[发明专利]压电换能器控制器和距离测量方法

说明书

本发明涉及压电换能器控制器和距离测量方法。一个示例性控制器实施方案包括：发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量所述混响的特性并且基于所述特性而调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗中的至少一者。

相关申请的引用

本申请要求发明人I.Koudar、J.Ledvina、J.Kutej和P.Horsky于2015年10月21日提交的名称为“Method of forming a transducer controller and circuit therefor”(形成换能器控制器及其电路的方法)的美国临时申请62/244,394的优先权。

背景技术

可由超声波雷达系统提供准确而价廉的距离测量，所述超声波雷达系统将压电换能器与换能器控制器结合起来。控制器可采用既作为声脉冲发射器，又作为声脉冲接收器的压电换能器，因为这个配置通常降低了系统的复杂性和成本。然而，当作为发射器操作时，换能器起到谐振器的作用，在每次发射脉冲结束后的一段时间内，容易自激振荡(“混响”)。发射阶段的振荡振幅(并且对于大部分混响阶段来说)比接收的回波的典型振幅大几个数量级，这导致控制器的接收器部分饱和并且无法检测到可能在这个时间接收的任何回波。所述系统只能检测到具有比混响振幅下降到低于回波检测阈值所需的时间更大的双向传播时间的回波。

与这个最小双向传播时间相对应的距离称为“盲区”。原则上，盲区表示超声波雷达系统能检测到任何实物的最小检测范围。例如，停车辅助系统可采用这样的超声波雷达系统作为停车辅助传感器(“PAS”)来监测车辆与附近障碍物之间的距离，但它们无法提醒司机任何比传感器的盲区更接近车体的障碍物。因此，希望通过使换能器的混响最小化来使盲区最小化。然而不希望的是，这种最小化会过分增加系统的复杂性和成本，从而削弱了该系统配置的传统优势。

发明内容

因此，本文公开了各种压电换能器控制器和具有自适应调谐式线性阻尼的控制方法，其中的至少一些可适用于超声波雷达系统。一个示例性控制器实施方案包括：发射器，所述发射器导致压电换能器发生混响；以及线性阻尼模块，所述线性阻尼模块测量所述混响的特性并且基于所述特性而调谐所述压电换能器的分流电阻和分流电抗之一或二者。一个示例性传感器实施方案包括：压电换能器；以及换能器控制器，所述换能器控制器耦接到所述压电换能器以发射脉冲并接收回波以测量距离。所述控制器包括线性阻尼模块，所述线性阻尼模块具有：分流电阻和分流电感，各自并联耦接到所述压电换能器以在所述发射脉冲后阻尼所述压电换能器的混响。所述控制器测量所述混响的至少一个特性并且响应地调谐所述分流电阻和/或所述分流电感。

距离测量方法的一个示例性实施方案包括：在线性阻尼模块中调节分流电阻值和分流电感值中的至少一者；驱动压电换能器发射超声波脉冲；使得所述线性阻尼模块能够在所述每次发射超声波脉冲后阻尼混响；当所述线性阻尼模块启用时，测量混响周期；将所述混响周期的趋势与所述值的调节相关联；以及重复与混响周期减少相关的调节并且进行与混响周期增加相关的反向调节。