DE102020008033B4 - Method for transmitting an ultrasonic burst with a distance-dependent number of instantaneous ultrasonic frequencies - Google Patents
Method for transmitting an ultrasonic burst with a distance-dependent number of instantaneous ultrasonic frequenciesInfo
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Abstract
Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen umfassend die Schritte
- Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallburstdauer (bd), die eine maximale Ultraschallburstdauer (bd) nicht überschreitet, durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- Schritt 3: Bestimmen des Abstands (D) zwischen dem Ultraschallsensorsystem (USS) und dem Objekt (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst;
- Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei die Ultraschallburstdauer (bd) von dem ermittelten Abstand (D, s1, s2) abhängt, gekennzeichnet dadurch,
- dass die Anzahl der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) und der zugehörigen Anzahl der Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) vom Abstand (D) abhängt.
Method for transmitting an ultrasonic burst for use in ultrasonic sensor systems in vehicles, comprising the steps
- Step 1: Emission of an ultrasonic burst with an ultrasonic burst duration (bd) not exceeding a maximum ultrasonic burst duration (bd) by an ultrasonic sensor system (USS);
- Step 2: Receiving an ultrasonic burst reflected by an object (O);
- Step 3: Determining the distance (D) between the ultrasonic sensor system (USS) and the object (O) as a function of the received reflected ultrasonic burst;
- Step 4: Repeating steps 1 to 4, wherein the ultrasonic burst duration (bd) depends on the determined distance (D, s1, s2), characterized in that
- that the number of ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) and the associated number of frequency curves (SF1, SF2, SF3) of these ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) within an ultrasonic burst (UB) depends on the distance (D).
Description
Feld der ErfindungField of invention
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen.The invention relates to a method for emitting an ultrasonic burst for use in ultrasonic sensor systems in vehicles.
Allgemeine EinleitungGeneral introduction
Im Rahmen des autonomen Fahrens werden immer bessere Messvorrichtungen zur Aufklärung des Fahrzeugumfelds erforderlich. Hierbei sind der Bandbreite der Ultraschallsignale, die ausgesendet und empfangen werden können, deutliche Grenzen gesetzt, da die verwendeten Ultraschalltransducer eine starke Resonanz großer Güte und damit einer geringen Bandbreite aufweisen.Autonomous driving requires increasingly sophisticated measurement devices to assess the vehicle's surroundings. The bandwidth of the ultrasonic signals that can be transmitted and received is significantly limited, as the ultrasonic transducers used exhibit a strong resonance with high Q and thus a narrow bandwidth.
Eine Optimierung des Verlaufs der Modulationsfrequenz innerhalb eines Chirp-Signals ist daher erforderlich.An optimization of the modulation frequency curve within a chirp signal is therefore necessary.
In diesem Zusammenhang weisen wir hier auf die
Aus der
Aus der
Aus der
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Aus der
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Keine der vorgestellten Schriften löst das Bandbreitenproblem oder trägt zu einer solchen Lösung bei.None of the presented writings solves the bandwidth problem or contributes to such a solution.
AufgabeTask
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.The proposal is therefore based on the task of creating a solution which does not have the above-mentioned disadvantages of the prior art and has further advantages.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorschlag gemäß den Ansprüchen gelöst. Genauer wird deren Lösung wird durch den Vorschlag gemäß den Ansprüchen unterstützt. Weitere Verfeinerungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved by a proposal according to the claims. More precisely, its solution is supported by the proposal according to the claims. Further refinements are the subject of the subclaims.
Lösung der AufgabeSolution to the task
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- 1. Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallburstdauer (bd), die eine maximale Ultraschallburstdauer (bd) nicht überschreitet, durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- 2. Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- 3. Schritt 3: Bestimmen des Abstands (D) zwischen dem Ultraschallsensorsystem (USS) und dem Objekt (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst;
- 4. Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei die Ultraschallburstdauer (bd) von dem ermittelten Abstand (D, s1, s2) abhängt.
- 1. Step 1: Emission of an ultrasonic burst with an ultrasonic burst duration (bd) not exceeding a maximum ultrasonic burst duration (bd) by an ultrasonic sensor system (USS);
- 2. Step 2: Receiving an ultrasonic burst reflected by an object (O);
- 3. Step 3: Determining the distance (D) between the ultrasonic sensor system (USS) and the object (O) depending on the received reflected ultrasonic burst;
- 4. Step 4: Repeat steps 1 to 4, whereby the ultrasonic burst duration (bd) depends on the determined distance (D, s1, s2).
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Anzahl der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) und der zugehörigen Anzahl der Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) vom Abstand (D) abhängt.The method is characterized in that the number of ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) and the associated number of frequency curves (SF1, SF2, SF3) of these ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) within an ultrasonic burst (UB) depends on the distance (D).
Eine Methode zur Anpassung der Ultraschallsignale, genauer der Ultraschallbursts (UB) an das zu untersuchende Objekt im Umfeld eines Fahrzeugs ist die Anpassung der Sendeamplitude und der Sendefrequenz bei Detektion eines Objektes in Abhängigkeit von Objekteigenschaften, wie beispielsweise Abstand und/oder Reflektivität. Hierzu wird die Empfangsamplitude durch eine Ultraschallmessvorrichtung, dem Ultraschallsensorsystem (USS), mittels entsprechender Ultraschallempfänger und/oder Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) erfasst und mit einem Soll-Empfangsamplitudenverlauf verglichen. Ist die Empfangsamplitude zu einem Zeitpunkt zu hoch, werden die Ultraschall-Transducer einzeln oder gemeinsam gedämpft. Die Dämpfung von einem oder mehreren Ultraschall-Transducern erfolgt dabei ggf. bevorzugt durch das Zuschalten von Dämpfungselementen, beispielsweise durch das Parallelschalten von Widerständen zu den Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3). Ist die Amplitude zu niedrig, wird der betreffende Ultraschall-Transducer mit mehr Schwingungsenergie versorgt.One method for adapting the ultrasonic signals, more precisely the ultrasonic bursts (UB) to the object to be examined in the environment of a vehicle is the adaptation of the transmission amplitude and the transmission frequency when detecting an object depending on the object properties, as in for example, distance and/or reflectivity. For this purpose, the received amplitude is recorded by an ultrasonic measuring device, the ultrasonic sensor system (USS), using appropriate ultrasonic receivers and/or ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and compared with a target received amplitude curve. If the received amplitude is too high at a particular time, the ultrasonic transducers are dampened individually or jointly. The dampening of one or more ultrasonic transducers is preferably achieved by connecting damping elements, for example, by connecting resistors in parallel to the ultrasonic transducers (US1, US2, US3). If the amplitude is too low, the relevant ultrasonic transducer is supplied with more vibration energy.
Eine weitere Methode ist die Regelung der Ultraschallburstamplitude (A), mit der der Ultraschall-Transducer (US1, US2, IS3) sendet. Hierbei wird versucht, die Empfangsamplitude der Echos beim Empfang durch den Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) am Ort des betreffenden Ultraschall-Transducers bzw. am Ort des Ultraschallsensorsystems (USS), das mehrere Ultraschall-Transducer (USS) umfasst, konstant zu halten. Eine zentrale Idee dieser Offenlegung ist die Anpassung von Ultraschallbursteigenschaften an das zuvor erkannte Umfeld. Hierbei ist es letztlich irrelevant, ob die Erkennung mittels Ultraschalls oder anderer Methoden wie beispielsweise Radar und/oder Lidar und/oder mittels Bildauswertung von Kamerabildern erfolgte. Eine solche Anpassung einer Ultraschallbursteigenschaft für auszusendende Ultraschallbursts kann beispielsweise eine Anhebung und/oder Absenkung der Ultraschallburstamplitude bei der Aussendung des Ultraschallbursts in Abhängigkeit vom Abstand eines zu untersuchenden oder zu detektierenden Objekts sein. In analoger Weise kann auch die Ultraschallburstmomentanfrequenz bei der Aussendung des Ultraschallbursts in Abhängigkeit vom Abstand des Objekts erhöht oder erniedrigt werden. Besonders bevorzugt ist ein im Wesentlichen hyperbolischer Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit innerhalb eines Ultraschallbursts zur besseren Dopplerrobustheit.Another method is the control of the ultrasonic burst amplitude (A) with which the ultrasonic transducer (US1, US2, IS3) transmits. This involves attempting to keep the received amplitude of the echoes constant when received by the ultrasonic transducer (US1, US2, US3) at the location of the respective ultrasonic transducer or at the location of the ultrasonic sensor system (USS), which comprises multiple ultrasonic transducers (USS). A central idea of this disclosure is the adaptation of ultrasonic burst properties to the previously detected environment. It is ultimately irrelevant whether detection was carried out using ultrasound or other methods such as radar and/or lidar and/or image analysis of camera images. Such an adaptation of an ultrasonic burst property for transmitted ultrasonic bursts can, for example, be an increase and/or decrease in the ultrasonic burst amplitude when transmitting the ultrasonic burst depending on the distance of an object to be examined or detected. In a similar manner, the instantaneous frequency of the ultrasonic burst can also be increased or decreased during the transmission of the ultrasonic burst depending on the distance of the object. A substantially hyperbolic curve of the instantaneous frequency of the ultrasonic burst as a function of time within an ultrasonic burst is particularly preferred for improved Doppler robustness.
Für die Detektion eines kleinen Objekts, beispielsweise in der Größe einer Motte sind bei 15 m Abstand typischerweise ein Schalldruck von 130 dB bei 10 ms Ultraschallburstdauer und einem 110ms zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ultraschallbursts sinnvoll. Wichtig sind hoher Schalldruck, tiefe Frequenz, lange Pulsdauer und niedrige Pulswiederholfrequenz.For the detection of a small object, for example, the size of a moth, a sound pressure of 130 dB with a 10 ms ultrasonic burst duration and a 110 ms time interval between two consecutive ultrasonic bursts is typically appropriate at a distance of 15 m. High sound pressure, low frequency, long pulse duration, and low pulse repetition rate are important.
Bei der Annäherung an ein als wichtig identifiziertes Objekt im Fahrzeugumfeld ergeben sich die Aufgaben
- • exakte 3D-Lokalisierung
- • Strukturerfassung (Objektklassifizierung, Größe, sensitive Objektkomponenten (z.B. bestimmte zu schützende Körperteile eines Menschen))
- • Kompensation des Dopplereffekts
- • exact 3D localization
- • Structure detection (object classification, size, sensitive object components (e.g. certain body parts of a person to be protected))
- • Compensation of the Doppler effect
Ultraschallbursts in dieser Phase:
- • Kurz mit hoher Wiederholrate (80 bis 90 Ultraschallbursts /Sekunde bei Annäherung),
- • bis zu 200 Ultraschallbursts /Sekunde in der Nähe des Objekts,
- • Breitbandige Aussendung und Empfang der Ultraschallbursts, um mehr spektrale Information zu erhalten,
- • Lineare oder hyperbolisch abwärts weisende Frequenzmodulation der Ultraschallbursts,
- • Reduktion der Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts, was Übersteuerungen verhindert.
- • Short with high repetition rate (80 to 90 ultrasonic bursts / second when approaching),
- • up to 200 ultrasonic bursts per second near the object,
- • Broadband transmission and reception of ultrasonic bursts to obtain more spectral information,
- • Linear or hyperbolic downward frequency modulation of the ultrasonic bursts,
- • Reduction of the ultrasonic burst amplitude near the object, which prevents overloading.
In der Annäherungsphase an das Objekt oder an eine Gruppe von Objekten werden die Ultraschallbursts in ihrer Folge und Ausformung bevorzugt kontinuierlich während der Annäherung verändert: Bei größerer Entfernung sind die Ultraschallbursts bevorzugt laut mit einer großen Ultraschallburstamplitude und mit einer relative tief-frequenten Ultraschallmomentanfrequenz versehen und vorzugsweise schmalbandig. Es werden vorzugsweise frequenzmodulierte sogenannte Chirps mit höherer Startfrequenz und leiserer, also kleinerer Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts oder der Objekte verwendet. Für eine gute Verarbeitung ist eine sehr schnelle Signalverarbeitung für hohe Pulswiederholfrequenzen sinnvoll.During the approach phase to the object or a group of objects, the sequence and shape of the ultrasonic bursts are preferably continuously varied during the approach: At greater distances, the ultrasonic bursts are preferably loud, with a large ultrasonic burst amplitude and a relatively low-frequency instantaneous ultrasonic frequency, and preferably narrowband. Frequency-modulated chirps with a higher starting frequency and a quieter, i.e., smaller, ultrasonic burst amplitude are preferably used near the object or objects. For good processing, very fast signal processing for high pulse repetition frequencies is advisable.
Eine 3D-Lokalisierungsmöglichkeit für Objekte ergibt sich ggf. mittels mehrerer Ultraschall-Transducer, die geeignet zueinander platziert werden. Sind die Ultraschalltransducer sehr breitbanding, so können beispielsweise 2 Sensoren in „Ohrabstand“ nebeneinander platziert werden. In dieser Schrift wird eine Vergrößerung der Breitbandigkeit durch Kopplung mehrerer Ultraschall-Transducer zu einem Ultraschallsensorsystem vorgeschlagen. Eine Richtungsbestimmung kann dabei insbesondere über Laufzeitunterschiede erfolgen. Die Auswertung solcher Laufzeitunterschiede kann mittels eines neuronalen Netzes erfolgen. Eine Auswertung des Zusammenhangs zwischen Höhe des reflektierenden Objekts und Frequenzinhalt des Echos kann ebenfalls über ein neuronales Netz erfolgen. Ein Vorschlag, der im Folgenden weiter ausgearbeitet wird, umfasst zwei Ultraschall-Transducer, die dicht nebeneinander platziert werden. Einer dieser zwei Ultraschall-Transducer sollte mit einer tiefen Resonanzfrequenz versehen sein und der andere der beiden Ultraschall-Transducer sollte mit einer hohen Resonanzfrequenz versehen sein, die in unterschiedlichen Entfernungsbereichen zum Objekt zur Aussendung der Ultraschall-Bursts aktiviert werden.A 3D localization option for objects may be achieved using multiple ultrasound transducers that are appropriately positioned relative to one another. If the ultrasound transducers are very broadband, two sensors can be placed next to each other at "ear's distance." This paper proposes increasing the broadband capability by coupling multiple ultrasound transducers to form an ultrasound sensor system. Direction can be determined, in particular, using time-of-flight differences. The evaluation of such time-of-flight differences can be performed using a neural network. The relationship between the height of the reflecting object and the frequency content of the echo can also be evaluated using a neural network. The method, which will be further developed below, involves two ultrasonic transducers placed close together. One of these two ultrasonic transducers should be equipped with a low resonant frequency, and the other of the two ultrasonic transducers should be equipped with a high resonant frequency, which are activated at different distances from the object to emit the ultrasonic bursts.
Ein sich auf ein Objekt zubewegendes Fahrzeug muss zwei Dopplerfehler kompensieren:
- a. Abstandsfehler: Überschätzung der Entfernung zum Objekt,
- b. Genauigkeitsfehler: Das Objekt kann nicht mehr so präzise lokalisiert werden (Aufweitung der CCF-Kurve)
- a. Distance error: overestimation of the distance to the object,
- b. Accuracy error: The object can no longer be located as precisely (widening of the CCF curve)
Hierfür ist eine Kompensation notwendig:
- 1. Beide Fehler werden verringert, wenn bei gleichbleibender Ultraschallburstdauer die Bandbreite erhöht wird, oder bei gleichbleibender Bandbreite, die Ultraschallburstdauer reduziert wird.
- 2. Da das Fahrzeug sich in der Regel auf das interessierende Objekt zubewegt führt dies zu einer Unterschätzung des Abstands auf Basis von Laufzeitbestimmungen. Dies kann die Überschätzung durch den Dopplereffekt bei einer bestimmten Distanz zum Objekt kompensieren. Der Ultraschallburst wird daher vorschlagsgemäß laufend entsprechend angepasst, damit der kompensierte Abstand dem realen Abstand entspricht. Bevorzugt wird hierfür ein neuronales Netz verwendet. Dieses neuronale Netz regelt bevorzugt auf Basis eines oder mehrerer empfangener Ultraschalsignale oder auf Basis von aus den empfangenen Ultraschallsignalen abgeleiteten Signalen einen oder mehrere Ultraschallburstparameter eines oder mehrerer zeitlich nachfolgender Ultraschallbursts.
- 3. Eine vollständige Kompensation des Genauigkeitsfehlers erfolgt nur bei einer streng hyperbolischen Frequenzmodulation der Ultraschallburstmomentanfrequenz während des Ultraschallbursts in Abhängigkeit von der Zeit (t).
- 1. Both errors are reduced if the bandwidth is increased while maintaining the same ultrasonic burst duration, or if the ultrasonic burst duration is reduced while maintaining the same bandwidth.
- 2. Since the vehicle is typically moving toward the object of interest, this leads to an underestimation of the distance based on time-of-flight determinations. This can compensate for the overestimation due to the Doppler effect at a certain distance from the object. Therefore, the proposed approach proposes continuously adjusting the ultrasonic burst so that the compensated distance corresponds to the actual distance. A neural network is preferably used for this purpose. This neural network preferably controls one or more ultrasonic burst parameters of one or more subsequent ultrasonic bursts based on one or more received ultrasonic signals or on signals derived from the received ultrasonic signals.
- 3. A complete compensation of the accuracy error occurs only with a strictly hyperbolic frequency modulation of the ultrasonic burst instantaneous frequency during the ultrasonic burst as a function of time (t).
Für eine Strukturerfassung und/oder Objektklassifizierung ist es sinnvoll, die Feinstruktur der Echos der Ultraschallbursts auszuwerten. Hierbei wird ausgenutzt, dass jeder Teil eines Objekts, beispielsweise eines Fußgängers den Ultraschallburst zu leicht unterschiedlichen Zeitpunkten reflektiert. Aus der sich ergebenden zeitlichen Feinstruktur des Echos kann dann ein „Tiefenprofil“ des Objekts erstellt werden. Gleichzeitig ergeben sich zusätzlich auch spektrale Unterschiede, wegen des unterschiedlichen Reflektions-/Absorptionsverhaltens verschiedener Materialien der verschiedenen Oberflächen des Objekts.For structural detection and/or object classification, it is useful to evaluate the fine structure of the echoes of the ultrasonic bursts. This takes advantage of the fact that each part of an object, such as a pedestrian, reflects the ultrasonic burst at slightly different times. The resulting temporal fine structure of the echo can then be used to create a "depth profile" of the object. At the same time, spectral differences also arise due to the different reflection/absorption behavior of different materials on the object's various surfaces.
Wie bei der 3D-Lokalisierung werden auch hierfür Unterschiede zwischen den Empfangssignalen an mehreren Ultraschallsensorsystemen mit mehreren Ultraschall-Transducern ausgewertet. Bevorzugt fügen die Umgebung des Ultraschallsensorsystems, beispielsweise die Art der Montierung oder die Struktur der Flächen in der Umgebung des Ultraschallsensorsystems und andere Komponenten eine weitere Frequenzfilterung hinzu, auf dessen Entfernung das neuronale Netz, das zur Auswertung benutzt wird, trainiert werden muss.As with 3D localization, differences between the received signals from multiple ultrasonic sensor systems with multiple ultrasonic transducers are evaluated. The environment of the ultrasonic sensor system, such as the type of mounting or the structure of the surfaces surrounding the ultrasonic sensor system, and other components, typically add further frequency filtering, for which the neural network used for evaluation must be trained.
Eine weitere Methode betrifft ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals mittels eines Ultraschallsensorsystems (USS). Das Ultraschallsignal weist einen Ultraschallburst (UB) auf, wobei der Ultraschallburst mindestens zwei, typischerweise aber erheblich mehr Ultraschallpulse (P0 bis P7) aufweist. Jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7) weist dabei einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende auf. Hierbei kann beispielsweise der Schnittpunkt des burstartig schwankenden Schalldrucks während des Ultraschallbursts mit der 50% Schallduck-Amplitude bezogen auf den maximal während eines Ultraschalpulses auftretenden Schalldrucks für die Bestimmung des Ultraschallpulsbeginns und des Ultraschallpulsendes herangezogen werden. Die Ultraschallperiode (T1 bis T7) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7) ist im Sinne dieser Schrift die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Diese Definitionen werden so gewählt, um eine Ultraschallmomentanfrequenz (fm) in der Zeit des Ultraschallpulses ermitteln zu können. Im weitesten Sinne handelt es sich bei einem Ultraschallpuls im Sinne dieser Schrift also um ein Wavelet, dessen Streckungsfaktor während der Dauer des Ultraschallpulses variiert werden kann. Insofern ist daher im Sinne dieser Schrift jede Art von zeitlich begrenztem Wavelet mit einer zeitlich begrenzten Wavelet-Dauer durch den Begriff Ultraschallpuls umfasst. Die Wavelet-Dauer entspricht dabei der Ultraschallpulsdauer (dh) der Ultraschallperiode (T1 bis T7). Die jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (fm1 bis fm7) ist dabei der Kehrwert der jeweiligen Ultraschallperiode (T1 bis T7) des jeweiligen Ultraschallpulses (P0 bis P7). Die Veränderungsgeschwindigkeit (vf) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm) ist somit die erste Ableitung der Ultraschallmomentanfrequenz (fm) nach der Zeit (t). Der Ultraschallburst (UB) beginnt zu einem Ultraschallburstbeginn (UBS), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Pulses (P0) des Ultraschallbursts (UB) ist. Der Ultraschallburst (UB) endet zu einem Ultraschallburstende (UBE), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Pulses (P7) des Ultraschallbursts (UB) ist. Der Ultraschallburst (UB) weist eine Burstdauer (BD) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem Ultraschallburstbeginn (UBS) und dem Ultraschallburstende (UBE) ist. In dieser Offenlegung wird nun vorgeschlagen, dass der Ultraschallburst (UB) zeitlich in eine erste Burstphase (t1a) und eine zweite Burstphase (t1b) durch einen ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50%) geteilt werden kann. Dabei ist der erste Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50%) der Zeitpunkt innerhalb der Aussendezeit eines Ultraschallbursts (UB), zu dem die Ultraschallmomentanfrequenz (fm) der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) oder der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) entspricht. Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt betragsmäßig unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).Another method relates to a method for transmitting an ultrasonic signal using an ultrasonic sensor system (USS). The ultrasonic signal has an ultrasonic burst (UB), wherein the ultrasonic burst has at least two, but typically considerably more, ultrasonic pulses (P 0 to P 7 ). Each of the at least two ultrasonic pulses (P 0 to P 7 ) has a temporal ultrasonic pulse start and a temporal ultrasonic pulse end. In this case, for example, the intersection point of the burst-like fluctuating sound pressure during the ultrasonic burst with the 50% sound pressure amplitude based on the maximum sound pressure occurring during an ultrasonic pulse can be used to determine the ultrasonic pulse start and the ultrasonic pulse end. The ultrasonic period (T 1 to T 7 ) of an individual ultrasonic pulse (P 0 to P 7 ) in the sense of this document is the time from the temporal ultrasonic pulse end of the immediately preceding ultrasonic pulse to the temporal ultrasonic pulse end of the respective ultrasonic pulse. These definitions are chosen in order to be able to determine an instantaneous ultrasonic frequency (f m ) in the time of the ultrasonic pulse. In the broadest sense, an ultrasonic pulse within the meaning of this document is a wavelet whose stretching factor can be varied during the duration of the ultrasonic pulse. In this respect, any type of time-limited wavelet with a time-limited wavelet duration is therefore encompassed by the term ultrasonic pulse within the meaning of this document. The wavelet duration corresponds to the ultrasonic pulse duration (dh) of the ultrasonic period (T 1 to T 7 ). The respective ultrasonic The instantaneous sound frequency (f m1 to f m7 ) is the inverse of the respective ultrasonic period (T 1 to T 7 ) of the respective ultrasonic pulse (P 0 to P 7 ). The rate of change (v f ) of the instantaneous ultrasonic frequency (f m ) is thus the first derivative of the instantaneous ultrasonic frequency (f m ) with respect to time (t). The ultrasonic burst (UB) begins at an ultrasonic burst start (UBS) that is the same as the ultrasonic pulse start of the first pulse (P 0 ) of the ultrasonic burst (UB). The ultrasonic burst (UB) ends at an ultrasonic burst end (UBE) that is the same as the ultrasonic pulse end of the last pulse (P 7 ) of the ultrasonic burst (UB). The ultrasonic burst (UB) has a burst duration (BD) that is the value of the time difference between the ultrasonic burst start (UBS) and the ultrasonic burst end (UBE). In this disclosure, it is now proposed that the ultrasonic burst (UB) can be divided in time into a first burst phase (t 1a ) and a second burst phase (t 1b ) by a first half-frequency time point (t 1/50% ). The first half-frequency time point (t 1/50% ) is the time within the transmission time of an ultrasonic burst (UB) at which the instantaneous ultrasonic frequency (f m ) corresponds to the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) or the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ). At the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ), the amplitude (A) of the sound radiation from the first ultrasonic transducer (US1) is half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation from the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonance frequency (f 1 ). The first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) of the first ultrasonic transducer (US1) is above the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1). At the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ), the amplitude (A) of the sound radiation from the first ultrasonic transducer (US1) is also half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation from the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonance frequency (f 1 ). The first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) of the first ultrasonic transducer (US1) is below the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1).
Diese Methode ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (vf) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm) in der ersten Burstphase (t1a) von dem Betrag der mittleren Veränderungsgeschwindigkeit (vf) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm) in der zweiten Burstphase (t1b) bevorzugt um mehr als 10% und/oder besser um mehr als 20% und/oder besser um mehr als 50% und/oder besser um mehr als 100% abweicht.This method is characterized in that the amount of the average rate of change (v f ) of the instantaneous ultrasonic frequency (f m ) in the first burst phase (t 1a ) differs from the amount of the average rate of change (v f ) of the instantaneous ultrasonic frequency (f m ) in the second burst phase (t 1b ) preferably by more than 10% and/or better by more than 20% and/or better by more than 50% and/or better by more than 100%.
Bevorzugt weist die erste Burstphase (t1a) eine zeitliche Länge auf, die von der zeitlichen Länge der zweiten Burstphase (t1b) um mehr als 10% und/oder um mehr als 20% um mehr als 50% um mehr als 100% abweicht.Preferably, the first burst phase (t 1a ) has a temporal length that differs from the temporal length of the second burst phase (t 1b ) by more than 10% and/or by more than 20% by more than 50% by more than 100%.
Ebenso bevorzugt ist die zeitliche Länge der ersten Burstphase (t1a) um mehr als 10% und/oder um mehr als 20% um mehr als 50% um mehr als 75% kürzer als die zeitliche Länge der zweiten Burstphase (t1b).Likewise preferably, the time length of the first burst phase (t 1a ) is more than 10% and/or more than 20%, more than 50%, more than 75% shorter than the time length of the second burst phase (t 1b ).
Dieses Verfahren kann vorschlagsgemäß bei mehreren Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1, fm2) gleichzeitig ausgeführt werden, was zusätzliche Informationen über die ggf. im Umfeld des Fahrzeuges befindlichen Objekte liefert. Es handelt sich dann um ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals, wobei das Ultraschallsignal einen Ultraschallgesamtburst (UB) aufweist und wobei der Ultraschallgesamtburst (UB) einen ersten Ultraschallteilburst umfasst und wobei der Ultraschallgesamtburst (UB) einen zweiten Ultraschallteilburst umfasst. Jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts weist mindestens zwei, typischerweise wesentlich mehr Ultraschallpulse (P0 bis P7) auf. Jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7) eines Ultraschallteilbursts weist wieder einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende auf. Die Ultraschallperiode (T1 bis T7) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7) eines Ultraschallteilbursts, im Folgenden der betreffende Ultraschallpuls genannt, ist wieder die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich dem betreffenden Ultraschallpuls unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) des ersten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T1m) des ersten Ultraschallteilbursts. Die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) des zweiten Ultraschallteilbursts ist der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t1s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t1e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst weist eine erste Ultraschallteilburstdauer (t1e-t1s) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t1e) minus dem ersten Startzeitpunkt (t1s) ist. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t2s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t2e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst weist eine zweite Ultraschallteilburstdauer (t2e-t2s) auf, die der Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t2e) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t2s) ist. Diese Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t2s) und dem zweiten Endzeitpunkt (t2e) verschieden ist. Es werden also immer zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1, fm2) durch das Ultraschallsensorsystem (USS) ausgesendet.According to the proposal, this method can be carried out at several instantaneous ultrasonic frequencies (f m1 , f m2 ) simultaneously, which provides additional information about objects that may be located in the vicinity of the vehicle. This then involves a method for emitting an ultrasonic signal, wherein the ultrasonic signal has an overall ultrasonic burst (UB) and wherein the overall ultrasonic burst (UB) comprises a first ultrasonic partial burst and wherein the overall ultrasonic burst (UB) comprises a second ultrasonic partial burst. Each ultrasonic partial burst of the ultrasonic partial bursts has at least two, typically considerably more, ultrasonic pulses (P 0 to P 7 ). Each of the at least two ultrasonic pulses (P 0 to P 7 ) of an ultrasonic partial burst again has a temporal ultrasonic pulse start and a temporal ultrasonic pulse end. The ultrasonic period (T 1 to T 7 ) of an individual ultrasonic pulse (P 0 to P 7 ) of an ultrasonic subburst, hereinafter referred to as the respective ultrasonic pulse, is again the time from the temporal ultrasonic pulse end of the ultrasonic pulse immediately preceding the respective ultrasonic pulse to the temporal ultrasonic pulse end of the respective ultrasonic pulse. The first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) of the first ultrasonic subburst is the reciprocal of the instantaneous ultrasonic period (T 1m ) of the first ultrasonic subburst. The second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) of the second ultrasonic subburst is the reciprocal of the instantaneous ultrasonic period (T 2m ) of the second ultrasonic subburst. The first ultrasonic subburst begins at a first start time (t 1s ), which is the same as the ultrasonic pulse start of the first ultrasonic pulse (P 0 ) of the first ultrasonic subburst. The first ultrasonic subburst ends at a first end time (t 1e ), which is equal to the end of the ultrasonic pulse of the last ultrasonic pulse (P7) of the first ultrasonic subburst. The first ultrasonic subburst has a first ultrasonic subburst duration (t 1e -t 1s ), which is the value of the time difference between the first end time (t 1e ) minus the first start time (t 1s ). The second ultrasonic subburst begins at a second start time (t 2s ), which is equal to the start of the ultrasonic pulse of the first ultrasonic pulse (P 0 ) of the second ultrasonic subburst. The second ultrasonic subburst ends at a second end time (t 2e ), which is equal to the ultrasonic pulse end of the last ultrasonic pulse (P7) of the second ultrasonic subburst. The second ultrasonic subburst has a second ultrasonic subburst duration (t 2e -t 2s ), which is the value of the time difference between the second end time (t 2e ) minus the second start time (t 2s ). This method variant is characterized in that the first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) is different from the second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) at least at one point in time between the first start time (t 1s ) and the first end time (t 1e ) and simultaneously between the second start time (t 2s ) and the second end time (t 2e ). Thus, two instantaneous ultrasonic frequencies (fm1, fm2) are always emitted by the ultrasonic sensor system (USS).
Eine erste Verfahrensvariante sieht vor, dass der zweite Startzeitpunkt (t2s) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e) liegt und/oder dass der zweite Startzeitpunkt (t2s) gleich dem ersten Startzeitpunkt (t1s) ist.A first method variant provides that the second start time (t 2s ) lies between the first start time (t 1s ) and the first end time (t 1e ) and/or that the second start time (t 2s ) is equal to the first start time (t 1s ).
In einer anderen Variante liegt der zweite Endzeitpunkt (t2e) zeitlich zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e) und/oder der zweite Endzeitpunkt (t2e) ist gleich dem ersten Endzeitpunkt (t1e).In another variant, the second end time (t 2e ) is between the first start time (t 1s ) and the first end time (t 1e ) and/or the second end time (t 2e ) is equal to the first end time (t 1e ).
In einigen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, dass die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) zum ersten Endzeitpunkt (f1e) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Endzeitpunkt (f2e) ist.In some applications it may be useful for the first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) at the first end time (f 1e ) to be equal to the second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) at the second end time (f 2e ).
In anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) zum ersten Startzeitpunkt (f1s) gleich der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s) ist.In other applications, it may be useful if the first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) at the first start time (f 1s ) is equal to the second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) at the second start time (f 2s ).
In wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) zum ersten Startzeitpunkt (f1s) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Startzeitpunkt (f2s) ist.In other applications, it may be useful if the first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) at the first start time (f 1s ) is different from the second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) at the second start time (f 2s ).
Und in wiederum anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, wenn die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) zum ersten Endzeitpunkt (f1e) verschieden von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zum zweiten Endzeitpunkt (f2e) ist.And in yet other applications it may be useful if the first instantaneous ultrasonic frequency (f 1m ) at the first end time (f 1e ) is different from the second instantaneous ultrasonic frequency (f 2m ) at the second end time (f 2e ).
Ein aus den vorstehenden Verfahren weiterentwickeltes Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallsignals umfasst die Schritte
- a. des Erzeugens des ersten Ultraschallteilbursts mit einem ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) und/oder
- b. des Erzeugens des zweiten Ultraschallteilbursts mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (UBS2), der vom ersten Ultraschall-Transducer (UBS1) verschieden ist.
- a. generating the first ultrasonic subburst with a first ultrasonic transducer (UBS1) and/or
- b. generating the second ultrasonic subburst with a second ultrasonic transducer (UBS2) which is different from the first ultrasonic transducer (UBS1).
Bevorzugt weisen der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2) auf, wobei die erste Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist. Dadurch können zusätzliche Informationen zur Objektklassifizierung der Objekte (O) verwendet werden.Preferably, the first ultrasonic transducer (US1) has a first resonance frequency (f 1 ) and the second ultrasonic transducer (US2) has a second resonance frequency (f 2 ), wherein the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) is different from the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2). This allows additional information to be used for object classification of the objects (O).
Dabei weist bevorzugt der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf1) mit einer ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) und einer ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) auf. Der zweite Ultraschall-Transducer (US1) weist bevorzugt eine zweite Bandbreite (Δf2) mit einer zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) und einer zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2m) auf. Die erste Bandbreite (Δf1) und die zweite Bandbreite (Δf2) überlappen sich im Frequenzbereich. Dies hat den Vorteil, dass ein Frequenz-Sweep über einen größeren Frequenzbereich durchgeführt werden kann. Es ist also bevorzugt so, dass
- a. die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) minus des Betrags der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2m) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) minus des Betrags der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) und /oder
- b. die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) minus des Betrags der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2m) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) minus des Betrags der der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2m) oder
- c. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) minus des Betrags der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) minus des Betrags der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) und /oder
- d. die Differenz des Betrags der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) minus des Betrags der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) bevorzugt größer ist als die Differenz des Betrags der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) minus des Betrags der der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u).
- a. the difference between the magnitude of the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) minus the magnitude of the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2m ) is preferably greater than the difference between the magnitude of the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) minus the magnitude of the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) and/or
- b. the difference between the magnitude of the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) minus the magnitude of the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2m ) is preferably greater than the difference between the magnitude of the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) minus the magnitude of the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2m ) or
- c. the difference between the magnitude of the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) minus the magnitude of the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) is preferably greater than the difference between the magnitude of the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) minus the magnitude of the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) and/or
- d. the difference between the magnitude of the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) minus the magnitude of the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) is preferably greater is the difference between the magnitude of the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) minus the magnitude of the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ).
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die winkelabhängige erste Energiedichte der ersten Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der winkelabhängigen zweiten Energiedichte der zweiten Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist und/oder die winkelabhängige erste Schallamplitude der ersten Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) von der winkelabhängigen zweiten Schallamplitude der zweiten Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) verschieden ist. Hierdurch kann, wie in den Figuren erläutert wird, aus dem Reflexionssignal eine Information über den Winkelbereich und über den Abstand eines Objekts (O1, O2) gewonnen werden.Furthermore, it is advantageous if the angle-dependent first energy density of the first sound emission of the first ultrasonic transducer (US1) differs from the angle-dependent second energy density of the second sound emission of the second ultrasonic transducer (US2) and/or the angle-dependent first sound amplitude of the first sound emission of the first ultrasonic transducer (US1) differs from the angle-dependent second sound amplitude of the second sound emission of the second ultrasonic transducer (US2). As explained in the figures, this allows information about the angular range and the distance of an object (O1, O2) to be obtained from the reflection signal.
Neben den bisher beschriebenen Verfahren zum Senden von Ultraschallbursts, gibt es dazu noch analoge Verfahren zum Empfang der Ultraschallbursts.In addition to the methods for transmitting ultrasonic bursts described so far, there are also analogous methods for receiving the ultrasonic bursts.
Das Ultraschallsignal, das nun empfangen wird und das typischerweise zuvor an einem Objekt reflektiert wurde, wurde zuvor bevorzugt mit Hilfe eines der zuvor beschriebenen Verfahren erzeugt. Auf die komplexe Struktur der Ultraschallsignale wird in den Figurenbeschreibungen genauer eingegangen. Daher wird hier empfohlen die Figuren mit den Frequenzverläufen kurz kursorisch zu überfliegen, um zu verstehen, welche Art von Ultraschallbursts empfangen werden sollen. Ein erster Ultraschall-Transducer (US1) und ein zweiter Ultraschall-Transducer (US2) sollen hierzu Teil eines gemeinsamen Ultraschallsensorsystems (USS) sein. Das Ultraschallsensorsystem (USS) soll eine Ultraschallsystemachse (USA) aufweisen. Das Verfahren zum Empfang der komplexen Ultraschallbursts umfasst die Schritte
- a. des Empfangs des reflektierten Ultraschallsignals mit einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) als erstes Ultraschallempfangssignal, wobei der erste Ultraschall-Transducer eine erste Resonanzfrequenz (f1) aufweist, und
- b. des Empfangs des reflektierten Ultraschallsignals mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) als zweites Ultraschallempfangssignal, wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2) aufweist, und
- c. des Verarbeitens des ersten Ultraschallempfangssignals und des zweiten Ultraschallempfangssignals und
- d. des Schließens auf Abstände von Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, zu dem gemeinsamen Ultraschallsystem (USS) und
- e. des Schließens auf einen Winkel zwischen der Sichtlinie von dem gemeinsamen Ultraschallsystem (USS) zu Objekten (O1, O2), die das Ultraschallsignal reflektiert haben, einerseits und der Ultraschallsystemachse (USA) des gemeinsamen Ultraschallsystems (USS) andererseits oder Schließen auf einen Winkelbereich in dem sich die Objekte (O1, O2) jeweils befinden.
- a. receiving the reflected ultrasonic signal with a first ultrasonic transducer (US1) as the first ultrasonic reception signal, wherein the first ultrasonic transducer has a first resonance frequency (f1), and
- b. receiving the reflected ultrasonic signal with a second ultrasonic transducer (US2) as a second ultrasonic reception signal, wherein the second ultrasonic transducer (US2) has a second resonance frequency (f2), and
- c. processing the first ultrasonic reception signal and the second ultrasonic reception signal and
- d. inferring distances from objects (O1, O2) that have reflected the ultrasonic signal to the common ultrasonic system (USS) and
- e. inferring an angle between the line of sight from the common ultrasound system (USS) to objects (O1, O2) that have reflected the ultrasound signal, on the one hand, and the ultrasound system axis (USA) of the common ultrasound system (USS) on the other hand, or inferring an angular range in which the objects (O1, O2) are respectively located.
Aus dem bisher Geschriebenen ergibt sich ein Verfahren zur Ermittlung einer Objektposition, das Durchführen eines Verfahrens unter Zuhilfenahme der unterschiedlichen Schallkegel der unterschiedlichen Ultraschall-Transducer (US1-US2, US3) mit Hilfe eines ersten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS1) zur Ermittlung eines ersten Abstands (s1) und eines ersten Winkels oder ersten Winkelbereiches und der analogen Durchführen dieses Verfahrens mit Hilfe eines vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise baugleichen, zweiten gemeinsamen Ultraschallsystems (USS2), das von dem ersten gemeinsamen Ultraschallsystem (USS1) verschieden - also nicht identisch zu diesem - und beabstandet ist, zur Ermittlung eines zweiten Abstands (s2) und eines zweiten Winkels oder eines zweiten Abstands- und zweiten Winkelbereiches. Gemäß diesem Verfahren folgt dann die Ermittlung einer Raumkoordinate oder eines Raumbereiches in dem sich ein Objekt (O) befindet, das das Ultraschallsignal reflektiert hat auf Basis des ersten Abstands (s1) und des zweiten Abstands (s2), sowie des ermittelten ersten Winkelbereichs und des ermittelten zweiten Winkelbereichs. Die Informationen, die dem ersten Winkelbereich und dem ersten Abstand (s1) entsprechen, entsprechen einem ersten Raumbereich in etwa der Form eines ersten Torus im ersten Abstand vom ersten Ultraschallsensorsystem (USS1). Die Informationen, die dem zweiten Winkelbereich und dem zweiten Abstand (s1) entsprechen, entsprechen einem zweiten Raumbereich in etwa der Form eines zweiten Torus im zweiten Abstand vom zweiten Ultraschallsensorsystem (USS2). Die Schnittmenge der Raumpunkte, die sich sowohl innerhalb des ersten Raumbereiches und des zweiten Raumbereiches befinden ergeben einen verkleinerten weiteren Raumbereich, in dem sich das betreffende Objekt befinden sollte.From what has been described so far, a method for determining an object position results, the implementation of a method with the aid of the different sound cones of the different ultrasound transducers (US1-US2, US3) with the aid of a first common ultrasound system (USS1) to determine a first distance (s1) and a first angle or first angular range, and the analogous implementation of this method with the aid of a preferably, but not necessarily identical, second common ultrasound system (USS2), which is different from the first common ultrasound system (USS1) - i.e. not identical to it - and spaced apart, to determine a second distance (s2) and a second angle or a second distance and second angular range. According to this method, a spatial coordinate or a spatial region in which an object (O) is located that has reflected the ultrasound signal is then determined based on the first distance (s1) and the second distance (s2), as well as the determined first angular range and the determined second angular range. The information corresponding to the first angular range and the first distance (s1) corresponds to a first spatial region approximately in the shape of a first torus at the first distance from the first ultrasonic sensor system (USS1). The information corresponding to the second angular range and the second distance (s1) corresponds to a second spatial region approximately in the shape of a second torus at the second distance from the second ultrasonic sensor system (USS2). The intersection of the spatial points located within both the first spatial region and the second spatial region results in a reduced, further spatial region in which the object in question should be located.
Des Weiteren wird hier ein weiteres Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen offengelegt, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallburstdauer (bd), die eine maximale Ultraschallburstdauer (bd) nicht überschreitet, durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen des Abstands (D) zwischen dem Ultraschallsensorsystem (USS) und dem Objekt (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst;
- - Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei die Ultraschallburstdauer (bd) von dem ermittelten Abstand (D, s1, s2) abhängt.
- - Step 1: Emission of an ultrasonic burst with an ultrasonic burst duration (bd) not exceeding a maximum ultrasonic burst duration (bd) by an ultrasonic sensor system (USS);
- - Step 2: Receiving an ultrasonic burst reflected by an object (O);
- - Step 3: Determining the distance (D) between the ultrasonic sensor system (USS) and the object (O) as a function of the received reflected ultrasonic burst;
- - Step 4: Repeat steps 1 to 4, whereby the ultrasonic burst duration (bd) depends on the determined distance (D, s1, s2).
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Ultraschallburstlänge der Ultraschallburstdauer (bd) mit der vierten Wurzel des ermittelten Abstands (D) entsprechend der Formel
Es ergibt sich dann ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen mit den Schritten:
- - Schritt 1: Aussenden eines Ultraschallbursts mit einer Ultraschallbursteigenschaft durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein Objekt (O) reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen und Bewerten einer Eigenschaft des Objekts (O) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten Ultraschallbursts;
- - Schritt 4: Wiederholen der Schritte 1 bis 4, wobei zumindest eine Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten Eigenschaft abhängt.
- - Step 1: Emitting an ultrasonic burst having an ultrasonic burst characteristic by an ultrasonic sensor system (USS);
- - Step 2: Receiving an ultrasonic burst reflected by an object (O);
- - Step 3: Determining and evaluating a property of the object (O) as a function of the received reflected ultrasonic burst and/or possibly several received reflected ultrasonic bursts;
- - Step 4: Repeating steps 1 to 4, wherein at least one ultrasonic burst property of a subsequently emitted ultrasonic burst depends on the evaluation of the determined property.
Es ist dabei wesentlich, dass einer der nachfolgend ausgesendeten Ultraschallbursts nicht unmittelbar auf den vorausgehenden Ultraschallburst folgen muss. Vielmehr ist es denkbar zwischen diesen beiden Ultraschallbursts weitere Ultraschallbursts zu versenden, die andere Messaufgaben haben. Solche Folgen von Ultraschallbursts können gemischt werden. Somit kann die Ultraschallbursteigenschaft eines auszusendenden Ultraschallbursts zum einen von einem oder mehreren Objekten im Umfeld des Ultraschallsensorsystems (USS) oder dem Umfeld des Ultraschallsensorsystems (USS) abhängen. Damit kann die Ultraschallbursteigenschaft eines auszusendenden Ultraschallbursts zum einen von einem oder mehreren Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs abhängen oder dem Umfeld des Fahrzeugs abhängen, wenn ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) in dem Fahrzeug verbaut ist. Im Folgenden werden mehrere Ultraschallbursteigenschaften beschrieben, die auch die Eigenschaften mehrerer Ultraschallbursts betreffen kann.It is important that one of the subsequently transmitted ultrasonic bursts does not have to follow immediately on the previous ultrasonic burst. Rather, it is conceivable to transmit further ultrasonic bursts with different measuring tasks between these two ultrasonic bursts. Such sequences of ultrasonic bursts can be mixed. Thus, the ultrasonic burst property of an ultrasonic burst to be transmitted can depend on one or more objects in the vicinity of the ultrasonic sensor system (USS) or the environment of the ultrasonic sensor system (USS). Thus, the ultrasonic burst property of an ultrasonic burst to be transmitted can depend on one or more objects in the vicinity of a vehicle or the environment of the vehicle if such an ultrasonic sensor system (USS) is installed in the vehicle. Several ultrasonic burst properties are described below, which can also affect the properties of several ultrasonic bursts.
Es kann sich dann beispielsweis ein Verfahren zur Aussendung eines Ultraschallbursts für die Verwendung in Ultraschallsensorsystemen in Fahrzeugen ergeben, dass folgende Schritte umfasst:
- - Schritt 1: Aussenden eines ersten Ultraschallbursts mit einer Ultraschallbursteigenschaft mit einem ersten Ultraschallbursteigenschaftswert durch ein Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 2: Empfangen eines durch ein erstes Objekt (O) reflektierten ersten Ultraschallbursts;
- - Schritt 3: Bestimmen und Bewerten einer ersten Eigenschaft des ersten Objekts (O1) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten ersten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten ersten Ultraschallbursts;
- - Schritt 4: Aussenden eines zweiten Ultraschallbursts mit der Ultraschallbursteigenschaft mit einem zweiten Ultraschallbursteigenschaftswert durch das Ultraschallsensorsystem (USS);
- - Schritt 5: Empfangen eines durch ein zweites Objekt (O) reflektierten zweiten Ultraschallbursts;
- - Schritt 6: Bestimmen und Bewerten einer zweiten Eigenschaft des zweiten Objekts (O2) in Abhängigkeit von dem empfangenen reflektierten zweiten Ultraschallburst und/oder ggf. mehreren empfangenen reflektierten zweiten Ultraschallbursts;
- - Schritt 7: Wiederholen der Schritte 1 bis 6,
- ▪ wobei zumindest die erste Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten ersten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten ersten Eigenschaft abhängt und
- • wobei zumindest die zweite Ultraschallbursteigenschaft eines nachfolgend ausgesendeten zweiten Ultraschallbursts von der Bewertung der ermittelten zweiten Eigenschaft abhängt.
- - Step 1: Emitting a first ultrasonic burst having an ultrasonic burst characteristic with a first ultrasonic burst characteristic value by an ultrasonic sensor system (USS);
- - Step 2: Receiving a first ultrasonic burst reflected by a first object (O);
- - Step 3: Determining and evaluating a first property of the first object (O1) as a function of the received reflected first ultrasonic burst and/or possibly a plurality of received reflected first ultrasonic bursts;
- - Step 4: Emission of a second ultrasonic burst with the ultrasonic burst property with a second ultrasonic burst property value by the ultrasonic sensor system (USS);
- - Step 5: Receiving a second ultrasonic burst reflected by a second object (O);
- - Step 6: Determining and evaluating a second property of the second object (O2) as a function of the received reflected second ultrasonic burst and/or possibly a plurality of received reflected second ultrasonic bursts;
- - Step 7: Repeat steps 1 to 6,
- ▪ wherein at least the first ultrasonic burst property of a subsequently emitted first ultrasonic burst depends on the evaluation of the determined first property and
- • wherein at least the second ultrasonic burst property of a subsequently emitted second ultrasonic burst depends on the evaluation of the determined second property.
Wichtig ist dabei, dass auch hier weitere Ultraschallbursts für andere Zwecke eingeschoben werden können. Auch können erste Ultraschallbursts häufiger oder weniger häufig im Vergleich zu den zweiten Ultraschallbursts ausgesendet werden.It's important to note that additional ultrasonic bursts can also be inserted for other purposes. The first ultrasonic bursts can also be emitted more or less frequently than the second ultrasonic bursts.
So, wie die Ultraschall-Burst-Dauer (bd) objektabhängig optimiert werden kann, kann auch die Ultraschallburstamplitude objektabhängig optimiert werden. So kann es sinnvoll sein, wen die Amplitude (A) von zumindest drei in unmittelbarer oder nicht unmittelbarer zeitlicher Folge ausgesendeter Ultraschallbursts im Wesentlichen proportional zu (D+D0)1/k, mit 2≤k≤5 bzw. bevorzugt k=2 oder k=4, vom ermittelten Abstand (A) abhängt, wobei D0 eine Konstante ist, die Null sein kann. Hierbei können zwischen diesen Ultraschallbursts (UB) weitere Ultraschallbursts (UB) zur Vermessung anderer Objekte und Umfeldeigenschaften ausgesendet werden.Just as the ultrasonic burst duration (bd) can be optimized depending on the object, the ultrasonic burst amplitude can also be optimized depending on the object. It can be useful if the amplitude (A) of at least three ultrasonic bursts emitted in immediate or non-immediate temporal succession is essentially proportional to (D+D 0 ) 1/k , with 2≤k≤5 or preferably k=2 or k=4, and depends on the determined distance (A), where D 0 is a constant that can be zero. In this case, additional ultrasonic bursts (UB) can be emitted between these ultrasonic bursts (UB) to measure other objects and environmental properties.
Typischerweise werden mehrere Ultraschallbursts (UB) in einem zeitlichen Ultraschallburstabstand ausgesendet, wobei der erste zeitliche Ultraschallburstabstand der zeitliche Abstand zwischen dem Ultraschallburststart (UBS) eines ersten Ultraschallbursts und dem Ultraschallburststart (UBS) des unmittelbar diesem ersten Ultraschallburst nachfolgenden zweiten Ultraschalbursts ist und wobei der zweite zeitliche Ultraschallburstabstand zwischen dem Ultraschallburststart (UBS) des zweiten Ultraschallbursts und dem Ultraschallburststart (UBS) des unmittelbar diesem zweiten Ultraschallburst nachfolgenden dritten Ultraschalbursts von dem ermittelten Abstand (D) eines Objekts (O, O, O2) abhängt.Typically, several ultrasonic bursts (UB) are emitted at a temporal ultrasonic burst interval, wherein the first temporal ultrasonic burst interval is the temporal interval between the ultrasonic burst start (UBS) of a first ultrasonic burst and the ultrasonic burst start (UBS) of the second ultrasonic burst immediately following this first ultrasonic burst, and wherein the second temporal ultrasonic burst interval between the ultrasonic burst start (UBS) of the second ultrasonic burst and the ultrasonic burst start (UBS) of the third ultrasonic burst immediately following this second ultrasonic burst depends on the determined distance (D) of an object (O, O, O2).
Eine weitere Variationsmöglichkeit einer Ultraschallbursteigenschaft ist eine Variation des zeitlichen Ultraschallburstabstands der Ultraschallbursts. Der zeitliche Ultraschallburstabstand der Ultraschallbursts kann beispielsweise mit sinkendem räumlichem Abstand (D) zwischen Ultraschallsensorsystem und Objekt (O) zeitlich kürzer werden. Bevorzugt wird dabei der zeitliche Ultraschallburstabstand der Ultraschallbursts bei einer Verkürzung des räumlichen Abstands (D) zwischen Ultraschallsensorsystem und Objekt (O) um eine Länge I zeitlich um eine Zeit 2*I/c mit c als Schallgeschwindigkeit mit einer Toleranz von +/- 25% und/oder besser mit einer Toleranz von +/-10% und/oder besser mit einer Toleranz von +/- 5% kürzer.Another possible variation of an ultrasonic burst property is a variation of the temporal ultrasonic burst spacing of the ultrasonic bursts. The temporal ultrasonic burst spacing of the ultrasonic bursts can, for example, become shorter with decreasing spatial distance (D) between the ultrasonic sensor system and the object (O). Preferably, when the spatial distance (D) between the ultrasonic sensor system and the object (O) is shortened by a length I, the temporal ultrasonic burst spacing of the ultrasonic bursts is shortened by a time 2*I/c, where c is the speed of sound, with a tolerance of +/- 25% and/or better with a tolerance of +/- 10% and/or better with a tolerance of +/- 5%.
Als weitere Variationsmöglichkeit einer Ultraschallbursteigenschaft kann die Anzahl der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) und der zugehörigen Anzahl der Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) vom Abstand (D) abhängen.As a further variation possibility of an ultrasonic burst property, the number of ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) and the associated number of frequency curves (SF1, SF2, SF3) of these ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) within an ultrasonic burst (UB) can depend on the distance (D).
Eine weitere Modifikation einer Ultraschallbursteigenschaft kann sein, dass ein Ultraschallburst zumindest zwei der folgenden Zeitabschnittsarten aufweist:
- • eine Single-Mode-Zeit (smt1, smt2, smt3, smt1, smt2) und/oder
- • eine Dual-Mode-Zeit (dmt12, dmt23, dmt1, dmt2) und/oder
- • eine Tri-Mode-Zeit (tmt, tmt123, tmt112).
- • a single-mode time (smt 1 , smt 2 , smt 3 , smt1, smt2) and/or
- • a dual-mode time (dmt 12 , dmt 23 , dmt1, dmt2) and/or
- • a tri-mode time (t mt , tmt 123 , tmt 112 ).
Auch diese Ultraschallbursteigenschaft kann von Objekten im Umfeld oder dem Umfeld in Teilen oder als Ganzem abhängen. Bevorzugt werden solche Ultraschallsensorsysteme in Fahrzeugen eingesetzt. Es handelt sich dann bevorzugt um ein Ultraschallsensorsystem (USS) für ein Fahrzeug, mit einem ersten Ultraschall-Transducer (US1), mit einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2). Natürlich kann das Ultraschallsensorsystem auch mehr als zwei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) aufweisen. In unserem Beispiel weist der der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1) auf und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2), wobei die erste Resonanzfrequenz (f1) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2) verschieden ist.This ultrasonic burst property can also depend on objects in the surroundings or the environment in part or as a whole. Such ultrasonic sensor systems are preferably used in vehicles. In this case, it is preferably an ultrasonic sensor system (USS) for a vehicle, with a first ultrasonic transducer (US1) and a second ultrasonic transducer (US2). Of course, the ultrasonic sensor system can also have more than two ultrasonic transducers (US1, US2, US3). In our example, the first ultrasonic transducer (US1) has a first resonant frequency (f 1 ) and the second ultrasonic transducer (US2) has a second resonant frequency (f 2 ), wherein the first resonant frequency (f 1 ) is different from the second resonant frequency (f 2 ).
Bevorzugt weist der erste Ultraschalltransducer (US1) eine erste Bandbreite (Δf1) auf und der zweite Ultraschalltransducer (US2) eine zweite Bandbreite (Δf2). Damit ein Chirp über die volle Bandbreite ohne signifikante Amplitudeneinbrüche durchgeführt werden kann, ist es sinnvoll, wenn sich die erste Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und die zweite Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappen.Preferably, the first ultrasonic transducer (US1) has a first bandwidth (Δf 1 ) and the second ultrasonic transducer (US2) has a second bandwidth (Δf 2 ). To ensure that a chirp can be performed across the full bandwidth without significant amplitude drops, it is advantageous for the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) to overlap.
Bevorzugt wird das Ultraschallsensorsystem (USS) so gestaltet, dass das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) mit einer von der Zeit (t) abhängigen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) aussenden kann, die zu zumindest einem Zeitpunkt während der Abstrahlung des Ultraschallbursts (UB) von einem Ultraschall-Transducer der Ultraschall-Transducer (US1, US2) des Ultraschallsensorsystems (USS) nicht abgestrahlt werden kann. Dies beschreibt also eine Bandbreitenvergrößerung gegenüber einem einzelnen Ultraschall-Transducer hinsichtlich der Aussendung.Preferably, the ultrasonic sensor system (USS) is designed such that the ultrasonic sensor system (USS) can emit an ultrasonic burst (UB) with an instantaneous ultrasonic burst frequency (f m ) dependent on time (t), which cannot be emitted by an ultrasonic transducer of the ultrasonic transducers (US1, US2) of the ultrasonic sensor system (USS) at at least one point in time during the emission of the ultrasonic burst (UB). This thus describes an increase in the bandwidth compared to a single ultrasonic transducer with regard to emission.
In Analogie dazu wird bevorzugt das Ultraschallsensorsystem (USS) so gestaltet, dass das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) mit einer von der Zeit (t) abhängigen Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) empfangen kann, die zu zumindest einem Zeitpunkt während der Abstrahlung des Ultraschallbursts (UB) von einem Ultraschalltransducer der Ultraschalltransducer (US1, US2) des Ultraschallsensorsystems (USS) nicht empfangen werden kann. Dies beschreibt also eine Bandbreitenvergrößerung gegenüber einem einzelnen Ultraschall-Transducer hinsichtlich des Empfangs.In analogy, the ultrasonic sensor system (USS) is preferably designed so that the ultrasonic sensor system (USS) generates an ultrasonic burst (UB) with an instantaneous ultrasonic burst frequency (f m ) dependent on time (t), which cannot be received by an ultrasonic transducer of the ultrasonic transducers (US1, US2) of the ultrasonic sensor system (USS) at least at one point in time during the emission of the ultrasonic burst (UB). This thus describes an increase in bandwidth compared to a single ultrasonic transducer with regard to reception.
Bevorzugt kann das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) abstrahlen, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1, fm2, fm3) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1, Af2, Af3) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt. Auch dies ist eine Ultraschallbursteigenschaft, die von dem Untersuchungsziel, typischerweise einem Objekt (O, O1, O2) im Umfeld des Ultraschallsensorsystems bzw. des Fahrzeugs abhängen kann. In Umkehrung dessen kann das Ultraschallsensorsystem (USS) dann typischerweise einen Ultraschallburst (UB) empfangen, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1, fm2, fm3) in seinem Spektrum aufweist, wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1, Af2, Af3) zumindest eines der Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) liegt. Bevorzugt werden die Ausgangssignale der Ultraschall-Transducer dann zu einem Ultraschallempfangssignal zusammengefasst. Dies kann im einfachsten Fall beispielsweise durch Summierung der Ausgangssignale der Ultraschal-Transducer geschehen.Preferably, the ultrasonic sensor system (USS) can emit an ultrasonic burst (UB) having more than one ultrasonic burst instantaneous frequency (f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum, wherein each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst lies substantially within the bandwidth (Δf 1 , Af 2 , Af 3 ) of at least one of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3). This is also an ultrasonic burst property that can depend on the examination target, typically an object (O, O1, O2) in the environment of the ultrasonic sensor system or the vehicle. Conversely, the ultrasonic sensor system (USS) can then typically receive an ultrasonic burst (UB) which has more than one ultrasonic burst instantaneous frequency (f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum, wherein each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst lies substantially within the bandwidth (Δf 1 , Af 2 , Af 3 ) of at least one of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3). Preferably, the output signals of the ultrasonic transducers are then combined to form an ultrasonic reception signal. In the simplest case, this can be done, for example, by summing the output signals of the ultrasonic transducers.
Auch ist ein Ultraschallsensorsystem (USS) denkbar, bei dem das Ultraschallsensorsystem (USS) einen Ultraschallburst (UB) empfangen kann, der mehr als eine Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1, fm2, fm3) in seinem Spektrum zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) aufweist,
wobei jede der Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) während eines solchen Ultraschallbursts im Wesentlichen in der Bandbreite (Δf1, Af2, Af3) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt und wobei dann zumindest eine dieser Ultraschallburstmomentanfrequenzen (fm1, fm2, fm3) während eines solchen Ultraschallbursts zu zumindest einem Zeitpunkt nicht in der Bandbreite (Δf1, Af2, Af3) zumindest eines der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) liegt. Es kommt also durch die Verwendung mehrerer Ultraschall-Transducer zu einer Bandbreitenvergrößerung bezüglich des Empfangs.An ultrasonic sensor system (USS) is also conceivable in which the ultrasonic sensor system (USS) can receive an ultrasonic burst (UB) which has more than one ultrasonic burst instantaneous frequency (f m1 , f m2 , f m3 ) in its spectrum at least at one time during the burst duration (bd),
wherein each of the ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst lies substantially in the bandwidth (Δf 1 , Af 2 , Af 3 ) of at least one of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and wherein at least one of these ultrasonic burst instantaneous frequencies (f m1 , f m2 , f m3 ) during such an ultrasonic burst is not in the bandwidth (Δf 1 , Af 2 , Af 3 ) of at least one of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) at at least one point in time. The use of multiple ultrasonic transducers therefore results in an increase in the bandwidth with regard to reception.
In einer möglichen Konfiguration werden mehrere Ultraschall-Transducer (US1, US2) eines Ultraschallsensorsystems (USS) mittels eines gemeinsamen Ansteuersignals (AS) angetrieben. Dies hat den Vorteil, dass ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) sich für ansteuernde Schaltkreise ggf. im Wesentlichen wie ein einziger Ultraschall-Transducer verhält.In one possible configuration, multiple ultrasonic transducers (US1, US2) of an ultrasonic sensor system (USS) are driven by a common control signal (AS). This has the advantage that such an ultrasonic sensor system (USS) essentially behaves like a single ultrasonic transducer for control circuits.
In ähnlicher Weise kann aus den Ausgangssignalen der Ultraschalltransducer (US1, US2) ein gemeinsames Ultraschallempfangssignal erzeugt werden, dass auch mehrere Teilsignale aufweisen kann.Similarly, a common ultrasonic reception signal can be generated from the output signals of the ultrasonic transducers (US1, US2), which can also have several sub-signals.
Ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) kann so gestaltet werden, dass die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (αV) und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) aufweist bzw. dass die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten vertikalen Öffnungswinkel (αV) und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) aufweist . Dabei sollte dann der erste vertikale Öffnungswinkel (αV) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) verschieden sein, sodass ein reflektiertes Ultraschallsignal verschiedene Frequenzen aufweist, die kodieren, in welchem Winkelbereich um die Achse (USA) des Ultraschallsensorsystems (USS) sich das reflektierende Objekt ggf. befindet.Such an ultrasonic sensor system (USS) can be designed such that the sound radiation lobe of the first ultrasonic transducer (US1) has a first vertical opening angle (α V ) and the sound radiation lobe of the second ultrasonic transducer (US2) has a second vertical opening angle (β V ) or such that the receiving lobe of the first ultrasonic transducer (US1) has a first vertical opening angle (α V ) and the receiving lobe of the second ultrasonic transducer (US2) has a second vertical opening angle (β V ). In this case, the first vertical opening angle (α V ) should be different from the second vertical opening angle (β V ) so that a reflected ultrasonic signal has different frequencies which encode the angular range in which the reflecting object may be located around the axis (USA) of the ultrasonic sensor system (USS).
In analoger Weise weisen die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (αH) auf und die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βv) auf bzw. die Empfangskeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) einen ersten horizontalen Öffnungswinkel (αH) auf und die Empfangskeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) einen zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) auf. Auch hier ist bevorzugt der erste horizontale Öffnungswinkel (αH) vom zweiten vertikalen Öffnungswinkel (βV) verschieden, was einen analogen Vorteil ergibt.In an analogous manner, the sound radiation lobe of the first ultrasonic transducer (US1) has a first horizontal opening angle (α H ) and the sound radiation lobe of the second ultrasonic transducer (US2) has a second vertical opening angle (β V ), or the reception lobe of the first ultrasonic transducer (US1) has a first horizontal opening angle (α H ) and the reception lobe of the second ultrasonic transducer (US2) has a second vertical opening angle (β V ). Here, too, the first horizontal opening angle (α H ) is preferably different from the second vertical opening angle (β V ), which results in an analogous advantage.
Ganz besonders bevorzugt weist das vorgeschlagene Ultraschallsensorsystem zu dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) noch weitere UltraschallTransducer auf, so dass sich ein Ultraschall-Transducer-Array ergibt, bei dem die Ultraschalltransducer (US1, US2, US3) unterschiedliche Resonanzfrequenzen (f1, f2, f3) aufweisen. Im einfachsten Fall weist das vorgeschlagene Ultraschallsensorsystem zu dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) noch einen dritten Ultraschall-Transducer (US3) auf, wobei der dritte Ultraschalltransducer (US3) eine dritte Resonanzfrequenz (f3) aufweist, die bevorzugt von der zweiten Resonanzfrequenz (f2) und von der ersten Resonanzfrequenz (f1) verschieden ist.Most preferably, the proposed ultrasonic sensor system comprises further ultrasonic transducers in addition to the first ultrasonic transducer (US1) and the second ultrasonic transducer (US2), resulting in an ultrasonic transducer array in which the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) have different resonance frequencies (f 1 , f 2 , f 3 ). In the simplest case, the proposed ultrasonic sensor system comprises further ultrasonic transducers (US1) and the second ultrasonic transducer (US2) also has a third ultrasonic transducer (US3), wherein the third ultrasonic transducer (US3) has a third resonance frequency (f 3 ), which is preferably different from the second resonance frequency (f 2 ) and from the first resonance frequency (f 1 ).
In diesem Fall mit drei Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) sind die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) bevorzugt in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet. Die Kantenlängen dieses gleichschenkligen Dreiecks sind bevorzugt kleiner als das Zehnfache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Fünffache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Doppelte des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3).In this case, with three ultrasonic transducers (US1, US2, US3), the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) are preferably arranged in an isosceles triangle. The edge lengths of this isosceles triangle are preferably less than ten times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or better still, less than five times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or better still, less than three times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or better still, less than twice the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3).
In analoger Weise ergibt sich ein Verfahren zum Empfang eines Ultraschallsignals, wobei das Ultraschallsignal einen Ultraschallgesamtburst (UB), der einen ersten Ultraschallteilburst und einen zweiten Ultraschallteilburst umfasst. Jeder Ultraschallteilburst der Ultraschallteilbursts umfasst auch hier mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7), von denen jeder der mindestens zwei Ultraschallpulse (P0 bis P7) eines Ultraschallteilbursts einen zeitlichen Ultraschallpulsbeginn und ein zeitliches Ultraschallpulsende aufweist. Wie zuvor auch, ist hier die Ultraschallperiode (T1 bis T7) eines einzelnen Ultraschallpulses (P0 bis P7) eines Ultraschallteilbursts, im Folgenden der betreffende Ultraschallpuls genannt, die Zeit von dem zeitlichen Ultraschallpulsende des zeitlich dem betreffenden Ultraschallpuls unmittelbar vorausgehenden Ultraschallpulses zu dem zeitlichen Ultraschallpulsende des betreffenden Ultraschallpulses. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) des ersten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T1m) des ersten Ultraschallteilbursts und die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) des zweiten Ultraschallteilbursts ist wieder der Kehrwert der momentanen Ultraschallperiode (T2m) des zweiten Ultraschallteilbursts. Der erste Ultraschallteilburst beginnt zu einem ersten Startzeitpunkt (t1s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst endet zu einem ersten Endzeitpunkt (t1e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des ersten Ultraschallteilbursts ist. Der erste Ultraschallteilburst besitzt eine erste Ultraschallteilburstdauer (t1e-t1s), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Endzeitpunkt (t1e) minus dem ersten Startzeitpunkt (t1s) entspricht. Der zweite Ultraschallteilburst beginnt zu einem zweiten Startzeitpunkt (t2s), der gleich dem Ultraschallpulsbeginn des ersten Ultraschallpulses (P0) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst endet zu einem zweiten Endzeitpunkt (t2e), der gleich dem Ultraschallpulsende des letzten Ultraschallpulses (P7) des zweiten Ultraschallteilbursts ist. Der zweite Ultraschallteilburst besitzt eine zweite Ultraschallteilburstdauer (bd=t2e-t2s), die dem Wert der zeitlichen Differenz zwischen dem zweiten Endzeitpunkt (t2e) minus dem zweiten Startzeitpunkt (t2s) entspricht. Die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) ist dabei bevorzugt von der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) zu zumindest einem Zeitpunkt zwischen dem ersten Startzeitpunkt (t1s) und dem ersten Endzeitpunkt (t1e) und gleichzeitig zwischen dem zweiten Startzeitpunkt (t2s) und dem zweiten Endzeitpunkt (t2e) verschieden. Das Empfangsverfahren umfasst dann die Schritte:
- • Empfangen des Ultraschallgesamtbursts (UB), mittels eines Ultraschallsensorsystems (USS) mit zumindest einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten UltraschallTransducer (US2), wobei der erste Ultraschall-Transducer (US1) eine erste Resonanzfrequenz (f1) und eine erste Bandbreite (Δf1) aufweist und wobei der zweite Ultraschall-Transducer (US2) eine zweite Resonanzfrequenz (f2) und eine zweite Bandbreite (Δf2) aufweist und wobei die erste Resonanzfrequenz (f1) von der zweiten Resonanzfrequenz (f2) verschieden ist und wobei die erste Bandbreite (Δf1) die zweite Bandbreite (Δf2) überlappt und wobei der erste Ultraschalltransducer (US1) ein erstes Ultraschallempfangsteilsignal erzeugt und wobei der zweite Ultraschalltransducer (US2) ein zweites Ultraschallempfangsteilsignal erzeugt;
- • Erzeugen eines Ultraschallempfangssignals aus dem ersten Ultraschallempfangsteilsignal und dem zweiten Ultraschallempfangsteilsignal, wobei das Ultraschallempfangssignal mehrere Teilempfangssignale umfassen kann und wobei ein oder mehrere Teilempfangssignale mit Ultraschallempfangsteilsignalen übereinstimmen können;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals.
- • Receiving the total ultrasound burst (UB) by means of an ultrasound sensor system (USS) with at least a first ultrasound transducer (US1) and a second ultrasound transducer (US2), wherein the first ultrasound transducer (US1) has a first resonance frequency (f 1 ) and a first bandwidth (Δf 1 ) and wherein the second ultrasound transducer (US2) has a second resonance frequency (f 2 ) and a second bandwidth (Δf 2 ) and wherein the first resonance frequency (f 1 ) is different from the second resonance frequency (f 2 ) and wherein the first bandwidth (Δf 1 ) overlaps the second bandwidth (Δf 2 ) and wherein the first ultrasound transducer (US1) generates a first ultrasound reception sub-signal and wherein the second ultrasound transducer (US2) generates a second ultrasound reception sub-signal;
- • Generating an ultrasonic reception signal from the first ultrasonic reception sub-signal and the second ultrasonic reception sub-signal, wherein the ultrasonic reception signal may comprise a plurality of sub-reception signals and wherein one or more sub-reception signals may correspond to ultrasonic reception sub-signals;
- • Determining environmental information based on the ultrasonic reception signal.
Typischerweise liegt dabei zu zumindest einem Zeitpunkt während der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) nicht innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1), jedoch innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), und/oder die erste Ultraschallmomentanfrequenz (f1m) nicht innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), jedoch innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1), die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) nicht innerhalb der erste Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) , jedoch innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2), und/oder die zweite Ultraschallmomentanfrequenz (f2m) nicht innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) jedoch innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1).Typically, at least one time during the burst duration (bd) of the total ultrasound burst, the first instantaneous ultrasound frequency (f 1m ) is not within the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasound transducer (US1), but within the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasound transducer (US2), and/or the first instantaneous ultrasound frequency (f 1m ) is not within the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasound transducer (US2), but within the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1), the second ultrasonic instantaneous frequency (f 2m ) not within the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) but within the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2), and/or the second ultrasonic instantaneous frequency (f 2m ) not within the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) but within the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1).
Eine Verfeinerung des Verfahrens kann den Schritt des Schließens auf einen Abstand zu einem Objekt (O1, O2) und auf einen Winkelbereich, in dem sich dieses Objekt (O1, O2) befindet, aufgrund von Unterschieden zwischen dem ersten Ultraschallempfangsteilsignal und dem zweiten Ultraschallempfangsteilsignal oder aufgrund von Unterschieden in aus diesen abgeleiteten Signalen umfassen. Insbesondere können hierfür neuronale Netze oder andere Mustererkennungsmethoden verwendet werden.A refinement of the method may include the step of inferring a distance to an object (O1, O2) and an angular range in which this object (O1, O2) is located based on differences between the first ultrasonic reception sub-signal and the second ultrasonic reception sub-signal or based on differences in signals derived therefrom. In particular, neural networks or other pattern recognition methods may be used for this purpose.
Das Verfahren zum Empfang eines Ultraschallgesamtbursts kann dadurch gekennzeichnet sein, dass ein empfangener Ultraschallgesamtburst zumindest zwei der folgenden Zeitabschnittsarten aufweist:
- • eine Single-Mode-Zeit (smt1, smt2, smt3, smt1, smt2) und/oder
- • eine Dual-Mode-Zeit (dmt12, dmt23, dmt1, dmt2) und/oder
- • eine Tri-Mode-Zeit (tmt, tmt123, tmt112)
- • a single-mode time (smt 1 , smt 2 , smt 3 , smt1, smt2) and/or
- • a dual-mode time (dmt 12 , dmt 23 , dmt1, dmt2) and/or
- • a tri-mode time (t mt , tmt 123 , tmt 112 )
Unter dieser Voraussetzung kann das Verfahren dann u.a. folgende Schritte umfassen:
- • Empfang des Ultraschallgesamtbursts und Erzeugung des besagten Ultraschallempfangssignals, das mehrere Teilempfangssignale umfassen kann;
- • Feststellen der ersten Zeitabschnittsart zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten ersten Zeitabschnittsart.
- • Receiving the total ultrasound burst and generating said ultrasound reception signal, which may comprise a plurality of partial reception signals;
- • Determining the first time period type at a first time within the burst duration (bd) of the total ultrasound burst;
- • Determining environmental information based on the ultrasonic reception signal depending on the first time period type detected.
Dieses Verfahren kann dadurch verfeinert werden, dass es folgende Schritte umfasst:
- • Feststellen der zweiten Zeitabschnittsart zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts, der vom ersten Zeitpunkt verschieden ist;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten ersten Zeitabschnittsart innerhalb eines ersten Zeitabschnitts innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts;
- • Ermitteln von Umfeldinformationen auf Basis des Ultraschallempfangssignals in Abhängigkeit von der festgestellten zweiten Zeitabschnittsart innerhalb eines zweiten Zeitabschnitts innerhalb der Burstdauer (bd) des Ultraschallgesamtbursts,
- • Determining the second time period type at a second time within the burst duration (bd) of the total ultrasound burst, which is different from the first time;
- • Determining environmental information on the basis of the ultrasound reception signal depending on the determined first time period type within a first time period within the burst duration (bd) of the total ultrasound burst;
- • Determining environmental information on the basis of the ultrasound reception signal depending on the detected second time period type within a second time period within the burst duration (bd) of the total ultrasound burst,
Der erste Zeitabschnitt und der zweite Zeitabschnitt sollten sich dabei bevorzugt nicht überlappen. Zumindest sollten sie sich aber nicht vollständig überlappen.The first and second time periods should preferably not overlap. At the very least, they should not completely overlap.
In dieser Schrift wurde stets von Ultraschall-Transducern geschrieben. Dem Fachmann ist offensichtlich, dass bezüglich der Aussendung der Ultraschallgesamtbursts auch Ultraschallsender verwendet werden können, die nur zu Aussendung der Ultraschallgesamtbursts verwendet und/oder geeignet sind. Ebenso ist dem Fachmann offensichtlich, dass bezüglich des Empfangs der Ultraschallgesamtbursts auch Ultraschallempfänger verwendet werden können, die nur zum Empfang der Ultraschallgesamtbursts verwendet und/oder geeignet sind. Insofern umfassen die Ansprüche bezüglich des Empfangs mit dem Begriff Ultraschall-Transducer auch Kombinationen von Ultraschall-Transducern mit einem oder mehreren reinen Ultraschallempfängern und bezüglich der Aussendung von Ultraschallgesamtbursts mit dem Begriff Ultraschall-Transducer auch Kombinationen von Ultraschall-Transducern mit einem oder mehreren reinen Ultraschallsendern. This document has always referred to ultrasound transducers. It is obvious to a person skilled in the art that, with regard to the transmission of the total ultrasound bursts, ultrasound transmitters can also be used which are only used and/or suitable for transmitting the total ultrasound bursts. It is also obvious to a person skilled in the art that, with regard to the reception of the total ultrasound bursts, ultrasound receivers can also be used which are only used and/or suitable for receiving the total ultrasound bursts. In this respect, the claims with regard to reception also include combinations of ultrasound transducers with one or more pure ultrasound receivers using the term "ultrasound transducer", and with regard to the transmission of total ultrasound bursts, the claims with regard to the term "ultrasound transducer" also include combinations of ultrasound transducers with one or more pure ultrasound transmitters using the term "ultrasound transducer".
Im Extremfall kann es sich nur um reine Ultraschallempfänger bzw. nur um reine Ultraschallsender handeln.In extreme cases, these may only be pure ultrasonic receivers or pure ultrasonic transmitters.
Es ist beispielsweise denkbar, einen oder wenige Ultraschall-Transducer, die zum Senden und Empfangen verwendet werden, mit einer größeren Anzahl von reinen Ultraschallempfängern zu kombinieren. Die reinen Ultraschallempfänger können dabei preiswert auf MEMS-Basis hergestellt werden, während die Ultraschallsender in Form der Ultraschall-Transducer in Form von piezobasierenden Schwingkeramiken aufgebaut werden können.For example, it is conceivable to combine one or a few ultrasonic transducers used for transmitting and receiving with a larger number of pure ultrasonic receivers. The pure ultrasonic receivers can be manufactured inexpensively using MEMS, while the ultrasonic transmitters, in the form of ultrasonic transducers, can be constructed using piezo-based vibrating ceramics.
Auf dieser Basis kann dann ein Ultraschallsensorsystem (USS), insbesondere für ein Fahrzeug oder einen Roboter oder eine andere bewegliche Maschine, definiert werden, das eine erste, typischerweise kleinere Anzahl von Ultraschallsender und/oder Ultraschall-Transducern aufweist, die jeweils eine Piezokeramik als Schall erzeugendes Sendeelement aufweisen, und das eine zweite Anzahl an reinen Ultraschallempfängern umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei mindestens einem dieser einen Ultraschallempfänger um einen MEMS basierenden Ultraschallempfänger. Ganz besonders bevorzugt ist die Anzahl der reinen MEMS-Ultraschallempfänger besonders hoch. Bevorzugt bilden zumindest einige der Ultraschallsender und/oder Ultraschall-Transducern und/oder Ultraschallempfänger ein Ultraschallsystem, wie zuvor beschrieben.On this basis, an ultrasonic sensor system (USS), in particular for a vehicle or a robot or another mobile machine, can then be defined, which has a first, typically smaller number of ultrasonic transmitters and/or ultrasonic transducers, each having a piezoceramic as a sound-generating transmitting element, and which comprises a second number of pure ultrasonic receivers. Preferably, at least one of these ultrasound receivers is a MEMS-based ultrasound receiver. Most preferably, the number of pure MEMS ultrasound receivers is particularly high. Preferably, at least some of the ultrasound transmitters and/or ultrasound transducers and/or ultrasound receivers form an ultrasound system, as described above.
VorteilAdvantage
Ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen die Aussendung und/oder den Empfang komplexerer Ultraschallbursts als die mit einzelnen Ultraschall-Transducern und/oder Ultraschallsendern und/oder Ultraschallsendern möglich sind. Insbesondere im Zuge der Erstellung von Umfeldkarten und Punktwolken der Umgebung für das autonome Fahren ist dies von Bedeutung. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.Such an ultrasonic sensor system (USS) enables, at least in some implementations, the transmission and/or reception of more complex ultrasonic bursts than those possible with individual ultrasonic transducers and/or transmitters. This is particularly important in the context of creating environment maps and point clouds for autonomous driving. However, the advantages are not limited to this.
Liste der FigurenList of characters
-
1a als Teil der1 zeigt den Verlauf der Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit von der Burst-Dauer (bd).1a as part of the1 shows the course of the ultrasound burst amplitude (A) as a function of the burst duration (bd). -
1b als Teil der1 zeigt eine vorgeschlagene Burstdauer in Abhängigkeit vom Objektabstand (D) zum nächsten Objekt.1b as part of the1 shows a suggested burst duration depending on the object distance (D) to the nearest object. -
1c als Teil der1 zeigt die Ultraschallburstamplitude (A) in Abhängigkeit vom Objektabstand (D).1c as part of the1 shows the ultrasonic burst amplitude (A) as a function of the object distance (D). -
2a zeigt vereinfacht schematisch den zeitlichen Signalverlauf eines einzelnen, herausgegriffenen beispielhaften Ultraschallbursts (UB).2a shows a simplified schematic of the temporal signal curve of a single, selected exemplary ultrasonic burst (UB). -
2b zeigt den zugehörigen zeitliche Verlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) aufgetragen gegen die Zeit (t) über die Burst-Dauer (bd).2b shows the corresponding time course of the ultrasonic burst instantaneous frequency (f m ) plotted against time (t) over the burst duration (bd). -
2c 2c zeigt einen beispielhaften Verlauf der Frequenzveränderungsgeschwindigkeit (vf) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) über die Zeit (t) der Burst-Dauer (bd).2c 2c shows an exemplary course of the frequency change rate (v f ) of the ultrasonic burst instantaneous frequency (f m ) over the time (t) of the burst duration (bd). -
3 zeigt eine beispielhafte, erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) eines ersten Ultraschall-Transducers (US1) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dieses Ultraschall-Transducers (US1) bei Anregung mit einem ersten Anregungssignal mit der ersten Anregungsfrequenz (fA1).3 shows an exemplary first spectral ultrasonic burst amplitude (A1) of a first ultrasonic transducer (US1) for the amplitude (A) of the sound radiation of this ultrasonic transducer (US1) when excited with a first excitation signal with the first excitation frequency (f A1 ). -
4 zeigt eine beispielhafte, zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei Anregung mit einem zweiten Anregungssignal (AS2) mit der zweiten Anregungsfrequenz (fA2).4 shows an exemplary second spectral ultrasonic burst amplitude (A2) for the amplitude (A) of the sound radiation of a second ultrasonic transducer (US2) when excited with a second excitation signal (AS2) with the second excitation frequency (f A2 ). -
5 5 zeigt eine beispielhafte, dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) für die Amplitude (A) der Schallabstrahlung eines dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei Anregung mit einem Sendesignal der dritten Anregungsfrequenz (fA3).5 5 shows an exemplary third spectral ultrasonic burst amplitude (A3) for the amplitude (A) of the sound radiation of a third ultrasonic transducer (US3) when excited with a transmission signal of the third excitation frequency (fA3). -
6 6 zeigt beispielhaft in zwei Extremkonfigurationen die Überlagerung eines ersten, zweiten und dritten Amplitudenspektrums.6 6 shows, as an example, the superposition of a first, second and third amplitude spectrum in two extreme configurations. -
7 bis 10 zeigen grundsätzlich mögliche Typen eines Frequenz-Sweeps.7 to 10 show basically possible types of a frequency sweep. -
11 zeigt eine beispielhafte Anordnung bestehend aus einem ersten Ultraschall-Transducer (US1) und einem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) und einem dritten Ultraschall-Transducer (US3).11 shows an exemplary arrangement consisting of a first ultrasonic transducer (US1) and a second ultrasonic transducer (US2) and a third ultrasonic transducer (US3). -
12 entspricht der7 mit dem Unterschied, dass nun ein Frequenz-Sweep mit Hilfe von drei Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) erzeugt wird.12 corresponds to the7 with the difference that now a frequency sweep is generated using three ultrasonic sensors (US1, US2, US3). -
13 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der12 .13 shows a simplified and schematic example of a system for generating the exemplary frequency response of the12 . -
14 entspricht in wesentlichen Teilen der12 , wobei nun jedoch das Anregungssignal (AS) zeitweise mehr als eine Anregungsfrequenz (fA) umfasst.14 corresponds in essential parts to the12 , whereby the excitation signal (AS) now temporarily comprises more than one excitation frequency (fA). -
15 zeigt vereinfacht und schematisch ein beispielhaftes System zur Erzeugung des beispielhaften Frequenzverlaufs der folgenden16 .15 shows a simplified and schematic example of a system for generating the exemplary frequency response of the following16 . -
16 entspricht der12 mit dem Unterschied, dass nun ein erster Frequenzverlauf (SF1), ein zweiter Frequenzverlauf (SF2) und ein dritter Frequenzverlauf (SF3) gemeinsam zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) verwendet werden.16 corresponds to the12 with the difference that now a first frequency response (SF1), a second frequency response (SF2) and a third frequency response (SF3) are used together to generate an ultrasonic burst (UB). -
17 entspricht der16 mit dem Unterschied, dass nun alle Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) bei einer gemeinsamen Endfrequenz (fe) als jeweilige Ultraschallmomentanfrequenz (fm1, fm2, fm3) zu einem gemeinsamen Endzeitpunkt (te) enden.17 corresponds to the16 with the difference that now all frequency curves (SF1, SF2, SF3) end at a common end frequency (f e ) as the respective instantaneous ultrasonic frequency (f m1 , f m2 , f m3 ) at a common end time (t e ). -
18 und19 Die Schallabstrahlung eines Ultraschallsensorsystems (USS) mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und Öffnungswinkeln.18 and19 The sound radiation of an ultrasonic sensor system (USS) with different resonance frequencies and aperture angles. -
20 veranschaulicht, wie die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Modulationsarten nun bei Annäherung an ein wichtiges Objekt (O), beispielsweise ein Hindernis, eingesetzt werden können.20 illustrates how the different types of modulation described above can now be used when approaching an important object (O), for example an obstacle. -
21 verdeutlicht die Situation bei der Verwendung zweier Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2)21 illustrates the situation when using two ultrasonic sensor systems (USS1, USS2) -
22 zeigt den Verlauf der Ultraschallmomentanfrequenzen und deren Wirkung auf die Dopplerfestigkeit.22 shows the course of the instantaneous ultrasound frequencies and their effect on the Doppler strength.
Beschreibung der FigurenDescription of the characters
Figur 1Figure 1
Um eine Übersteuerung im Nahbereich zu vermeiden, wird die Burst-Dauer (bd) in der Nähe des Objekts nicht nur abgesenkt. Bevorzugt wird auch die Ultraschallburstamplitude in der Nähe des Objekts abgesenkt. Hierdurch kann die Empfangsamplitude nach erfolgtem Empfang und erfolgter Korrelation auch dann noch konstant gehalten werden, wenn eine Verkürzung der Burst-Dauer (bd) nicht mehr weiter sinnvoll ist. Es wird somit hier vorgeschlagen, die Burst-Dauer der Ultraschallbursts und die Ultraschallburstamplitude (A) so nachzuregeln, dass die Empfangsamplitude des beobachteten Objekts konstant bleibt oder einer vorgegebenen Empfindlichkeitskurve folgt.
Figur 2Figure 2
In dem Beispiel der
In
Figur 3Figure 3
Figur 4Figure 4
Figur 5Figure 5
Figur 6Figure 6
Figur 6aFigure 6a
In der
Außerdem ist der Frequenzabstand (Δf12) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US12) kleiner als die zweite Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2).In addition, the frequency spacing (Δf 12 ) between the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US12) is smaller than the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf12) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) kleiner als die die Hälfte der Summe aus der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2)Furthermore, the frequency spacing (Δf 12 ) between the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) is less than half the sum of the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2)
In der
Außerdem ist zudem der Frequenzabstand (Δf23) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) kleiner als die dritte Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In addition, the frequency spacing (Δf 23 ) between the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3) is smaller than the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf23) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) kleiner als die Hälfte der Summe aus der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).Furthermore, the frequency spacing (Δf 23 ) between the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3) is less than half the sum of the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
Der Vorteil einer Wahl der Parameter der verschiedenen Ultraschall-Transducer liegt in der möglichen Kombination der hier beispielhaften drei Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) zu einem einzigen Ultraschall-Transducer-System erhöhter Breite. Statt der Ultraschall-Transducer können in analoger Weise auch Ultraschallsender zum Senden und Ultraschallempfänger zum Empfangen von Ultraschallbursts verwendet werden. D.h. die Sendefunktion kann apparativ von der Empfangsfunktion getrennt werden. Werden statt der Ultraschall-Transducer Ultraschallempfänger verwendet, so verbreitet sich in analoger Weise zusätzlich auch die Empfangsbandbreite des Gesamtsystems entsprechend, was viele Vorteile ermöglicht.The advantage of selecting the parameters of the different ultrasound transducers lies in the possible combination of the three ultrasound transducers (US1, US2, US3) shown here as examples into a single ultrasound transducer system with increased bandwidth. Instead of ultrasound transducers, ultrasound transmitters can be used to transmit ultrasound bursts and ultrasound receivers to receive them. This means that the transmitting function can be separated from the receiving function. If ultrasound receivers are used instead of ultrasound transducers, the receiving bandwidth of the entire system is also expanded accordingly, which offers many advantages.
So ist es beispielsweise möglich, einen Ultraschallburst als Ultraschallsignal durch ein solches Ultraschallsensorsystem (USS) auszustrahlen, dessen benötigte Frequenzbandbreite die Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg) des Ultraschallsensorsystems (USS) mit mehreren Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) voll ausnutzt. Dabei ist in dem Beispiel der
Hierdurch wird es möglich dass zu einem ersten Zeitpunkt während der Aussendung eines Ultraschallbursts ein erster der Ultraschall-Transducer mehr als 50% der Schallenergie bei einer ersten Frequenz aussendet und ein zweiter der Ultraschall-Transducer weniger als 50% der Schallenergie bei dieser ersten Frequenz aussendet während zu einem zweiten Zeitpunkt während der Aussendung des Ultraschallbursts der erste der Ultraschall-Transducer weniger als 50% der Schallenergie bei einer zweiten Frequenz aussendet und der zweite der Ultraschall-Transducer mehr als 50% der Schallenergie bei dieser zweiten Frequenz aussendet. Dabei sind der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt voneinander zeitlich beabstandet und die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden.This makes it possible for a first ultrasonic transducer to emit more than 50% of the sound energy at a first frequency during the transmission of an ultrasonic burst and a second ultrasonic transducer to emit less than 50% of the sound energy at this first frequency at a first time point during the transmission of the ultrasonic burst, while a second ultrasonic transducer to emit less than 50% of the sound energy at a second frequency at a second time point during the transmission of the ultrasonic burst and the second ultrasonic transducer to emit more than 50% of the sound energy at this second frequency. The first and second times are spaced apart in time, and the first frequency is different from the second frequency.
Umgekehrt wird es im Falle eines Empfangsbetriebs der Ultraschall-Transducer möglich, dass zu einem ersten Zeitpunkt während des Empfangs eines reflektierten Ultraschallbursts ein erster der Ultraschall-Transducer (US1) mehr als 50% der Empfangsamplitude bei einer ersten Frequenz empfängt und ein zweiter der Ultraschall-Transducer (US2) weniger als 50% der Empfangsamplitude bei dieser ersten Frequenz empfängt während zu einem zweiten Zeitpunkt während des Empfangs des reflektierten Ultraschallbursts der erste der Ultraschall-Transducer (US1) weniger als 50% der Empfangsamplitude bei einer zweiten Frequenz empfängt und der zweite der Ultraschall-Transducer (US2) mehr als 50% der Empfangsamplitude bei dieser zweiten Frequenz empfängt. Dabei sind der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt voneinander zeitlich beabstandet und die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden.Conversely, in the case of a receiving operation of the ultrasound transducers, it is possible that at a first point in time during the reception of a reflected ultrasound burst, a first of the ultrasound transducers (US1) receives more than 50% of the received amplitude at a first frequency and a second of the ultrasound transducers (US2) receives less than 50% of the received amplitude at this first frequency, while at a second point in time during the reception of the reflected ultrasound burst, the first of the ultrasound transducers (US1) receives less than 50% of the received amplitude at a second frequency and the second of the ultrasound transducers (US2) receives more than 50% of the received amplitude at this second frequency. The first point in time and the second point in time are spaced apart in time from one another, and the first frequency is different from the second frequency.
Hierdurch wird die Aussendung von Ultraschallbursts mit komplexerer Kodierung und mit größerer Frequenzbandbreite möglich, was eine wesentlich bessere Erhöhung des Störabstandes und damit der Reichweite ermöglicht. Auch ist die Erfassung besser aufgelöster Reflexionssignale der Ultraschallburst möglich.This enables the transmission of ultrasonic bursts with more complex coding and a wider frequency bandwidth, which significantly increases the signal-to-noise ratio and thus the range. It also enables the detection of better-resolved reflection signals from the ultrasonic burst.
Figur 6bFigure 6b
In der
Außerdem ist der Frequenzabstand (Δf12) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) größer als die zweite Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2).In addition, the frequency spacing (Δf 12 ) between the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) is greater than the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf12) zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) größer als die die Hälfte der Summe aus der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2)Furthermore, the frequency spacing (Δf 12 ) between the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) is greater than half the sum of the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2)
In der
Außerdem ist zudem der Frequenzabstand (Δf23) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) größer als die dritte Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).In addition, the frequency spacing (Δf 23 ) between the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3) is greater than the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
Des Weiteren ist der Frequenzabstand (Δf23) zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) größer als die die Hälfte der Summe aus der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3).Furthermore, the frequency spacing (Δf 23 ) between the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3) is greater than half the sum of the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
Bei einer Wahl der Parameter der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) entsprechend der
Grundsätzlich sind zwei grundsätzliche Betriebsmodi für ein solches Ultraschallsensorsystem möglich:
- a) Im ersten Betriebsmodus werden alle Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit dem gleichen Ansteuersignal (AS) und damit mit der gleichen Ansteuermomentanfrequenz (fA) und phasensynchron angesteuert. Liegt die gemeinsame Ansteuermomentanfrequenz (fA) innerhalb der Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg) des Ultraschallsensorsystems (USS), so schwingt mindestens einer der Ultraschallsender (US1, US2, US3) an.
- b) Im zweiten Betriebsmodus wird zumindest einer der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) mit einem anderen Ansteuersignal (AS1, AS2, AS3) und damit typischerweise nicht mehr mit der gleichen Ansteuermomentanfrequenz (fA), sondern mit einer anderen Ansteuermomentanfrequenz (fA1, fA2, fA3) und nicht phasensynchron angesteuert.
- a) In the first operating mode, all ultrasonic transducers (US1, US2, US3) are controlled with the same control signal (AS) and thus with the same instantaneous control frequency (f A ) and in phase synchronization. If the common instantaneous control frequency (f A ) lies within the total frequency bandwidth (Δf g ) of the ultrasonic sensor system (USS), at least one of the ultrasonic transmitters (US1, US2, US3) will oscillate.
- b) In the second operating mode, at least one of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) is controlled with a different control signal (AS1, AS2, AS3) and thus typically no longer with the same control instantaneous frequency (f A ), but with a different control instantaneous frequency (f A1 , f A2 , f A3 ) and not in phase synchronism.
Figuren 7 bis 10Figures 7 to 10
Die
Die erste Halbfrequenzansteuerfrequenz [fA1/50%] wird im Sinne dieser Schrift wie folgt berechnet:
Die erste Startfrequenz (f1s) liegt naturgemäß zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u).The first starting frequency (f 1s ) naturally lies between the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ).
Die erste Halbfrequenz (f1/50%) liegt genauso zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u).The first half frequency (f 1/50% ) is also located between the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ).
Die erste Endfrequenz (f1e) liegt ebenfalls zwischen der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) und der ersten untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u).The first final frequency (f 1e ) also lies between the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) and the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ).
Die Ultraschallburstdauer (bd) ergibt sich in dem Beispiel der
Der Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50%), zu dem das Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Halbfrequenzansteuerfrequenz [fA1/50%] bzw. zu dem die Sendefrequenz der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die erste Halbfrequenz (f1/50%) aufweist, teilt die Burstdauer (bd) in eine erste zeitliche Burstphase (t1a) und eine unmittelbar nachfolgende zweite zeitliche Burstphase (t1b). Es wird vorgeschlagen, dass die erste Burstphase (t1a) in der zeitlichen Länge erheblich verschieden im Vergleich zur zweiten Burstphase (t1b) gestaltet wird. Hierdurch wird die Burstdauer (bd) in zwei zeitlich nicht gleich lange zeitliche Burstphasen (t1a, t1b) unterteilt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) monoton, bevorzugt sogar streng monoton entweder fallend oder steigend ist. Die Anfangs- und Endphase der Schallaussendung zum An-und-Ausschalten des hier beispielhaften ersten Ultraschall-Transducers (US1) ist hier bei dieser Monotonie-Bedingung zur Vereinfachung nicht berücksichtigt, da naturgemäß der Einschaltvorgang immer steigend (steigend von 0 Hz) und der Ausschaltvorgang immer fallend (fallend auf 0 Hz) ist. In dem Beispiel der
Figur 8Figure 8
Figur 9Figure 9
Figur 10Figure 10
Figur 11Figure 11
Bevorzugt werden die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) in einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet, dessen Kantenlängen kleiner als das Zehnfache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder kleiner als das Fünffache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) und/oder besser kleiner als das Doppelte des Durchmessers der Schallabstrahlflächen der Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) ist.Preferably, the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) are arranged in an isosceles triangle, the edge lengths of which are less than ten times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or less than five times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or less than three times the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) and/or better less than twice the diameter of the sound emitting surfaces of the ultrasonic transducers (US1, US2, US3).
Figur 12Figure 12
In dem Beispiel der
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei eine erste spektrale Ultraschallburstamplitude (A1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) auf.The first ultrasonic transducer (US1) has a first spectral ultrasonic burst amplitude (A1) of the first ultrasonic transducer (US1).
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei eine zweite spektrale Ultraschallburstamplitude (A2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) auf.The second ultrasonic transducer (US2) has a second spectral ultrasonic burst amplitude (A2) of the second ultrasonic transducer (US2).
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei eine dritte spektrale Ultraschallburstamplitude (A3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) auf.The third ultrasonic transducer (US3) has a third spectral ultrasonic burst amplitude (A3) of the third ultrasonic transducer (US3).
Diese spektralen Ultraschallburstamplituden (A1, A2, A3) sollen hier beispielhaft der Situation der beispielhaften
Im Gegensatz zur Aussendung des Ultraschallbursts (UB) entsprechend der
Wichtig ist hier, dass die erste Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) sich mit der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappt und dass die zweite Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) sich mit der dritten Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) überlappt.It is important here that the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) overlaps with the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and that the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) overlaps with the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) innerhalb des Ultraschallbursts (UB) bei Aussendung mittels des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) einer beliebigen Kurve innerhalb der durch die Kopplung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) vergrößerten Gesamtfrequenzbandbreite (Δfg) des Ultraschallsensorsystems (USS) folgt. Insofern ist die
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s) beginnt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AV) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Zu einem zweiten Sendeendzeitpunkt (t2e) stoppt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Figur 13Figure 13
Die Ansteuervorrichtung (AV) erzeugt ein oder mehrere Ansteuersignale (AS), dass hier beispielhaft parallel an eine Mehrzahl von Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) geführt wird. Somit werden die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) der Mehrzahl von Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) mit der gleichen Ansteuerfrequenz (fA) des Ansteuersignals (AS) zum Schwingen angeregt. Die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) schwingen jedoch nur dann an, wenn die momentane Ansteuerfrequenz (fA) des Ansteuersignals (AS) in ihrer jeweiligen Bandbreite (Δf1, Δf2, Δf3) liegt.The control device (AV) generates one or more control signals (AS) that here at is fed, for example, in parallel to a plurality of ultrasonic transducers (US1, US2, US3). Thus, the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) of the plurality of ultrasonic transducers (US1, US2, US3) are excited to oscillate at the same control frequency (f A ) of the control signal (AS). However, the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) only oscillate when the instantaneous control frequency (f A ) of the control signal (AS) lies within their respective bandwidth (Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ).
Figur 14Figure 14
In dem Beispiel der
Der erste Ultraschall-Transducer (US1) weist dabei wie in
Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) weist dabei wie in
Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) weist dabei wie in
Diese spektralen Ultraschallburstamplituden (A1, A2, A3) sollen hier wie in
Im Gegensatz zur Aussendung des Ultraschallbursts (UB) entsprechend der
Wichtig ist auch hier, dass die erste Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) sich mit der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) überlappt und dass die zweite Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) sich mit der dritten Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) überlappt.It is also important here that the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) overlaps with the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and that the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) overlaps with the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3).
Hierdurch wird es nun möglich, dass der erste Frequenzverlauf (SF1) der ersten Anregungsfrequenz (fA1) einer ersten Signalkomponente des Ansteuersignals (AS) zur Erzeugung eines Ultraschallbursts (UB) mittels des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und des dritten Ultraschall-Transducers (US3) als erster Ultraschallteilbursts innerhalb des Ultraschallbursts (UB) und damit erste Frequenzverlauf (SF1) der Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) einer beliebigen Kurve innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite folgt. Insofern ist die
Des Weiteren ist es aber auch möglich, dass zusätzlich zum erstem Frequenzverlauf (SF1) ein zweiter Frequenzverlauf (SF2) einer zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm2) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) und ggf. ein nicht gezeichneter dritter Frequenzverlauf (SF3) einer dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm3) eines dritten Ultraschallteilbursts innerhalb des Ultraschallbursts (UB) einer beliebigen zweiten Kurve bzw. dritten, nicht gezeichneten Kurve innerhalb der so vergrößerten Gesamtbandbreite unabhängig von dem ersten Frequenzverlauf (SF1) der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) folgen. Insofern ist die
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s) beginnt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Im Gegensatz zur
In dem Beispiel der
Zu einem weiteren dritten Sendestartzeitpunkt (t3sb) beginnt in dem Beispiel der
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1) an.Since the first instantaneous control frequency (f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is below the third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ), the third ultrasonic transducer (US3) does not oscillate at the first instantaneous control frequency (f A1 ).
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1) an.Since the first instantaneous control frequency (f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is also below the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ), the second ultrasonic transducer (US2) also does not oscillate at the first instantaneous control frequency (f A1 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2) an.Since the second instantaneous drive frequency (f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is above the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ), the second ultrasonic transducer (US2) does not oscillate at the second instantaneous drive frequency (f A2 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2) an.Since the second instantaneous drive frequency (f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is above the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ), the first ultrasonic transducer (US1) does not oscillate at the second instantaneous drive frequency (f A2 ).
In diesem Zeitraum der einer dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen zweiten Anregungsfrequenz (fA2) nicht möglich.During this period of a third dual-mode time (dmt 13 ), a significant excitation of the first ultrasound transducer (US1) and the second ultrasound transducer (US2) with the current second excitation frequency (f A2 ) is not possible.
In diesem Zeitraum, der einer dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13), ist eine signifikante Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen ersten Anregungsfrequenz (fA1) nicht möglich.During this period, which is a third dual-mode time (dmt 13 ), a significant excitation of the third ultrasound transducer (US3) and the second ultrasound transducer (US2) with the current first excitation frequency (f A1 ) is not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) unterhalb der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u) liegt, schwingt der dritte Ultraschall-Transducer (US3) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1) an.Since the first instantaneous control frequency (f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is below the third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ), the third ultrasonic transducer (US3) does not oscillate at the first instantaneous control frequency (f A1 ).
Da die erste momentane Ansteuerfrequenz (fA1) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) auch unterhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u) liegt, schwingt auch der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nicht mit der ersten momentanen Ansteuerfrequenz (fA1) an.Since the first instantaneous control frequency (f A1 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is also below the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ), the second ultrasonic transducer (US2) also does not oscillate at the first instantaneous control frequency (f A1 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) nun unterhalb der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) und oberhalb der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u) liegt, schwingt der zweite Ultraschall-Transducer (US2) nun mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2) an und emittiert Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2).Since the second instantaneous control frequency (f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is now below the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) and above the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ), the second ultrasonic transducer (US2) now oscillates at the second instantaneous control frequency (f A2 ) and emits sound at the second ultrasonic instantaneous frequency (f m2 ).
Da die zweite momentane Ansteuerfrequenz (fA2) in dieser dritten Dual-Mode-Zeit (dmt13) oberhalb der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) liegt, schwingt der erste Ultraschall-Transducer (US1) nicht mit der zweiten momentanen Ansteuerfrequenz (fA2) an und emittiert Schall der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1).Since the second instantaneous drive frequency (f A2 ) in this third dual-mode time (dmt 13 ) is above the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ), the first ultrasonic transducer (US1) does not oscillate at the second instantaneous drive frequency (f A2 ) and emits sound of the first ultrasonic instantaneous frequency (f m1 ).
In diesem Zeitraum der einer dritten Tri-Mode-Zeit (tmt123) ist eine signifikante Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit der momentanen zweiten Anregungsfrequenz (fA2) nicht möglich.During this period of a third tri-mode time (tmt 123 ), a significant excitation of the first ultrasound transducer (US1) with the current second excitation frequency (f A2 ) is not possible.
In diesem Zeitraum der einer dritten Tri-Mode-Zeit (tmt123) ist eine signifikante Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) und des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit der momentanen ersten Anregungsfrequenz (fA1) nicht möglich.During this period of a third tri-mode time (tmt 123 ), a significant excitation of the third ultrasound transducer (US3) and the second ultrasound transducer (US2) with the current first excitation frequency (f A1 ) is not possible.
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Damit beginnt eine zweite Tri-Mode-Zeit (dmt12), in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) und gleichzeitig mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) Schall abstrahlt und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) Schall abstrahlt, wobei der erste Ultraschall-Transducer mit zwei Ultraschallmomentanfrequenzen (fm1 und fm2) schwingt.This begins a second tri-mode time (dmt 12 ), in which the first ultrasonic transducer (US1) emits sound at the first instantaneous ultrasonic frequency (f m1 ) and simultaneously at the second instantaneous ultrasonic frequency (f m2 ) and the second ultrasonic transducer (US2) emits sound at the second instantaneous ultrasonic frequency (f m2 ), whereby the first ultrasonic transducer oscillates at two instantaneous ultrasonic frequencies (f m1 and f m2 ).
Die Ansteuervorrichtung (AS) der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Die Ansteuervorrichtung der drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) senkt in dem Beispiel der
Figur 15Figure 15
Im Gegensatz zum System der
Die erste Ansteuervorrichtung (AV1) steuert den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit Hilfe eines ersten Ansteuersignals (AS1) an.The first control device (AV1) controls the first ultrasonic transducer (US1) using a first control signal (AS1).
Die zweite Ansteuervorrichtung (AV2) steuert den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit Hilfe eines zweiten Ansteuersignals (AS2) an.The second control device (AV2) controls the second ultrasonic transducer (US2) using a second control signal (AS2).
Die dritte Ansteuervorrichtung (AV3) steuert den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit Hilfe eines dritten Ansteuersignals (AS3) an.The third control device (AV3) controls the third ultrasonic transducer (US3) using a third control signal (AS3).
Ein Steuergerät (SG) steuert über einen Datenbus (DB) die erste Ansteuerungsvorrichtung (AV1).A control unit (SG) controls the first control device (AV1) via a data bus (DB).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die zweite Ansteuerungsvorrichtung (AV2).The control unit (SG) controls the second control device (AV2) via the data bus (DB).
Das Steuergerät (SG) steuert über den Datenbus (DB) die dritte Ansteuerungsvorrichtung (AV3).The control unit (SG) controls the third control device (AV3) via the data bus (DB).
Bevorzugt werden die Ansteuerungsvorrichtungen (AV1, AV2, AV3) über den Datenbus synchronisiert. In dem Fall beinhalten die Ansteuerungsvorrichtungen (AV1, AV2, AV3) bevorzugt eigene Zeitbasen, also beispielsweise Taktgeneratoren oder Zeitgeber, die die Synchronisation über eine ausreichend lange Zeit ohne weitere Synchronisationssignale des Steuergeräts (SG) aufrechterhalten.Preferably, the control devices (AV1, AV2, AV3) are synchronized via the data bus. In this case, the control devices (AV1, AV2, AV3) preferably contain their own time bases, for example, clock generators or timers, which maintain synchronization for a sufficiently long period of time without additional synchronization signals from the control unit (SG).
Somit können die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) der Mehrzahl von Ultraschall-Transducern (US1, US2, US3) mit gleichen oder ungleichen Ansteuerfrequenzen (fA1, fA2, fA3) der Ansteuersignale (AS1, AS2, AS3) zum individuellen und unabhängigen Schwingen angeregt werden. Die Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) schwingen jedoch jeweils nur dann an, wenn die momentanen Ansteuerfrequenzen (fA1, fA2, fA3) der jeweiligen Ansteuersignale (AS1, AS2, AS3) in ihrer jeweiligen, zugehörigen Bandbreite (Δf1, Δf2, Δf3) liegen.Thus, the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) of the plurality of ultrasonic transducers (US1, US2, US3) can be excited to oscillate individually and independently with identical or unequal control frequencies (f A1 , f A2 , f A3 ) of the control signals (AS1, AS2, AS3). However, the ultrasonic transducers (US1, US2, US3) only oscillate when the instantaneous control frequencies (f A1 , f A2 , f A3 ) of the respective control signals (AS1, AS2, AS3) lie within their respective, associated bandwidths (Δf 1 , Δf 2 , Δf 3 ).
Figur 16Figure 16
Das entsprechende Signal kann sowohl mittels einer Vorrichtung entsprechend
Da der erste Frequenzverlauf (SF1) komplett innerhalb der ersten Bandbreite (Δf1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem ersten Ultraschall-Transducer (US1) zu erzeugen, wobei der erste Ultraschall-Transducer dann mit einem ersten Ansteuersignal (AS1) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die erste Ansteuerfrequenz (fA1) umfasst. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) strahlt dann einen ersten Ultraschallteilburst mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) aus, die der ersten Ansteuerfrequenz (fA1) entspricht.Since the first frequency response (SF1) remains entirely within the first bandwidth (Δf 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1), it is possible to generate this portion of the ultrasonic burst using only the first ultrasonic transducer (US1), with the first ultrasonic transducer then being controlled using a first control signal (AS1) that preferably only includes the first control frequency (f A1 ). The first ultrasonic transducer (US1) then emits a first ultrasonic subburst having the first instantaneous ultrasonic frequency (f m1 ), which corresponds to the first control frequency (f A1 ).
Da der zweite Frequenzverlauf (SF2) komplett innerhalb der zweiten Bandbreite (Δf2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem zweiten Ultraschall-Transducer (US2) zu erzeugen, wobei der zweite Ultraschall-Transducer dann mit einem zweiten Ansteuersignal (AS2) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die zweite Ansteuerfrequenz (fA2) umfasst. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) strahlt dann einen zweiten Ultraschallteilburst mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) aus, die der zweiten Ansteuerfrequenz (fA2) entspricht.Since the second frequency response (SF2) remains entirely within the second bandwidth (Δf 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2), it is possible to generate this portion of the ultrasonic burst using only the second ultrasonic transducer (US2), with the second ultrasonic transducer then being controlled using a second control signal (AS2) that preferably only includes the second control frequency (f A2 ). The second ultrasonic transducer (US2) then emits a second ultrasonic subburst with the second instantaneous ultrasonic frequency (f m2 ), which corresponds to the second control frequency (f A2 ).
Da der dritte Frequenzverlauf (SF3) komplett innerhalb der dritten Bandbreite (Δf3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bleibt, ist es möglich, diesen Teil des Ultraschallbursts nur mit dem dritten Ultraschall-Transducer (US3) zu erzeugen, wobei der dritte Ultraschall-Transducer dann mit einem dritten Ansteuersignal (AS3) angesteuert wird, dass bevorzugt dann nur die dritte Ansteuerfrequenz (fA3) umfasst. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) strahlt dann einen dritten Ultraschallteilburst mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3) aus, die der dritten Ansteuerfrequenz (fA3) entspricht.Since the third frequency response (SF3) remains entirely within the third bandwidth (Δf 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3), it is possible to generate this portion of the ultrasonic burst using only the third ultrasonic transducer (US3). The third ultrasonic transducer is then controlled using a third control signal (AS3) that preferably only includes the third control frequency (f A3 ). The third ultrasonic transducer (US3) then emits a third ultrasonic subburst with the third instantaneous ultrasonic frequency (f m3 ), which corresponds to the third control frequency (f A3 ).
Zu einem ersten Sendestartzeitpunkt (t1s) beginnt der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit der ersten Startfrequenz (f1s) als erste Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine erste Ansteuervorrichtung (AV1) den ersten Ultraschall-Transducer (US1) mit einer momentanen ersten Ansteuerfrequenz (fA1) an, die der gewünschten ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) der Schallabstrahlung im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der
Zu einem zweiten Sendestartzeitpunkt (t2s) beginnt dann der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit der zweiten Startfrequenz (f2s) als zweite Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) zu schwingen und sein Schallsignal mit dieser zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine zweite Ansteuervorrichtung (AV2) den zweiten Ultraschall-Transducer (US2) mit einer momentanen zweiten Ansteuerfrequenz (fA2) an, die der gewünschten zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der
Zu einem dritten Sendestartzeitpunkt (t3s) beginnt dann der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit der dritten Startfrequenz (f3s) als dritte Ultraschallmomentanfrequenz (fm3) zu schwingen und sein Schallsignal mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3) abzustrahlen. Hierzu steuert eine Ansteuervorrichtung (AV) oder eine dritte Ansteuervorrichtung (AV3) den dritten Ultraschall-Transducer (US3) mit einer momentanen dritten Ansteuerfrequenz (fA3) an, die der gewünschten momentanen Schwingfrequenz im Wesentlichen entspricht. In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
Nach dem dritten Startzeitpunkt (t3s) beginnt dann auch der dritte Ultraschall-Transducer (US3) Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3) abzustrahlen. Damit ergibt sich in einem Zeitraum beginnend mit dem dritten Startzeitpunkt (t3s) und endend mit dem ersten Endzeitpunkt (t1e) eine erste Tri-Mode-Zeit (tmt) in der alle drei Ultraschall-Transducer (US1, US2, US3) Schall mit drei voneinander unterschiedlichen Frequenzen abstrahlen. Der erste Ultraschall-Transducer (US1) sendet Schall mit der ersten Ultraschallmomentanfrequenz (fm1) aus. Der zweite Ultraschall-Transducer (US2) sendet Schall mit der zweiten Ultraschallmomentanfrequenz (fm2) aus. Der dritte Ultraschall-Transducer (US3) sendet Schall mit der dritten Ultraschallmomentanfrequenz (fm3) aus.After the third start time (t 3s ), the third ultrasonic transducer (US3) also begins to emit sound at the third instantaneous ultrasonic frequency (f m3 ). This results in a first tri-mode time (tmt) in a period beginning with the third start time (t 3s ) and ending with the first end time (t 1e ) in which all three ultrasonic transducers (US1, US2, US3) emit sound at three different frequencies. The first ultrasonic transducer (US1) emits sound at the first instantaneous ultrasonic frequency (f m1 ). The second ultrasonic transducer (US2) emits sound at the second instantaneous ultrasonic frequency (f m2 ). The third ultrasonic transducer (US3) emits sound at the third instantaneous ultrasonic frequency (f m3 ).
In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
Figur 17Figure 17
Figur 18 & Figur 19Figure 18 & Figure 19
Die Schallabstrahlung des Ultraschallsensorsystems (USS) entspricht bei Vernachlässigung des Abstands der Ultraschallsensoren (US1, US2, US3) und der Dimensionen des Ultraschallsensorsystems (USS) selbst einer Multipolentwicklung einer sphärischen Kugelwellenfunktion. D.h. die Schallabstrahlkeule eines Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) des Ultraschallsensorsystems (USS) weist jeweils einen Öffnungswinkel auf. Die Schallabstrahlkeule eines Ultraschallsensors weist dabei eine Keulenachse auf. Wird die Schallabstrahlkeule senkrecht zur Keulenachse in einer Schnittfläche geschnitten, so ist die Intensitätsverteilung des Schalls in dieser Schnittfläche in der Regel nicht rotationssymmetrisch um den Durchstoßpunkt der Keulenachse durch diese Schnittebene herum verteilt, sondern in der Regel eher elliptisch. Bevorzugt ist der Öffnungswinkel der Schallabstrahlung eines Ultraschallsensors in der Vertikalen oft verschieden von dem Öffnungswinkel der Schallabstrahlung in der Horizontalen. In der
Die Schallabstrahlkeule des ersten Ultraschall-Transducers (US1) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel αV und den horizontalen Öffnungswinkel αH.The sound beam of the first ultrasonic transducer (US1) of the ultrasonic system (USS) has the vertical opening angle α V and the horizontal opening angle α H .
Die Schallabstrahlkeule des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel βV und den horizontalen Öffnungswinkel βH.The sound beam of the second ultrasonic transducer (US2) of the ultrasonic system (USS) has the vertical opening angle β V and the horizontal opening angle β H .
Die Schallabstrahlkeule des dritten Ultraschall-Transducers (US3) des Ultraschallsystems (USS) habe den vertikalen Öffnungswinkel γv und den horizontalen Öffnungswinkel γH.The sound beam of the third ultrasonic transducer (US3) of the ultrasonic system (USS) has the vertical opening angle γ v and the horizontal opening angle γ H .
In dem Beispiel der
In dem Beispiel der
Die unterschiedlichen Öffnungswinkel lassen sich z.B. durch die Membrangröße im Vergleich zur Schallwellenlänge gestalten. Durch Materialauswahl und Materialdicke können die Resonanzfrequenzen angepasst werden. Auch die Wahl der Anregungsfrequenz (fA1, fA2, fA3) des jeweiligen Ultraschall-Transducers (US1, US2, US3) ändert die Dimensionen der Abstrahlkeule.The different aperture angles can be achieved, for example, by adjusting the membrane size relative to the sound wavelength. The resonance frequencies can be adjusted by material selection and thickness. The choice of excitation frequency (f A1 , f A2 , f A3 ) of the respective ultrasonic transducer (US1, US2, US3) also changes the dimensions of the radiation beam.
Dies hat nun den Vorteil, dass sich bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen die Reflexionen gleich weit vom Ultraschallsystem entfernter Objekte (O1, O2) (siehe auch
Figur 20Figure 20
In dem Beispiel der
Die Anzahl der gleichzeitig ausgesendeten Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) wird bei Unterschreiten eines Abstands zwischen Ultraschallsensorsystem (USS) und Objekt (O, O1, O2) von zwei auf drei erhöht. Die Anzahl der gleichzeitig ausgesendeten Frequenzverläufe (SF1, SF2, SF3) ändert sich also mit der Annäherung an das Objekt (O). Innerhalb eines Ultraschallbursts wird die Anzahl der Frequenzverläufe zunächst von 1 auf 2 erhöht. Bei größerer Annäherung wird die Anzahl der Frequenzverläufe dann von 1 auf 3 innerhalb eines Ultraschallbursts erhöht.The number of simultaneously transmitted frequency responses (SF1, SF2, SF3) increases from two to three when the distance between the ultrasonic sensor system (USS) and the object (O, O1, O2) falls below a certain threshold. The number of simultaneously transmitted frequency responses (SF1, SF2, SF3) therefore changes as the sensor approaches the object (O). Within an ultrasonic burst, the number of frequency responses initially increases from 1 to 2. As the sensor approaches closer, the number of frequency responses within an ultrasonic burst then increases from 1 to 3.
Die Frequenzverläufe sind in dem Beispiel der
Figur 21Figure 21
In diesem Beispiel entspreche zu besseren Erläuterung jedes für sich der beispielhaft zwei Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) in etwa dem beispielhaften Ultraschallsensorsystem (USS) der
Jedes der Ultraschallsensorsysteme (USS1, USS2) empfängt bei Verwendung unterschiedlicher Öffnungswinkel entsprechend
Figur 22Figure 22
Wie leicht zu erkennen ist, führt eine größere Breitbandigkeit des Ultraschallbursts zu einer Reduktion des Dopplerfehlers.As can easily be seen, a greater broadband of the ultrasound burst leads to a reduction of the Doppler error.
Zur Frequenzmessung gleichzeitig vorliegender FrequenzenFor frequency measurement of simultaneously present frequencies
Zur besseren Klarheit sei hier kurz erwähnt, wie das Vorliegen mehrerer Frequenzen zu einem Zeitpunkt gemessen werden soll.For greater clarity, it is briefly mentioned here how the presence of multiple frequencies at one time should be measured.
Abtastwerte des zu beurteilenden Signals werden fortlaufend als Speicherwerte abgespeichert. Den Speicherwerten kann dabei immer ein Abspeicherzeitpunkt zugeordnet werden. Die Speicherwerte werden mit einem Fenstersignal multipliziert. Hierbei kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Fenstersignale handeln: Rechteck-Fenster, Von-Hann-Fenster, Hamming-Fenster, Blackman-Fenster, Blackman-Harris-Fenster, Blackman-Nuttall-Fenster, Flat-Top-Fenster, Bartlett-Fenster, Bartlett-Hann-Fenster, Kosinus-Fenster, Tukey-Fenster, Lanczos-Fenster, Kaiser-Fenster, Gauß-Fenster. Weitere Fenstertypen sind denkbar. Die Fensterfunktion besitzt dabei einen Bezugszeitpunkt. Die zeitliche Länge des betreffenden Fensters soll kleiner als die Ultraschallburstdauer (bd) sein. Bevorzugt soll die zeitliche Länge des betreffenden Fensters kleiner als 1/10 der Ultraschallburstdauer (bd) sein. Die Speicherwerte werden mit der Fensterfunktion für den betreffenden Bezugszeitpunkt multipliziert. Dabei wird immer ein Speicherwert mit dem Wert des Fenstersignals zu einem gefensterten Abtastwert multipliziert, dessen Zeitpunkt innerhalb des Fenstersignals unter Berücksichtigung des Bezugszeitpunkts dem Abtastzeitpunkt des Speicherwerts entspricht. Die gefensterten Abtastwerte ergeben dann ein gefenstertes Signal, das einer Fouriertransformation oder einer Z-transformation unterworfen werden kann. Zeigen sich im transformierten Signal dann mehrere Frequenzen, so liegen mehrere Frequenzen zum Bezugszeitpunkt in dem Signal vor. Der Bezugszeitpunkt wird verschoben und die gleiche Analyse immer wieder wiederholt. Der Vorgang ist als Zeit-Frequenz-Analyse (TFA) bekannt.Samples of the signal to be assessed are continuously saved as memory values. A storage time can always be assigned to the memory values. The memory values are multiplied by a window signal. This can be one of the following window signals, for example: rectangular window, von Hann window, Hamming window, Blackman window, Blackman-Harris window, Blackman-Nuttall window, flat-top window, Bartlett window, Bartlett-Hann window, cosine window, Tukey window, Lanczos window, Kaiser window, Gaussian window. Other window types are conceivable. The window function has a reference time. The temporal length of the respective window should be less than the ultrasound burst duration (bd). Preferably, the temporal length of the respective window should be less than 1/10 of the ultrasound burst duration (bd). The memory values are multiplied by the window function for the respective reference time. In this process, a stored value is always multiplied by the value of the window signal to produce a windowed sample value whose time within the window signal corresponds to the sampling time of the stored value, taking the reference time into account. The windowed samples then produce a windowed signal that can be subjected to a Fourier transformation or a Z-transformation. If multiple frequencies are then evident in the transformed signal, then multiple frequencies are present in the signal at the reference time. The reference time is shifted, and the same analysis is repeated over and over again. This process is known as time-frequency analysis (TFA).
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AA
- Ultraschallburstamplitude;Ultrasound burst amplitude;
- A1A1
- erste spektrale Ultraschallburstamplitude des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first spectral ultrasonic burst amplitude of the first ultrasonic transducer (US1);
- A2A2
- zweite spektrale Ultraschallburstamplitude des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second spectral ultrasonic burst amplitude of the second ultrasonic transducer (US2);
- A3A3
- dritte spektrale Ultraschallburstamplitude des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third spectral ultrasonic burst amplitude of the third ultrasonic transducer (US3);
- Amax1Amax1
- erstes Amplitudenmaximum (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1). Das erste Amplitudenmaximum (Amax1) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (fA1) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (fA1) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst;first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonance frequency (f 1 ). The first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation can be measured by exciting the first ultrasonic transducer (US1) with a first excitation frequency (f A1 ), whereby the first excitation frequency (f A1 ) is tuned and the first excitation frequency (f A1 ) is determined at which the first ultrasonic transmitter (US1) absorbs the maximum active power. The sound power emitted in this way is understood in this document as the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1);
- Amax2Amax2
- zweites Amplitudenmaximum (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2). Das zweite Amplitudenmaximum (Amax2) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (fA2) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (fA2) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst;second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) at its second resonance frequency (f 2 ). The second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation can be measured by exciting the second ultrasonic transducer (US2) with a second excitation frequency (f A2 ), whereby the second excitation frequency (f A2 ) is tuned and the second excitation frequency (f A2 ) is determined at which the second ultrasonic transmitter (US2) absorbs the maximum active power. The sound power emitted in this way is understood in this document as the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2);
- Amax3Amax3
- drittes Amplitudenmaximum (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3). Das dritte Amplitudenmaximum (Amax3) der Schallabstrahlung kann durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (fA3) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (fA3) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) aufgefasst;third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonance frequency (f 3 ). The third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation can be measured by exciting the third ultrasonic transducer (US3) with a third excitation frequency (f A3 ), whereby the third excitation frequency (f A3 ) is tuned and the third excitation frequency (f A3 ) is determined at which the third ultrasonic transmitter (US3) absorbs the maximum effective power. The sound power emitted in this way is understood in this document as the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3);
- ASAS
- Ansteuersignal;control signal;
- AS1AS1
- erstes Ansteuersignal des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control signal of the first ultrasonic transducer (US1);
- AS2AS2
- erstes Ansteuersignal des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);first control signal of the second ultrasonic transducer (US2);
- AS3AS3
- erstes Ansteuersignal des dritten Ultraschall-Transducers (US3);first control signal of the third ultrasonic transducer (US3);
- AVAV
- Ansteuervorrichtung;control device;
- AV1AV1
- erste Ansteuervorrichtung des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control device of the first ultrasonic transducer (US1);
- AV2AV2
- zweite Ansteuervorrichtung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second control device of the second ultrasonic transducer (US2);
- AV3AV3
- dritte Ansteuervorrichtung des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third control device of the third ultrasonic transducer (US3);
- bdbd
- Burst-Dauer eines Ultraschallbursts. Die Burst-Dauer beginnt mit dem Ultraschallburststart (UBS) und endet mit dem Ultraschallburstende (UBE);Burst duration of an ultrasonic burst. The burst duration begins with the ultrasonic burst start (UBS) and ends with the ultrasonic burst end (UBE);
- DD
- Objektabstand zwischen dem nächsten relevanten Objekt und dem Ultraschallmesssystem;Object distance between the nearest relevant object and the ultrasonic measuring system;
- Δf1Δf1
- erste Bandbreite des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Die erste Bandbreite ist die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1) beträgt, minus der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) ebenfalls die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1) beträgt;first bandwidth of the first ultrasonic transducer (US1). The first bandwidth is the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) is half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonant frequency (f 1 ), minus the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) is also half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonant frequency (f 1 );
- Δf12Δf12
- Frequenzabstand zwischen der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) und der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);Frequency spacing between the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) and the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2);
- Δf2Δf2
- zweite Bandbreite des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). Die zweite Bandbreite ist die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2) beträgt, minus der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) ebenfalls die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2) beträgt;second bandwidth of the second ultrasonic transducer (US2). The second bandwidth is the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) is half the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) at its second resonant frequency (f 2 ), minus the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) is also half the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) at its second resonant frequency (f 2 );
- Δf23Δf23
- Frequenzabstand zwischen der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) und der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);Frequency spacing between the second resonance frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) and the third resonance frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3);
- Δf3Δf3
- dritte Bandbreite des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Die dritte Bandbreite ist die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3) beträgt, minus der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u), bei der die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) ebenfalls die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3) beträgt;third bandwidth of the third ultrasonic transducer (US3). The third bandwidth is the third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is half the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonant frequency (f 3 ), minus the third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ) at which the amplitude (A) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is also half the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonant frequency (f 3 );
- ΔfgΔfg
- Gesamtfrequenzbandbreite des Ultraschallsensorsystems (USS);Total frequency bandwidth of the ultrasonic sensor system (USS);
- dmt12dmt12
-
zweite Dual-Mode-Zeit in
12 , in der der erste Ultraschall-Transducer (US1) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;second dual-mode time in12 in which the first ultrasonic transducer (US1) and the second ultrasonic transducer (US2) emit sound; - dmt23dmt23
-
erste Dual-Mode-Zeit in
12 , in der der dritte Ultraschall-Transducer (US3) und der zweite Ultraschall-Transducer (US2) Schall abstrahlen;first dual-mode time in12 in which the third ultrasonic transducer (US3) and the second ultrasonic transducer (US2) emit sound; - f1f1
- erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1). Die erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das erste Amplitudenmaximum (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) durch Verstimmung der ersten Anregungsfrequenz (fA1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des ersten Anregungssignals (AS1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) gesucht wird. Das erste Amplitudenmaximum (Amax1) kann dabei durch Anregung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) mit einer ersten Anregungsfrequenz (fA1) gemessen werden, wobei die erste Anregungsfrequenz (fA1) durchgestimmt wird und diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1) bestimmt wird, bei der der erste Ultraschallsender (US1) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das erste Amplitudenmaximum (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige erste Anregungsfrequenz (fA1) bei der dieses erste Amplitudenmaximum (Amax1) auftritt, ist die erste Resonanzfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US2);first resonance frequency of the first ultrasonic transducer (US1). The first resonance frequency of the first ultrasonic transducer (US1) is determined within the meaning of this document such that the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) is sought by detuning the first excitation frequency (f A1 ) of the first ultrasonic transducer (US1) with the excitation amplitude of the first excitation signal (AS1) of the first ultrasonic transducer (US1) preferably remaining locally constant at least over time. The first amplitude maximum (A max1 ) can be measured by exciting the first ultrasonic transducer (US1) with a first excitation frequency (f A1 ), wherein the first excitation frequency (f A1 ) is tuned and the first excitation frequency (f A1 ) is determined at which the first ultrasonic transmitter (US1) absorbs the maximum active power. The radiated sound power is defined in this document as the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1). The first excitation frequency (f A1 ) at which this first amplitude maximum (A max1 ) occurs is the first resonance frequency of the first ultrasonic transducer (US2);
- f1/50%f1/50%
- erste Halbfrequenz. Die erste Halbfrequenz ergibt sich als f1/50%=(f1s-f1e)/2+f1e;first half-frequency. The first half-frequency is given by f 1/50% =(f 1s -f 1e )/2+f 1e ;
- f1ef1e
- erste Endfrequenz;first final frequency;
- f1mf1m
- erste Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der erste Ultraschallsender (US1) Schall abstrahlt;first ultrasonic burst instantaneous frequency at which the first ultrasonic transmitter (US1) emits sound;
- f1of1o
- erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o). Bei der ersten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1). Die erste obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1o) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt oberhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ). At the first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ), the amplitude (A) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) is half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonant frequency (f 1 ). The first upper half-maximum amplitude frequency (f 1o ) of the first ultrasonic transducer (US1) is above the first resonant frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1);
- f1sf1s
- erste Startfrequenz;first starting frequency;
- f1uf1u
- erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u). Bei der ersten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) die Hälfte des ersten Amplitudenmaximums (Amax1) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) bei seiner ersten Resonanzfrequenz (f1). Die erste untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f1u) des ersten Ultraschall-Transducers (US1) liegt unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ). At the first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ), the amplitude (A) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) is half the first amplitude maximum (A max1 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1) at its first resonance frequency (f 1 ). The first lower half-maximum amplitude frequency (f 1u ) of the first ultrasonic transducer (US1) is below the first resonance frequency (f 1 ) of the first ultrasonic transducer (US1);
- f2f2
- zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2). Die zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das zweite Amplitudenmaximum (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) durch Verstimmung der zweiten Anregungsfrequenz (fA2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des zweiten Anregungssignals des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) gesucht wird. Das zweite Amplitudenmaximum (Amax2) kann dabei durch Anregung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) mit einer zweiten Anregungsfrequenz (fA2) gemessen werden, wobei die zweite Anregungsfrequenz (fA2) durchgestimmt wird und diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2) bestimmt wird, bei der der zweite Ultraschallsender (US2) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das zweite Amplitudenmaximum (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) aufgefasst. Diejenige zweite Anregungsfrequenz (fA2) bei der dieses zweite Amplitudenmaximum (Amax2) auftritt, ist die zweite Resonanzfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second resonance frequency of the second ultrasonic transducer (US2). The second resonance frequency of the second ultrasonic transducer (US2) is determined within the meaning of this document such that the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) is sought by detuning the second excitation frequency (f A2 ) of the second ultrasonic transducer (US2) with the excitation amplitude of the second excitation signal of the second ultrasonic transducer (US2) preferably remaining locally constant at least over time. The second amplitude maximum (A max2 ) can be measured by exciting the second ultrasonic transducer (US2) with a second excitation frequency (f A2 ), wherein the second excitation frequency (f A2 ) is tuned and the second excitation frequency (f A2 ) is determined at which the second ultrasonic transmitter (US2) absorbs the maximum active power. The radiated sound power is referred to in this document as the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2). The second excitation frequency (f A2 ) at which this second amplitude maximum (A max2 ) occurs is the second resonance frequency of the second ultrasonic transducer (US2).
- f2/50%f2/50%
- zweite Halbfrequenz. Die zweite Halbfrequenz ergibt sich als f2/50%=(f2s-f2e)/2+f2e;second half-frequency. The second half-frequency is given by f 2/50% =(f 2s -f 2e )/2+f 2e ;
- f2ef2e
- zweite Endfrequenz;second final frequency;
- f2mf2m
- zweite Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der zweite Ultraschallsender (US2) Schall abstrahlt;second ultrasonic burst instantaneous frequency at which the second ultrasonic transmitter (US2) emits sound;
- f2of2o
- zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o). Bei der zweiten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2). Die zweite obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2o) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt oberhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ). At the second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ), the amplitude (A) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) is half the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) at its second resonant frequency (f 2 ). The second upper half-maximum amplitude frequency (f 2o ) of the second ultrasonic transducer (US2) is above the second resonant frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2);
- f2sf2s
- zweite Startfrequenz;second starting frequency;
- f2uf2u
- zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u). Bei der zweiten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) die Hälfte des zweiten Amplitudenmaximums (Amax2) der Schallabstrahlung des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) bei seiner zweiten Resonanzfrequenz (f2). Die zweite untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f2u) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2) liegt unterhalb der zweiten Resonanzfrequenz (f2) des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ). At the second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ), the amplitude (A) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) is half the second amplitude maximum (A max2 ) of the sound radiation of the second ultrasonic transducer (US2) at its second resonant frequency (f 2 ). The second lower half-maximum amplitude frequency (f 2u ) of the second ultrasonic transducer (US2) is below the second resonant frequency (f 2 ) of the second ultrasonic transducer (US2);
- f3f3
- dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3). Die dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3) wird im Sinne dieser Schrift so bestimmt, dass das dritte Amplitudenmaximum (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) durch Verstimmung der dritten Anregungsfrequenz (fA3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei bevorzugt zumindest zeitlich lokal gleichbleibender Anregungsamplitude des dritten Anregungssignals des dritten Ultraschall-Transducers (US3) gesucht wird. Das dritte Amplitudenmaximum (Amax3) kann dabei durch Anregung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) mit einer dritten Anregungsfrequenz (fA3) gemessen werden, wobei die dritte Anregungsfrequenz (fA3) durchgestimmt wird und diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3) bestimmt wird, bei der der dritte Ultraschallsender (US3) die maximale Wirkleistung aufnimmt. Die dabei abgestrahlte Schallleistung wird in dieser Schrift als das dritte Amplitudenmaximum (Amax3) der Schallabstrahlung des ersten Ultraschall-Transducers (US1) aufgefasst. Diejenige dritte Anregungsfrequenz (fA3) bei der dieses dritte Amplitudenmaximum (Amax3) auftritt ist die dritte Resonanzfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third resonance frequency of the third ultrasonic transducer (US3). The third resonance frequency of the third ultrasonic transducer (US3) is determined within the meaning of this document such that the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is sought by detuning the third excitation frequency (f A3 ) of the third ultrasonic transducer (US3) with the excitation amplitude of the third excitation signal of the third ultrasonic transducer (US3) preferably remaining at least locally constant over time. The third amplitude maximum (A max3 ) can be measured by exciting the third ultrasonic transducer (US3) with a third excitation frequency (f A3 ), wherein the third excitation frequency (f A3 ) is tuned and the third excitation frequency (f A3 ) is determined at which the third ultrasonic transmitter (US3) absorbs the maximum active power. The radiated sound power is defined in this document as the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the first ultrasonic transducer (US1). The third excitation frequency (f A3 ) at which this third amplitude maximum (A max3 ) occurs is the third resonance frequency of the third ultrasonic transducer (US3);
- f3/50%f3/50%
- dritte Halbfrequenz. Die dritte Halbfrequenz ergibt sich als f3/50%=(f3s-f3e)/2+f3e;third half-frequency. The third half-frequency is given by f 3/50% =(f 3s -f 3e )/2+f 3e ;
- f3ef3e
- dritte Endfrequenz;third final frequency;
- f3mf3m
- dritte Ultraschallburstmomentanfrequenz, mit der der dritte Ultraschallsender (US3) Schall abstrahlt;third ultrasonic burst instantaneous frequency at which the third ultrasonic transmitter (US3) emits sound;
- f3of3o
- dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o). Bei der dritten oberen Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3). Die dritte obere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3o) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt oberhalb der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ). At the third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ), the amplitude (A) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is half the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonant frequency (f 3 ). The third upper half-maximum amplitude frequency (f 3o ) of the third ultrasonic transducer (US3) is above the third resonant frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3);
- f3sf3s
- dritte Startfrequenz;third starting frequency;
- f3uf3u
- dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u). Bei der dritten unteren Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u) beträgt die Amplitude (A) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) die Hälfte des dritten Amplitudenmaximums (Amax3) der Schallabstrahlung des dritten Ultraschall-Transducers (US3) bei seiner dritten Resonanzfrequenz (f3). Die dritte untere Halbmaximalamplitudenfrequenz (f3u) des dritten Ultraschall-Transducers (US3) liegt unterhalb der dritten Resonanzfrequenz (f3) des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ). At the third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ), the amplitude (A) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) is half the third amplitude maximum (A max3 ) of the sound radiation of the third ultrasonic transducer (US3) at its third resonant frequency (f 3 ). The third lower half-maximum amplitude frequency (f 3u ) of the third ultrasonic transducer (US3) is below the third resonant frequency (f 3 ) of the third ultrasonic transducer (US3);
- fAfa
- Ansteuermomentanfrequenz;Control instantaneous frequency;
- fA1fA1
- erste Ansteuerfrequenz des ersten Ultraschall-Transducers (US1);first control frequency of the first ultrasonic transducer (US1);
- fA1/50%fA1/50%
- erste Halbfrequenzansteuerfrequenz;first half-frequency control frequency;
- fA1efA1e
- erste Endansteuerfrequenz;first final control frequency;
- fA1sfA1s
- erste Startansteuerfrequenz;first start control frequency;
- fA2fA2
- zweite Ansteuerfrequenz des zweiten Ultraschall-Transducers (US2);second control frequency of the second ultrasonic transducer (US2);
- fA2/50%fA2/50%
- zweite Halbfrequenzansteuerfrequenz;second half-frequency control frequency;
- fA2efA2e
- zweite Endansteuerfrequenz;second final control frequency;
- fA2sfA2s
- zweite Startansteuerfrequenz;second start control frequency;
- fA3fA3
- dritte Ansteuerfrequenz des dritten Ultraschall-Transducers (US3);third control frequency of the third ultrasonic transducer (US3);
- fA3/50%fA3/50%
- dritte Halbfrequenzansteuerfrequenz;third half-frequency control frequency;
- fA3efA3e
- dritte Endansteuerfrequenz;third final control frequency;
- fA3sfA3s
- dritte Startansteuerfrequenz;third start control frequency;
- fmfm
- Ultraschallburstmomentanfrequenz;Ultrasonic burst instantaneous frequency;
- fm,0fm,0
- nullte Ultraschallmomentanfrequenz des nullten Ultraschallpulses (P0) in der nullten Ultraschallperiode mit der nullten Ultraschallperiodendauer (T0) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);zeroth ultrasonic instantaneous frequency of the zeroth ultrasonic pulse (P 0 ) in the zeroth ultrasonic period with the zeroth ultrasonic period duration (T 0 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,1fm,1
- erste Ultraschallmomentanfrequenz des ersten Ultraschallpulses (P1) in der ersten Ultraschallperiode mit der ersten Ultraschallperiodendauer (T1) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);first ultrasonic instantaneous frequency of the first ultrasonic pulse (P 1 ) in the first ultrasonic period with the first ultrasonic period duration (T 1 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,2fm,2
- zweite Ultraschallmomentanfrequenz des zweiten Ultraschallpulses (P2) in der zweiten Ultraschallperiode mit der zweiten Ultraschallperiodendauer (T2) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);second ultrasonic instantaneous frequency of the second ultrasonic pulse (P 2 ) in the second ultrasonic period with the second ultrasonic period duration (T 2 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,3fm,3
- dritte Ultraschallmomentanfrequenz des dritten Ultraschallpulses (P3) in der dritten Ultraschallperiode mit der dritten Ultraschallperiodendauer (T3) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);third ultrasonic instantaneous frequency of the third ultrasonic pulse (P 3 ) in the third ultrasonic period with the third ultrasonic period duration (T 3 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,4fm,4
- vierte Ultraschallmomentanfrequenz des vierten Ultraschallpulses (P4) in der vierten Ultraschallperiode mit der vierten Ultraschallperiodendauer (T4) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);fourth ultrasonic instantaneous frequency of the fourth ultrasonic pulse (P 4 ) in the fourth ultrasonic period with the fourth ultrasonic period duration (T 4 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,5fm,5
- fünfte Ultraschallmomentanfrequenz des fünften Ultraschallpulses (P5) in der fünften Ultraschallperiode mit der fünften Ultraschallperiodendauer (T5) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);fifth ultrasonic instantaneous frequency of the fifth ultrasonic pulse (P 5 ) in the fifth ultrasonic period with the fifth ultrasonic period duration (T 5 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,6fm,6
- sechste Ultraschallmomentanfrequenz des sechsten Ultraschallpulses (P6) in der sechsten Ultraschallperiode mit der sechsten Ultraschallperiodendauer (T6) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);sixth ultrasonic instantaneous frequency of the sixth ultrasonic pulse (P 6 ) in the sixth ultrasonic period with the sixth ultrasonic period duration (T 6 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,7fm,7
- siebte Ultraschallmomentanfrequenz des siebten Ultraschallpulses (P7) in der siebten Ultraschallperiode mit der siebten Ultraschallperiodendauer (T7) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);seventh ultrasonic instantaneous frequency of the seventh ultrasonic pulse (P 7 ) in the seventh ultrasonic period with the seventh ultrasonic period duration (T 7 ) within an ultrasonic burst (UB);
- fm,jfm,j
- j-te Ultraschallmomentanfrequenz des j-ten Ultraschallpulses (Pj) in der j-ten Ultraschallperiode mit derj-ten Ultraschallperiodendauer (Tj) innerhalb eines Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);j-th ultrasonic instantaneous frequency of the j-th ultrasonic pulse (P j ) in the j-th ultrasonic period with the j-th ultrasonic period duration (T j ) within an ultrasonic burst (UB) (here j stands for a positive integer);
- OO
- Objekt;Object;
- O1O1
- erstes Objekt;first object;
- O2O2
- zweites Objekt;second object;
- P0P0
-
nullter Ultraschallpuls in der nullten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;zeroth ultrasonic pulse in the zeroth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P1P1
-
erster Ultraschallpuls in der ersten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;first ultrasonic pulse in the first ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P2P2
-
zweiter Ultraschallpuls in der zweiten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;second ultrasonic pulse in the second ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P3P3
-
dritter Ultraschallpuls in der dritten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;third ultrasonic pulse in the third ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P4P4
-
vierter Ultraschallpuls in der vierten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;fourth ultrasonic pulse in the fourth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P5P5
-
fünfter Ultraschallpuls in der fünften Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;fifth ultrasonic pulse in the fifth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P6P6
-
sechster Ultraschallpuls in der sechsten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;sixth ultrasonic pulse in the sixth ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - P7P7
-
siebter Ultraschallpuls in der siebten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) der
2a ;seventh ultrasonic pulse in the seventh ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) of the2a ; - PjPj
- j-ter Ultraschallpuls in der j-ten Ultraschallperiode des beispielhaften Ultraschallbursts (UB) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);j-th ultrasonic pulse in the j-th ultrasonic period of the exemplary ultrasonic burst (UB) (here j stands for a positive integer);
- SF1SF1
- erster Frequenzverlauf der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) bzw. der ersten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm1) eines ersten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB);first frequency curve of the ultrasonic burst instantaneous frequency (f m ) or the first ultrasonic burst instantaneous frequency (f m1 ) of a first ultrasonic subburst within an ultrasonic burst (UB);
- SF2SF2
- zweiter Frequenzverlauf der zweiten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm2) eines zweiten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB). Innerhalb des Ultraschallbursts (UB) ist dieser zweite Ultraschallteilburst typischerweise dem ersten Ultraschallteilburst bevorzugt durch Summation überlagert;second frequency curve of the second ultrasonic burst instantaneous frequency (f m2 ) of a second ultrasonic subburst within an ultrasonic burst (UB). Within the ultrasonic burst (UB), this second ultrasonic subburst is typically superimposed on the first ultrasonic subburst, preferably by summation;
- SF3SF3
- dritter Frequenzverlauf der dritten Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm3) eines dritten Ultraschallteilbursts innerhalb eines Ultraschallbursts (UB). Innerhalb des Ultraschallbursts (UB) ist dieser dritte Ultraschallteilburst typischerweise dem ersten Ultraschallteilburst und dem zweiten Ultraschallteilburst bevorzugt durch Summation überlagert;third frequency curve of the third ultrasonic burst instantaneous frequency (f m3 ) of a third ultrasonic subburst within an ultrasonic burst (UB). Within the ultrasonic burst (UB), this third ultrasonic subburst is typically superimposed on the first ultrasonic subburst and the second ultrasonic subburst, preferably by summation;
- s1s1
- erster Abstand des ersten Ultraschallsensorsystems (USS1) von dem Objekt (O)first distance of the first ultrasonic sensor system (USS1) from the object (O)
- s2s2
- zweiter Abstand des zweiten Ultraschallsensorsystems (USS2) von dem Objekt (O)second distance of the second ultrasonic sensor system (USS2) from the object (O)
- smt1smt1
- erste Single-Mode-Zeit;first single-mode era;
- smt2smt2
- zweite Single-Mode-Zeit;second single-mode time;
- smt3smt3
- dritte Single-Mode-Zeit;third single-mode time;
- USAUSA
- Ultraschallsystemachse;Ultrasound system axis;
- USSUSS
- Ultraschallsensorsystem;Ultrasonic sensor system;
- USS1USS1
- erstes Ultraschallsensorsystem;first ultrasonic sensor system;
- USS2USS2
- zweites Ultraschallsensorsystem;second ultrasonic sensor system;
- tt
- Zeit;Time;
- t1/50%t1/50%
- erster Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem ersten Halbfrequenzzeitpunkt (t1/50%) sendet der erste Ultraschall-Transducer (US1) mit einer ersten Halbfrequenz (f1/50%);First half-frequency time point. At this first half-frequency time point (t 1/50% ), the first ultrasound transducer (US1) transmits at a first half-frequency (f 1/50% );
- t1at1a
- erste zeitliche Burstphase;first temporal burst phase;
- t1bt1b
- zweite zeitliche Burstphase;second temporal burst phase;
- t1st1s
- erster Sendestartzeitpunkt;first broadcast start time;
- t1et1e
- erster Sendeendzeitpunkt;first broadcast end time;
- t2/50%t2/50%
- zweiter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem zweiten Halbfrequenzzeitpunkt (t2/50%) sendet der zweite Ultraschall-Transducer (US2) mit einer zweiten Halbfrequenz (f2/50%);second half-frequency time point. At this second half-frequency time point (t 2/50% ), the second ultrasound transducer (US2) transmits at a second half-frequency (f 2/50% ).
- t2st2s
- zweiter Sendestartzeitpunkt;second broadcast start time;
- t2et2e
- zweiter Sendeendzeitpunkt;second transmission end time;
- t3/50%t3/50%
- dritter Halbfrequenzzeitpunkt. Zu diesem dritten Halbfrequenzzeitpunkt (t3,50%) sendet der dritte Ultraschall-Transducer (US3) mit einer zweiten Halbfrequenz (f3/50%);Third half-frequency time point. At this third half-frequency time point (t 3.50% ), the third ultrasound transducer (US3) transmits at a second half-frequency (f 3/50% ).
- t3st3s
- dritter Sendestartzeitpunkt;third broadcast start time;
- t3et3e
- dritter Sendeendzeitpunkt;third broadcast end time;
- T0T0
- nullte Ultraschallperiodendauer der nullten Ultraschallperiode des nullten Ultraschallpulses (P0);zeroth ultrasonic period duration of the zeroth ultrasonic period of the zeroth ultrasonic pulse (P 0 );
- T1T1
- erste Ultraschallperiodendauer der ersten Ultraschallperiode des ersten Ultraschallpulses (P1);first ultrasonic period duration of the first ultrasonic period of the first ultrasonic pulse (P 1 );
- T2T2
- zweite Ultraschallperiodendauer der zweiten Ultraschallperiode des zweiten Ultraschallpulses (P2);second ultrasonic period duration of the second ultrasonic period of the second ultrasonic pulse (P 2 );
- T3T3
- dritte Ultraschallperiodendauer der dritten Ultraschallperiode des dritten Ultraschallpulses (P3);third ultrasonic period duration of the third ultrasonic period of the third ultrasonic pulse (P 3 );
- T4T4
- vierte Ultraschallperiodendauer der vierten Ultraschallperiode des vierten Ultraschallpulses (P4);fourth ultrasonic period duration of the fourth ultrasonic period of the fourth ultrasonic pulse (P 4 );
- T5T5
- fünfte Ultraschallperiodendauer der fünften Ultraschallperiode des fünften Ultraschallpulses (P5);fifth ultrasonic period duration of the fifth ultrasonic period of the fifth ultrasonic pulse (P 5 );
- T6T6
- sechste Ultraschallperiodendauer der sechsten Ultraschallperiode des sechsten Ultraschallpulses (P6);sixth ultrasonic period duration of the sixth ultrasonic period of the sixth ultrasonic pulse (P 6 );
- T7T7
- siebte Ultraschallperiodendauer der siebten Ultraschallperiode des siebten Ultraschallpulses (P7);seventh ultrasound period duration of the seventh ultrasound period of the seventh ultrasound pulse (P 7 );
- TjTj
- j-te Ultraschallperiodendauer der j-ten Ultraschallperiode des j-ten Ultraschallpulses (Pj) (hier steht j für eine ganze positive Zahl);j-th ultrasonic period duration of the j-th ultrasonic period of the j-th ultrasonic pulse (P j ) (here j stands for a positive integer);
- UBUB
- Ultraschallburst;Ultrasonic burst;
- UBSUBS
- Ultraschallburststart;Ultrasonic burst start;
- UBEUBE
- UltraschallburstendeUltrasonic burst end
- US1US1
- erster Ultraschall-Transducer;first ultrasound transducer;
- US2US2
- zweiter Ultraschall-Transducer;second ultrasound transducer;
- US3US3
- dritter Ultraschall-Transducer;third ultrasound transducer;
- USSUSS
- Ultraschallsensorsystem;Ultrasonic sensor system;
- USS1USS1
- erstes Ultraschallsensorsystem;first ultrasonic sensor system;
- USS2USS2
- zweites Ultraschallsensorsystem;second ultrasonic sensor system;
- vfvf
- Frequenzveränderungsgeschwindigkeit der Ultraschallburstmomentanfrequenz (fm) über die Zeit (t);Frequency change rate of the ultrasonic burst instantaneous frequency (f m ) over time (t);
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020008033.2A DE102020008033B4 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | Method for transmitting an ultrasonic burst with a distance-dependent number of instantaneous ultrasonic frequencies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020008033.2A DE102020008033B4 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | Method for transmitting an ultrasonic burst with a distance-dependent number of instantaneous ultrasonic frequencies |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102020008033A1 DE102020008033A1 (en) | 2021-11-25 |
| DE102020008033B4 true DE102020008033B4 (en) | 2025-07-17 |
Family
ID=78408730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102020008033.2A Active DE102020008033B4 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | Method for transmitting an ultrasonic burst with a distance-dependent number of instantaneous ultrasonic frequencies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020008033B4 (en) |
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2020
- 2020-05-22 DE DE102020008033.2A patent/DE102020008033B4/en active Active
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102020008033A1 (en) | 2021-11-25 |
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