用于探測至少一個結(jié)構(gòu)聲音信號的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于探測至少一個結(jié)構(gòu)聲音(結(jié)構(gòu)噪聲)信號、尤其是用于檢測至少一個損壞事件(破壞事件)和/或至少一個接觸事件，尤其是在機動車上，的方法，包括傳感器裝置。本發(fā)明此外涉及一種用于探測至少一個結(jié)構(gòu)聲音信號、尤其是由一個損壞事件和/或由一個接觸事件影響的結(jié)構(gòu)聲音信號，的設備，包括至少一個傳感器裝置，其中，傳感器裝置具有與至少一個儲存裝置的至少一個傳導信號的連接和與至少一個評價裝置的至少一個傳導信號的連接。本發(fā)明此外涉及一種機動車，尤其是汽車，其具有前述的設備。
【背景技術】
[0002]用于識別損壞事件的方法和設備是已知的并且經(jīng)常應用于汽車領域。例如，由DE10034524A1已知用于識別汽車的至少一個部件由于事故造成的變形的方法和設備。在此情況下探測結(jié)構(gòu)聲音頻譜并且將相應的傳感器信號從傳感器裝置傳導到評價裝置。汽車的部件在此情況下用限定的頻率脈沖重復地進行激勵并且由設備探測由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)聲音頻譜。通過該結(jié)構(gòu)聲音頻譜相對于先前檢測到的結(jié)構(gòu)聲音頻譜的顯著變化，推斷出相關的部件由事故引起的變形。借助于這種方法可以實現(xiàn)監(jiān)控汽車的一個或多個部件。采用這種方法不能夠判斷出在相應的部件的哪個位置處發(fā)生損壞事件的作用。
[0003]為了能夠盡可能詳細地用文獻記載例如一個損壞事件，該損壞事件的作用地點的精確定位具有重要價值。例如由此可以確定在機動車行駛運行期間落石打擊的準確位置或者在該機動車的外殼上與另一個機動車接觸的精確位置。這些信息可以提供例如用于重建(復制)事故發(fā)生過程的重要提示。此外，應該盡可能以成本有利的方式提供這種設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方法和一種設備，借此實現(xiàn)確定例如在汽車上的損壞事件和/或接觸事件的地點并且其中不需要由于廣泛的敷設電纜造成的增大的安裝費用。
[0005]該目的通過一種具有權(quán)利要求1的特征的方法，一種具有權(quán)利要求9的特征的設備和一種具有權(quán)利要求14的特征的機動車來實現(xiàn)。
[0006]在各從屬權(quán)利要求中給出一些擴展方案和有利的結(jié)構(gòu)設計。
[0007]所述用于探測(記錄)至少一個結(jié)構(gòu)聲音信號，尤其是用于檢測至少一個損壞事件和/或至少一個接觸事件，尤其是在汽車處，的方法，包括傳感器裝置，按照本發(fā)明，其特征在于，通過在具有惟一的結(jié)構(gòu)單元的、惟一的傳感器裝置處記錄至少一個測量信號，和通過分開地確定一方面在傳感器裝置和作用地點之間的距離并且另一方面確定結(jié)構(gòu)聲音信號入射到惟一的傳感器裝置上的方向，確定損壞事件和/或接觸事件的作用地點。
[0008]傳感器裝置最好安裝在汽車外殼的內(nèi)側(cè)面上。由于傳感器裝置只有惟一的結(jié)構(gòu)單元，因此保證相對較簡單的安裝。傳感器裝置最好在中心處安裝在機動車外殼的具有(平)面狀區(qū)域例如側(cè)門的內(nèi)側(cè)面上。為了定位作用地點，即汽車的外殼上被施加作用力，例如由于被落石打擊，所處于的地方，確定在傳感器裝置和作用地點之間的距離，以及在作用地點處產(chǎn)生的信號入射到傳感器裝置上所處于的方向。該信號涉及結(jié)構(gòu)聲音信號，它例如以彎曲波的形式在部件的面狀的區(qū)域中傳播。相對于使用多個例如在平面區(qū)域上分布的傳感器裝置，在只使用只有唯一的結(jié)構(gòu)單元的一個惟一的傳感器裝置的情況下，有利的是，可以取消各單個傳感器裝置的同步。在使用各單個的傳感器裝置例如用于確定信號差的情況下，同步是必需的。此外，由此不需要在不同的傳感器裝置之間的任何通訊，因此可以取消可能的方法步驟以及通訊裝置。優(yōu)選地，作用地點，即結(jié)構(gòu)聲音信號的源，通過依據(jù)傳感器的位置計算極坐標來確定。在笛卡爾坐標系統(tǒng)或其它的坐標系統(tǒng)中計算作用地點也是可能的。
[0009]在本方法的一個優(yōu)選實施方式中，探測(記錄)傳感器裝置的至少兩個尤其是三個傳感器元件的測量信號。例如可以在三個傳感器元件中的每個傳感器元件處相互獨立地探測由損壞事件引起的結(jié)構(gòu)聲音信號。在傳感器裝置和作用地點之間的距離可以通過結(jié)構(gòu)聲音信號的彎曲波的傳播速度計算出來。為此可以利用離散(散射)效應，即波的傳播速度與相應的頻率的依賴關系。波擊中傳感器裝置所處于的角度可以通過在三個傳感器元件之間的行進時間差計算并且例如在極坐標中給出，該極坐標的基準點例如可以是傳感器裝置的位置。
[0010]在本方法的一個優(yōu)選實施例中，分別至少在測量信號的一個區(qū)段上應用傅里葉變換，尤其是快速(短時間)傅里葉變換并且由此確定各個頻率部分(頻率分量)的相位，確定在至少兩個頻率部分中的相位差，由相位差計算出結(jié)構(gòu)聲音信號的行進時間(傳播時間)并且由結(jié)構(gòu)聲音信號的行進時間確定傳感器元件和作用地點之間的距離。最好同時在傳感器裝置的三個傳感器元件處探測由接觸事件和/或損壞事件產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)聲音信號。為了進一步處理和評價，被探測的模擬的結(jié)構(gòu)聲音信號例如可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字測量信號。數(shù)字化的測量信號可以被傳導給計算單元并且儲存在存儲裝置中，因此提供測量信號，尤其是確定的時間區(qū)域的測量信號，進行進一步的處理。在三個測量信號的各至少一個區(qū)段上應用傅里葉變換，尤其是快速傅里葉變換。快速傅里葉變換的結(jié)果可以被儲存起來用于進一步處理。在對測量信號的進一步的評價中，分別確定測量信號的各個頻率部分。在此情況下，可以以計算方式消除(分離出)可能出現(xiàn)的2 JT的躍變(突變)。由于離散，結(jié)構(gòu)聲音波的傳播速度是與頻率相關的。這意味著，每個頻率部分具有自己的傳播速度。在損壞事件或接觸事件的情況下，在作用地點處的結(jié)構(gòu)聲音波的全部頻率部分被同時激勵。基于這種關聯(lián)性，可以由在一個傳感器元件處的測量信號的兩個頻率部分的相位關系尤其是相位差確定結(jié)構(gòu)聲音信號在傳感器元件和作用地點之間的行進時間。由結(jié)構(gòu)聲音信號的行進時間可以確定在傳感器元件和作用地點之間的距離。距離確定的精確性可以得到提高，例如通過在多個頻率部分中確定行進時間或者通過利用更多數(shù)量的傳感器元件。
[0011]在本方法的一個優(yōu)選實施例中，在傳感器裝置和作用地點之間的距離的計算中輸入至少一個已知的波速度、尤其是彎曲波速度和/或蘭姆波速度(Lamb Wave)和/或縱波速度。優(yōu)選地，該方法應用于機動車上尤其是機動車的外殼上。在機動車外殼的平面狀的區(qū)域中，傳播的主要是由接觸事件或損壞事件產(chǎn)生的彎曲波。由于散射原因，這種波的傳播速度取決于頻率。波的不同的頻率部分具有不同的傳播速度。彎曲波的與頻率相關的傳播速度，例如在一定的厚度的鋼板中，是已知的。由已知的波速度可以借助于由測量信號確定的頻率部分的行進時間確定行進路程。
[0012]在本方法的另一個優(yōu)選實施例中，至少兩個在兩個不同的傳感器元件處探測的測量信號的相位差通過形成互功率密度(交叉功率密度)和通過確定其相位來確定，由在兩個不同的傳感器元件處的測量信號的相位差確定兩個傳感器元件之間的行進時間，確定行進時間的行進時間差，在傳感器元件之間的行進時間差被置于一種比例(關系)中并且由在不同的傳感器元件之間的行進時間的該比例推斷出方向，結(jié)構(gòu)聲音信號從該方向射到傳感器裝置上。該方向可以通過確定在傳感器裝置的各個傳感器元件之間的行進時間來確定，通過接觸事件或損壞事件產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)聲音信號在該方向下射到傳感器裝置上。被確定的結(jié)構(gòu)聲音信號的方向例如可以通過在極坐標、笛卡爾坐標或另外的坐標系統(tǒng)中的角度數(shù)據(jù)給出。在兩個傳感器元件之間的信號行進時間通過確定信號的相位來確定。為此，形成在兩個傳感器元件處測取的兩個測量信號的互功率密度并且確定該互功率密度的相位。由互功率密度的相位可以計算地去除(分離出)2 31的躍變(突變)并且可以使該相位適配于這些頻率部分的一個相關范圍。由兩個測量信號的頻率部分的如此確定的相位差，可以計算傳感器元件之間的測量信號的行進時間。以相同的方式確定相互間在全部三個傳感