DE102008054533B4 - Ultraschallsensor - Google Patents
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Abstract
eine Sendevorrichtung (13r) zum Senden einer Ultraschallwelle zu dem Objekt; eine Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p, 13q, 13s), von denen jede die Ultraschallwelle empfängt, die von dem Objekt reflektiert wird, und ein Empfangssignal ausgibt, das der empfangenen Ultraschallwelle entspricht, wobei die Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p, 13q, 13s) eine Referenzempfangsvorrichtung (13q) und mindestens eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p, 13s) beinhaltet; und
eine Schaltungsvorrichtung (18, 38), die mit der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p, 13q, 13s) elektrisch gekoppelt ist und die Empfangssignale verarbeitet, die aus der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p, 13q, 13s) ausgegeben werden, wobei die Schaltungsvorrichtung (18, 38) einen Referenzsignalgenerator (22), eine erste synchrone Erfassungseinrichtung (23) und eine zweite synchrone Erfassungseinrichtung (24, 25) beinhaltet, wobei
der Referenzsignalgenerator (22) ein Referenzsignal unter Verwendung des Empfangssignals der Referenzempfangsvorrichtung (13q) erzeugt,
die erste synchrone Erfassungseinrichtung (23) ein synchrones Erfassen des Empfangssignals von einer Referenzempfangsvorrichtung (13q) oder einer...
Description
- Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor zum Erfassen eines Objekts, der mit mehreren Sensorvorrichtungen aufgebaut ist, die in einer Gruppe angeordnet sind.
- Es ist ein Ultraschallsensor vorgeschlagen worden, der mehrere Sensorvorrichtungen beinhaltet, die in einer Gruppe angeordnet sind. Zum Beispiel erfasst ein derartiger Ultraschallsensor eine Position (das heißt einen Abstand und eine Richtung) eines Objekts durch Berechnen eines Zeitintervalls zwischen einem Senden einer Ultraschallwelle und einem Empfangen der Ultraschallwelle (das heißt eines Echos), die von dem Objekt reflektiert wird, und durch Berechnen einer Phasendifferenz zwischen den Ultraschallwellen, die von Empfangsvorrichtungen empfangen werden.
- In einem Ultraschallsensor, der in der
JP-A-2007-170975 - In einem Ultraschallsensor kann ein Erfassungsfehler durch eine direkte Welle verursacht werden, die direkt von einer Empfangsvorrichtung empfangen wird, ohne von dem Objekt reflektiert zu werden. Die
JP-A-2007-170975 - In einem Ultraschallsensor, der in der
JP-A-2000-253496 JP-A-2007-170975 - In vorstehendem Kontext offenbart weiter die Druckschrift
DE 10 2006 005 048 A1 für Ultraschallwellen einen Ultraschallsensor zum Erfassen eines Objekts, mit einer Sendeeinrichtung, einer Mehrzahl von Empfangseinrichtung, und einer Schaltung zum Verarbeiten der Empfangssignale. Die Schaltung berechnet den Abstand und die Richtung zwischen dem Objekt und dem Sensor unter Verwendung einer Laufzeit und einer Phasendifferenz von Empfangssignalen. - Ferner beschreibt die in Teilen nachveröffentlichte Druckschrift älteren Zeitrangs
DE 10 2007 039 598 A1 einen Ultraschallsensor und eine Hindernis-Detektorvorrichtung, bei der eine Vielzahl von Rohren zum Leiten einer Ultraschallwelle vorgesehen sind. Die Länge der Rohre ist so bestimmt, dass eine Phasendifferenz von Reflexionswellen an ersten Öffnungen so abgeglichen wird, dass diese gleich einer solchen an Vibrationsflächen wird. - Im Hinblick auf das Vorhergehende ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallsensor zu schaffen, der mit mehreren Sensorvorrichtungen aufgebaut ist, die in einer Gruppe angeordnet sind, und dazu ausgelegt ist, mindestens einen eines Doppler-Effekts, eines Ausbreitens eines Schwingens und einer Abmessung zu verringern.
- Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen, insbesondere dem Referenzsignalgenerator, der auf der Basis eines Empfangssignals ein Referenzsignal erzeugt, und die zu diesem Referenzsignal synchrone Erfassung von Empfangssignalen jeweils zur Berechnung der Größen Abstand und Winkel in entsprechenden Einrichtungen, gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist somit ein Ultraschallsensor zum Erfassen eines Objekts eine Sendevorrichtung, mehrere Empfangsvorrichtungen und eine Schaltungsvorrichtung auf. Die Sendevorrichtung sendet eine Ultraschallwelle zu dem Objekt. Die Empfangsvorrichtung empfängt die Ultraschallwelle, die von dem Objekt reflektiert wird, und gibt ein Empfangssignals aus, das der empfangenen Ultraschallwelle entspricht. Die Empfangsvorrichtungen weisen eine Referenzempfangsvorrichtung und mindestens eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung auf. Die Schaltungsvorrichtung ist elektrisch mit den Empfangsvorrichtungen gekoppelt und verarbeitet die Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen. Die Schaltungsvorrichtung beinhaltet einen Referenzsignalgenerator, eine erste synchrone Erfassungseinrichtung und eine zweite synchrone Erfassungseinrichtung. Der Referenzsignalgenerator erzeugt ein Referenzsignal unter Verwendung des Empfangssignals der Referenzempfangsvorrichtung. Die erste synchrone Erfassungseinrichtung führt ein synchrones Erfassen des Empfangssignals an einer Referenzempfangsvorrichtung oder einer Nichtreferenzempfangsvorrichtung auf der Grundlage des Referenzsignals durch, um ein Zeitintervall zwischen einem Senden und einem Empfangen der Ultraschallwelle zu erfassen. Die erste synchrone Erfassungseinrichtung berechnet einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des erfassten Zeitintervalls. Die zweite synchrone Erfassungseinrichtung führt ein synchrones Erfassen des Empfangssignals der Nichtreferenzempfangsvorrichtung auf der Grundlage des Referenzsignals durch, um eine Phasendifferenz zwischen den Empfangssignalen der Referenzempfangsvorrichtung und der Nichtreferenzempfangsvorrichtung zu erfassen. Die zweite synchrone Erfassungseinrichtung berechnet eine Richtung des Objekts auf der Grundlage der Phasendifferenz.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und ergänzenden Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigt:
-
1A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
1B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie IB-IB von1A genommen ist; -
2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung des Ultraschallsensors gemäß des Ausführungsbeispiels; -
3A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels; -
3B eine Darstellung einer Hauptschaltung einer Schaltungsvorrichtung des Ultraschallsensors von3A ; -
4 eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels; -
5A ein Teilblockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels; -
5B ein Teilblockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels; -
6A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem ersten ergänzenden Beispiel; -
6B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VIB-VIB von6A genommen ist; -
7 ein Blockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung des Ultraschallsensors gemäß dem ersten ergänzenden Beispiel; -
8 eine Darstellung einer Beziehung zwischen einer Rauschänderungsrate und einer Phasendifferenz zwischen einem Ansteuersignal, das an eine Empfangsvorrichtung angelegt ist, und einem Schwingungsrauschen, das sich von einer Sendevorrichtung zu der Empfangsvorrichtung des Ultraschallsensors gemäß dem ersten ergänzenden Beispiel ausbreitet; -
9A eine Darstellung eines Sendesignals, eines Schwingungsrauschens und eines Ansteuersignals des Ultraschallsensors gemäß dem ersten ergänzenden Beispiel; -
9B eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und der Wellenanzahl des Ansteuersignals, das der Empfangsvorrichtung zugeführt wird, vor einem Start eines Ausbreitens des Schwingungsrauschens zu der Empfangsvorrichtung; -
9C eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und der Wellenanzahl des Ansteuersignals, das der Empfangsvorrichtung zugeführt wird, nach einem Ende des Ausbreitens des Schwingungsrauschens zu der Empfangsvorrichtung; -
10A eine Darstellung von Amplituden des Sendesignals, des Schwingungsrauschens und des Ansteuersignals; -
10B eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und einem Verhältnis der Amplitude des Ansteuersignals zu der Amplitude des Schwingungsrauschens; -
11 ein Teilblockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des ersten ergänzenden Beispiels; -
12A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem zweiten ergänzenden Beispiel; -
12B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XIIB-XIIB von12A genommen ist; -
13 ein Blockschaltbild einer Schaltungsvorrichtung des Ultraschallsensors gemäß dem zweiten ergänzenden Beispiel; -
14A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem dritten ergänzenden Beispiel; -
14B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XIVB-XIVB von14A genommen ist; -
15 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des dritten ergänzenden Beispiels; -
16 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dritten ergänzenden Beispiels; -
17 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dritten ergänzenden Beispiels; -
18 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einem vierten ergänzenden Beispiel; -
19 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des vierten ergänzenden Beispiels; -
20 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vierten ergänzenden Beispiels; -
21A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem fünften ergänzenden Beispiel; -
21B eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des fünften ergänzenden Beispiels; -
22 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einem sechsten ergänzenden Beispiel; -
23 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des sechsten ergänzenden Beispiels; -
24 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des sechsten ergänzenden Beispiels; -
25 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einem siebten ergänzenden Beispiel; -
26 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors gemäß einem achten ergänzenden Beispiel; -
27A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem neunten ergänzenden Beispiel; -
27B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXVIIB-XXVIIB von27A genommen ist; -
28A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem zehnten ergänzenden Beispiel; -
28B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXVIIIB-XXVIIIB von28A genommen ist; -
29A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem elften ergänzenden Beispiel; -
29B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXIXB-XXIXB von29A genommen ist; -
30A eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem zwölften ergänzenden Beispiel; -
30B eine Darstellung einer Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXXB-XXXB von30A genommen ist; -
31 eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem dreizehnten ergänzenden Beispiel; -
32 eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausgestaltung des dreizehnten ergänzenden Beispiels; und -
33 eine Darstellung einer Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dreizehnten ergänzenden Beispiels. - Es wird angemerkt, dass die ersten bis dreizehnten ergänzenden Beispiele nicht Teil der Erfindung bilden, jedoch einzelne Elemente dieser Beispiele einen Zusammenhang mit und/oder einen Bezug zu der Erfindung haben können.
- Ausführungsbeispiel
- Ein Ultraschallsensor
10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die1A ,1B und2 beschrieben. Zum Beispiel kann der Ultraschallsensor10 als ein Hindernissensor verwendet werden, der in ein Fahrzeug eingebaut ist. Eine obere Richtung von1B stellt ein Äußeres des Fahrzeugs dar. - Wie es in
1A und1B gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor10 vier Sensorvorrichtungen13p –13s , die in einer Gruppe von zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind, eine Schaltungsvorrichtung18 , die elektrisch mit den Sensorvorrichtungen13p –13s gekoppelt ist, und ein Gehäuse31 zum Unterbringen der Sensorvorrichtungen13p –13s und der Schaltungsvorrichtung18 . - Die Sensorvorrichtung
13r dient als eine Sendevorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle. Die Sensorvorrichtung13q ist diagonal zu der Sendevorrichtung13r angeordnet und dient als eine Referenzempfangsvorrichtung. Die Sensorvorrichtung13p ist neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in einer horizontalen Richtung angeordnet und dient als eine Empfangsvorrichtung (das heißt eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung). Die Sensorvorrichtung13r ist neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in einer vertikalen Richtung angeordnet und dient als eine Empfangsvorrichtung (das heißt eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung). - Der Ultraschallsensor
10 ist in eine Stoßstange51 des Fahrzeugs eingebaut und dazu ausgelegt, eine dreidimensionale Position eines Hindernisses zu messen. - Die Sendevorrichtung
13r , die Referenzempfangsvorrichtung13q und die Empfangsvorrichtungen13p ,13r weisen eine identische Struktur auf. Hier wird die Struktur der Empfangsvorrichtung13p beschrieben. Die Empfangsvorrichtung13p beinhaltet ein piezoelektrisches Element11p und ein akustisches Anpassungsteil12p , das mit dem piezoelektrischen Element11p verbunden ist. Das piezoelektrische Element11p kann ein Ultraschallwelle sowohl abgeben als auch erfassen. Das akustische Anpassungsteil12p empfängt eine Ultraschallwelle, die von dem Hindernis reflektiert wird, und lässt zu, dass sich die empfangene Ultraschallwelle zu dem piezoelektrischen Element11p ausbreitet. - Das piezoelektrische Element
11p kann zum Beispiel piezoelektrisches Zirkonat-Titanat bzw. PZT sein. Das piezoelektrische Element11p beinhaltet einen piezoelektrischen Körper und ein Paar von Elektroden14p ,15p . Der piezoelektrische Körper weist eine rechteckige zylindrische Form auf und weist einen identischen Querschnitt zu dem akustischen Anpassungsteil12p auf. Die Elektroden14p ,15p sind jeweils auf gegenüber liegenden Oberflächen des piezoelektrischen Körpers in einer Ultraschallausbreitungsrichtung angeordnet. Das heißt, der piezoelektrische Körper ist zwischen den Elektroden14p ,15p beidseitig umfasst. Genauer gesagt ist die Elektrode14p auf der Oberfläche ausgebildet, die dem akustischen Anpassungsteil12p gegenüber liegt. Zum Beispiel können die Elektroden14p ,15p durch Plattieren oder Zerstäuben von Platin bzw. Pt, Kupfer bzw. Cu oder Silber bzw. Ag oder durch Backen einer leitfähigen Paste ausgebildet sein. - Ein Verdrahtungsabschnitt
11a ist auf einer Seitenoberfläche des piezoelektrischen Elements11p ausgebildet. Der Verdrahtungsabschnitt11a ist elektrisch mit der Elektrode14p gekoppelt. Weiterhin ist der Verdrahtungsabschnitt11a durch einen Draht19 elektrisch mit der Schaltungsvorrichtung18 gekoppelt. Daher ist die Elektrode14p des piezoelektrischen Elements11p durch den Verdrahtungsabschnitt11a und den Draht19 elektrisch mit der Schaltungsvorrichtung18 gekoppelt. Die Elektrode15p des piezoelektrischen Elements11p ist durch einen anderen Draht19 elektrisch mit der Schaltungsvorrichtung18 gekoppelt. - Das akustische Anpassungsteil
12p besteht aus einem Material, das eine Schallimpedanz aufweist, die größer als eine Schallimpedanz von Luft und kleiner als eine Schallimpedanz des piezoelektrischen Elements11p ist. Zum Beispiel kann das akustische Anpassungsteil12p aus einem Harzmaterial einer hohen Beständigkeit, wie zum Beispiel einem Polykarbonatharz, bestehen. - Die akustischen Anpassungsteile
12p –12s sind derart angeordnet, dass ein Abstand d zwischen Mittelpunkten von nebeneinander liegenden akustischen Anpassungsteilen im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. Ein Schwingungsdämpfer41 befindet sich zwischen einer Innenwand des Gehäuses31 und einer Seitenoberfläche von jedem der akustischen Anpassungsteile12p –12s an einer Position in der Nähe einer frei liegenden Oberfläche12a von jedem der akustischen Anpassungsteile12p –12s . Weiterhin befindet sich der Schwingungsdämpfer41 zwischen nebeneinander liegenden akustischen Anpassungsteilen12p –12s . Auf diese Weise sind die akustischen Anpassungsteile12p –12s durch den Schwingungsdämpfer41 in der Nähe einer Öffnung des Gehäuses31 an dem Gehäuse31 befestigt. Der Schwingungsdämpfer41 dämpft (das heißt verringert oder beseitigt) ein unerwünschtes Schwingen, das sich von der Stoßstange51 zu den akustischen Anpassungsteilen12p –12s ausbreitet. - Eine Breite w des Querschnitts des akustischen Anpassungsteils
12p ist im Wesentlichen gleich oder kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in Luft. Eine Dicke t des akustischen Anpassungsteils12p ist im Wesentlichen gleich einem Viertel der Wellenlänge der Ultraschallwelle in dem akustischen Anpassungsteil12p . Bei einem derartigen Ansatz wird eine Stehwelle in dem akustischen Anpassungsteil12p erzeugt. Daher können eine Interferenz und ein Auslöschen zwischen einer Ultraschallwelle, die das akustische Anpassungsteil12p erreicht, und einer Ultraschallwelle, die an einer Grenzfläche zwischen dem piezoelektrischen Element11p und dem akustischen Anpassungsteil12p reflektiert wird, verringert werden. Als Ergebnis kann sich die Ultraschallwelle, die das akustische Anpassungsteil12p erreicht, wirksam zu dem piezoelektrischen Element11p ausbreiten. - Die Schaltungsvorrichtung
18 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit bzw. ECU des Fahrzeugs gekoppelt. Die ECU ist in der Darstellung nicht gezeigt. Wenn der Ultraschallsensor10 die Ultraschallwelle sendet, empfängt die Schaltungsvorrichtung18 von der ECU ein Steuersignal, das einen Druck und eine Phase der zu sendenden Ultraschallwelle steuert. Die Schaltungsvorrichtung18 gibt gemäß dem Steuersignal ein Spannungssignal zu dem piezoelektrischen Element11r der Sendevorrichtung13r aus. Wenn der Ultraschallsensor10 die Ultraschallwelle empfängt, die von dem Hindernis reflektiert wird, empfängt die Schaltungsvorrichtung18 von zum Beispiel dem piezoelektrischen Element11p der Empfangsvorrichtung13p ein Spannungssignal, das dem Druck und der Phase der empfangenen Ultraschallwelle entspricht. Die Schaltungsvorrichtung18 erzeugt ein Schwingungssignal gemäß dem Spannungssignal und gibt das Schwingungssignal zu der ECU aus. - Ein Blockschaltbild der Schaltungsvorrichtung
18 ist in2 dargestellt. Die Schaltungsvorrichtung18 beinhaltet Verstärker bzw. AMP21q ,21p ,21s , eine Phasenregelschleife bzw. PLL22 , eine synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 , synchrone Phaseninformations-Erfassungsvorrichtungen24 ,25 und einen Ultraschallsensor26a . Die Verstärker21q ,21p ,21s verstärken Empfangssignale der Referenzempfangsvorrichtung13q , der Empfangsvorrichtung13p bzw. der Empfangsvorrichtung13s . - Die Phasenregelschleife
22 beinhaltet ein Bandpassfilter bzw. BPF22a , eine Phasen-Erfassungseinrichtung bzw. PD22b , ein Tiefpassfilter bzw. LPF22c und einen spannungsgesteuerten Oszillator bzw. VCO22d . Der spannungsgesteuerte Oszillator22d steuert eine Frequenz einer Ausgangsspannung gemäß seiner Eingangsspannung. - Die synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung
23 führt ein synchrones Erfassen des Empfangssignals der Referenzempfangsvorrichtung13q durch. Die synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 beinhaltet eine phasenempfindliche Erfassungseinrichtung bzw. PSD23a , ein Tiefpassfilter bzw. LPF23b und eine Abstands-Berechnungsschaltung23c . Die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a weist einen Schalter auf. Die Abstands-Berechnungsschaltung23c beinhaltet einen Verstärker23d , einen Komparator bzw. comp23e , einen Zeitzähler bzw. TC23f und eine Abstands-Berechnungseinrichtung bzw. DC23g . Der Komparator23e vergleicht ein Ausgangssignal des Verstärkers23d mit einer Referenzspannung Vref als einen Schwellwert. Die Abstands-Berechnungseinrichtung23g berechnet einen Abstand des Hindernisses auf der Grundlage einer Taktinformation, die von dem Zeitzähler23f ausgegeben wird. Die Taktinformation stellt die Anzahl von Taktsignalen CLK dar, die von dem Zeitzähler23f gezählt wird. - Die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung
24 führt ein synchrones Erfassen des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung13p durch. Die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 beinhaltet ein Bandpassfilter bzw. BPF27p , eine erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung bzw. PSD24a , eine zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung bzw. PSD24b , ein erstes Tiefpassfilter bzw. LPF24c , ein zweites Tiefpassfilter bzw. LPF24d und eine Winkel-Berechnungseinrichtung24e . Das erste Tiefpassfilter24c verarbeitet ein Ausgangssignal der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung24a . Die zweite Tiefpassfilter24d verarbeitet ein Ausgangssignal der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung24b . Die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a empfängt ein frequenzstarres Signal von der Phasenregelschleife22 und verwendet das frequenzstarre Signal als ein Referenzsignal, um das synchrone Erfassen durchzuführen. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b führt das synchrone Erfassen unter Verwendung eines Referenzsignals durch, das um π/2 von dem frequenzstarren Signal phasenverschoben ist. - Die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung
25 führt ein synchrones Erfassen des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung13s durch. Die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung25 beinhaltet ein Bandpassfilter bzw. BPF27s , eine erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung bzw. PSD25a , eine zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung bzw. PSD25b , ein erstes Tiefpassfilter bzw. LPF25c , ein zweites Tiefpassfilter bzw. LPF25d und eine Winkel-Berechnungseinrichtung25e . Das erste Tiefpassfilter25c verarbeitet ein Ausgangssignal der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung25a . Das zweite Tiefpassfilter25d verarbeitet ein Ausgangssignal der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung25b . Die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung25a empfängt das frequenzstarre Signal von der Phasenregelschleife22 und verwendet das frequenzstarre Signal als ein Referenzsignal, um das synchrone Erfassen durchzuführen. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung25b führt das synchrone Erfassen unter Verwendung eines Referenzsignals durch, das um π/2 von dem frequenzstarren Signal phasenverschoben ist. - Der Ultraschallsender
26a gibt ein Sendesignal St zu der Sendevorrichtung13r aus. Nach einem Empfangen des Sendesignals St von dem Ultraschallsender26a sendet die Empfangsvorrichtung13r eine Ultraschallwelle. Gleichzeitig gibt der Ultraschallsender26a das Sendesignal St zu dem Zeitzähler23f aus. - Der Ultraschallsensor
10 erfasst das Hindernis wie folgt. Das Erfassen der Position des Hindernisses erfordert sowohl eine Abstandsinformation Dd als auch eine Phasendifferenzinformation Dp. Die Abstandsinformation Dd entspricht einem Abstand zwischen dem Ultraschallsensor10 und dem Hindernis und die Phasendifferenzinformation Dp entspricht einer Richtung (das heißt einem Winkel) des Hindernis bezüglich des Ultraschallsensors10 . Die Phasendifferenzinformation Dp besteht aus einer Horizontalphasendifferenzinformation Dph und einer Vertikalphasendifferenzinformation Dpv. - Zuerst empfängt die Schaltungsvorrichtung
18 von der ECU das Steuersignal, das einen Druck und eine Phase einer zu sendenden Ultraschallwelle steuert. In der Schaltungsvorrichtung18 gibt der Ultraschallsender26a das Sendesignal St zu dem piezoelektrischen Element11r der Sendevorrichtung13r gemäß dem Steuersignal aus. Das piezoelektrische Element11r schwingt gemäß dem Sendesignal St und gibt daher die Ultraschallwelle ab, die den gesteuerten Druck und die gesteuerte Phase aufweist. Die abgegebene Ultraschallwelle breitet sich durch das akustische Anpassungsteil12r aus und wird durch die Sendeoberfläche12a des akustischen Anpassungsteils12r nach außerhalb des Fahrzeugs gesendet Die Ultraschallwelle, die durch die Sendeoberfläche12a des akustischen Anpassungsteils12r gesendet wird, wird von dem Hindernis reflektiert. Die reflektierte Ultraschallwelle wird durch die Empfangsoberflächen12a der akustischen Anpassungsteile12q ,12p bzw.12s empfangen. Die empfangenen Ultraschallwellen breiten sich durch die akustischen Anpassungsteile12q ,12p bzw.12s zu den piezoelektrischen Elementen11q ,11p und11s aus. Dann werden die Ultraschallwellen durch die piezoelektrischen Elemente11q ,11p bzw.11s zu den Empfangssignalen (das heißt Spannungssignalen) gewandelt. - Die Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen
13q ,13p und13s weisen unterschiedliche Phasen auf. Hier wird es angenommen, dass das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q durch sin(ωt + α) gegeben ist, das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13p durch sin(ωt + β) gegeben ist und das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13r durch sin(ωt + γ) gegeben ist. Wie es zuvor angegeben worden ist, ist die Empfangsvorrichtung13p neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in der horizontalen Richtung angeordnet und ist die Empfangsvorrichtung13r neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in der vertikalen Richtung angeordnet. - Das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung
13q wird von dem Verstärker21p verstärkt und dann in die Phasenregelschleife22 eingegeben. In der Phasenregelschleife22 beseitigt das Bandpassfilter22a unerwünschte Frequenzkomponenten aus dem Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q . Ein Ausgangssignal des Bandpassfilters22a wird von dem Tiefpassfilter22c tiefpassgefiltert und dann in den spannungsgesteuerten Oszillator22d eingegeben. Die Phasen-Erfassungseinrichtung22b erfasst eine Phasendifferenz zwischen dem Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q und einem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators22d . Die Phasendifferenz ist eine Rückkopplung zu dem spannungsgesteuerten Oszillator22d . Daher ist das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators22d zu dem Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q synchronisiert, das heißt zu dessen Frequenz verriegelt. - Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzielen der Abstandsinformation Dd beschrieben. In der synchronen Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung
23 wird das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q in die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a eingegeben. Die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a wird zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu dem frequenzstarren Signal geschaltet, das von der Phasenregelschleife22 empfangen wird. Auf diese Weise führt die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a das synchrone Erfassen unter Verwendung des frequenzstarren Signals als ein Referenzsignal durch. Als Ergebnis des synchronen Erfassens wird eine Frequenzkomponente des Empfangssignals, die gleich einer Frequenz des Referenzsignals ist, zu einer Gleichgrößenkomponente gewandelt und geht durch das Tiefpassfilter23b . Die anderen Komponenten des Empfangssignals werden zu Wechselgrößenkomponenten gewandelt und daher von dem Tiefpassfilter23b beseitigt. - In der Abstands-Berechnungsschaltung
23c wird ein Ausgangssignal des Tiefpassfilters23b von dem Verstärker23d verstärkt und dann in den Komparator23e eingegeben. Der Komparator23e vergleicht das Eingangssignal mit der Referenzspannung Vref. Wenn ein Spannungspegel des Eingangssignals die Referenzspannung Vref überschreitet, gibt der Komparator23e ein Empfangssignal zu dem Zeitzähler23f aus. Der Zeitzähler23f zählt Taktsignale CLK von da an, wenn das Sendesignal St empfangen wird, bis dahin, wenn das Empfangssignal empfangen wird. Daher kann der Zeitzähler23f eine Zeit, die von da an, wenn die Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung13r gesendet wird, bis dahin verstrichen ist, wenn die Ultraschallwelle von der Referenzempfangsvorrichtung13q empfangen wird, genau messen. Der Zeitzähler23f gibt die Taktinformation, die die Anzahl von Taktsignalen CLK darstellt, die von dem Zeitzähler23f gezählt wird, zu der Abstands-Berechnungseinrichtung23g aus. Die Abstands-Berechnungseinrichtung23g berechnet den Abstand zwischen dem Ultraschallsensor10 und dem Hindernis auf der Grundlage der Taktinformation und gibt die Abstandsinformation Dd aus, die dem berechneten Abstand entspricht. - Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzielen der Horizontalphasendifferenzinformation Dph beschrieben. Das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung
13p , welche sich neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in der horizontalen Richtung befindet, wird von dem Verstärker23d verstärkt und dann über das Bandpassfilter27p in die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 eingegeben. Wenn ein Signal/Rausch- bzw. S/N-Verhältnis des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung13p gut ist, kann das Bandpassfilter27p beseitigt werden. - In der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung
24 wird das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13p in die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a eingegeben. Die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a wird zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu dem frequenzstarren Signal geschaltet, das von der Phasenregelschleife22 empfangen wird. Auf diese Weise führt die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a das synchrone Erfassen unter Verwendung des frequenzstarren Signals als ein Referenzsignal durch. - Weiterhin wird in der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung
24 das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13p in die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b eingegeben. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b wird zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu einem um π/2 phasenverschobenen Signal geschaltet, das um π/2 von dem frequenzstarren Signal phasenverschoben ist. Auf diese Weise führt die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b das synchrone Erfassen unter Verwendung des um π/2 phasenverschobenen Signals als ein Referenzsignal durch. - Das synchrone Erfassen, das von der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24a durchgeführt wird, wird nachstehend im Detail beschrieben. In der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung24a ist das Empfangssignal durch sin(ωt + β) gegeben und ist das Referenzsignal durch sin(ωt + α) gegeben. Die folgende Gleichung wird durch Multiplizieren des Empfangssignals von sin(ωt + β) mit dem Referenzsignal von sin(ωt + α) erzielt.sin(ωt + β)sin(ωt + α) = –1/2cos(2ωt + α + β) + 1/2cos(β – α) (1) - In der vorhergehenden Gleichung (1) wird eine Frequenzkomponente des Empfangssignals, die gleich einer Frequenz des Referenzsignals ist, zu einer Gleichgrößenkomponente gewandelt und geht durch das Tiefpassfilter
24c . Die anderen Komponenten des Empfangssignals werden zu Wechselgrößenkomponenten gewandelt und von dem Tiefpassfilter24c beseitigt. Das heißt, das erste Tiefpassfilter24c beseitigt den ersten Ausdruck „–1/2cos(2ωt + α + β)” der Gleichung (1) und lässt den zweiten Ausdruck „1/2cos(β – α)” durch. - Als Nächstes wird das synchrone Erfassen, das von der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24b durchgeführt wird, nachstehend im Detail beschrieben. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b führt das synchrone Erfassen unter Verwendung des um π/2 phasenverschobenen Signals als ein Referenzsignal durch. - In der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24b ist das Empfangssignal durch sin(ωt + β) gegeben und ist das Referenzsignal durch cos(ωt + α) gegeben. Die folgende Gleichung wird durch Multiplizieren des Empfangssignals von sin(ωt + β) mit dem Referenzsignal von cos(ωt + α) erzielt.sin(ωt + β)cos(ωt + α) = 1/2sin(2ωt + α + β) + 1/2sin(β – α) (2) - Deshalb beseitigt das Tiefpassfilter
24d den ersten Ausdruck „1/2sin(2ωt + α + β)” der Gleichung (2) und lässt den zweiten Ausdruck „1/2sin(β – α)” durch. - Jedes der Ausgangssignale der Tiefpassfilter
24c ,24d hängt von einer Phasendifferenz „β – α” zwischen dem Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q und dem Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13p ab. Die Ausgangssignale der Tiefpassfilter24c ,24d werden in die Winkel-Berechnungseinrichtung24e eingegeben. Die Winkel-Berechnungseinrichtung24e berechnet tan(β – α) unter Verwendung der Ausgangssignale der Tiefpassfilter24c ,24d . Bei einem derartigen Ansatz kann die Phasendifferenz „β – α” zwischen den Empfangssignalen der Referenzempfangsvorrichtung13q und der Empfangsvorrichtung13p ohne Einfluss von Amplituden der Empfangssignale auf die Phasendifferenz „β – α” berechnet werden. Der tan(β – α) wird als die Horizontalphasendifferenzinformation Dph ausgegeben. - Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzielen der Vertikalphasendifferenzinformation Dpv beschrieben. Das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung
13s , welches sich neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in der vertikalen Richtung befindet, wird von der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung25 auf die gleiche Weise verarbeitet, wie das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13p von der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 verarbeitet wird. Daher wird eine Phasendifferenz „γ – α” zwischen den Empfangssignalen der Referenzempfangsvorrichtung13q und der Empfangsvorrichtung13s derart berechnet, dass die Winkel-Berechnungseinrichtung25e tan(γ – α) als die Vertikalphasendifferenzinformation Dpv ausgeben kann. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung
13q als ein Referenzsignal verwendet, um die synchronen Erfassungsvorgänge der Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen13p ,13s durchzuführen. Die Abstandsinformation Dd, die Horizontalphasendifferenzinformation Dph und die Vertikalphasendifferenzinformation Dpv werden von der synchronen Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 und der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 ,25 erzielt. Die Position des Hindernisses wird auf der Grundlage der erzielten Information Dd, Dph und Dpv und Abständen zwischen den Empfangsvorrichtungen13q ,13p und13s gemessen. Da sich jede der Empfangsvorrichtungen13p ,13s in einer Richtung senkrecht zu der Referenzempfangsvorrichtung13q befindet, kann der Ultraschallsensor10 die Horizontal- und Vertikalphasendifferenzen, die der Position des Hindernisses entsprechen, über einen breiten Flächenbereich genau messen. - Die Verwendung der Referenzempfangsvorrichtung
13q verringert einen Einfluss eines Doppler-Effekts auf die Phasendifferenzen. Deshalb können die Phasendifferenzen einfach und genau erfasst werden. - Da eine der Empfangsvorrichtungen als eine Referenz verwendet wird, um das synchrone Erfassen durchzuführen, ist eine besondere (bestimmte) Referenzvorrichtung für das synchrone Erfassen nicht erforderlich. Deshalb kann die Schaltungsvorrichtung
18 eine einfache Struktur und eine verringerte Abmessung aufweisen. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel der Ultraschallsensor
10 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Die Phasenregelschleife
22 erzeugt ein Referenzsignal, das zu der Frequenz des Empfangssignals der Referenzempfangsvorrichtung13q verriegelt ist. Die Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen13p ,13s werden unter Verwendung des Referenzsignals synchron erfasst. Die Abstandsinformation Dd, die Horizontalphasendifferenzinformation Dph und die Vertikalphasendifferenzinformation Dpv werden von der synchronen Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 und den synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtungen24 ,25 erzielt. Die Position des Hindernisses wird auf der Grundlage der erzielten Information Dd, Dph und Dpv und Abständen zwischen den Empfangsvorrichtungen13q ,13p und13s gemessen. Da sich jede der Empfangsvorrichtungen13p ,13s in der Richtung senkrecht zu der Referenzempfangsvorrichtung13q befindet, kann der Ultraschallsensor10 genau die Horizontal- und Vertikalphasendifferenzen, die der Position des Hindernisses entsprechen, über einen breiten Flächenbereich erfassen. - Da der Einfluss eines Doppler-Effekts auf die Phasendifferenzen unter Verwendung der Referenzempfangsvorrichtung
13q verringert ist, können die Phasendifferenzen einfach und genau erfasst werden. - Da eine der Empfangsvorrichtungen als eine Referenz verwendet wird, um das synchrone Erfassen durchzuführen, kann die Schaltungsvorrichtung
18 eine vereinfachte Struktur und eine verringerte Abmessung aufweisen. - (2) Das Referenzsignal für das synchrone Erfassen wird von der Phasenregelschleife
22 erzeugt. Bei einem derartigen Ansatz kann das Referenzsignal auch dann genau erfasst werden, wenn das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q schwach ist. - (3) Die Zeit, die von da an, wenn die Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung
13r gesendet wird, bis dahin verstrichen ist, wenn die Ultraschallwelle von der Referenzempfangsvorrichtung13q empfangen wird, wird auf der Grundlage des Sendesignals St gemessen, das aus dem Ultraschallsender26a ausgegeben wird. Der Abstand zu dem Hindernis wird auf der Grundlage der verstrichenen Zeit berechnet. Bei einem derartigen Ansatz kann der Abstand genau gemessen werden. - Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels
- Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel des Ultraschallsensors kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein.
- In dem Ausführungsbeispiel wird das Referenzsignal für das synchrone Erfassen unter Verwendung der Phasenregelschleife
22 erzeugt. Alternativ kann das Referenzsignal unter Verwendung einer anderen Vorrichtung, wie zum Beispiel eines Komparators, der mit einem Operationsverstärker aufgebaut ist, erfasst werden. - In dem Ausführungsbeispiel wird der Abstand zu dem Hindernis durch die Abstands-Berechnungsschaltung
23c auf der Grundlage des Sendesignals St berechnet, das von dem Ultraschallsender26a ausgegeben wird. Alternativ kann der Abstand auf der Grundlage der Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen13p ,13s ohne Verwenden des Sendesignals St berechnet werden. - In dem Ausführungsbeispiel ist die Sendevorrichtung
13r zusammen mit den Empfangsvorrichtungen13q ,13p und13s in einer Gruppe angeordnet. Alternativ kann die Sendevorrichtung13r getrennt von den Empfangsvorrichtungen13q ,13p und13s angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Sendevorrichtung13r als ein getrenntes Teil von den Empfangsvorrichtungen13q ,13p und13s ausgebildet sein und außerhalb des Gehäuses31 angeordnet sein. - In dem Ausführungsbeispiel befindet sich die Sendevorrichtung
13r diagonal zu der Referenzempfangsvorrichtung13q und sind die Empfangsvorrichtungen13p ,13s in der Richtung senkrecht zu der Referenzempfangsvorrichtung13q angeordnet. Diese Anordnung kann sich abhängig von einer beabsichtigten Verwendung des Ultraschallsensors10 ändern. Zum Beispiel können die Referenzempfangsvorrichtung13q und die Empfangsvorrichtung13s derart ausgetauscht sein, dass sich die Referenzempfangsvorrichtung13q neben der Sendevorrichtung13r in der horizontalen Richtung befindet. - Der Ultraschallsensor
10 kann mehrere Sendevorrichtungen aufweisen. Zum Beispiel kann zusätzlich zu der Sendevorrichtung13r die Empfangsvorrichtung13p als eine Sendevorrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann ein Druck einer Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsensor10 gesendet wird, durch gleichzeitiges Ansteuern der Sendevorrichtungen13r ,13p erhöht werden. Weiterhin kann das Ultraschallsendeintervall durch abwechselndes Ansteuern der Sendevorrichtungen13r ,13p verringert werden. Weiterhin kann auch dann, wenn eine der Sendevorrichtungen13r ,13p ausfällt, die Ultraschallwelle unter Verwendung der anderen der Sendevorrichtungen13r ,13p gesendet werden. Daher kann der Ultraschallsensor10 auf eine redundante Weise ausgelegt sein. - Die Anzahl und Anordnung der Empfangsvorrichtungen kann sich abhängig von der beabsichtigten Verwendung ändern. In einem Beispiel, das in
3A gezeigt ist, sind eine Referenzempfangsvorrichtung61 , Empfangsvorrichtungen62 –64 und eine Sendevorrichtung65 in der horizontalen Richtung aufgereiht. Bei einem derartigen Ansatz kann die Horizontalphasendifferenzinformation Dph genau erzielt werden. In diesem Fall kann, wie es in3B gezeigt ist, eine Phasendifferenzinformation62a –64a , die jeweils aus den Empfangsvorrichtungen62 –64 erzielt wird, in eine Hauptschaltung eingegeben werden. Bei einem derartigen Ansatz kann auch dann, wenn es eine Änderung der Phasendifferenzinformation62a –64a gibt, die Änderung verringert werden. Weiterhin kann, wenn die Änderung aufgrund eines Fehlverhaltens von irgendeiner der Empfangsvorrichtungen62 –64 verursacht wird, die sich fehlerhaft verhaltende Empfangsvorrichtung identifiziert werden. - In einem weiteren Beispiel, das in
4 gezeigt ist, sind mehrere Empfangsvorrichtungen72 und eine Sendevorrichtung73 kreisförmig um eine Referenzempfangsvorrichtung71 angeordnet. In diesem Fall erfasst eine Empfangsvorrichtung72 , die sich in einer Richtung zu dem Hindernis befindet, eine Phasendifferenz, die kleiner als diejenige ist, die von irgendwelchen anderen Empfangsvorrichtungen72 erfasst wird. Deshalb kann die Richtung des Hindernisses genau erfasst werden - Die synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung
23 kann die Abstandsinformation Dd auf der Grundlage des Empfangssignals einer anderen Empfangsvorrichtung als der Referenzempfangsvorrichtung13q erzielen. Zum Beispiel kann das Ausgangssignal des Tiefpassfilters24c der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 derart in die Abstands-Berechnungsschaltung23c eingegeben werden, dass die synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 die Abstandsinformation Dd auf der Grundlage des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung13p erzielen kann. - Das Referenzsignal für das synchrone Erfassen kann auf der Grundlage von Sensorsignalen korrigiert werden, die aus Sensoren ausgegeben werden, die in das Fahrzeug eingebaut sind. Zum Beispiel kann, wie es in
5A gezeigt ist, die Schaltungsvorrichtung18 eine Geschwindigkeits-Korrekturschaltung82 beinhalten. Die Geschwindigkeits-Korrekturschaltung82 stellt die Frequenz des Sendesignals St auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit ein, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor81 erfasst wird, welcher in das Fahrzeug eingebaut ist. Bei einem derartigen Ansatz kann ein Einfluss eines Doppler-Effekts auf Grund der Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich des Referenzsignals derart beseitigt werden, dass das Referenzsignal genau erzeugt werden kann. In einem anderen Beispiel, das in5B gezeigt ist, beinhaltet die Schaltungsvorrichtung18 eine Temperatur-Korrekturschaltung84 . Die Temperatur-Korrekturschaltung84 stellt die Frequenz des Sendesignals St auf der Grundlage einer Temperatur außerhalb des Fahrzeugs ein, die von einem Temperatursensor83 erfasst wird, welcher in das Fahrzeug eingebaut ist. Bei einem derartigen Ansatz kann ein Einfluss einer Schallgeschwindigkeitsänderung aufgrund einer Temperaturänderung auf das Referenzsignal derart beseitigt werden, dass das Referenzsignal genau erzeugt werden kann. - Erstes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
20 gemäß dem ersten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die6A ,6B und7 beschrieben. Unterschiede zwischen dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und dem ersten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
6A und6B gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor20 vier Sensorvorrichtungen13p –13s , die in einer Gruppe von zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind, eine Schaltungsvorrichtung28 , die elektrisch mit den Sensorvorrichtungen13p –13s gekoppelt ist, und ein Gehäuse31 zum Unterbringen der Sensorvorrichtungen13p –13s und der Schaltungsvorrichtung28 . - Die Sensorvorrichtung
13r dient als eine Sendevorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle. Jede der anderen Sensorvorrichtungen13p ,13q ,13s dient als eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen der Ultraschallwelle, die von dem Hindernis reflektiert wird. Es ist anzumerken, dass, obgleich die Sensorvorrichtung13q des Ausführungsbeispiels des Ultraschallsensors als eine Referenzempfangsvorrichtung dient, die Sensorvorrichtung13q des ersten ergänzenden Beispiels als lediglich eine Empfangsvorrichtung dient. - Die Schaltungsvorrichtung
28 ist elektrisch mit der ECU (nicht gezeigt) des Fahrzeugs gekoppelt. Wenn der Ultraschallsensor20 die Ultraschallwelle sendet, empfängt die Schaltungsvorrichtung28 das Steuersignal, das einen Druck und eine Phase der zu sendenden Ultraschallwelle steuert, von der ECU. Die Schaltungsvorrichtung28 gibt das Spannungssignal gemäß dem Steuersignal zu dem piezoelektrischen Element11r der Sendevorrichtung13r aus. Wenn der Ultraschallsensor20 die Ultraschallwelle empfängt, die von dem Hindernis reflektiert wird, empfängt die Sendevorrichtung28 von zum Beispiel dem piezoelektrisch Element11q der Empfangsvorrichtung13q das Spannungssignal, das dem Druck und der Phase der empfangenen Ultraschallwelle entspricht. Die Schaltungsvorrichtung28 erzeugt das Schwingungssignal gemäß dem Spannungssignal und gibt das Schwingungssignal zu der ECU aus. - Die Empfangssignale der Empfangsvorrichtung
13p ,13q ,13s werden von der Schaltungsvorrichtung28 auf die gleiche Weise zueinander verarbeitet. Als ein Beispiel wird das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13q wie folgt von der Schaltungsvorrichtung28 verarbeitet Ein Blockschaltbild der Schaltungsvorrichtung28 , das einem Bereich zum Verarbeiten des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung13q entspricht, ist in7 dargestellt. Ähnlich der Schaltungsvorrichtung18 des Ausführungsbeispiels des Ultraschallsensors beinhaltet die Schaltungsvorrichtung28 den Verstärker21q , die Phasenregelschleife22 , die synchrone Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung23 und die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 . - Es ist anzumerken, dass die Schaltungsvorrichtung
28 weiterhin einen Ansteuersignalgenerator26 aufweist. Der Ansteuersignalgenerator26 beinhaltet den Ultraschallsender bzw. UT26a , einen Phaseninverter bzw. PI26b und eine Empfangs-Steuereinrichtung bzw. RC26c . Der Ultraschallsender26a gibt das Sendesignal St zu der Sendevorrichtung13r aus und die Sendevorrichtung13r sendet eine Ultraschallwelle auf ein Empfangen des Sendesignals St. Gleichzeitig gibt ein Ultraschallsender26a das Sendesignal St zu dem Zeitzähler23f aus. Der Phaseninverter26b gibt ein Signal, das eine entgegen gesetzte Phase zu dem Sendesignal St aufweist, zu der Empfangs-Steuereinrichtung26c aus. Die Empfangs-Steuereinrichtung26c gibt ein Ansteuersignal Sd auf der Grundlage des Ausgangssignals des Phaseninverters26b zu der Empfangsvorrichtung13q aus. Als Reaktion auf das Ansteuersignal Sd werden die piezoelektrischen Element11q derart angesteuert, das heißt zum Schwingen gebracht, dass ein Schwingen, das sich von der Sendevorrichtung13r zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet, ausgelöscht, das heißt beseitigt, werden kann. Weiterhin gibt die Empfangs-Steuereinrichtung26c während einer Zeitdauer, zu der das Ansteuersignal Sd ausgegeben wird, ein Sperrsignal Sc zu dem Verstärker21q aus. Während das Sperrsignal Sc empfangen wird, unterbricht der Verstärker21q das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13q zu einer nachfolgenden Stufe, das heißt der Phasenregelschleife22 und der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 , der Schaltungsvorrichtung28 . - Der Ultraschallsensor
20 erfasst das Hindernis wie folgt. Das Erfassen der Position des Hindernisses erfordert sowohl eine Abstandsinformation Dd als auch eine Phasendifferenzinformation Dp. - Die Schaltungsvorrichtung
28 empfängt das Steuersignal, das einen Druck und eine Phase einer zu sendenden Ultraschallwelle steuert, von der ECU. In der Schaltungsvorrichtung28 gibt der Ultraschallsender26a das Sendesignal St gemäß dem Steuersignal zu dem piezoelektrischen Element11r der Sendevorrichtung13r aus. Das piezoelektrische Element11r schwingt gemäß dem Sendesignal St und gibt daher die Ultraschallwelle ab, die den gesteuerten Druck und die gesteuerte Phase aufweist. Die abgegebene Ultraschallwelle breitet sich durch das akustische Anpassungsteil12r aus und wird durch die Sendeoberfläche12a nach außerhalb des Fahrzeugs gesendet In dem Ansteuersignalgenerator26 wird das Sendesignal St durch den Phaseninverter26b phaseninvertiert. Das phaseninvertierte Signal, das eine entgegengesetzte Phase zu dem Sendesignal St aufweist, wird in die Empfangs-Steuereinrichtung26c eingegeben. Dann gibt die Empfangs-Steuereinrichtung26c das Ansteuersignal Sd zu der Empfangsvorrichtung13q aus. Als Reaktion auf das Ansteuersignal Sd wird das piezoelektrische Element11q derart angesteuert, dass das Schwingen ausgelöscht werden kann, das sich von der Sendevorrichtung13r zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. Genauer gesagt bewirkt das Ansteuersignal Sd, dass das piezoelektrische Element11q an einer entgegen gesetzten Phase zu einem Schwingen schwingt, das sich von der Sendevorrichtung13r durch den Schwingungsdämpfer41 zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. Das Ansteuersignal Sd wird später detaillierter beschrieben. - Die Ultraschallwelle, die durch die Sendeoberfläche
12a des akustischen Anpassungsteils12r gesendet wird, wird von dem Hindernis reflektiert. Die reflektierte Ultraschallwelle wird durch die Empfangsoberflächen12a des akustischen Anpassungsteils12q empfangen. Die empfangene Ultraschallwelle breitet sich durch die akustischen Anpassungsteile12q zu dem piezoelektrischen Element11q aus. Dann wird die Ultraschallwelle durch die piezoelektrischen Elemente11q zu dem Empfangssignal (Spannungssignal) gewandelt. Hier wird es angenommen, dass das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung13q durch sin(ωt + α) gegeben ist. - Das Empfangssignal der Referenzempfangsvorrichtung
13q wird von dem Verstärker21q verstärkt und dann in die Phasenregelschleife22 eingegeben. In der Phasenregelschleife22 beseitigt das Bandpassfilter22a unerwünschte Frequenzkomponenten aus dem Empfangssignal. Ein Ausgangssignal des Bandpassfilters22a wird von dem Tiefpassfilter22c tiefpassgefiltert und dann in den spannungsgesteuerten Oszillator22d eingegeben. Die Phasen-Erfassungseinrichtung22b erfasst eine Phasendifferenz zwischen dem Empfangssignal und einem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators22d . Die Phasendifferenz wird zu spannungsgesteuerten Oszillator22d zurückgekoppelt. Daher ist das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators22d zu dem Empfangssignal synchronisiert, das heißt zu dessen Frequenz verriegelt. - Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzielen der Abstandsinformation Dd beschrieben. In der synchronen Abstandsinformations-Erfassungseinrichtung
23 wird das Empfangssignal der Referenz-Empfangsvorrichtung13q in die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a eingegeben. Die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a wird zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu dem frequenzstarren Signal geschaltet, das von der Phasenregelschleife22 empfangen wird. Auf diese Weise führt die phasenempfindliche Erfassungseinrichtung23a das synchrone Erfassen unter Verwendung des frequenzstarren Signals als ein Referenzsignal durch. Als Ergebnis des synchronen Erfassens wird eine Frequenzkomponente des Empfangssignals, die gleich einer Frequenz des Referenzsignals ist, zu einer Gleichgrößenkomponente gewandelt und geht durch das Tiefpassfilter23b . Die anderen Komponenten des Empfangssignals werden zu Wechselgrößenkomponenten gewandelt und von dem Tiefpassfilter23b beseitigt. - In der Abstands-Berechnungsschaltung
23c wird ein Ausgangssignal des Tiefpassfilters23b von dem Verstärker23d verstärkt und dann in den Komparator23e eingegeben. Der Komparator23e vergleicht das eingegebene Signal mit der Referenzspannung Vref. Wenn der Spannungspegel des eingegebenen Signals die Referenzspannung Vref überschreitet, gibt der Komparator23e das Empfangssignal zu dem Zeitzähler23f aus. Der Zeitzähler23f zählt Taktsignale CLK von da an, wenn das Sendesignal St empfangen wird, bis dahin, wenn das Empfangssignal empfangen wird. Daher kann der Zeitzähler23f genau die Zeit, die von da an, wenn die Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung13r gesendet wird, bis dahin verstrichen ist, wenn die Ultraschallwelle von der Referenzempfangsvorrichtung13q empfangen wird, messen. Der Zeitzähler23f gibt die Taktinformation, die die Anzahl von Taktsignalen CLK darstellt, die von dem Zeitzähler23f gezählt wird, zu der Abstands-Berechnungseinrichtung23g aus. Die Abstands-Berechnungseinrichtung23g berechnet den Abstand zwischen dem Ultraschallsensor20 und dem Hindernis auf der Grundlage der Taktinformation und gibt die Abstandsinformation Dd aus, die dem berechneten Abstand entspricht. - Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzielen der Phasendifferenzinformation Dp beschrieben. Das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung
13q wird von dem Verstärker21p verstärkt und dann in die synchrone Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 eingegeben. In der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung24 wird das Empfangssignal in die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a eingegeben. Die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a schaltet zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu dem frequenzstarren Signal. Auf diese Weise führt die erste phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24a das synchrone Erfassen unter Verwendung des frequenzstarren Signals als ein Referenzsignal durch. - Weiterhin wird in der synchronen Phaseninformations-Erfassungseinrichtung
24 das Empfangssignal in die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b eingegeben. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b wird zwischen einem Verstärken (x1) und einem Invertieren (x – 1) synchron zu einem um π/2 phasenverschobenen Signal geschaltet, das von dem frequenzstarren Signal um π/2 phasenverschoben ist. Auf diese Weise führt die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b das synchrone Erfassen unter Verwendung des um π/2 phasenverschobenen Signals als ein Referenzsignal durch. - Das synchrone Erfassen, das von der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24a durchgeführt wird, wird nachstehend im Detail beschrieben. Hier wird es angenommen, dass das frequenzstarre Signal, das aus der Phasenregelschleife22 ausgegeben wird, durch sin(ωt + α) gegeben ist. In der ersten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung24a ist das Empfangssignal durch sin(ωt + β) gegeben und ist das Referenzsignal durch sin(ωt + α) gegeben. Die folgende Gleichung wird durch Multiplizieren des Empfangssignals von sin(ωt + β) mit dem Referenzsignal von sin(ωt + α) erzielt.sin(ωt + β)sin(ωt + α) = –1/2cos(2ωt + α + β) + 1/2cos(β – α) (3) - Daher beseitigt das erste Tiefpassfilter
24c den ersten Ausdruck „–1/2cos(2ωt + α + β)” der Gleichung (3) und lässt den zweiten Ausdruck „1/2cos(β – α)” der Gleichung (3) durch. - Als Nächstes wird das synchrone Erfassen, das von der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24b durchgeführt wird, nachstehend im Detail beschrieben. Die zweite phasenempfindliche Erfassungseinrichtung24b führt das synchrone Erfassen unter Verwendung des um π/2 phasenverschobenen Signals als ein Referenzsignal durch. - In der zweiten phasenempfindlichen Erfassungseinrichtung
24b ist das Empfangssignal durch sin(ωt + β) gegeben und ist das Referenzsignal durch cos(ωt + α) gegeben. Die folgende Gleichung wird durch Multiplizieren des Empfangssignals von sin(ωt + β) mit dem Referenzsignal von cos(ωt + α) erzielt.sin(ωt + β)cos(ωt + α) = 1/2sin(2ωt + α + β) + 1/2sin(β – α) (4) - Deshalb beseitigt das Tiefpassfilter
24d den ersten Ausdruck „1/2sin(2ωt + α + β)” der Gleichung (4) und lässt den zweiten Ausdruck „1/2sin(β – α)” der Gleichung (4) durch. - Jedes der Ausgangssignale der Tiefpassfilter
24c ,24d hängt von einer Phase „α” ab. Die Ausgangssignale der Tiefpassfilter24c ,24d werden in die Winkel-Berechnungseinrichtung24e eingegeben. Die Winkel-Berechnungseinrichtung24e berechnet tan(β – α) unter Verwendung der Ausgangssignale der Tiefpassfilter24c ,24d . Bei einem derartigen Ansatz kann die Phasendifferenz „β – α” ohne Einfluss der Amplitude des Empfangssignals auf die Phasendifferenz „β – α” berechnet werden. Der tan(β – α) wird als die Phasendifferenzinformation Dp ausgegeben. - Auf diese Weise wird das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung
13q von der Schaltungsvorrichtung28 verarbeitet, um die Abstandsinformation Dd und die Phasendifferenzinformation Dp zu erzielen. Die Empfangssignale der Empfangsvorrichtungen13p ,13s werden von der Schaltungsvorrichtung28 auf die gleiche Weise wie das Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13q verarbeitet, so dass die Abstandsinformation Dd und die Phasendifferenzinformation Dp erzielt werden können. Daher kann die Position des Hindernisses auf der Grundlage der erzielten Information Dd, Dp und der Abstände zwischen den Empfangsvorrichtungen13q ,13p ,13s gemessen werden. Da die Empfangsvorrichtungen13p ,13q ,13s in einer Gruppe angeordnet sind, kann der Ultraschallsensor20 genau die Phasendifferenzen, die der Position des Hindernisses entsprechen, über einen breiten Flächenbereich erfassen. - Nachfolgend wird das Ansteuersignal Sd, das von dem Ansteuersignalgenerator
26 ausgegeben wird, im Detail unter Bezugnahme auf die8 bis10B beschrieben. -
8 zeigt eine Beziehung zwischen einer Rauschänderungsrate und einer Phasendifferenz zwischen dem Ansteuersignal Sd, das der Empfangsvorrichtung13q zugeführt wird, und einem Schwingungsrauschen Sn, das sich von der Sendevorrichtung13r zu der Empfangsvorrichtung13p ausbreitet. Wie es aus8 zu sehen ist, ist, wenn das Ansteuersignal Sd eine entgegengesetzte Phase zu dem Schwingungsrauschen Sn aufweist, das Schwingungsrauschen Sn an einem Minimum. Weiterhin zeigt8 , dass dann, wenn die Phasendifferenz zwischen dem Ansteuersignal Sd und dem Schwingungsrauschen Sn von ungefähr 110 Grad bis ungefähr 250 Grad reicht, das Schwingungsrauschen Sn von dem Ansteuersignal Sd verringert ist. Deshalb ist es bevorzugt, dass das Ansteuersignal Sd derart gesteuert wird, dass die Phasendifferenz zwischen dem Ansteuersignal Sd und dem Schwingungsrauschen Sn von ungefähr 110° bis ungefähr 250° reicht. - Wie es in
9A gezeigt ist, weist das Schwingungsrauschen Sn die gleiche Anzahl von ungedämpften Wellen wie das Sendesignal St auf. Das Ansteuersignal Sd kann auch, bevor sich das Schwingungsrauschen Sn zu der Empfangsvorrichtung13p ausbreitet, der Empfangsvorrichtung13p zugeführt werden. Weiterhin kann das Zuführen des Ansteuersignals Sd zu der Empfangsvorrichtung13p für eine vorbestimmte Zeitdauer fortfahren, nachdem das Ausbreiten des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13p beendet ist. -
9B zeigt eine Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und der Wellenanzahl des Ansteuersignals Sd, das der Empfangsvorrichtung13q zugeführt wird, bevor sich das Schwingungsrauschen Sn zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. Wie es aus9B zu sehen ist, wird, wenn höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd der Empfangsvorrichtung13q vor dem Start des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q zugeführt werden, das Schwingungsrauschen Sn wirksam von dem Ansteuersignal Sd verringert. Deshalb ist es bevorzugt, dass höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd vor dem Start des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q der Empfangsvorrichtung13q zugeführt werden. -
9C zeigt eine Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und der Wellenanzahl des Ansteuersignals Sd, das der Empfangsvorrichtung13q zugeführt wird, nachdem das Ausbreiten des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q beendet ist. Wie es aus9C zu sehen ist, wird, wenn höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd der Empfangsvorrichtung13q nach dem Ende des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q der Empfangsvorrichtung13q zugeführt werden, das Schwingungsrauschen Sn wirksam von dem Ansteuersignal Sd verringert. Deshalb ist es bevorzugt, dass höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd nach dem Ende des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q der Empfangsvorrichtung13q zugeführt werden. - Weiterhin zeigt
9C , dass auch dann, wenn das Zuführen des Ansteuersignals Sd zu der Empfangsvorrichtung13q zu einer Zeit beendet ist, zu der sich die letzte Welle des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet, das Schwingungsrauschen Sn nicht erhöht ist. Anders ausgedrückt kann die letzte Welle des Ansteuersignals Sd der Empfangsvorrichtung13q zugeführt werden, wenn sich die zweitletzte Welle des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. -
10A stellt Amplituden des Sendesignals St, des Schwingungsrauschens Sn und des Ansteuersignals Sd dar. Wie es in10A gezeigt ist, ist eine Amplitude Sn1 des Schwingungsrauschens Sn kleiner als eine Amplitude St1 des Sendesignals St. -
10B stellt eine Beziehung zwischen der Schwingungsrauschänderungsrate und einem Verhältnis einer Amplitude Sd1 des Ansteuersignals Sd zu der Amplitude Sn1 des Schwingungsrauschens Sn dar. Wie es aus10B zu sehen ist, wird, wenn das Verhältnis der Amplitude Sd1 zu der Amplitude Sn1 von 50 Prozent bis 100 Prozent reicht, das Schwingungsrauschen Sn von dem Ansteuersignal Sd verringert. Deshalb ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der Amplitude Sd1 zu der Amplitude Sn1 von 50 Prozent bis 100 Prozent reicht. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem ersten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
20 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Der Ultraschallsensor
20 beinhaltet die Schaltungsvorrichtung28 , die den Ansteuersignalgenerator26 aufweist. Der Ansteuersignalgenerator26 gibt das Ansteuersignal Sd auf der Grundlage des Sendesignals St, das aus der Sendevorrichtung13r ausgegeben wird, zu den piezoelektrischen Elementen11q ,11p ,11s der Empfangsvorrichtungen13q ,13p ,13s aus. Das Ansteuersignal Sd bewirkt, dass die piezoelektrischen Elemente11q ,11p ,11s an entgegengesetzten Phasen zu dem Schwingen schwingen, das sich von der Sendevorrichtung13r durch den Schwingungsdämpfer41 zu den Empfangsvorrichtungen13q ,13p ,13s ausbreitet. Daher kann ein Ausbreiten eines Schwingens von der Sendevorrichtung13r zu den Empfangsvorrichtungen13q ,13p ,13s beseitigt werden. - (2) Es ist bevorzugt, dass das Ansteuersignal Sd derart gesteuert wird, dass die Phasendifferenz zwischen dem Ansteuersignal Sd und dem Schwingungsrauschen Sn von ungefähr 110 Grad bis ungefähr 250 Grad reicht. Bei einem derartigen Ansatz kann das Schwingungsrauschen Sn wirksam von dem Ansteuersignal Sd verringert werden.
- Es ist bevorzugt, dass höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd vor dem Start des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu den Empfangsvorrichtungen
13p ,13q ,13r den Empfangsvorrichtungen13p ,13q ,13r zugeführt werden. Bei einem derartigen Ansatz kann das Schwingungsrauschen Sn wirksam von dem Ansteuersignal Sd verringert werden. - Es ist bevorzugt, dass höchstens zwei Wellen des Ansteuersignals Sd nach dem Ende des Ausbreitens des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung
13q den Empfangsvorrichtungen13p ,13q ,13r zugeführt werden. Weiterhin ist es zulässig, dass die letzte Welle des Ansteuersignals Sd der Empfangsvorrichtung13p ,13q ,13r zugeführt wird, wenn sich die zweitletzte Welle des Schwingungsrauschens Sn zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. - Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis der Amplitude Sd2 des Ansteuersignals Sd zu der Amplitude Sn1 des Schwingungsrauschens Sn von 50 Prozent bis 100 Prozent reicht. Bei einem derartigen Ansatz kann das Schwingungsrauschen Sn wirksam von dem Ansteuersignal Sd verringert werden.
- Ausgestaltung des ersten ergänzenden Beispiels
- Das erste ergänzende Beispiel, das zuvor beschrieben worden ist, kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein.
- (1) Zum Beispiel schwingt, wenn die Empfangsvorrichtung
13q die Ultraschallwelle empfängt, die von dem Hindernis reflektiert wird, das akustische Anpassungsteil12q demgemäß. Die piezoelektrischen Elemente12q können nicht nur ein erstes Schwingen des akustischen Anpassungsteils12q , das der empfangenen Ultraschallwelle entspricht, sondern ebenso ein zweites Schwingen des akustischen Anpassungsteils12q erfassen, das durch das Echo des ersten Schwingens verursacht wird. Das zweite Schwingen, das von den piezoelektrischen Elementen11q erfasst wird, kann zu einem Fehler führen. Der Ansteuersignalgenerator26 kann dazu ausgelegt sein, dieses Problem zu verhindern. Genauer gesagt wird das zweite Schwingen durch den Verstärker21q in den Ansteuersignalgenerator26 eingegeben und erzeugt der Ansteuersignalgenerator26 das Ansteuersignal Sd auf der Grundlage des zweiten Schwingens. - (2) Wie es in
11 gezeigt ist, kann der Ultraschallsensor20 einen Satz eines Verstärkers21m und eine Pseudovorrichtung13m an Stelle des Ansteuersignalgenerators26 beinhalten. Die Pseudovorrichtung13m erfasst lediglich ein Schwingen, das sich von der Sendevorrichtung13r ausbreitet. Das Schwingen, das von der Pseudovorrichtung13m erfasst wird, wird von dem Verstärker21m verstärkt, und der Verstärker21m gibt ein Pseudoschwingungssignal aus. In der Schaltungsvorrichtung28 wird das Pseudoschwingungssignal von dem Empfangssignal der Empfangsvorrichtung13q subtrahiert, um ein Schwingen auszulöschen, das sich von der Sendevorrichtung13r zu der Empfangsvorrichtung13q ausbreitet. Daher arbeiten ähnlich dem Ansteuersignalgenerator26 der Verstärker21m und die Pseudovorrichtung13m in Verbindung miteinander, um das Schwingungsrauschen auszulöschen. - Zum Beispiel kann die Pseudovorrichtung
13m durch Bedecken der Empfangsoberfläche12a von einer Empfangsvorrichtung mit einem Bedeckungsmaterial, zum Beispiel Gummi, ausgebildet sein, das die Ultraschallwelle unterbrechen kann. Alternativ kann die Pseudovorrichtung13m durch Anordnen von einer Empfangsvorrichtung innerhalb des Schwingungsdämpfers41 in der Nähe der Empfangsvorrichtung13q ausgebildet sein. Im Übrigen kann auch dann, wenn die Empfangsvorrichtung13q und die Pseudovorrichtung13m unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen, die Differenz der Empfindlichkeiten zwischen der Empfangsvorrichtung13q und der Pseudovorrichtung13m durch Einstellen der Verstärker21q ,21m korrigiert werden. - Zweites ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
30 gemäß dem zweiten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die12A ,12B und13 beschrieben. - Wie es in
12A und12B gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor30 die Sensorvorrichtungen13p –13s , die in einer Gruppe von zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind, eine Schaltungsvorrichtung38 , die mit den Sensorvorrichtungen12p –13s elektrisch gekoppelt ist, und ein Gehäuse31 zum Unterbringen der Sensorvorrichtungen13p –13s und der Schaltungsvorrichtung38 . - Die Sensorvorrichtung
13r dient als eine Sendevorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle. Die Sensorvorrichtung13q ist diagonal zu der Sendevorrichtung13r angeordnet und dient als eine Referenzempfangsvorrichtung. Die Sensorvorrichtung13p ist neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in einer horizontalen Richtung angeordnet und dient als eine Empfangsvorrichtung, das heißt eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung. Die Sensorvorrichtung13r ist neben der Referenzempfangsvorrichtung13q in einer vertikalen Richtung angeordnet und dient als eine Empfangsvorrichtung, das heißt eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung. Das heißt, ähnlich dem Ausführungsbeispiel weist der Ultraschallsensor30 ein Referenzempfangselement auf. - Weiterhin weist ähnlich dem ersten ergänzenden Beispiel die Schaltungsvorrichtung
38 des Ultraschallsensors30 den Ansteuersignalgenerator26 auf, der das Ansteuersignal Sd und das Sperrsignal Sc ausgibt. - Zusammenfassend entspricht das zweite ergänzende Beispiel einer Kombination des Ausführungsbeispiels des Ultraschallsensors und des ersten ergänzenden Beispiels. Deshalb kann in dem zweiten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
30 die Vorteile aufweisen, die in dem Ausführungsbeispiel des Ultraschallsensors und in dem ersten ergänzenden Beispiel beschrieben sind. - Drittes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
110 gemäß dem dritten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf14A und14B beschrieben. Ähnlich den Ultraschallsensoren10 –30 , die in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des Ultraschallsensors und in den ergänzenden Beispielen beschrieben worden sind, kann der Ultraschallsensor110 zum Beispiel als ein Hindernissensor verwendet werden, der in ein Fahrzeug eingebaut ist. - Der Ultraschallsensor
110 beinhaltet eine Sendevorrichtung111 , eine Empfangsvorrichtung112p ,112q ,112r , einen Schwingungsdämpfer118 , einen ersten Absorber119 , einen Schwingungsisolator190 und ein Gehäuse131 . Die Sendevorrichtung111 sendet eine Ultraschallwelle. Die Empfangsvorrichtungen112p ,112q ,112r erfassen die Ultraschallwelle, die von dem Hindernis reflektiert wird. Der Schwingungsdämpfer118 verhindert ein Ausbreiten, das heißt ein Schwingungsrauschen, der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p ,112q ,112r . Der erste Absorber119 schützt die Sendevorrichtung111 und die Erfassungsvorrichtungen112p ,112q ,112r vor einer externen Kraft (einem Stoß), die auf den Ultraschallsensor110 ausgeübt wird. Der Schwingungsisolator190 isoliert die Sendevorrichtung111 von den Empfangsvorrichtungen112p ,112q ,112r , um ein Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p ,112q ,112r zu verhindern. Das Gehäuse131 ist ähnlich einem Kasten geformt, der eine Öffnung aufweist. Die Sendevorrichtung111 , die Empfangsvorrichtungen112p ,112q ,112r , der Schwingungsdämpfer118 , der erste Absorber119 und der Schwingungsisolator190 sind in dem Gehäuse131 untergebracht. - Die Empfangsvorrichtungen
112p ,112q ,112r weisen eine identische Struktur auf. In einem nachstehenden Beispiel wird die Struktur der Empfangsvorrichtung112p beschrieben. Die Empfangsvorrichtung112p beinhaltet ein akustisches Anpassungsteil113p und ein piezoelektrisches Element114p , das mit dem akustischen Anpassungsteil113p verbunden ist. Das akustische Anpassungsteil113p empfängt die Ultraschallwelle, die von dem Hindernis reflektiert wird, und lässt zu, dass sich die Ultraschallwelle zu dem piezoelektrischen Element114p ausbreitet. Daher erfasst das piezoelektrische Element114p die Ultraschallwelle. - Das piezoelektrische Element
114p kann aus zum Beispiel piezoelektrischem Zirkonat-Titanat bzw. PZT bestehen. Das piezoelektrische Element114p beinhaltet einen piezoelektrischen Körper und ein Paar von Elektroden115p . Der piezoelektrische Körper weist eine rechteckige zylindrische Form auf und weist einen zu dem akustischen Anpassungsteil113p identischen Querschnitt auf. Die Elektroden115p sind jeweils auf gegenüber liegenden Oberflächen des piezoelektrischen Körpers in einer Ultraschallausbreitungsrichtung ausgebildet. Das heißt, der piezoelektrische Körper ist zwischen den Elektroden115p beidseitig umfasst. Zum Beispiel können die Elektroden115p durch Plattieren oder Zerstäuben von Platin bzw. Pt, Kupfer bzw. Cu oder Silber bzw. Ag oder durch Backen einer leitfähigen Paste ausgebildet sein. - Das akustische Anpassungsteil
113p besteht aus einem Material, das eine Schallimpedanz aufweist, die größer als eine Schallimpedanz von Luft und kleiner als eine Schallimpedanz des piezoelektrischen Elements114p ist. Zum Beispiel kann das akustische Anpassungsteil113p aus einem Harzmaterial einer hohen Beständigkeit, wie zum Beispiel einem Polykarbonatharz, bestehen. - Eine Dicke t des akustischen Anpassungsteils
113p ist im Wesentlichen gleich einem Viertel der Wellenlänge der Ultraschallwelle in dem akustischen Anpassungsteil113p . Bei einem derartigen Ansatz wird eine Stehwelle in dem akustischen Anpassungsteil113p erzeugt. Deshalb können eine Interferenz und ein Auslöschen zwischen der Ultraschallwelle, die das akustische Anpassungsteil113p erreicht, und der Ultraschallwelle verringert werden, die an einer Grenzfläche zwischen dem piezoelektrischen Element114p und dem akustischen Anpassungsteil113p reflektiert wird. Als Ergebnis kann sich die Ultraschallwelle, die das akustische Anpassungsteil113p erreicht, wirksam zu dem piezoelektrischen Element114p ausbreiten. Es ist bevorzugt, dass eine Breite w des akustischen Anpassungsteils113p im Wesentlichen gleich oder kleiner einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in Luft ist. - Die Sendevorrichtung
111 beinhaltet ein akustisches Anpassungsteil113 und ein mehrschichtiges piezoelektrisches Element116 , das mit dem akustischen Anpassungsteil113 verbunden ist. Das akustische Anpassungsteil113 weist die gleiche Struktur wie das akustische Anpassungsteil113p auf. - Das mehrschichtige piezoelektrische Element
116 kann aus zum Beispiel piezoelektrischem Zirkonat-Titanat bzw. PZT bestehen. Das mehrschichtige piezoelektrische Element116 beinhaltet einen piezoelektrischen Körper und ein Paar von Kammelektroden117 . Der piezoelektrische Körper weist eine rechteckige zylindrische Form auf und weist einen zu dem akustischen Anpassungsteil113 identischen Querschnitt auf. Die Kammelektroden117 sind derart an dem piezoelektrischen Körper ausgebildet, dass piezoelektrische Schichten mit Elektrodenschichten verschachtelt sind. Die Anzahl von Schichten kann sich gemäß einem Druck der zu sendenden Ultraschallwelle ändern. Wenn sich die Anzahl von Schichten erhöht, erhöht sich ein Druck der Ultraschallwelle, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 gesendet wird. - Die Elektroden
115p des piezoelektrischen Elements114p sind durch Drähte114a elektrisch mit einer Schaltungsvorrichtung gekoppelt. Die Kammelektroden117 des mehrschichtigen piezoelektrischen Elements116 sind durch Drähte117a elektrisch mit der Schaltungsvorrichtung gekoppelt. Die Schaltungsvorrichtung ist mit der ECU (nicht gezeigt) des Fahrzeugs gekoppelt Obgleich die Schaltungsvorrichtung in der Zeichnung nicht gezeigt ist, kann der Ultraschallsensor110 zum Beispiel eine der Schaltungsvorrichtungen18 ,28 ,38 beinhalten, die in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des Ultraschallsensors und in den ergänzenden Beispielen beschrieben sind. - Die akustischen Anpassungsteile
113 ,113p –113r sind durch den Schwingungsdämpfer118 in einer Gruppe angeordnet. Es ist bevorzugt, dass ein Abstand d zwischen Mittelpunkten von nebeneinander liegenden akustischen Anpassungsteilen im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. - Der Schwingungsdämpfer
118 ist an der Öffnung des Gehäuses131 befestigt, um Empfangsoberflächen113j der akustischen Anpassungsteile113p –113r und eine Sendeoberfläche113s des akustischen Anpassungsteils113 zu bedecken. Das heißt, die Empfangsoberflächen113j und die Sendeoberfläche113s liegen nicht nach außerhalb des Gehäuses131 frei. Der Schwingungsdämpfer118 verhindert, dass Fremdmaterialien, wie zum Beispiel Wasser und Staub, nach innerhalb des Gehäuses131 gelangen. Deshalb kann eine Zuverlässigkeit des Ultraschallsensors110 verbessert werden. Das Gehäuse131 ist derart in das Fahrzeug eingebaut, dass die akustischen Anpassungsteile113 ,113p –113r einem Äußeren des Fahrzeugs gegenüber liegen können. Zum Beispiel ist das Gehäuse131 in die Stoßstange51 des Fahrzeugs eingebaut. - Der Schwingungsdämpfer
118 besteht aus einem Material, das eine Dämpfungskonstante aufweist, die höher als eine Dämpfungskonstante von jedem der akustischen Anpassungsteile113 ,113p –113r ist, und das eine Schallimpedanz aufweist, die kleiner als eine Schallimpedanz von jedem der akustischen Anpassungsteile113 ,113p –113r ist. Zum Beispiel kann der Schwingungsdämpfer118 aus Silikongummi bestehen. Ebenso kann der Schwingungsdämpfer118 aus einem Material bestehen, das einen niedrigen Elastizitätsmodul bzw. Young'schen Modul und eine niedrige Dichte aufweist. Zum Beispiel kann ein Schaummaterial, wie zum Beispiel Harzschaum, Schaumgummi oder Moosgummi, geeignet als ein Material für den Schwingungsdämpfer118 verwendet werden. Da sich der Schwingungsdämpfer118 , der aus einem derartigen Material besteht, zwischen den akustischen Anpassungsteilen113 ,113p –113r befindet, kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle zwischen den akustischen Anpassungsteilen113 ,113p –113r verhindert werden. Demgemäß kann verhindert werden, dass ein Schwingungsrauschen aus dem Ausbreiten entsteht. - In dem dritten ergänzenden Beispiel weist der Schwingungsdämpfer
118 die Dicke von einem Millimeter, das heißt 1 mm, oder kleiner an einem Abschnitt auf, der die Empfangsoberflächen113j und die Sendeoberfläche113s bedeckt. Bei einem derartigen Ansatz kann die Ultraschallwelle durch den Schwingungsdämpfer118 geeignet gesendet und empfangen werden. - Der erste Absorber
119 besteht aus einem Material, das einen Elastizitätsmodul aufweist, das kleiner als ein Elastizitätsmodul von jedem des piezoelektrischen Elements114p und des mehrschichtigen piezoelektrischen Elements116 ist. Zum Beispiel kann der erste Absorber119 aus einem hochpolymeren Material bestehen. Genauer gesagt kann der erste Absorber119 aus Weichharz, wie zum Beispiel Urethan, oder einem Gussmaterial, wie zum Beispiel Gummi oder Silikon, oder dergleichen, bestehen. Der erste Absorber119 befindet sich zwischen dem Gehäuse131 und jedem des mehrschichtigen piezoelektrischen Elements116 der Sendevorrichtung111 , des piezoelektrischen Elements114p der Empfangsvorrichtung112p und der piezoelektrischen Elemente (nicht gezeigt) der Empfangsvorrichtungen112q ,112r . Jedes piezoelektrische Element ist von dem ersten Absorber119 umgeben. - Auch dann, wenn eine Stoßkraft auf die Sendevorrichtung
111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r zum Beispiel durch einen kleinen Stein ausgeübt wird, der während eines Fahrens des Fahrzeugs gegen den Schwingungsdämpfer118 schlägt, absorbiert der erste Absorber119 die Stoßkraft. Weiterhin hilft der erste Absorber119 , zu verhindern, dass die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r zu einem Boden131a des Gehäuses131 verschoben werden. Auf diese Weist schützt der erste Absorber119 die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r vor der Stoßkraft. Weiterhin kann, da jedes piezoelektrische Element von dem ersten Absorber119 umgeben ist, jedes piezoelektrische Element sicher vor Umgebungsfaktoren, wie zum Beispiel Wasser und Staub, geschützt werden. Demgemäß kann die Zuverlässigkeit des Ultraschallsensors110 verbessert werden. - Der Schwingungsisolator
190 ist ähnlich einer Platte geformt und besteht aus einem Material, das einen höheren Elastizitätsmodul und eine höhere Schallimpedanz als der erste Absorber119 aufweist. Der Schwingungsisolator190 befindet sich zwischen der Sendevorrichtung111 und jeder der Empfangsvorrichtungen112p ,112r , welche sich neben der Sendevorrichtung111 befinden. Der Schwingungsisolator190 steht auf dem Boden131a des Gehäuses131 , um einen Innenraum des Gehäuses131 zu teilen. Wie es in14A gezeigt ist, ist die Sendevorrichtung111 mit dem Schwingungsisolator190 und einer Seitenwand des Gehäuses131 umgeben. Daher ist die Sendevorrichtung111 durch den Schwingungsisolator190 von den Empfangsvorrichtungen112p –112r isoliert. Der Schwingungsisolator190 ist an einem Ende an dem Schwingungsdämpfer118 befestigt und ist an dem anderen Ende an dem ersten Absorber119 befestigt. Die Dicke des Schwingungsisolators190 ist bestimmt, um geeignet das Ausbreiten der Ultraschallwelle von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 zu den akustischen Anpassungsteilen113p –113r zu verringern. Weiterhin ist die Dicke des Schwingungsisolators190 bestimmt, um geeignet eine Interferenz des Schwingungsisolators190 mit den akustischen Anpassungsteilen113p –113r an dem Schwingungsdämpfer118 zu verringern. - Der Ultraschallsensor
110 erfasst das Hindernis wie folgt. Zuerst empfängt die Schaltungsvorrichtung des Ultraschallsensors110 von der ECU des Fahrzeugs ein Steuersignal zum Steuern eines Drucks und einer Phase einer zu sendenden Ultraschallwelle. Die Schaltungsvorrichtung gibt ein Spannungssignal gemäß dem Steuersignal zu dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element115 aus. Das mehrschichtige piezoelektrische Element116 schwingt gemäß dem Steuersignal, um die Ultraschallwelle abzugeben, die den gesteuerten Druck und die gesteuerte Phase aufweist. - In dem dritten ergänzenden Beispiel weist das mehrschichtige piezoelektrische Element
116 eine fünfschichtige Struktur auf. Deshalb kann ein Druck der Ultraschallwelle, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 abgegeben wird, fünfmal größer als der der Ultraschallwelle sein, die von einem einschichtigen piezoelektrischen Element abgegeben wird. Daher kann das mehrschichtige piezoelektrische Element116 die Ultraschallwelle eines hohen Drucks abgeben. - Der Schwingungsisolator
190 , welcher die Sendevorrichtung111 von den Empfangsvorrichtungen112p –112r isoliert, weist den höheren Elastizitätsmodul und die höhere Schallimpedanz als der erste Absorber119 auf. Deshalb wird die Ultraschallwelle, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 abgegeben wird, an einer Grenzfläche zwischen dem ersten Absorber119 und dem Schwingungsisolator190 reflektiert. Auf diese Weise kann, obgleich ein Druck der Ultraschallwelle hoch ist, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 abgegeben wird, der Schwingungsisolator190 geeignet das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringern. Demgemäß kann das Schwingungsrauschen verringert werden, das aus dem Ausbreiten entsteht. - Die Ultraschallwelle, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element
116 abgegeben wird, breitet sich durch das akustische Anpassungsteil113 aus und wird dann durch die Sendeoberfläche113s gesendet. Die gesendete Ultraschallwelle wird von dem Hindernis reflektiert und durch die Empfangsoberflächen113j der akustischen Anpassungsteile113p –113r empfangen. Zum Beispiel breitet sich die Ultraschallwelle, die durch die Empfangsoberfläche113j des akustischen Anpassungsteils113p empfangen wird, durch das akustische Anpassungsteil113p zu dem piezoelektrischen Element114p aus und wird von dem piezoelektrischen Element114p zu einem Spannungssignal gewandelt. Das piezoelektrische Element114p gibt das Spannungssignal zu der Schaltungsvorrichtung aus. Die Schaltungsvorrichtung verarbeitet das Spannungssignal und gibt das verarbeitete Signal zu der ECU aus. - Zum Beispiel kann der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor
110 und dem Hindernis auf der Grundlage einer Zeit von da an, wenn die Ultraschallwelle gesendet wird, bis dahin, wenn die Ultraschallwelle empfangen wird, gemessen werden. Weiterhin kann, da die Empfangsvorrichtungen112p –112r in einer Gruppe angeordnet sind, die Position des Hindernisses auf der Grundlage einer Zeitdifferenz und einer Phasendifferenz zwischen den Ultraschallwellen erfasst werden, die von den Empfangsvorrichtungen112p –112r empfangen werden. - Der Schwingungsdämpfer
118 befindet sich zwischen den akustischen Anpassungsteilen113p –113r . Die Ultraschallwelle wird durch die akustischen Anpassungsteile113p –113r geteilt. Die geteilten Ultraschallwellen breiten sich durch die akustischen Anpassungsteile113p –113r zu den jeweiligen Empfangsvorrichtungen112p –112r aus. Deshalb werden gute Übersprechcharakteristiken erzielt, so dass der Ultraschallsensor110 die Ultraschallwelle genau erfassen kann. - Ausgestaltung des dritten ergänzenden Beispiels
- Das dritte ergänzende Beispiel kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein. Die akustischen Anpassungsteile
113 ,113p –113r können durch den Schwingungsdämpfer118 an Seitenoberflächen neben den Empfangsoberflächen113j und der Sendeoberfläche113s derart an dem Gehäuse131 befestigt sein, dass die Empfangsoberflächen113j und die Sendeoberfläche113s nach außen freiliegen. In diesem Fall kann ein Bedecken oder dergleichen an den freiliegenden Empfangsoberflächen113j und der freiliegenden Sendeoberfläche113s angewendet werden. - Der Schwingungsisolator
190 kann integral mit dem Gehäuse131 ausgebildet sein. Das heißt, das Gehäuse131 und der Schwingungsisolator190 können als ein einziges Stück ausgebildet sein. Bei einem derartigen Ansatz kann die Anzahl von Teilen des Ultraschallsensors110 verringert werden und kann der Schwingungsisolator190 genau in dem Gehäuse131 angeordnet werden. - Wie es in
15 gezeigt ist, können der Schwingungsdämpfer118 , das Gehäuse131 und der Schwingungsisolator190 durch ein Verbindungsstück118a verbunden sein. Bei einem derartigen Ansatz können die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r genau bezüglich des Gehäuses131 und des Schwingungsisolators190 angeordnet werden. Zum Beispiel kann das Verbindungsstück118a durch ein Zwei-Farben- bzw. Zwei-Material-Gießverfahren, ein Wärmekompressions-Verbindungsverfahren, ein Laserschweißverfahren, ein Vulkanisierungsverbindungsverfahren, ein Haftmittel oder dergleichen ausgebildet sein. - Der Schwingungsisolator
190 kann eine kleinere Dicke auf der Seite des akustischen Anpassungsteils als auf der Seite des piezoelektrischen Elements aufweisen. Zum Beispiel kann, wie es in16 gezeigt ist, der Schwingungsisolator190 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einem derartigen Ansatz kann die Interferenz des Schwingungsisolators190 an den akustischen Anpassungsteilen113p –113r an dem Schwingungsdämpfer118 verringert werden und kann eine Festigkeit des Schwingungsisolators190 erhöht werden. Für ein anderes Beispiel kann der Schwingungsisolator190 mit zwei Platten ausgebildet sein, die derart miteinander verbunden sind, dass der Schwingungsisolator190 einen stufenförmigen Querschnitt aufweist. - Der Schwingungsisolator
190 kann eine Schichtstruktur aufweisen, in welcher ein weiches Material zwischen festen Materialien beidseitig umfasst ist. Zum Beispiel kann, wie es in17 gezeigt ist, der Schwingungsisolator190 mit Metallplatten190b und einer Harzschicht190a aufgebaut sein, die zwischen den Metallplatten190b beidseitig umfasst ist. Bei einem derartigen Ansatz dämpft die Harzschicht190a auch dann, wenn die Ultraschallwelle nicht von den Metallplatten190b reflektiert wird, die Ultraschallwelle, die durch die Metallplatten190b geht. Daher kann das Schwingungsrauschen verringert werden, das aus dem Ausbreiten der Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r entsteht. - Die Form des ersten Absorbers
119 kann sich abhängig von der beabsichtigten Verwendung ändern. Zum Beispiel kann der erste Absorber119 lediglich zwischen dem Boden131a des Gehäuses131 und jedem der piezoelektrischen Elemente der Sendevorrichtung111 und der Empfangsvorrichtungen112p –112r ausgebildet sein. Alternativ kann der Innenraum des Gehäuses131 mit dem ersten Absorber119 gefüllt sein. - Das akustische Anpassungsteil
113 ,113p –113r kann eine andere Form als ein rechteckiger Zylinder mit einem quadratischen Querschnitt aufweisen. Zum Beispiel können die akustischen Anpassungsteile113 ,113p –113r einen kreisförmigen Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einem derartigen Ansatz kann ein unerwünschtes Schwingen in den akustischen Anpassungsteilen113 ,113p –113r geeignet verringert werden. - Die Anzahl und die Anordnung der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtungen können sich abhängig von der beabsichtigten Verwendung ändern. Zum Beispiel muss, wenn der Ultraschallsensor
110 aufgebaut ist, um den Abstand zu messen, der Ultraschallsensor110 mindestens eine Sendevorrichtung und eine Empfangsvorrichtung aufweisen. Für ein anderes Beispiel muss, wenn der Ultraschallsensor110 aufgebaut ist, um die Richtung zu messen, der Ultraschallsensor110 mindestens eine Sendevorrichtung und zwei Empfangsvorrichtungen aufweisen. - Ähnlich der Sendevorrichtung
111 können die Empfangsvorrichtungen112p –112r eine mehrschichtige Struktur aufweisen. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem dritten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
110 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Die Sendevorrichtung
111 verwendet das mehrschichtige piezoelektrische Element116 . Deshalb kann die Sendevorrichtung111 die Ultraschallwelle eines hohen Drucks senden. Da die Sendevorrichtung111 durch den Schwingungsisolator190 von den Empfangsvorrichtungen112p –112r isoliert ist, kann das Schwingungsrauschen verringert werden, das aus dem Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r entsteht. Daher kann der Ultraschallsensor110 sowohl eine Ultraschallwelle eines hohen Drucks als auch ein niedriges Schwingungsrauschen erzielen. - (2) Der erste Absorber
119 schützt die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r vor der externen Kraft, die auf den Ultraschallsensor110 ausgeübt wird. Da der Schwingungsisolator190 die höhere Schallimpedanz als der erste Absorber119 aufweist, wird die Ultraschallwelle, die von dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 abgegeben wird, an der Grenzfläche zwischen dem ersten Absorber119 und dem Schwingungsisolator190 reflektiert. Daher kann auch dann, wenn die abgegebene Ultraschallwelle einen hohen Druck aufweist, der Schwingungsisolator190 geeignet das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringern. Demgemäß kann das Schwingungsrauschen verringert werden, das aus dem Ausbreiten entsteht. - (3) Der Schwingungsisolator
190 kann integral mit dem Gehäuse131 ausgebildet sein. Bei einem derartigen Ansatz kann die Anzahl von Teilen des Ultraschallsensors110 verringert sein und kann der Schwingungsisolator190 genau in dem Gehäuse131 angeordnet sein. - (4) Der Schwingungsisolator
190 kann eine kleinere Dicke auf der Seite des akustischen Anpassungsteils als auf der Seite des piezoelektrischen Elements aufweisen. Bei einem derartigen Ansatz kann die Interferenz des Schwingungsisolators190 zu den akustischen Anpassungsteilen113p –113r an dem Schwingungsdämpfer118 verringert sein und kann die Festigkeit des Schwingungsisolators190 erhöht sein. - (5) Der Schwingungsisolator
190 kann eine Schichtstruktur aufweisen, in welcher ein weiches Material zwischen festen Materialien beidseitig umfasst ist. Bei einem derartigen Ansatz dämpft auch dann, wenn die Ultraschallwelle, die von der Sendevorrichtung111 abgegeben wird, nicht von den festen Materialien reflektiert wird, das weiche Material die Ultraschallwelle, die durch die festen Materialien geht. Daher kann das Schwingungsrauschen verringert sein, das aus dem Ausbreiten der Ultraschallwelle entsteht. - (6) Die Sendeoberfläche
113s und die Empfangsoberflächen113j sind mit dem Schwingungsdämpfer118 bedeckt. Bei einem derartigen Ansatz können die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r sicher vor Umgebungsfaktoren, wie zum Beispiel Wasser und Staub, geschützt werden. Demgemäß kann die Zuverlässigkeit des Ultraschallsensors110 verbessert sein. - Viertes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
120 gemäß dem vierten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf18 beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem vierten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
18 gezeigt ist, weist der Ultraschallsensor120 einen zweiten Absorber121 zusätzlich zu dem ersten Absorber119 auf. Der zweite Absorber121 besteht aus einem Material, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul und eine niedrigere Schallimpedanz als der erste Absorber119 aufweist. Zum Beispiel kann der zweite Absorber121 aus Gel bestehen. Der erste Absorber119 wird zwischen dem Boden131a des Gehäuses131 und jedem der piezoelektrischen Elemente der Sendevorrichtung111 und der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet. Der zweite Absorber121 ist auf dem ersten Absorber119 angeordnet, um die piezoelektrischen Elemente der Sendevorrichtung111 und der Empfangsvorrichtungen112p –112r zu umgeben. - Auch dann, wenn die externe Kraft durch den Schwingungsdämpfer
118 auf die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r ausgeübt wird, absorbiert der erste Absorber119 die externe Kraft. Da jedes piezoelektrische Element von dem zweiten Absorber121 umgeben ist, kann jedes piezoelektrische Element sicher vor Umgebungsfaktoren, wie zum Beispiel Wasser und Staub, geschützt sein. - Demgemäß kann die Zuverlässigkeit des Ultraschallsensors
110 verbessert sein. Weiterhin kann, da der zweite Absorber121 , der in der Nähe der akustischen Anpassungsteile113 ,113p –113r angeordnet ist, den niedrigeren Elastizitätsmodul als der erste Absorber119 aufweist, das Dämpfen der Ultraschallwelle in den akustischen Anpassungsteilen113 ,113p –113r verringert sein. - Ausgestaltung des vierten ergänzenden Beispiels
- Das vierte ergänzende Beispiel kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein. Ein Absorber, der zwischen dem Boden
131a des Gehäuses131 und jedem der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet ist, kann einen Elastizitätsmodul aufweisen, der sich von dem eines Absorbers unterscheidet, der zwischen dem Boden131a und der Sendevorrichtung111 angeordnet ist. Genauer gesagt kann, wie es in19 gezeigt ist, ein dritter Absorber122 zwischen dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 und dem Boden131a angeordnet sein. Der dritte Absorber122 weist einen höheren Elastizitätsmodul als der erste Absorber119 auf. Bei einem derartigen Ansatz kann das mehrschichtige piezoelektrische Element116 wirksam die Ultraschallwelle abgeben. - Weiterhin kann, wie es in
20 gezeigt ist, der dritte Absorber122 eine größere Höhe gemessen von dem Boden131a als der erste Absorber119 aufweisen. Bei einem derartigen Ansatz wird ein Querschwingen des mehrschichtigen piezoelektrischen Elements116 derart eingeschränkt, dass das mehrschichtige piezoelektrische Element116 wirksam die Ultraschallwelle abgeben kann. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem vierten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
120 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Der Ultraschallsensor
120 weist den zweiten Absorber121 zusätzlich zu dem ersten Absorber119 auf. Der zweite Absorber121 weist den niedrigeren Elastizitätsmodul als der erste Absorber119 auf. Der erste Absorber119 ist zwischen dem Boden131a des Gehäuses131 und jedem der piezoelektrischen Elemente der Sendevorrichtung111 und der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet. Der zweite Absorber121 ist auf dem ersten Absorber119 angeordnet, um die piezoelektrischen Elemente der Sendevorrichtung111 und der Empfangsvorrichtungen112p –112r zu umgeben. Die externe Kraft, die durch den Schwingungsdämpfer118 auf die Sendevorrichtung111 und die Empfangsvorrichtungen112p –112r ausgeübt wird, kann von dem ersten Absorber119 absorbiert werden. Die piezoelektrischen Elemente sind von dem zweiten Absorber121 umgeben, so dass die piezoelektrischen Elemente vor Umgebungsfaktoren, wie zum Beispiel Wasser und Staub, geschützt sein können. Da der zweite Absorber121 den niedrigeren Elastizitätsmodul als der erste Absorber119 aufweist, kann das Dämpfen der Ultraschallwelle in den akustischen Anpassungsteilen113 ,113p –113r verringert werden. - (2) Der dritte Absorber
122 kann zwischen dem mehrschichtigen piezoelektrischen Element116 und dem Boden131a angeordnet sein. Da der dritte Absorber122 den höheren Elastizitätsmodul als der erste Absorber119 aufweist, kann das mehrschichtige piezoelektrische Element116 wirksam die Ultraschallwelle abgeben. - (3) Der dritte Absorber
122 kann die Höhe aufweisen, die größer als die des ersten Absorbers119 ist. Bei einem derartigen Ansatz wird das Querschwingen des mehrschichtigen piezoelektrischen Elements116 derart eingeschränkt, dass das mehrschichtige piezoelektrische Element116 die Ultraschallwelle wirksam abgeben kann. - Fünftes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
130 gemäß dem fünften ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf21A beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem fünften ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
21A gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor130 zwei Sendevorrichtungen111a ,111b und zwei Empfangsvorrichtungen112q ,112r . Die Empfangsvorrichtungen112q ,112r sind Seite an Seite in der horizontalen Richtung angeordnet. Die Sendevorrichtungen111a ,111b befinden sich unter den Empfangsvorrichtungen112q ,112r und sind Seite an Seite in der horizontalen Richtung angeordnet. Die Sendevorrichtungen111a ,111b sind durch den Schwingungsisolator190 derart von den Empfangsvorrichtungen112q ,112r isoliert, dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von den Sendevorrichtungen111a ,111b zu den Empfangsvorrichtungen112q ,112r verringert werden kann. - Ein akustisches Anpassungsteil
113a der Sendevorrichtung111a weist einen rechteckigen Querschnitt auf, der eine Länge, das heißt eine lange Seite, in der horizontalen Richtung, und eine Breite, das heißt eine kurze Seite, in einer vertikalen Richtung aufweist. Deshalb weist die Sendevorrichtung111a eine größere Richtwirkung in der vertikalen Richtung auf. - Andererseits weist ein akustisches Anpassungsteil
113b der Sendevorrichtung111b einen rechteckigen Querschnitt auf, der eine Länge in der vertikalen Richtung und eine Breite in der horizontalen Richtung aufweist. Deshalb weist die Sendevorrichtung111b eine höhere Richtwirkung in der horizontalen Richtung auf. - Zusammengefasst weisen die Sendevorrichtungen
111a ,111b unterschiedliche Richtwirkungen auf. Der Ultraschallsensor130 kann zwischen den Sendevorrichtungen111a ,111b zum Beispiel gemäß Straßenzuständen schalten. In dem fünften ergänzenden Beispiel senden die Sendevorrichtungen111a ,111b abwechselnd die Ultraschallwelle. Wenn die Sendevorrichtung111a die Ultraschallwelle sendet, kann der Ultraschallsensor130 das Hindernis in der Nähe des Bodens, das heißt der Straßenoberfläche, erfassen. Wenn die Sendevorrichtung111b die Ultraschallwelle sendet, kann der Ultraschallsensor130 das Hindernis über einen breiten horizontalen Flächenbereich erfassen. - Wenn die Straßenbedingungen schlecht sind, ist die Ultraschallwelle groß, die von der Straßenoberfläche reflektiert wird. Deshalb kann, wenn die Straßenbedingungen schlecht sind, der Ultraschallsensor
130 das Hindernis nicht auf der Grundlage der Ultraschallwelle erfassen, die von der Sendevorrichtung111a gesendet wird, welche die vertikale Richtwirkung aufweist. In einem derartigen Fall kann der Ultraschallsensor130 das Hindernis auf der Grundlage der Ultraschallwelle erfassen, die von der Sendevorrichtung111b gesendet wird, welche die horizontale Richtwirkung aufweist. Umgekehrt kann der Ultraschallsensor130 das Hindernis auf der Grundlage der Ultraschallwelle erfassen, die von der Sendevorrichtung111a gesendet wird, wenn der Ultraschallsensor130 das Hindernis nicht auf der Grundlage der Ultraschallwelle erfassen kann, die von der Sendevorrichtung111b gesendet wird. Auf diese Weise arbeiten die Sendevorrichtungen111a ,111b komplementär zueinander, so dass der Ultraschallsensor130 das Hindernis mit einer höheren Empfindlichkeit über einen breiten Flächenbereich erfassen kann. - Ausgestaltung des fünften ergänzenden Beispiels
- Das fünfte ergänzende Beispiel kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein. Wie es in
21B gezeigt ist, können die Empfangsvorrichtungen112q ,112r unterschiedliche Richtwirkungen aufweisen. Ein akustisches Anpassungsteil113q der Empfangsvorrichtung112q weist einen rechteckigen Querschnitt auf, der eine Länge in der horizontalen Richtung und eine Breite in der vertikalen Richtung aufweist. Deshalb weist die Empfangsvorrichtung112q eine größere Richtwirkung in der vertikalen Richtung auf. Andererseits weist ein akustisches Anpassungsteil113r der Empfangsvorrichtung112r einen rechteckigen Querschnitt auf, der eine Länge in der vertikalen Richtung und eine Breite in der horizontalen Richtung aufweist. Deshalb weist die Empfangsvorrichtung112r eine größere Richtwirkung in der horizontalen Richtung auf. Der Ultraschallsensor130 kann zwischen den Empfangsvorrichtungen112q ,112r gemäß zum Beispiel Straßenbedingungen schalten. - Die Anzahl und die Anordnung der Sendevorrichtungen und der Empfangsvorrichtungen können sich abhängig von der beabsichtigten Verwendung ändern.
- Wie es zuvor beschrieben worden ist, weist gemäß dem Ultraschallsensor
130 des fünften ergänzenden Beispiels ein Satz von Sendevorrichtungen oder ein Satz von Empfangsvorrichtungen unterschiedliche Richtwirkungen auf. Deshalb kann der Ultraschallsensor130 das Hindernis mit einer hohen Genauigkeit über einen breiten Bereich durch Ändern der Richtwirkungen gemäß Bedingungen, wie zum Beispiel Straßenbedingungen, erfassen. - Sechstes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
140 gemäß dem sechsten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf22 beschrieben. Unterschiede zwischen dritten und dem sechsten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
22 gezeigt ist, weist der Ultraschallsensor140 einen Schwingungsisolator191 an Stelle des Schwingungsisolators190 auf. Der Schwingungsisolator191 beinhaltet eine erste Platte191a , eine zweite Platte191b und eine Kernschicht191c , die zwischen den ersten und zweiten Platten191a ,191b beidseitig umfasst ist. Jede der ersten und zweiten Platten191a ,191b weist eine höhere Schallimpedanz als die Kernschicht191c auf. - Deshalb ist eine Schallimpedanzdifferenz an einer Grenzfläche zwischen der ersten Platte
191a und der Kernschicht191c und an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Platte191b und der Kernschicht191c groß. Daher wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an jeder Grenzfläche reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert werden kann. - Ausgestaltung des sechsten ergänzenden Beispiels
- Das sechste ergänzende Beispiel kann zum Beispiel wie folgt ausgestaltet sein. Wie es in
23 gezeigt ist, kann der Ultraschallsensor140 einen Schwingungsisolator192 an Stelle des Schwingungsisolators191 aufweisen. Der Schwingungsisolator192 beinhaltet eine erste Platte192a und eine zweite Platte192b . Die erste Platte192a und die zweite Platte192b sind derart miteinander verbunden, dass ein abgedichteter Raum192c zwischen der ersten Platte192a und der zweiten Platte192b vorgesehen sein kann. Der abgedichtete Raum192c ist mit einem Abdichtelement192d gefüllt. Jede der ersten und zweiten Platten192a ,192b weist eine höhere Schallimpedanz als das Abdichtelement192d auf. Zum Beispiel weist, wie es in23 ist, die erste Platte192a Vorsprünge auf, die in Kontakt mit der zweiten Platte192b sind, um den abgedichteten Raum192c vorzusehen. - Bei einem derartigen Ansatz kann eine Schallimpedanzdifferenz an einer Grenzfläche zwischen der ersten Platte
192a und dem Abdichtelement192d und an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Platten19b und dem Abdichtelement192d groß sein. Daher wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an jeder Grenzfläche reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert werden kann. Zum Beispiel kann das Abdichtelement192d Gel oder Gas, wie zum Beispiel Luft, sein. Gas weist eine hohe Komprimierbarkeit auf und Gel weist eine große Dämpfungskonstante auf. Deshalb kann das Abdichtelement192d geeignet das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r absorbieren. - Der Schwingungsisolator
192 kann weiterhin ein Wabenstrukturelement (nicht gezeigt) beinhalten, das in dem abgedichteten Raum192c angeordnet ist, um den abgedichteten Raum192c zu teilen. Bei einem derartigen Ansatz kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r wirksam verringert sein. Weiterhin kann die Festigkeit des Schwingungsisolators192 erhöht sein. - Alternativ kann, wie es in
24 gezeigt ist, der Ultraschallsensor140 einen Schwingungsisolator193 an Stelle des Schwingungsisolators191 aufweisen. Der Schwingungsisolator193 weist eine eingeschlossene Gasblase193a auf. Eine Schallimpedanzdifferenz in dem Schwingungsisolator193 kann an der eingeschlossenen Gasblase193a groß sein. Deshalb wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an der eingeschlossenen Gasblase193a reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein kann. Der Schwingungsisolator193 kann verglichen mit den anderen Schwingungsisolatoren einfach hergestellt sein. Deshalb können Herstellungskosten des Ultraschallsensors140 verringert sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem sechsten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
140 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Der Schwingungsisolator
191 beinhaltet die erste Platte191a , die zweite Platte191b und die Kernschicht191c , die zwischen den ersten und zweiten Platten191a ,191b beidseitig umfasst ist. Jede der ersten und zweiten Platten191a ,191b weist die höhere Schallimpedanz als die Kernschicht191c auf. Deshalb ist die Schallimpedanzdifferenz in dem Schwingungsisolator191 an der Grenzfläche zwischen der ersten Platte191a und der Kernschicht191c und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Platte191b und der Kernschicht191c groß. Daher wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an jeder Grenzfläche reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein kann. - (2) Der Ultraschallsensor
140 kann den Schwingungsisolator192 an Stelle des Schwingungsisolators191 aufweisen. Der Schwingungsisolator192 beinhaltet die erste Platte192a , die zweite Platte192b und den abgedichteten Raum192c , der mit Abdichtelement192d gefüllt ist. Jede der ersten und zweiten Platten192a ,192b weist die höhere Schallimpedanz als das Abdichtelement192d auf. Die Schallimpedanzdifferenz in dem Schwingungsisolator192 kann an der Grenzfläche zwischen der ersten Platte192a und dem Abdichtelement192d und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Platte192b und dem Abdichtelement192d groß sein. Daher wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an jeder Grenzfläche reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein kann. Das Abdichtelement192d kann Gel oder Gas, wie zum Beispiel Luft, sein. Gas weist eine hohe Komprimierbarkeit auf und Gel weist eine große Dämpfungskonstante auf. Deshalb kann das Abdichtelement192d geeignet das Ausbreiten der Ultraschallwelle absorbieren. - (3) Der Schwingungsisolator
192 kann weiterhin die Wabenstrukturschicht (nicht gezeigt) beinhalten, die in dem abgedichteten Raum192c angeordnet ist, um den abgedichteten Raum192c zu teilen. Bei einem derartigen Ansatz kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r wirksam verringert sein und kann die Festigkeit des Schwingungsisolators192 erhöht sein. - (4) Der Ultraschallsensor
140 kann den Schwingungsisolator193 an Stelle des Schwingungsisolators191 aufweisen. Der Schwingungsisolator193 weist die eingeschlossene Gasblase193a auf. Die Schallimpedanzdifferenz in dem Schwingungsisolator193 kann an der eingeschlossenen Gasblase193a groß sein. Deshalb wird die Ultraschallwelle aus der Sendevorrichtung111 einfach an der eingeschlossenen Gasblase193a reflektiert, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein kann. Der Schwingungsisolator193 kann einfach hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten des Ultraschallsensors140 verringert sein können. - Siebtes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
150 gemäß dem siebten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf25 beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem siebten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
25 gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor150 ein Gehäuse131b an Stelle des Gehäuses131 und einen Schwingungsisolator194 an Stelle des Schwingungsisolators190 . Das Gehäuse131b weist ein Durchgangsloch131c an einem Boden131a auf. Der Schwingungsisolator194 weist eine Verlängerung194a auf, die durch das Durchgangsloch131c nach außerhalb des Gehäuses131b frei liegt. Ein elastisches Element151 ist an der Verlängerung194a angebracht, um ein Schwingen der Verlängerung194a zu verringern. Zum Beispiel kann das elastische Element151 aus Gummi, Gel oder dergleichen bestehen. - Bei einem derartigen Ansatz kann eine Resonanzfrequenz des Schwingungsisolators
194 verringert sein. Weiterhin ist, da das Schwingen der Verlängerung194a durch das elastische Element151 verringert ist, die Schwingen des gesamten Schwingungsisolators194 demgemäß verringert. Daher kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann gemäß dem siebten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
150 die folgenden Vorteile aufweisen. - (1) Der Schwingungsisolator
194 weist die Verlängerung194a auf, die durch das Durchgangsloch131c nach außerhalb des Gehäuses131b frei liegt. Daher kann die Resonanzfrequenz des Schwingungsisolators194 verringert sein. Weiterhin kann, da die Verlängerung194a nach außerhalb des Gehäuses131b frei liegt, das Schwingen des Schwingungsisolators194 wirksam an der Verlängerung194a verringert sein. Daher kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein. - (2) Das elastische Element
151 ist an der Verlängerung194a des Schwingungsisolators194 angebracht. Daher ist das Schwingen der Verlängerung194a durch das elastische Element151 verringert. Das Schwingen des gesamten Schwingungsisolators194 ist demgemäß verringert. - Achtes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
160 gemäß dem achten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf26 beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem achten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
26 gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor160 einen Aktor161 , der als eine Rausch-Beseitigungseinrichtung dient. Der Aktor161 ist zwischen dem Schwingungsisolator190 und dem Boden131a des Gehäuses131 angeordnet. Der Aktor161 ist durch einen Draht161a elektrisch mit der Schaltungsvorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Aktor161 erfasst das Schwingen des Schwingungsisolators190 und legt ein Schwingen, das eine entgegen gesetzte Phase zu dem erfassten Schwingen aufweist, an den Schwingungsisolator190 an, um dadurch das Schwingen des Schwingungsisolators190 zu dämpfen. Alternativ kann das Schwingen, das von dem Aktor161 auf den Schwingungsisolator190 ausgeübt wird, gemäß einem Druck der Ultraschallwelle eingestellt werden, die von der Sendevorrichtung111 abgegeben wird. - Der Aktor
161 kann zwischen dem Boden131a und jeder der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet sein. In diesem Fall erfasst der Aktor161 Schwingungen der Empfangsvorrichtungen112p –112r und übt Schwingungen, die eine entgegen gesetzte Phase zu den erfassten Schwingungen aufweisen, an die Empfangsvorrichtungen112p –112r aus, um dadurch die Schwingungen der Empfangsvorrichtungen112p –112r zu dämpfen. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, beinhaltet gemäß dem achten ergänzenden Beispiel der Ultraschallsensor
160 den Aktor161 , der zwischen dem Schwingungsisolator190 und dem Boden131a des Gehäuses131 angeordnet ist. Der Aktor161 erfasst das Schwingen des Schwingungsisolators190 und übt das Schwingen, das eine entgegen gesetzte Phase zu dem erfassten Schwingen aufweist, an den Schwingungsisolator190 aus, um dadurch das Schwingen des Schwingungsisolators190 zu dämpfen. Daher kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein. - Neuntes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
170 gemäß dem neunten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf27A und27B beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem neunten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. Der Ultraschallsensor170 weist eine Sendevorrichtung11 und eine Empfangsvorrichtung112p auf. Alternativ kann der Ultraschallsensor170 ähnlich dem dritten ergänzenden Beispiel drei Empfangsvorrichtungen112p –112r aufweisen. - Wie es in
27A und27B gezeigt ist, weist der Ultraschallsensor170 einen Schwingungsisolator195 an Stelle des Schwingungsisolators190 auf. Der Schwingungsisolator195 weist unebene Seitenoberflächen mit Vertiefungen und Vorsprüngen auf. - Eine Resonanzfrequenz des Schwingungsisolators
195 hängt von der Form der unebenen Seitenoberflächen ab. Deshalb kann eine Resonanz des Schwingungsisolators195 durch Einstellen der Form der unebenen Seitenoberflächen verringert sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, weist gemäß dem Ultraschallsensor
170 des neunten ergänzenden Beispiels der Schwingungsisolator195 die unebenen Seitenoberflächen auf. Da die Resonanzfrequenz des Schwingungsisolators195 von der Form der unebenen Seitenoberflächen abhängt, kann die Resonanz des Schwingungsisolators195 durch Einstellen der Form der unebenen Seitenoberflächen verringert sein. - Zehntes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
180 gemäß dem zehnten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf28A und28B beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem zehnten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. Der Ultraschallsensor180 weist eine Sendevorrichtung111 und eine Empfangsvorrichtung112p auf. Alternativ kann der Ultraschallsensor180 ähnlich dem dritten ergänzenden Beispiel drei Empfangsvorrichtungen112p –112r aufweisen. - Wie es in
28A und28B gezeigt ist, weist der Ultraschallsensor180 einen Schwingungsisolator196 an Stelle des Schwingungsisolators190 auf. Der Schwingungsisolator196 weist einen Randabschnitt196a auf, der von dem Gehäuse131 gehalten wird. Die Dicke des Randabschnitts196a ist kleiner als die eines Mittenabschnitts196b des Schwingungsisolators196 . Das heißt, der Schwingungsisolator196 wird von dem Gehäuse131 an seinem Rand gehalten und ist an seinem Rand dünner als an seiner Mitte. - Wenn sich die Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung
111 zu dem Schwingungsisolator196 ausbreitet, ist es verglichen mit dem Randabschnitt196a weniger wahrscheinlich, dass der Mittenabschnitt196b schwingt. Deshalb kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle zu der Empfangsvorrichtung112p verringert sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist gemäß dem Ultraschallsensor
180 des zehnten ergänzenden Beispiels der Schwingungsisolator196 an dem Randabschnitt196a , der von dem Gehäuse131 gehalten wird, dünner als an dem Mittenabschnitt196b . Wenn sich die Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu dem Schwingungsisolator196 ausbreitet, ist es verglichen mit dem Randabschnitt196a weniger wahrscheinlich, dass der Mittenabschnitt196b schwingt. Deshalb kann das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu der Empfangsvorrichtung112p verringert sein. - Elftes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
180a gemäß dem elften ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf29A und29B beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem elften ergänzenden Beispiel sind wie folgt. Der Ultraschallsensor180a weist eine Sendevorrichtung111 und eine Empfangsvorrichtung112p auf. Alternativ kann der Ultraschallsensor180a ähnlich dem dritten ergänzenden Beispiel drei Empfangsvorrichtungen112p –112r aufweisen. - Wie es in
29A und29B gezeigt ist, weist der Schwingungsisolator190 des Ultraschallsensors180a Verstärkungen197 auf einer ersten Seitenoberfläche auf, die der Erfassungsvorrichtung112p gegenüber liegt. Zum Beispiel sind die Verstärkungen197 gleichmäßig voneinander beabstandet. Der Schwingungsisolator190 ist durch die Verstärkungen197 verstärkt, so dass der Schwingungsisolator190 eine hohe Festigkeit aufweisen kann. Alternativ kann der Schwingungsisolator190 die Verstärkungen197 auf einer zweiten Seite aufweisen, die der Sendevorrichtung111 gegenüber liegt. - Die Verstärkungen
197 können in einer Wabenstruktur angeordnet sein. Bei einem derartigen Ansatz kann die Festigkeit des Schwingungsisolators190 durch die Verstärkungen197 stark erhöht sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist gemäß dem Ultraschallsensor
180a des elften ergänzenden Beispiels der Schwingungsisolator190 durch die Verstärkungen197 verstärkt, so dass die Festigkeit des Schwingungsisolators190 erhöht sein kann. - Die Festigkeit des Schwingungsisolators
190 kann durch Anordnen der Verstärkungen197 in einer Wabenstruktur stark erhöht sein. - Zwölftes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
180b gemäß dem zwölften ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf30A und30B beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem zwölften ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
30A und30B gezeigt ist, weist der Schwingungsdämpfer118 des Ultraschallsensors118b einen Schlitz118b auf, der auf jeder Seite des Schwingungsisolators190 entlang des Schwingungsisolators190 ausgebildet ist. Ein Schlitz118b ist zwischen dem Schwingungsisolator190 und dem akustischen Anpassungsteil113 der Sendevorrichtung111 angeordnet. Der andere Schlitz118b ist zwischen dem Schwingungsisolator190 und den akustischen Anpassungsteilen113p –113r der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet. - Das Schwingen von dem akustischen Anpassungsteil
113 der Sendevorrichtung111 wird an dem Schlitz118b geteilt. Daher verringert der Schlitz118b das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r . In30A und30B ist der Schlitz118b auf jeder Seite des Schwingungsisolators190 ausgebildet. Alternativ kann der Schlitz119b auf lediglich einer Seite des Schwingungsisolators190 ausgebildet sein. Mehrere Schlitze118b können auf jeder Seite oder einer Seite des Schwingungsisolators190 ausgebildet sein. In30A und30B ist der Schlitz118b kontinuierlich entlang des Schwingungsisolators190 ausgebildet. Alternativ kann der Schlitz118b unterbrochen entlang des Schwingungsisolators190 ausgebildet sein. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, weist gemäß dem Ultraschallsensor
180b des zwölften ergänzenden Beispiels der Schwingungsdämpfer118 den Schlitz118b auf. Der Schlitz118b ist zwischen dem akustischen Anpassungsteil113 der Sendevorrichtung111 und jedem der akustischen Anpassungsteile der Empfangsvorrichtungen112p –112r angeordnet. Daher wird das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 an dem Schlitz118b geteilt, so dass das Ausbreiten der Ultraschallwelle zu den Empfangsvorrichtungen112p –112r verringert sein kann. - Dreizehntes ergänzendes Beispiel
- Ein Ultraschallsensor
180c gemäß dem dreizehnten ergänzenden Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf31 beschrieben. Unterschiede zwischen dem dritten und dem dreizehnten ergänzenden Beispiel sind wie folgt. - Wie es in
31 gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor180c eine Sendevorrichtung111 und zwei Empfangsvorrichtungen112p –112q . Die Empfangsvorrichtungen112p ,112q sind derart angeordnet, dass ein Abstand von der Empfangsvorrichtung112p zu dem Schwingungsisolator190 gleich einem Abstand von der Empfangsvorrichtung112q zu dem Schwingungsisolator190 ist. Weiterhin sind die Empfangsvorrichtungen112p ,112q derart angeordnet, dass ein Abstand von der Empfangsvorrichtung112p zu der Sendevorrichtung111 gleich einem Abstand von der Empfangsvorrichtung112q zu der Sendevorrichtung111 ist. - Bei einem derartigen Ansatz tritt das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung
111 zu den Empfangsvorrichtungen112p –112q gleichzeitig auf. Deshalb kann ein Einfluss des Ausbreitens auf die Empfangsvorrichtungen112p –112q einfach durch eine Signalverarbeitung verringert sein. - Der Ultraschallsensor
180c beinhaltet drei oder mehr Empfangsvorrichtungen. Zum Beispiel kann, wie es in32 gezeigt ist, der Ultraschallsensor180c vier Empfangsvorrichtungen112p –112s beinhalten, die derart angeordnet sind, dass ein Abstand von jeder der Empfangsvorrichtungen112p –112s zu dem Schwingungsisolator190 gleich ist und dass ein Abstand von jeder der Empfangsvorrichtungen112p –112s zu der Sendevorrichtung111 gleich ist. - Weiterhin kann, wie es in
33 gezeigt ist, der Ultraschallsensor180c einen Schwingungsisolator198 an Stelle des Schwingungsisolators190 aufweisen. Der Schwingungsisolator198 weist eine Wabenstruktur auf, um den Innenraum des Gehäuses131 in mehrere Räume198a –198g zu teilen. Der Raum198a ist neben jedem der anderen Räume198b –198g angeordnet, so dass der Raum198a in der Mitte der Räume198a –198g angeordnet sein kann. Die Sendevorrichtung111 ist in dem Mittenraum198a angeordnet. Empfänger112 sind jeweils in den anderen Räumen198b –198g derart angeordnet, dass ein Abstand von jeder Empfangsvorrichtung112 zu der Sendevorrichtung111 gleich ist. Da der Schwingungsisolator198 eine Wabenstruktur aufweist, weist der Schwingungsisolator198 eine hohe Festigkeit auf. - Wie es zuvor beschrieben worden ist, können gemäß dem Ultraschallsensor
180c des dreizehnten ergänzenden Beispiels die folgenden Vorteile erzielt werden. - (1) Die Empfangsvorrichtungen sind derart angeordnet, dass der Abstand von jeder Empfangsvorrichtung zu dem Schwingungsisolator
190 gleich ist und dass der Abstand von jeder Empfangsvorrichtung zu der Sendevorrichtung111 gleich ist. Bei einem derartigen Ansatz tritt das Ausbreiten der Ultraschallwelle von der Sendevorrichtung111 zu den Empfangsvorrichtungen gleichzeitig auf. Deshalb kann ein Einfluss des Ausbreitens auf die Empfangsvorrichtungen einfach durch eine Signalverarbeitung verringert sein. - Der Ultraschallsensor
180c kann den Schwingungsisolator198 an Stelle des Schwingungsisolators190 aufweisen. Der Schwingungsisolator198 weist eine Wabenstruktur auf, um den Innenraum des Gehäuses131 in mehrere Räume198a –198g zu teilen. Die Sendevorrichtung111 ist in dem Mittenraum198a angeordnet und die Empfangsvorrichtungen sind jeweils in den anderen Räumen198b –198g auf eine derartige Weise angeordnet, dass ein Abstand von jeder Empfangsvorrichtung zu der Sendevorrichtung111 gleich ist. Da der Schwingungsisolator198 eine Wabenstruktur aufweist, weist der Schwingungsisolator198 eine hohe Festigkeit auf. - Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels und der ergänzenden Beispiele
- Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors und die zuvor beschriebenen ergänzenden Beispiele können auf verschiedene Weisen ausgestaltet sein. Zum Beispiel können die Ultraschallsensoren
10 –30 ,110 –180c in einen anderen Abschnitt als die Stoßstange51 des Fahrzeugs eingebaut sein. Die Ultraschallsensoren10 –30 ,110 –180c können als ein Hindernissensor verwendet werden, der in einen Roboter eingebaut ist. - Derartige Änderungen und Ausgestaltungen verstehen sich als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
Claims (11)
- Ultraschallsensor zum Erfassen eines Objekts, der aufweist: eine Sendevorrichtung (
13r ) zum Senden einer Ultraschallwelle zu dem Objekt; eine Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ), von denen jede die Ultraschallwelle empfängt, die von dem Objekt reflektiert wird, und ein Empfangssignal ausgibt, das der empfangenen Ultraschallwelle entspricht, wobei die Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) eine Referenzempfangsvorrichtung (13q ) und mindestens eine Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p ,13s ) beinhaltet; und eine Schaltungsvorrichtung (18 ,38 ), die mit der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) elektrisch gekoppelt ist und die Empfangssignale verarbeitet, die aus der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) ausgegeben werden, wobei die Schaltungsvorrichtung (18 ,38 ) einen Referenzsignalgenerator (22 ), eine erste synchrone Erfassungseinrichtung (23 ) und eine zweite synchrone Erfassungseinrichtung (24 ,25 ) beinhaltet, wobei der Referenzsignalgenerator (22 ) ein Referenzsignal unter Verwendung des Empfangssignals der Referenzempfangsvorrichtung (13q ) erzeugt, die erste synchrone Erfassungseinrichtung (23 ) ein synchrones Erfassen des Empfangssignals von einer Referenzempfangsvorrichtung (13q ) oder einer Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p ,13s ) auf der Grundlage des Referenzsignals durchführt, um ein Zeitintervall zwischen einem Senden und Empfangen der Ultraschallwelle zu erfassen, wobei die erste synchrone Erfassungseinrichtung (23 ) einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des erfassten Zeitintervalls berechnet, und die zweite synchrone Erfassungseinrichtung (24 ,25 ) ein synchrones Erfassen des Empfangssignals der Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p ,13s ) auf der Grundlage des Referenzsignals durchführt, um eine Phasendifferenz zwischen den Empfangssignalen der Referenzempfangsvorrichtung (13q ) und der Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p ,13s ) zu erfassen, wobei die zweite synchrone Erfassungseinrichtung (24 ,25 ) eine Richtung des Objekts auf der Grundlage der Phasendifferenz berechnet. - Ultraschallsensor nach Anspruch 1, wobei der Referenzsignalgenerator (
22 ) eine Phasenregelschleife (22 ) beinhaltet. - Ultraschallsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendevorrichtung (
13r ) die Ultraschallwelle auf ein Empfangen eines Sendesignals sendet, das aus der Schaltungsvorrichtung (18 ,38 ) ausgegeben wird, und die erste synchrone Erfassungseinrichtung (23 ) das Zeitintervall auf der Grundlage des Sendesignals erfasst. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nichtreferenzempfangsvorrichtung (
13p ,13s ) mindestens zwei Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (13p ,13s ) aufweist, die mit der Referenzempfangsvorrichtung (13q ) in einer Gruppe angeordnet sind. eine erste (13p ) der Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (13p ,13s ) in einer ersten Richtung bezüglich der Referenzempfangsvorrichtung (13q ) angeordnet ist, und eine zweite (13s ) der Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (13p ,13s ) in einer zweiten Richtung bezüglich der Referenzempfangsvorrichtung (13q ) angeordnet ist, wobei die zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung ist. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nichtreferenzempfangsvorrichtung (
72 ) mindestens zwei Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (72 ) aufweist, die mit der Referenzempfangsvorrichtung (71 ) in einer Gruppe angeordnet sind, und die Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (72 ) kreisförmig um die Referenzempfangsvorrichtung (71 ) angeordnet sind. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sendevorrichtung (
13r ), die Referenzempfangsvorrichtung (13q ) und die Nichtreferenzempfangsvorrichtung (13p ,13s ) in einer Gruppe angeordnet sind. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schaltungsvorrichtung (
18 ) weiterhin eine Hauptschaltung beinhaltet, die Nichtreferenzempfangsvorrichtung mindestens drei Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (62 –64 ) aufweist, die in einer Linie angeordnet sind, und die Empfangssignale der Nichtreferenzempfangsvorrichtungen (62 –64 ) in die Hauptschaltung eingegeben werden. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sendevorrichtung (
13r ) eine Mehrzahl von Sendevorrichtungen (13r ) aufweist. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ultraschallsensor in ein Fahrzeug einbaubar und in einem eingebauten Zustand mit einem Geschwindigkeitssensor (
81 ) des Fahrzeugs verbunden ist, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, und die Schaltungsvorrichtung (18 ) weiterhin eine Geschwindigkeits-Korrekturschaltung (82 ) beinhaltet, die das Referenzsignal auf der Grundlage der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ultraschallsensor in ein Fahrzeug einbaubar und in einem eingebauten Zustand mit einem Temperatursensor (
83 ) des Fahrzeugs verbunden ist, der eine Temperatur außerhalb des Fahrzeugs erfasst, und die Schaltungsvorrichtung (18 ) weiterhin eine Temperatur-Korrekturschaltung (84 ) beinhaltet, die das Referenzsignal auf der Grundlage der erfassten Temperatur korrigiert. - Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Sendevorrichtung (
13r ) die Ultraschallwelle auf ein Empfangen eines Sendesignals sendet, das aus der Schaltungsvorrichtung (18 ,38 ) ausgegeben wird, die Schaltungsvorrichtung (18 ,38 ) einen Ansteuersignalgenerator (26 ) beinhaltet, der ein Ansteuersignal auf der Grundlage des Sendesignals zu der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) ausgibt, und das Ansteuersignal bewirkt, dass die Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) ein erster Schwingen erzeugt, das ein zweites Schwingen auslöscht, das sich von der Sendevorrichtung (13r ) zu der Mehrzahl von Empfangsvorrichtungen (13p ,13q ,13s ) ausbreitet.
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