決。
[0007]本發明能夠在過渡振動時間期間檢測回波信號。由此能夠檢測在離聲學轉換器近距離內的物體。因此能夠檢測離聲學轉換器最近的在其它情況下的盲區。因此，在碰撞報警系統的范圍內能夠檢測特別重 要的區域，使得例如能夠實現在最近處調動。由此降低了碰撞危險。此外，能夠減小安全間距，而不會提高碰撞危險。本發明能夠用通常的裝置改裝，其中，尤其是已經存在的系統僅僅必須被很少地改進以用于實現本發明。
[0008]替代在過渡振動時間期間忽略反射的發送脈沖地，本發明規定了，在轉換器的過渡振動時間內詳細地分析該聲學轉換器的接收信號，以便盡管該轉換器過渡振動運動仍然能夠識別反射的發送脈沖。在轉換器的過渡振動時間內的接收信號由描述該過渡振動的信號分量以及描述反射的發送脈沖的信號分量組成。這里相對于通過反射的發送脈沖在轉換器中產生的信號分量，通過過渡振動產生的信號分量占有優勢。為了仍然能夠接收在轉換器的過渡振動時間期間射入的、反射的發送脈沖，觀察接收信號的相位信息。因為過渡振動性生能基本上通過轉換器的特性定義，也就是說通過彈簧常數和振動質量，所以可假設過渡振動性能是恒定的。該過渡振動性能直接反映在額定相位變化曲線中。因此也可以預給定額定相位變化曲線。當轉換器既不以電的方式也不以磁的方式激勵時，額定相位變化曲線描述關于接收信號的相位變化曲線的相位信息，所述接收信號由轉換器在過渡振動時間內輸出。額定相位變化曲線同樣描述轉換器的諧振頻率并且因此相應于轉換器的聲學特性，所述聲學特性生通過它的構造方式預給定。[0009]根據本發明為了在轉換器的過渡振動時間內接收反射的發送脈沖，接收信號的實際相位變化曲線被與額定相位變化曲線相比較。接收信號的實際相位變化曲線由轉換器的預先已知的實際過渡振動運動以及由反射的發送脈沖的影響組成，所述發送脈沖在過渡振動時間期間被射到轉換器上。已經認識到，反射的發送脈沖的影響可在過渡振動時間期間與過渡振動運動本身分開使得能夠實現相位信息、亦即實際相位變化曲線的觀察，尤其是因為額定相位變化曲線基本上僅通過轉換器本身的構造方式預給定及因此是恒定的。因此，根據本發明確定在實際相位變化曲線和額定相位變化曲線之間的偏離，其中，該偏離直接表明一個物體，該物體在過渡振動時間內向轉換器反射發送脈沖。該偏離反映了反射的發送脈沖的影響及由此反映發送脈沖的特性。
[0010]因此，本發明涉及一種用于聲學地掃描一個空間區域的方法，其中，首先借助聲學轉換器向該區域發送一個聲學發射脈沖。借助該轉換器檢測一個接收信號，以便接收被該區域反射的發送脈沖。在此，該接收信號特別以電的方式檢測，也就是說在轉換器的電連接端子上。在轉換器的過渡振動時間內，檢測接收信號的實際相位變化曲線。在此，描述時間上的實際相位變化曲線本身或者描述實際相位變化曲線的重要特征的信息被檢測。因此，實際相位變化曲線也能夠根據一些特征來檢測，所述特征僅表征實際相位變化曲線、但是不相同地描述它。當實際相位變化曲線相對于預給定的額定相位變化曲線偏離時，檢測在該區域內的物體。為此，實際相位變化曲線被與額定相位變化曲線相比較。這種比較可涉及時間上的相位變化曲線本身，或者可涉及表征相應相位變化曲線的特征。與發送脈沖的發送緊鄰的時間段被視為過渡振動時間。在過渡振動時間期間，轉換器本身不再以電的方式激勵，然而由于振動質量所存儲的動能及由于轉換器的彈性特性的勢能仍然繼續振動。
[0011]發送脈沖通過在轉換器上施加電激勵信號產生。因此，過渡振動時間以激勵信號的結束為開始。過渡振動時間的結束由轉換器的基本上被完全阻尼的固有振動定義，也就是說通過一個時間點，到該時間點轉換器基本上不再執行固有的振動運動。因此，當轉換器的固有振動基本上完全結束時，過渡振動時間結束。當轉換器的振動振幅顯著小于由聲學脈沖產生的振幅時，該聲學脈沖出自在被掃描的區域中占優勢的物體，轉換器的固有振動基本上完全結束。此外，過渡振動時間可被預給定并且直接取決于轉換器的構造方式。
[0012]額定相位變化曲線表征沒有電負載和聲負載的轉換器的振動。因此，額定相位變化曲線描述轉換器的一種振動，在這種振動中，轉換器既不以電的方式也不以聲學方式激勵。額定相位變化曲線根據轉換器的諧振頻率構建。諧振頻率又由轉換器的彈簧常數和質量得出。額定相位變化曲線特別是僅僅取決于轉換器的諧振頻率、而不依賴于轉換器的阻尼特性，只要它對轉換器的彈簧常數或者振動質量不起作用。因此，額定相位變化曲線相應于轉換器的諧振頻率，反之亦然。
[0013]此外，也可以檢測在實際信號變化曲線與額定信號變化曲線之間的相位中的偏離，其中，實際信號變化曲線相應于輸入信號，額定信號變化曲線相應于在過渡振動時間期間轉換器的信號振幅，當轉換器既不被電激勵也不被聲學激勵時。額定信號變化曲線被預給定并且僅僅通過轉換器的構造方式定義。該偏離根據描述實際信號變化曲線和額定信號變化曲線的相應相位的特征來檢測。因此，該偏離在此也相應于實際信號變化曲線和額定信號變化曲線的相位信息之間的差別。特別地，據以檢測偏離的特征描述額定相位變化曲線和實際相位變化曲線。因此，實際信號變化曲線的相位信息與額定信號變化曲線的相位信息之間差別的偏離的檢測相應于根據本發明的實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的偏離的檢測。
[0014]實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的偏離特別借助下面的措施檢測。
[0015]根據第一實施方式，比較實際相位變化曲線與額定相位變化曲線。這里，相位變化曲線可以連續地、準連續地或者時間離散地給出。原則上，實際相位變化曲線和額定相位變化曲線也可以值離散地給出。實際相位變化曲線和額定相位變化曲線或者描述它們的相位信息優選作為相對角度參數表示，它們在區間[-90°，90° I或者[0°，180° ]上描繪。因此，相對角度參數涉及一個振動周期內的相位并且對于多個振動周期是多義的。
[0016]在第二實施方式中，比較實際相位變化曲線的時間導數與額定相位變化曲線的時間導數。在此，首先在時間上既對實際相位變化曲線也對額定相位變化曲線尤其是借助微分器來求微分，以便得到時間導數。相應的相位變化曲線的時間導數在實際相位變化曲線的情況下相應于接收信號的瞬時頻率，及在額定相位變化曲線的情況下相應于諧振頻率。
[0017]第三實施方式設定，描述過零或者極值的實際相位變化曲線及描述過零或者極值的額定相位變化曲線。這里描述實際相位變化曲線的過零或者極值涉及相應于接收信號的實際信號變化曲線的過零或者極值。描述額定相位變化曲線的過零或者極值涉及預給定的額定信號變化曲線的過零或者極值。實際相位變化曲線的在一個預給定的時間段內出現的過零或者極值的數目被與額定相位變化曲線的在該時間段內出現的過零或者極值的數目相比較。這些數目之間的偏離被檢測。因此，實際相位變化曲線和額定相位變化曲線通過實際信號變化曲線和額定信號變化曲線的極值和過零描述。極值和過零特別通過它們相應的出現時間點表征，特別是不考慮極值的振幅值。實際信號變化曲線與額定信號變化曲線的過零之間或者極值之間的偏離涉及相應的出現時間點之間的偏離，這些時間點描述實際相位變化曲線和額定相位變化曲線。
[0018]優選地，實際信號變化曲線在一個時間段期間的過零或者極值的數目被與額定信號變化曲線在該時間段期間的過零或者極值的數目相比較。因此，采用的時間段相應于實際的和額定的信號變化曲線的相同的觀察時間段。過零的數目可以借助過零檢測器確定或者通過相應信號變化曲線的時間微分和微分后的信號變化曲線的極值的檢測確定。實際信號變化曲線的極值的數目和額定信號變化曲線的極值的數目可以通過峰值檢測裝置確定，其中極值或者是最小值或者是最大值。特別是，極值可通過實際信號變化曲線和額定信號變化曲線的時間微分以及通過相應微分后的信號變化曲線的過零檢測來采集。實際信號變化曲線或者額定信號變化曲線的過零或者極值的數目借助計數器采集，所述計數器例如可以在該時間段的開始置為零并且它在該時間段結束時的計數值給出相應的數目。在該時間段結束時可以復位該計數器。相應信號變化曲線的過零或者極值的數目相應于相應的信號變化曲線的瞬時頻率。同時，該數目相應于相應的相位變化曲線的瞬時頻率。在此,必要時可考慮取整誤差，所述取整誤差由于整數的計數方式產生，該計數方式在采集相應數目時使用。過零或者極值的數目相應于在該時間段內的接收信號或者說諧振頻率的振動周期的數目。額定信號變化曲線的過零或者極值的數目通過諧振頻率預給定并且因此可以是恒定的、預給定的數目、尤其是整數。
[0019]根據第四實施方式，實際信號變化曲線的過零或者極值的出現時間點被與額定信號變化曲線的過零或者極值的出現時間點相比較。這里，實際信號變化曲線的過零或者極值的出現時間點描述實際相位變化曲線。此外，額定信號變化曲線的過零或者極值的出現時間點描述額定相位變化曲線。尤其是當為了時間采集使用時鐘中信號時，這些出現時間點特別是可以作為值離散的數預給定。這些出現時間點被比較，其方式是檢測，是否描述實際相位變化曲線的出現時間點在時間上位于描述額定相位變化曲線的出現時間點之前或者之后。額定相位變化曲線的出現時間點描述諧振頻率并且周期性地分布。在額定相位變化曲線內的出現時間點的間隔相應于轉換器的諧振頻率的周期長度，其僅僅取決于轉換器的構造方式。額定相位變化曲線內的出現時間點可根據預給定的、時間上相對彼此等距的時間點描述，或者根據出現時間點之間固定的時間間隔描述。出現時間點優選時間離散地表示，使得時鐘信號能夠作為時基使用。
[0020]在第三和第四實施方式中，考慮實際信號變化曲線的過零或者極值，以便描述實際相位變化曲線或者額定相位變化曲線。對于實際的和額定的信號變化曲線有關的陳述對于實際的和額定的相位變化曲線同樣有效。
[0021]借助根據本發明的方法檢測物體的存在。在此，通過過渡振動時間的一個預給定的持續時間也給出位于轉換器與物體之間的距離。因此，當在過渡振動時間內檢測到物體時，可以同時說明，該物體位于一個最大距離之內，該最大距離相應于在過渡振動時間的持續時間上的信號運行時間。該運行時間在一個反射持續時間上持續，該反射持續時間從發送脈沖的發送一直持續到反射的脈沖的接收。
[0022]優選精確地說明轉換器與檢測到的物體之間的距離，其中采用一個時間段。從發送脈沖的發送持續到出現偏離的反射持續時間用于確定轉換器與檢測到的物體之間的距離。為了確定轉換器與檢測到的物體之間的距離，使用聲速，其中，直接從反射持續時間和聲速得出該距離。這里使用在距離檢測時通常的計算方法，如其由脈沖回波方法的領域中公知的那樣。原則上也可以檢測過渡振動時間內的多個偏離，其中，每一個偏離相應于一個物體和所屬的到轉換器的距離。根據本發明的對轉換器與被檢測到的物體之間的距離的確定可與通常的脈沖回波方法相類比，其中，根據本發明方法的偏離的出現時間點取代在通常的脈沖回波方法中接收脈沖的出現時間點。
[0023]此外設定，當在實際的與額定的相位變化曲線之間的偏離具有時間變化時，檢測到一個相對于轉換器運動的物體。因為該偏離涉及實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的偏離，所以該偏離的時間變化表示從該物體向轉換器反射的信號的變化。由從該物體反射的信號的時間變化可以推斷出:該物體相對于轉換器的位置發生變化。這相應于物體相對于轉換器的運動。物體與轉換器之間的相對速度根據實際相位變化曲線和額定相位變化曲線之間偏離的時間變化來檢測。該相對速度由偏離的時間上的變化根據相對速度與從其產生的偏離的時間變化之間預給定的相關性生得出。該相關性被預給定并且單調上升。該相關性結合在物體與轉換器之間存在的相對速度和由其產生的、在實際相位變化曲線和額定相位變化曲線之間的偏離的時間變化。因此，預給定的單調上升的相關性生描述多普勒效應，據此物體與轉換器之間的相對速度導致接收信號中的相位變化曲線的變化。在此，接收信號描述被該運動的物體反射的發送脈沖。該相關性可以以公式或者近似公式的形式說明，并且它還可以以查閱表的形式設定，優選與一個內插裝置組合。本發明的這一方案尤其是可與本發明的一種實施方式相結合，在該實施方式中實際相位變化曲線與額定相位變化曲線之間的偏離根據瞬時頻率或者根據與其等價的信息檢測。[0024]此外，可以使用根據本發明的方法用于區分物體相對轉換器的運動方向。在此，根據物體相對于轉換器運動，由此，實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更慢或者更快。以相同的方式，實際信號變化曲線比額定信號變化曲線更慢或者更快。當偏離描述了實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更慢時，檢測到一個運動方向，物體以該方向從轉換器離開地運動。這相應于朝向較小頻率的多普勒移動，其中，這在一個比額定相位變化曲線更慢的實際相位變化曲線中反映。也可以檢測與此互補的運動。當偏離描述了實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更快時，檢測到一個運動方向，物體以該方向朝向轉換器運動。代替觀察實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的速度，也可以彼此比較描述相位變化曲線的速度的頻率信息。如上所述，從相應的相位變化曲線的時間導數、從在相應相位變化曲線內的過零的數目或者通過描述在相應的相位變化曲線內瞬時頻率的其它參量得出這類頻率信息。這里使用的對于實際的和額定的相位變化曲線的變化速度的觀察相應于對于實際的和額定的信號變化曲線的變化速度的觀察，因為兩個變化速度描述了相同的相位信息。因此，在上述實施方式中為實際的和額定的相位變化曲線所涉及的有效陳述，對于實際的和額定的信號變化曲線也有效。
[0025]比額定相位變化曲線更慢的實際相位變化曲線在過零或者極值之間具有較長的時間間隔，因此描述接收信號的與諧振頻率相比較小的瞬時頻率。比額定相位變化曲線更快的實際相位變化曲線在過零或者極值之間具有較短的時間間隔，因此描述接收信號的與諧振頻率相比較大的瞬時頻率。這對于實際的和額定的信號變化曲線同樣有效，因為它們與實際的和額定的相位變化曲線一樣描述同樣的相位信息。
[0026]本發明的另一方案涉及根據本發明方法的一種專門應用。在此，轉換器被固定在機動車的車輛襯里中。聲學地掃描的空間區域位于機動車的周圍環境中。該區域基本上緊鄰轉換器旁邊開始。在檢測實際相位變化曲線與額定相位變化曲線之間的偏離時輸出一個警報信號，該警報信號描述在轉換器最近處的物體。因此根據本發明，本發明的物體檢測用于避免機動車的碰撞。因為本發明的掃描區域緊鄰在轉換器旁邊及從而緊鄰在機動車旁邊開始，因此，能夠使機動車非常接近物體地調動。在該應用中，該方法被在碰撞警報系統中、特別在停車輔助系統中使用。根據本發明，本發明的物體檢測描述一個物體，該物體位于距離轉換器不大于40cm、30cm、20cm或者IOcm遠的距離中。檢測這樣的物體，所述物體如此接近轉換器地定位，使得被它反射的發送脈沖在過渡振動期間入射到轉換器上。
[0027]此外，本發明涉及一種用于聲學地掃描一個區域的裝置。該裝置包括一個輸入/輸出接口，用于連接聲學轉換器、特別是如上所述的聲學轉換器。該裝置包括一個發送脈沖發生器和一個接收裝置。該發送脈沖發生器和該接收裝置分別與輸入/輸出接口連接。發送脈沖發生器通過輸入/輸出接口輸出發送信號到轉換器上，該轉換器將該發送信號轉換為聲學的發送脈沖。接收裝置通過輸入/輸出接口接收轉換器的接收信號。接收裝置包括一個比較器，它構造用于比較在轉換器的過渡振動期間在輸入/輸出接口上具有的實際相位變化曲線與一個預給定的額定相位變化曲線。實際相位變化曲線相應于接收信號的相位變化曲線，該接收信號從轉換器輸出到輸入/輸出接口。因此，被比較器使用的實際相位變化曲線是接收信號的實際相位變化曲線。接收裝置被構造用于，在實際相位變化曲線相對于額定相位變化曲線偏離時輸出一個物體信號，它表征一個位于該區域內的物體。
[0028]接收裝置優選包括微分器、過零檢測器、最大值檢測電路、最小值檢測電路或者相位控制電路。所述部件被連接在輸入/輸出接口與比較器之間。微分器用于從實際相位變化曲線確定瞬時頻率。以相同的方式，過零檢測器以及最大值-或者最小值檢測電路用于檢測實際相位變化曲線內的變化速度，以便由此描述一個表征接收信號的瞬時頻率的參量。在此，過零檢測器或者最大值-或者最小值檢測電路被構造用于確定過零、最大值或者最小值的出現時間點，根據它們確定變化速度。
[0029]特別是可以使用相位控制電路，借助該相位控制電路能夠跟蹤接收信號的相位，其中，該相位控制電路被構造用于描述瞬時頻率。該相位控制電路被構造用于輸出一個控制量，該控制量尤其是以電壓-或者電流控制的振動器的控制信號的形式描述相位的變化速度、也就是瞬時頻率，該振動器是相位控制電路的部分。
[0030]此外，本裝置包括一個存儲額定相位變化曲線的存儲器。該額定相位變化曲線以轉換器的諧振頻率的形式、以轉換器的諧振頻率的周期長度的形式或者還以時間標記的形式存儲，所述時間標記描述額定相位變化曲線的過零或者極值的時間點。
[0031]為了表征實際相位變化曲線，尤其是可使用過零或者極值。替代相位變化曲線的特征，也可以使用相位變化曲線的其他特征，例如信號變化曲線的拐點或者其他彎曲特征。在這種情況下，根據本發明的裝置包括一個檢測電路，該檢測電路被構造用于檢測這類彎曲特征的出現時間點。
[0032]該方法用于檢測物體，所述物體的反射的發送脈沖在過渡振動時間內射入。因此可以設定，當過渡振動時間結束時，例如當接收信號具有比一個預給定的閾值小的信號強度時不執行該方法。特別是本方法僅當轉換器的激勵結束時才執行。可以設定，本方法僅在一個附加的安全時間段的結束時才執行，該安全時間段緊接著轉換器激勵的結束。在此，該安全時間段明顯小于過渡振動時間并且例如相應于諧振頻率的一些小的周期的長度，例如不大于諧振頻率的兩個或者不大于五個振動周期。
[0033]替代在兩個方向上觀察過零，也可以僅在一個確定的方向上觀察過零，例如從負半波向正半波，以便例如略微簡化信號處理。同樣地，可觀察兩個極值，或者可選地，僅觀察最小值或者僅觀察最大值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1示出用于詳細說明本發明的振動信號；
[0035]圖2示出根據本發明的用于聲學地掃描一個區域的裝置的一個實施方式。
【具體實施方式】
[0036]圖1示出一個根據本發明使用的轉換器的實際信號變化曲線。直到時間點10，該轉換器被激勵，使得直到時間點10得出漸增的振動振幅。過渡振動時間12從時間點10開始，其中，時間點10表示轉換器的激勵的結束。可以看出，在過渡振動時間12內，信號強度按照轉換器的過渡振動性生能連續地減小。在時間段14內，一個反射回的發送脈沖射到轉換器上，以致該反射回的發送脈沖影響過渡振動性生能。在過渡振動時間12內的時間段14后，反射回的發送脈沖結束，過渡振動性生能不繼續受影響。
[0037]實際相位變化曲線從實際信號變化曲線在正方向上的過零得出，其中，相應的出現時間點作為三角表示。同樣示出了額定信號變化曲線，其用十字表示，其描述額定信號變化曲線在正方向上的過零。額定相位變化曲線由額定信號變化曲線的過零得出。額定相位變化曲線根據轉換器的恒定的諧振頻率示出。因此，描述額定相位變化曲線的十字彼此等距離。直到時間點10，實際相位變化曲線的過零的出現時間點相應于額定相位變化曲線的過零的出現時間點，特別是因為直到時間點10，轉換器被以諧振頻率激勵。在直到時間段14的過渡振動時間內，轉換器以該轉換器的諧振頻率進行過渡振動，以致實際相位變化曲線相應于額定相位變化曲線。這在圖中被明確示出，以致在時間點10與時間段14的開始之間，實際相位變化曲線的作為三角表示的過零的出現時間點相應于額定相位變化曲線的用十字表示的過零的出現時間點。
[0038]在時間段14內，其中反射的發送脈沖和過渡振動性能重疊，得出了顛簸的振動運動。這可以通過時間段14內的三角直接看出，它們比在時間段14外的三角彼此顯著緊密地存在。因為由此表示實際相位變化曲線的過零在時間段14內緊密地相繼出現，所以相對于以十字的形式表示額定相位變化曲線的過零出現偏離。可以看出，在時間段14內表示實際相位變化曲線的過零與表示額定相位變化曲線的過零逐漸增加地偏離。該偏離被作為實際相位變化曲線相對預給定的額定相位變化曲線的偏離檢測并且對于時間段14檢測一個物體。
[0039]在時間段14后，過渡振動不受反射回的發送脈沖的影響繼續進行，因為發送脈沖結束，以致實際相位變化曲線與預給定的額定相位變化曲線的偏離保持恒定。與此相比，實際相位變化曲線與額定相位變化曲線的偏離在時間段14內變化。時間段14的開始相應于該偏離的開始，使得對于該時間點接收一個反射回的發送脈沖，其由轉換器接收。由該脈沖能夠直接推斷一個物體。此外，在時間段14內的偏離變化能夠推斷出，該物體朝向轉換器運動，因為那里實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更快，這從三角的序列相對于十字的序列中得出。在時間段14后，實際相位變化曲線與額定相位變化曲線之間的偏離恒定，使得從該偏離雖然能夠推斷出物體，但是不能推斷出該物體的運動。時間段14之后的相位變化曲線之間的偏離表明，在偏離首先出現的時間段14內，接收到一個反射回的發送脈沖。由此產生的偏離僅從時間段14起繼續。因此，在以時間段14的結束而開始的時間段內的偏離僅表明一個物體，其中它的距離由偏離首先出現的時間點得出。因此在時間點10與時間段14的開始之間的時間距離描述物體與轉換器之間的距離。換句話說，物體與轉換器之間的距離通過在轉換器的激勵的結束與在實際相位變化曲線與額定相位變化曲線之間在時間段14內的偏離開始之間的持續時間得出。
[0040]在圖1中轉換器的諧振頻率相應于44kHz，使得在兩個彼此前后相繼的、由額定相位變化曲線描述的正的過零之間的持續時間大約為22.7 μ S。
[0041]圖2示出本發明的裝置100的一種實施方式，具有一個輸入/輸出接口 110，其上可以連接聲學轉換器120。因為聲學轉換器120并不必須是該裝置的部件，所以到輸入/輸出接口 HO的接線僅用虛線示出。該裝置包括一個發送脈沖發生器130以及一個接收裝置140。接收裝置140包括一個比較器142，該比較器通過接收裝置140的過零檢測器144與輸入/輸出接口 110連接。過零檢測器144被構造用于通過輸入/輸出接口 110接收轉換器120的接收信號和檢測該接收信號的過零。由過零檢測器144檢測的過零描述接收信號的實際相位變化曲線。比較器142被構造用于，比較通過接收信號的過零的出現時間點表征的實際相位變化曲線與一個相應的額定相位變化曲線。額定相位變化曲線存儲在接收裝置的存儲器146內。這里，額定相位變化曲線被以在沒有聲學負載和電負載的轉換器的過渡振動信號中出現的過零的出現時間點的形式存儲在存儲器146中。因為過零僅通過它們的出現時間點表征并且額定相位變化曲線可以基于周期性的過零，所以在存儲器146內僅存儲在兩個彼此前后相繼的表征額定相位變化曲線的過零之間的時間段。比較信號通過裝置的輸出端150輸出，該輸出端與比較器142的輸出端連接。比較器142被構造用于，當實際相位變化曲線相應于額定相位變化曲線時輸出第一信號，而當在實際相位變化曲線和額定相位變化曲線之間存在偏離時輸出與第一信號不同的第二信號。此外，比較器142可被構造用于在輸出端150處以相應的信號變化曲線的形式輸出偏離的時間變化。
【權利要求】
1.用于聲學地掃描一個區域的方法，包括:借助一個聲學轉換器(120)向該區域發送一個聲學的發送脈沖并且借助該轉換器(120)檢測一個接收信號，用于接收從該區域反射回的發送脈沖，其特征在于，在該轉換器(120)的緊接著發送脈沖的發送的過渡振動時間(12)內檢測該接收信號的實際相位變化曲線，其中，在實際相位變化曲線相對一個預給定的額定相位變化曲線偏離時，在該區域內檢測到一個物體。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，該發送脈沖通過在轉換器上施加電的激勵信號產生并且該過渡振動時間(12)在該激勵信號的結束(10)時開始，其中，當該轉換器的固有振動基本上完全結束時，過渡振動時間(12)結束。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，該額定相位變化曲線描述轉換器(120)的振動，在該振動中該轉換器既不被施加電的也不被施加聲學的激勵，并且該額定相位變化曲線根據轉換器(120)的諧振頻率形成。
4.根據上述權利要求之一所述的方法,其中，實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的偏離被檢測，其方式是: 實際相位變化曲線被與額定相位變化曲線相比較； 實際相位變化曲線的時間導數被與額定相位變化曲線的時間導數相比較； 在一預給定的時間段內出現的、描述實際相位變化曲線的過零或者極值的數目被與該時間段內的描述額定相位變化曲線的過零或者極值的數目相比較； 描述實際相位變化曲線的過零或者極值的時間點被與描述額定相位變化曲線的過零或者極值的時間點相比較。
5.根據上述權利要求之.一所述的方法，其中，在該轉換器與檢測到的物體之間的距離被從反射持續時間基于音速確定，所述反射持續時間從發送脈沖的發送持續直到偏離的出現。
6.根據上述權利要求之一所述的方法,其中，當實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線的偏離具有時間變化時，檢測到有相對于轉換器運動的物體，并且檢測該物體與轉換器之間的相對速度，所述相對速度從偏離的時間變化通過預給定的相關性生得出，其中，該相關性生是該相對速度與偏離的由其引起的時間變化之間的單調上升的相關性。
7.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，當所述偏離描述實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更慢時，物體相對轉換器運動并且此外檢測到物體從轉換器離開運動的運動方向，而當所述偏離描述實際相位變化曲線比額定相位變化曲線更快時，檢測到物體朝向轉換器運動的運動方向。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，轉換器被固定在機動車的車身襯里中，并且被聲學掃描的區域位于機動車的周圍環境中，其中，在檢測到實際相位變化曲線與額定相位變化曲線之間偏離時輸出一個警報信號，該警報信號描述在距該轉換器最近處的一個物體，尤其是一個具有距離轉換器不大于40cm、30cm、20cm或者IOcm的物體。
9.用于聲學地掃描一個區域的裝置(100)，包括:輸入/輸出接口(110)，用于連接聲學轉換器(120)，其中，該裝置(100)包括一個發送脈沖發生器(130)和一個接收裝置(140)，它們分別與輸入/輸出接口(110)連接，其中，接收裝置(140)包括一個比較器(142)，該比較器被構造用于比較在轉換器(120)的過渡振動時間期間在輸入/輸出接口(110)上所具有的實際相位變化曲線與一個預給定的額定相位變化曲線，其中，接收裝置(140)被構造用于，在實際相位變化曲線相對額定相位變化曲線偏離時輸出一個物體信號，該物體信號表征一個在該區域內存在的物體。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，接收裝置(140)另外包括微分器、過零檢測器(144)、最大值檢測電路、最小值檢測電路或者相位控制電路，所述微分器、過零檢測器、最大值檢測電路、最小值檢測電路或者相位控制電路被連接在輸入/輸出接口(110)與比較器(142)之間，并且所述額定相位變化曲線在該裝置(100)的存儲器(146)中被以轉換器的諧振頻率的形式；或者以轉換器(120)的諧振頻率的周期長度的形式；或者以過零、最大值或者最小值的出現模式的形式存儲，其相應于轉換器(120)的振動，在該振動中轉換器既不以電的方式也不以聲學 方式被激勵。
【文檔編號】G01S7/527GK103443650SQ201180060093
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年12月2日 優先權日:2010年12月14日
【發明者】M·卡爾布亨, A·克洛茨, J·席爾默, T·特肋普托, D·施密德, N·班諾, P·拉普斯, T·基希納, T·迪特里希, M·舒曼 申請人:羅伯特·博世有限公司