專利名稱：超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，其帶有多個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元W1至W12，其中每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元都用于超聲波場(chǎng)u1至U12的定向輻射和用于接收反射的超聲波，并帶有一個(gè)計(jì)算單元，該計(jì)算單元對(duì)由超聲波轉(zhuǎn)換單元接收到的反射超聲波進(jìn)行分析，檢測(cè)出位于預(yù)定監(jiān)視范圍內(nèi)的物體。迄今這種設(shè)備例如用于旨在檢測(cè)出現(xiàn)障礙物的機(jī)動(dòng)車周圍環(huán)境的監(jiān)視或用于旨在防盜的機(jī)動(dòng)車內(nèi)部的監(jiān)視。
在公開說明書EP0326623A1中所述的這種范圍監(jiān)視設(shè)備中，在無人駕駛機(jī)動(dòng)車上以直線并相互具有明顯的間隔分布設(shè)置四個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元，其定向輻射的超聲波場(chǎng)形成波瓣?duì)钕蚯吧煺沟母采w范圍，由此可以檢測(cè)到在機(jī)動(dòng)車前方出現(xiàn)的障礙物。各個(gè)轉(zhuǎn)換單元的輻射方向基本上是相互平行的，因而波瓣?duì)畹母采w范圍的寬度略大于外圍轉(zhuǎn)換單元的相互間距。
己知在監(jiān)視半圓狀范圍的應(yīng)用狀態(tài)下，采用激光束范圍監(jiān)視設(shè)備，該監(jiān)視設(shè)備利用一旋轉(zhuǎn)的激光束對(duì)所需要的覆蓋范圍進(jìn)行掃描。例如由洛伊萊(Leuze)電子公司投放市場(chǎng)的rotoscan RS3型設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)在于提出一種本說明書引言部分中所述方式的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，用此監(jiān)視設(shè)備尤其也可以較少的代價(jià)盡可能均勻地和無空白地監(jiān)視半圓狀的范圍。
本發(fā)明通過提出一種具有下述特征的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備解決了這項(xiàng)任務(wù)，在該設(shè)備中超聲波轉(zhuǎn)換單元被緊緊相鄰地設(shè)置在一起，使其輻射方向成向外延伸的扇形。其中典型的是由輻射的超聲波場(chǎng)搭接的覆蓋范圍是相鄰的轉(zhuǎn)換單元間隔的幾倍并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外圍轉(zhuǎn)換單元的間隔。用此設(shè)備也可以可靠地監(jiān)視半圓形的范圍，而不需要旋轉(zhuǎn)部件?？梢詫⒊暡ㄞD(zhuǎn)換單元非常緊湊地設(shè)置在一起，其中為實(shí)現(xiàn)扇形輻射方向而將各個(gè)轉(zhuǎn)換單元相互傾斜和/或沿一條向外彎曲成拱形的線設(shè)置。
在依照權(quán)利要求2的本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)中，至少有一部分超聲波轉(zhuǎn)換單元設(shè)置在沿圓弧線，例如半圓線的面上，從而可以監(jiān)視相應(yīng)的扇形區(qū)。
在依照權(quán)利要求3進(jìn)一步設(shè)計(jì)的設(shè)備中，超聲波轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置在兩個(gè)重疊的層面上，使一個(gè)層面上的某個(gè)轉(zhuǎn)換單元的超聲波場(chǎng)位于另一層面的兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)換單元的超聲波場(chǎng)之間并與后者搭接。采用這種配置可以較為均勻和無空白地由各轉(zhuǎn)換單元定向輻射的超聲波場(chǎng)覆蓋扇形區(qū)。當(dāng)然，位于不同層面的相鄰轉(zhuǎn)換單元間的間隔如同在同一層面的相鄰轉(zhuǎn)換單元間的間隔，宜相對(duì)較小。
在依照權(quán)利要求4所述結(jié)構(gòu)的有利配置中，一個(gè)層面的每個(gè)轉(zhuǎn)換單元對(duì)應(yīng)于配置的另一層面的轉(zhuǎn)換單元圍繞垂直軸偏轉(zhuǎn)并且在必要時(shí)無錯(cuò)位定位，使其輻射方向分別在另一層面兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)換單元的輻射方向間的中間，從而實(shí)現(xiàn)超聲波對(duì)檢測(cè)范圍的非常均勻和無空白的覆蓋。
在一種依照權(quán)利要求5的設(shè)備中，為了對(duì)相對(duì)較小的間隔進(jìn)行功能測(cè)試而為每個(gè)轉(zhuǎn)換單元設(shè)置了一條基準(zhǔn)線。另外還設(shè)置了計(jì)算單元，其用于識(shí)別由某些基準(zhǔn)線轉(zhuǎn)回的超聲波?；鶞?zhǔn)線波的存在是判定設(shè)備無故障工作的前提條件。采用此方式防止了諸如由于堵塞了轉(zhuǎn)換單元出射范圍而使設(shè)備不能工作等不希望出現(xiàn)的情況。另外利用己經(jīng)存在的基準(zhǔn)線波可精確地給出所設(shè)置的發(fā)射和接收電子裝置的狀況。
采用依照權(quán)利6進(jìn)一步設(shè)計(jì)的設(shè)備在轉(zhuǎn)換單元的超聲波輻射保持不變的情況下通過下述方式可以非常簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的所需距離的監(jiān)視，即大小不同的監(jiān)視范圍，在計(jì)算單元中可以可變地預(yù)先給出反射超聲波的某個(gè)最大傳播時(shí)間。對(duì)于在由轉(zhuǎn)換單元發(fā)送超聲波脈沖后的傳播時(shí)間大于所配屬的預(yù)先給定的可變最大傳播時(shí)間的反射超聲波而言，將不考慮范圍監(jiān)視或者在任何情況下將其傳播時(shí)間小于所選定的最大傳播時(shí)間的情況加以處理。必要時(shí)，用不同的監(jiān)視或告警強(qiáng)度對(duì)多個(gè)監(jiān)視范圍加以定義，例如用較高的告警或保護(hù)強(qiáng)度表示近場(chǎng)范圍并用較小的告警強(qiáng)度表示與近場(chǎng)外圍連接的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍。
在附圖中示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，下面將對(duì)此實(shí)施方式加以說明。圖中示出

圖1是帶有12個(gè)設(shè)置在兩個(gè)半圓層面上的、用于提供半圓形檢測(cè)范圍的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備的示意性俯視圖；圖2是圖1所示超聲波轉(zhuǎn)換單元的變型配置的示意性局部側(cè)視圖3是由圖1的設(shè)備整體輻射出的超聲波場(chǎng)的示意性俯視圖。
圖1中所示的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備含有一個(gè)計(jì)算裝置(1)和一個(gè)由12個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)(2)，這12個(gè)聲波轉(zhuǎn)換單元成半圓形設(shè)置在兩上層面上。特別是對(duì)該配置進(jìn)行加下選配，在沿半圓線的下層面上實(shí)際無間隙地直接并列放置6個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W1、W3、W5、W7、W9、W11)，同時(shí)無錯(cuò)位地直接在下層面的所屬的轉(zhuǎn)換單元上方。沿一相應(yīng)的半圓線在一位于上方的上層面上設(shè)置另外6個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W2、W4、W6、W8、W10、W12)。采用此方式非常緊湊地在所屬直徑平面(d)上實(shí)現(xiàn)了帶有超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的結(jié)構(gòu)(2)。半圓形的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)的直徑例如可以僅有140mm至170mm長(zhǎng)。每個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)以通常的方式用于定向輻射波瓣形的超聲波場(chǎng)和用于接收反射的超聲波。為每個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)都配備有一個(gè)固有的發(fā)射和接收電路。從而實(shí)現(xiàn)了所有轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的并行工作，與串行工作相比這將大大縮短對(duì)出現(xiàn)的障礙物的反應(yīng)時(shí)間。發(fā)射和接收電路通過連接線路(3)與計(jì)算裝置(1)連接。通過此連接實(shí)現(xiàn)了對(duì)與發(fā)射超聲波脈沖有關(guān)的超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的控制以及由轉(zhuǎn)換單元接收的超聲波向計(jì)算裝置(1)的傳輸。
超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的設(shè)置應(yīng)使其輻射方向呈從徑向主分量向外延伸的扇形。為了用超聲波達(dá)到盡可能均勻和無空白地覆蓋半圓形的檢測(cè)范圍，每?jī)蓚€(gè)相互疊置的轉(zhuǎn)換單元可以圍繞與轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的兩個(gè)層面垂直、和在相互反轉(zhuǎn)換方向上的公同垂直軸并以在半圓線上的共同正切面為基準(zhǔn)翻轉(zhuǎn)。
如圖1所示以兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W5、W6)為例，下層面上的轉(zhuǎn)換單元的出射面與共同的半徑射線(R)構(gòu)成一小于90°的角(α)并且同樣，上層面上的轉(zhuǎn)換單元的出射面與共同的半徑射線(R)構(gòu)成一小于90°的夾角(β)。每?jī)蓚€(gè)相互疊置的轉(zhuǎn)換單元的出射面因此構(gòu)成一個(gè)偏轉(zhuǎn)角180°-α-β。例如該偏轉(zhuǎn)角約為15°。
這種設(shè)置將導(dǎo)致由上層面的一個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元輻射的超聲波位于設(shè)置由在其下面的轉(zhuǎn)換單元和一個(gè)在下層面上與此轉(zhuǎn)換單元相鄰的轉(zhuǎn)換單元輻射的超聲波場(chǎng)之間。因此由上面的轉(zhuǎn)換單元輻射的超聲波場(chǎng)僅充滿由下層面的轉(zhuǎn)換單元輻射的超聲波場(chǎng)的空白區(qū)，該空白區(qū)是由于在較大的距離內(nèi)由一個(gè)層面的轉(zhuǎn)換單元形成的輻射方向較分?jǐn)?shù)和在較大距離內(nèi)由每個(gè)轉(zhuǎn)換單元輻射的超場(chǎng)波場(chǎng)的波瓣結(jié)構(gòu)造成的。只要一方面下層面的轉(zhuǎn)換單元的超聲波場(chǎng)和另一方面上層面的轉(zhuǎn)換單元的超聲波場(chǎng)對(duì)一定的近場(chǎng)范圍形成雙重覆蓋，就存在冗余，該冗余將提高設(shè)備對(duì)有關(guān)近場(chǎng)范圍內(nèi)的物體識(shí)別的可靠性和安全性。作為所述每?jī)蓚€(gè)疊置的超聲波轉(zhuǎn)換單元的翻轉(zhuǎn)設(shè)置的替代例或附加特征還可以將沿一個(gè)半圓形層面的轉(zhuǎn)換單元對(duì)應(yīng)于另一層面的轉(zhuǎn)換單元中心偏移設(shè)置并且采用此方式可實(shí)現(xiàn)使一個(gè)層面的轉(zhuǎn)換單元的每個(gè)波瓣形超聲波場(chǎng)的中心大致位于另一層面的兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元的兩個(gè)超聲波場(chǎng)之間并且與后者在任何情況一在一定距離內(nèi)部分重疊，從而使在該距離內(nèi)的檢測(cè)范圍被毫無空白地覆蓋。
該設(shè)備利用通用的學(xué)習(xí)程序在初始工作階段學(xué)習(xí)由其環(huán)境造成的、未指示待檢測(cè)物體的超聲波反射并將此作為背景存儲(chǔ)在計(jì)算裝置(1)內(nèi)，在隨后的工作中將接收到的超聲波反射與此背景進(jìn)行比較，以進(jìn)行物體識(shí)別。
對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)設(shè)置一條基準(zhǔn)線，其中僅以一條(4)為例示出。該基準(zhǔn)線(4)分別位于在所屬超聲波轉(zhuǎn)換單元出射面前小于30mm距離處，例如在20mm至25mm之間。由于選擇這種大大小于轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)直徑的短距離，因而不會(huì)對(duì)其緊湊的結(jié)構(gòu)造成不利的影響。計(jì)算裝置(1)分別在設(shè)備接通時(shí)和每個(gè)測(cè)試周期前，以典型重復(fù)頻率的數(shù)量級(jí)為每秒10次的測(cè)試周期，進(jìn)行功能測(cè)試，在進(jìn)行功能測(cè)試時(shí)每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)產(chǎn)生一個(gè)超聲波檢測(cè)脈沖并由計(jì)算裝置(1)確定是否每條基準(zhǔn)線(4)都收到了一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。如果例如由于一個(gè)或多個(gè)超聲波單元(W1至W12)的出射面被非法地遮蓋住或其中的一個(gè)轉(zhuǎn)換單元失效，而不出現(xiàn)上述情況時(shí)，計(jì)算裝置(1)判定出功能故障并發(fā)生相應(yīng)的故障信息。在所述典型的重復(fù)頻率為每秒10次時(shí)，基于在最不利的情況下大約在故障出現(xiàn)后的0.1秒后將發(fā)出故障信息。
由于某根基準(zhǔn)線(4)距所屬超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的距離(2)很小，故有時(shí)在事先由發(fā)射部分發(fā)射的超聲波脈沖的殘余振蕩尚存在的時(shí)間范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換單元的接收部分就己經(jīng)接收到期待的基準(zhǔn)線一超聲波回聲。實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)線一超聲波回聲與發(fā)射過程的殘余振蕩間的可靠的區(qū)分。所以依照本發(fā)明提出了一種方法，采用此方法在基準(zhǔn)線(4)的預(yù)定小間(a)下可以實(shí)現(xiàn)可靠的功能檢測(cè)。
本方法在于，兩個(gè)相鄰的、分別由兩個(gè)疊置的轉(zhuǎn)換器單元構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器對(duì)順序地交替作為接收器和發(fā)射器工作。在圖1中形象地說明了這種功能檢測(cè)的開始階段并且在于，一個(gè)轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)發(fā)射一個(gè)短的超聲波脈沖(S1)。這些波經(jīng)過發(fā)射轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)對(duì)面的基準(zhǔn)線(46)，根據(jù)折射定律產(chǎn)生擴(kuò)散反射。一大約平行于發(fā)射轉(zhuǎn)換對(duì)(W3、W4)表面的折射的波分量(S2)射到與發(fā)射轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)相鄰的轉(zhuǎn)換器對(duì)(W1、W2)對(duì)面的基準(zhǔn)線(4a)。射到基準(zhǔn)線(4a)上的波分量(S3)以大約90°折射，從而使其基本垂直地射到位于對(duì)面的接收轉(zhuǎn)換單元(W1、W2)的表面上。所以由發(fā)射轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)的某個(gè)轉(zhuǎn)換器發(fā)射的超聲波的一定分量到達(dá)設(shè)在相鄰的轉(zhuǎn)換器對(duì)(W1、W2)下層面及上層面的轉(zhuǎn)換器。接著，由計(jì)算單元(1)檢驗(yàn)從轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)的某個(gè)轉(zhuǎn)換器至另一轉(zhuǎn)換器對(duì)(W1、W2)的位于同一層面的轉(zhuǎn)換器的該脈沖發(fā)送效果，其中采用了專家熟悉的、在預(yù)定時(shí)窗分布的時(shí)間點(diǎn)上接收的回波包絡(luò)曲線與在無干擾的工作情況下實(shí)驗(yàn)求出的基準(zhǔn)回波包絡(luò)曲線逐點(diǎn)比較的方法。在下一個(gè)方法步驟中將把發(fā)送和接收順序倒置，即原來的接收轉(zhuǎn)換器對(duì)(W1、W2)這時(shí)起著發(fā)送對(duì)的作用，同時(shí)原來的發(fā)送轉(zhuǎn)換器對(duì)(W3、W4)起著接收對(duì)作用。此過程一直進(jìn)行到用該方法完成所有轉(zhuǎn)換器單元(W1至W12)作為發(fā)送器和接收器的功能檢驗(yàn)。由于采用此方法時(shí)各超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)不會(huì)同時(shí)作為發(fā)送器和接收器工作，故功能檢測(cè)不會(huì)受到處于發(fā)送工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換器單元的殘余振蕩的不利影響。為能夠進(jìn)行盡可能有效的功能檢驗(yàn)，選擇的發(fā)送脈沖(Si)的振幅應(yīng)使經(jīng)兩次基準(zhǔn)線折射后的脈沖(S3)的振幅與在最大監(jiān)視距離范圍內(nèi)的障礙物產(chǎn)生的回波脈沖振幅相同。
在圖中2中示出了圖1中轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)的可能的改型截面。在此改型中與圖1的結(jié)構(gòu)(2)相同；圖中僅舉例示出4個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器單元(W13至W16)，它們分兩層不加偏移地并且翻轉(zhuǎn)地相互疊置并且在每一層面優(yōu)選沿向外拱形線設(shè)置。而且在這種變型的轉(zhuǎn)換器配置中，相互疊置的轉(zhuǎn)換器單元(W13、W14；W15、W16)的相鄰對(duì)相互反向?qū)?yīng)于其所屬的正切面翻轉(zhuǎn)。這將導(dǎo)致如圖1中所示的兩個(gè)在圖中下半部分示出的轉(zhuǎn)換器單元(W13、W15)所夾的是一個(gè)鈍角，同時(shí)與此相反，兩個(gè)上面的轉(zhuǎn)換器單元(W14、W16)所夾的是一個(gè)銳角。因此兩個(gè)上面的轉(zhuǎn)換單元(W14、W16)的超聲波場(chǎng)覆蓋中間部分并且兩個(gè)下轉(zhuǎn)換單元(W13、W15)的超聲波場(chǎng)覆蓋由這四個(gè)轉(zhuǎn)換器單元覆蓋范圍內(nèi)的兩側(cè)部分。
在圖3中示出由圖1的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)產(chǎn)生的用于范圍監(jiān)視的超聲波場(chǎng)。從圖中可以看出，每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元輻射一個(gè)波瓣?duì)畹某暡▓?chǎng)(u1至u12)，這些超聲波場(chǎng)在圖3中包含在左側(cè)的限界射線(LL)和右側(cè)的限界射線(LR)之間，其中一條中間的縱向射線(LM)用于標(biāo)示某個(gè)輻射方向。其中超聲波波瓣(u1至u12)的編號(hào)與圖1中的轉(zhuǎn)換器單元(W1至W12)的編號(hào)相應(yīng)。這意味著由相鄰的轉(zhuǎn)換器單元產(chǎn)生相鄰的超聲波波瓣，相鄰的轉(zhuǎn)換器單元中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器位于轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)的層面上而另一個(gè)轉(zhuǎn)換至則處于另一個(gè)層面。定向輻射的超聲波場(chǎng)(u1至u12)的波瓣形狀是通過采用未進(jìn)一步示出的、喇叭形的反射器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，該反射器結(jié)構(gòu)位于轉(zhuǎn)換器單元的出射面前。很顯然，同樣可以根據(jù)選擇的反射器的喇叭形狀調(diào)整超聲波波瓣(u1至u12)在垂直于圖3平面的豎軸方向的范圍。如圖3所示，在延伸到半圓限界線(KG)的近場(chǎng)范圍內(nèi)，每個(gè)超聲波波瓣的左半部分與和左側(cè)鄰接的超聲波波瓣的右半部分完全重疊而其右半部分與和右側(cè)鄰接的超聲波波瓣的左半部分完全重疊。這樣該近場(chǎng)范圍完全有冗余地被監(jiān)視的超聲波所覆蓋，從而甚至在一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元工作不正常時(shí)，也能毫無空白地在此處進(jìn)行物體識(shí)別。
近場(chǎng)范圍優(yōu)選是一個(gè)具有高極報(bào)警強(qiáng)度的保護(hù)區(qū)，即在識(shí)別出該近場(chǎng)范圍內(nèi)的一個(gè)物體時(shí)將發(fā)出相應(yīng)的高電平優(yōu)先的報(bào)警信號(hào)。如果將此設(shè)備與對(duì)所屬機(jī)器的控制結(jié)合在一起加以應(yīng)用，則可以通過高電平優(yōu)先的報(bào)警信號(hào)例如經(jīng)一安全開關(guān)實(shí)現(xiàn)該機(jī)器的安全斷路。在與近場(chǎng)連接的、半環(huán)狀的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍內(nèi)，相鄰超聲波波瓣的相互重疊區(qū)徑向向外逐漸減小，一直到遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)束線(KA)不再存在重疊為止。如果監(jiān)視范圍延伸超過此范圍，大多不再適宜，這是因?yàn)樵谙噜彽某暡úò觊g出現(xiàn)了空白。當(dāng)在此圓環(huán)狀的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍內(nèi)識(shí)別出一個(gè)物體時(shí)，則將發(fā)出一個(gè)低電平優(yōu)先的報(bào)警信號(hào)，該報(bào)警信號(hào)例如不會(huì)導(dǎo)致機(jī)器保護(hù)斷路。
對(duì)計(jì)算裝置與此相適應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其僅對(duì)那些被轉(zhuǎn)換單元接收的、反射回的超聲波進(jìn)行物體識(shí)別計(jì)算，所述反射回的超聲波應(yīng)是在轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生某一個(gè)超聲波脈沖后的預(yù)定最大傳播時(shí)間內(nèi)到達(dá)的超聲波。對(duì)近場(chǎng)范圍和遠(yuǎn)場(chǎng)范圍的最大傳播時(shí)間的選定，應(yīng)使正好在某有關(guān)范圍內(nèi)的某些物體被識(shí)別出。使用者可以在計(jì)算裝置上可變地預(yù)定遠(yuǎn)場(chǎng)最大傳播時(shí)間，從而在必要時(shí)將物體識(shí)別限制在一較小的有待監(jiān)視的半圓范圍內(nèi)或者以出現(xiàn)一定的監(jiān)視空白為代價(jià)將物體識(shí)別擴(kuò)展到一大大向外延伸的監(jiān)視范圍上。同樣也可以視需要采用變更所屬近場(chǎng)最大傳播時(shí)間的方法可變地調(diào)整高電平優(yōu)先的監(jiān)視近場(chǎng)與低電平優(yōu)先的監(jiān)視遠(yuǎn)場(chǎng)間的界限。除此方法外，還可以采用如下措施實(shí)現(xiàn)監(jiān)視范圍的變化，由計(jì)算裝置控制超聲波轉(zhuǎn)換單元發(fā)射可變有效距離的超聲波波瓣或通過不同的發(fā)射嗽叭小結(jié)構(gòu)改變超聲波轉(zhuǎn)換單元的發(fā)射特性。
如圖3所示，由近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)構(gòu)成的檢測(cè)范圍的徑向延伸是轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)徑向延伸的幾倍。例如通常用直徑約為140mm至170mm的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)(2)可檢測(cè)直徑約為8m的半圓形的面積范圍。除了該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊外，需要指出的其它優(yōu)點(diǎn)是，不需要機(jī)械移動(dòng)部件并且可以非常簡(jiǎn)單地對(duì)設(shè)備編程，實(shí)現(xiàn)可變的保護(hù)和報(bào)警場(chǎng)范圍的確定。
權(quán)利要求
1．超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，帶有-多個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)，每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元用于定向輻射超聲波場(chǎng)(u1至u12)并接收反射的超聲波，-一個(gè)計(jì)算單元(1)，該計(jì)算單元用于對(duì)超聲波轉(zhuǎn)換單元接收的反射超聲波進(jìn)行分析，檢測(cè)出預(yù)定監(jiān)視范圍內(nèi)的物體，其特征在于-超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)彼此間緊鄰裝置，從而使其輻射方向(LM)呈扇形向外伸展。
2．依照權(quán)利要求1的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，其特征在于至少有一部分(W1、W3、W5、W7、W9、W11)超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)設(shè)置在一個(gè)沿向外成拱形的圓弧線的層面上。
3．依照權(quán)利要求2的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，其特征在于將超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)的第一部分(W1、W3、W5、W7、W9、W11)設(shè)置在第一層面上并且將超聲波轉(zhuǎn)換單元的第二部分(W2、W4、W6、W8、W10、W12)沿相應(yīng)向外成拱形的圓弧線設(shè)置在位于第一層面之上的第二層面上，從而使由某一第二層面的超聲波轉(zhuǎn)換單元定向輻射的超聲波場(chǎng)位于兩個(gè)相鄰的第一層面的超聲波轉(zhuǎn)換單元定向輻射的超聲波場(chǎng)之間并與后者部分重疊。
4．依照權(quán)利要求3的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，其特征在于第二層面的每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元設(shè)置在第一層面的每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元的上方，使其輻射方向?qū)?yīng)于位于其下面的第一層面超聲波轉(zhuǎn)換單元的輻射方向并以兩個(gè)層面的垂直軸為基準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)一個(gè)預(yù)定角度。
5．依照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的超聲波監(jiān)視設(shè)備，其特征在于每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器單元(W1至W12)設(shè)有一個(gè)基準(zhǔn)線(4)，該基準(zhǔn)線位于所屬轉(zhuǎn)換器出口平面前少于30mm的距離處，其中在功能試驗(yàn)時(shí)由某一個(gè)轉(zhuǎn)換單元發(fā)送的超聲波(S1、S2、S3)順序地分別被兩條基準(zhǔn)線折射并由某另一個(gè)轉(zhuǎn)換單元接收，由計(jì)算裝置(1)進(jìn)行識(shí)別并在設(shè)備無故障工作的前提條件下加以評(píng)價(jià)。
6．依照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備，其特征在于為可變地調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)被監(jiān)視范圍的延伸，根據(jù)預(yù)先給定的可變反射超聲波最大傳番時(shí)間對(duì)計(jì)算裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，所述的反射超聲波用于對(duì)有關(guān)范圍內(nèi)的物體進(jìn)行識(shí)別。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備,帶有多個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元,每個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換單元都用于定向輻射超聲波場(chǎng)和接收反射的超聲波,并帶有一計(jì)算裝置(1),該計(jì)算裝置對(duì)由超聲波轉(zhuǎn)換單元接收到的反射超聲波進(jìn)行分析,檢測(cè)出位于預(yù)定監(jiān)視范圍內(nèi)的物體。依照本發(fā)明,超聲波轉(zhuǎn)換單元(W1至W12)彼此緊鄰設(shè)置,從而使其輻射方向呈扇形向外伸展。同時(shí),可以將轉(zhuǎn)換單元例如分別呈半圓形設(shè)置在重疊的兩個(gè)層面上。本發(fā)明的超聲波范圍監(jiān)視設(shè)備例如用于監(jiān)視機(jī)動(dòng)車或靜止機(jī)械環(huán)境內(nèi)出現(xiàn)的物體。
文檔編號(hào)G01C21/12GK1215153SQ9712288
公開日1999年4月28日 申請(qǐng)日期1997年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月18日
發(fā)明者S·克羅默, H·克埃姆塞 申請(qǐng)人:梅瑟兩合公司