[发明专利]用于借助于超声探测障碍物的超声测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助于超声来探测障碍物的超声测量系统和方法。本发明还涉及具有这样的超声测量系统的驾驶员辅助系统。

背景技术

超声传感器在现有技术中是已知的，其中借助压电层使膜片振动。在图1中示出了超声传感器10的压电元件(压电层)，所述压电元件基本上具有在图1中示出的等效电路图。所述等效电路图包括线圈L1、电容C1和电阻R1的串联电路15，所述电阻与同环境温度强烈相关的电容器C2′并联(未单独示出)。为了确保振荡回路的谐振频率保持不变，超声传感器10与另一电容器C2″并联(未单独示出)。所述另一电容器C2″具有与电容器C2′的温度系数相反的温度系数。因此，传感器10的总电容最终近似保持不变。两个并联的电容器C2′和C2″形成(所示出的)并联电容C2。

与超声传感器10并联的、温度补偿所需的电容C2″在此较昂贵并且较大。

通常通过分析处理超声传感器10上的电压来实现接收到的超声信号的测量。在此不利的是，在触发(Ansteuerung)了超声传感器10之后在发射超声脉冲的过程中并联电容C2通常是充电的。

传感器10上最终待测量的信号与并联电容C2上的直流电压叠加。在图2中在时间段t1上示出了在触发超声传感器10期间和之后超声传感器10上的电压信号SU1根据时间t的电压变化曲线U。

如在图3中示出的那样，与超声传感器10连接的放大器30因此具有一个或多个高通滤波器20，所述一个或多个高通滤波器20对由并联电容C2引起的直流电压分量进行滤波。这开销较高，并且延迟时间直至在超声传感器10上存在有效的测量信号。在此，超声传感器10与地(Masse)40耦合。

在图4中在时间段t1上示出了触发信号SU和超声传感器10上的(在通过高通滤波器20之后)经放大的电压信号SU3根据时间t的电压变化曲线U。如从图4中可以看到的那样，在借助触发信号SU触发之后经过一短暂时间Δt之后，在超声传感器10上才出现可分析处理的电压信号SU2。

另一问题在于，传感器10上的电压SU2的测量通常参考地40。因此不能根据流到并联电容C2中的电流来确定线圈L1中的电流有多大。在分析处理时，既在简单地检测超声脉冲回波时也在压电层的主动衰减时，对所述电流特别感兴趣。

线圈电流对应于传感器膜片的速度并且因此也是在接收超声脉冲回波时待检测的信号的源。然而，通过测量信号产生的电流SI1的一部分流过等效电路图的为了补偿温度而并联的电容C2″以及电容器C2′并且因此不能用于分析处理。

并联电容C2具有约2至10nF的值，这对应于约400欧姆的交流电阻。与之相比，测量放大器30的输入端是非常高电阻的，因此传感器10中的测量信号SI1的大部分保留下来或者由并联电容C2短路。

图5示出在传感器10上进行电压测量时测量电流SI1和SI2的分布。

图6在时间t2＞t1上示出流过并联电容C2的电流SI1相比于流到放大器30的放大级中的电流SI2根据时间t的变化曲线I。在此，流过并联电容C2的电流SI1比在测量放大器30中起作用的电流SI2大得多。

发明内容

提出了一种用于借助于至少一个超声传感器来探测障碍物的超声测量系统，用于由被所述障碍物反射的并且由所述超声传感器接收的超声脉冲来产生测量信号。所述超声测量系统包括测量级，所述测量级在输入端上提供虚拟地，其中，所述测量级的输入端与超声传感器的输出端连接。此外，根据本发明的超声测量系统包括分析处理单元，所述分析处理单元被构造用于根据对流到测量级中的电流的分析处理来产生测量信号。

根据本发明，还提出了一种用于借助于超声来探测障碍物的方法，所述方法借助于根据本发明的超声测量系统来实施，其中，产生和发射至少一个超声脉冲，以及由至少一个被障碍物反射的并且由超声传感器接收的超声脉冲来产生至少一个测量信号。在此，借助于对在超声传感器的输入端与地连接期间流到测量级中的电流的分析处理来产生测量信号。

从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。

通过根据本发明使用提供虚拟地的测量级，为了测量信号的产生实施低欧姆的电流测量，而不测量由超声传感器产生的电压。由此，由超声传感器产生的信号的大部分作用于超声测量系统。由此，信噪比得到显著改善，尤其改善了直至200倍。因为在根据本发明的超声测量系统中在测量级的输入端前面不存在高通滤波器，所以所述超声测量系统可以非常快速地对电流变化做出反应并且可更容易实现。