专利名称：超声波传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波传感器(ultrasonic sensor)。
技术背景
传统上已知有如下的超声波传感器该超声波传感器用于通过以预定频率发送超 声波并接收从物体反射的反射波来检测距物体的距离或物体的存在。近年来，超声波传感 器被用来检测车辆周围的障碍物。超声波传感器的方向性特性放射状地扩散。因此，当超声 波传感器的方向性特性不被局限在窄的范围内时，在数米的距离处，超声波传感器会错误 地将位于停车区中的路面上的路缘石和/或路面等检测为障碍物。例如，JP-A-2002-58091 公开了一种能够进一步限制方向性特性的超声波传感器。为了检测在数十厘米的短距离处 的障碍物，需要超声波传感器具有宽的方向性特性，因此具有宽的方向性特性的超声波传 感器被用来检测在短距离处的障碍物。然而，JP-A-2002-58091的具有窄的方向性特性的超声波传感器不能满足以下目 的检测诸如车辆周围等的宽的检测区域中的障碍物而不是在数米外的距离处的障碍物。 另一方面，当超声波传感器具有宽的方向性特性以检测在数米外的距离处的障碍物时，如 上文所述，超声波传感器可能错误地将停车区中的路面上的路缘石和/或路面等检测为障 碍物。因此，传统的结构具有以下问题对于不同的检测区域，分别需要具有不同方向性特 性的多个超声波传感器元件。考虑在一个超声波传感器元件中在多个方向性特性之间进行 切换。然而，难以在一个超声波传感器元件中获得具有不同范围的优良的方向性特性。
发明内容
鉴于以上的和其它的问题，本发明的目的是制造单个超声波传感器元件，该单个 超声波传感器元件被配置用于在具有不同范围的多个方向性特性之间进行切换，以得到适 宜的方向性特性。根据本发明的一方面，一种超声波传感器，包括单个超声波换能器(ultrasonic transducer)元件，该超声波换能器元件包括至少一个由等效串联电容器Cl、等效串联电 感器Ll和等效串联电阻Rl构成的组合。该超声波换能器还包括等效并联电容器CO。该超 声波传感器还包括被配置用于驱动该超声波换能器的驱动电路。该超声波传感器还包括被 串联连接在该超声波换能器和该驱动电路之间的电感器L2。该驱动电路被配置用于切换该 超声波换能器的驱动频率。该等效串联电容器Cl和该等效串联电感器Ll的第一谐振频率 是F0。至少由该等效并联电容器CO和该电感器L2确定的第二谐振频率是Fp。该驱动电 路被配置用于在将该驱动频率切换成第一谐振频率FO和第二谐振频率Fp中的一个的同时 驱动该超声波换能器。根据本发明的另一方面，一种超声波传感器包括单个超声波换能器元件，该超声 波换能器元件包括至少一个由等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl 构成的组合。该超声波换能器还包括等效并联电容器CO。该超声波传感器还包括被配置用于驱动该超声波换能器的驱动电路。该超声波传感器还包括连接在该超声波换能器和该驱 动电路之间的变压器TR。该驱动电路被配置用于切换该超声波换能器的驱动频率。该等效 串联电容器C1与该等效串联电感器L1的第一谐振频率是F0。至少由该等效并联电容器 CO和该变压器TR确定的第二谐振频率是Fp。该驱动电路被配置用于在将该驱动频率切换 成第一谐振频率F0和第二谐振频率Fp中的一个的同时驱动该超声波换能器。根据本发明的另一方面，一种用于驱动超声波传感器的方法，该方法包括使得驱 动电路使单个超声波换能器元件以驱动频率振荡，该超声波换能器元件包括至少一个由等 效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1构成的组合。该超声波换能器还 包括等效并联电容器C0，其中电感器L2和变压器TR中的至少一个被串联连接在该超声波 换能器和该驱动电路之间。该方法还包括将该驱动频率切换成第一谐振频率F0和第二谐 振频率Fp中的一个。该第一谐振频率F0由该等效串联电容器C1和该等效串联电感器L1 确定。该第二谐振频率Fp至少由该等效并联电容器CO以及电感器L2和变压器TR中的一 个所确定。
从以下参照附图作出的详细说明来看，本发明的以上和其它的目的、特征和优点 将变得更加明显。在附图中图1是示出了障碍物检测系统的概要结构的框图；图2是示出了根据一个实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图3A是示出了超声波麦克风的电路图，图3B是示出了超声波麦克风的等效电路 的电路图；图4是示出了带通滤波器的输出波形的一个示例的图；图5A是示出了根据现有技术的传统的超声波麦克风及传统的超声波麦克风的驱 动电路的示意图，图5B是示出了根据现有技术的超声波麦克风的麦克风端子之间的电压 的频率特性的一个示例的图；图6A是示出了根据本实施例的超声波麦克风的麦克风端子之间的电压的频率特 性的一个示例的图；图6B是示出了根据本实施例的超声波麦克风的发送声压的频率特性 的一个示例的图；图7A是示出了当以45. 7kHz的驱动频率对根据本实施例的超声波麦克风进行驱 动时的发送声压的方向性特性的一个示例的图；图7B是示出了当以51. 6kHz的驱动频率对 根据本实施例的超声波麦克风进行驱动时的发送声压的方向性特性的一个示例的图；图8A是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在垂直方向上的检测 区域的示意图；图8B是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在水平方向上 的检测区域的示意图；图9A是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在垂直方向上的检测 区域的示意图；图9B是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在水平方向上 的检测区域的示意图；图10A是示出了根据本实施例的超声波传感器在垂直方向上的检测区域的示意 图；图10B是示出了根据本实施例的超声波传感器在水平方向上的检测区域的示意图11是示出了根据另一实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图12是示出了根据又一实施例的超声波传感器的概要结构的示意图；图13是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图；图14是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图；以及图15是示出了根据又一实施例的超声波传感器的示例的概要结构的框图。
具体实施例方式(实施例)以下参照
实施例。图1是示出了障碍物检测系统100的框图。图1所示的障碍物检测系统100被装配到车辆上。该障碍物检测系统100包括超声波传感器1、ECU 2、蜂鸣器3和显示设备4。超声波传感器1、E⑶2、蜂鸣器3和显示设备4经由诸如控制器 局域网(CAN)等的遵循通信协议的车载局域网(LAN)而相互连接。电子控制单元(E⑶)2 主要由包括CPU、R0M、RAM、备份RAM等(未示出)的微计算机构成。E⑶2通过执行存储在 ROM中的各种控制程序来执行各种操作。例如，ECU 2执行与来自超声波传感器1的冲击波 的发送和对来自障碍物的反射波的接收相关的操作。ECU 2根据与从超声波传感器1发送 的冲击波相关的信息以及与来自障碍物的反射波相关的信息来检测距障碍物的距离并确 定障碍物的位置。ECU 2执行与所检测到的距障碍物的距离和所确定的障碍物的位置相关 的操作。例如，当判断在车辆附近存在障碍物时，ECU2使得显示设备4示警并使得蜂鸣器3 发出警报声。显示设备4可由液晶显示器、有机电子荧光(EL)显示器、等离子显示器等构 成以用于指示文本、图像等。显示设备4也可用作车载导航设备的显示设备。多个超声波传感器1可被设置在例如车辆的后保险杠中，以检测在车辆后侧周围 的障碍物。以下参照图2说明超声波传感器1的概要结构。图2是示出了根据本实施例的 超声波传感器1的概要结构的框图。超声波传感器1例如是压电振荡器型超声波传感器。 更具体地，超声波传感器1例如是被配置成既发送超声波也接收超声波以用于检测障碍物 的障碍物检测传感器。例如，超声波传感器1被配置成从作为压电振荡器的超声波麦克风 11发送超声波(特别是冲击波)，然后接收来自作为检测对象的障碍物的反射波。超声波 传感器1包括超声波麦克风11、作为电感组件的电感器L2、作为电容组件的电容器C2、控制 单元14、驱动电路15和信号处理部分16。超声波麦克风11被装配到箱体(未示出)上。 超声波麦克风11被配置成进行振动以发生超声波并接收从障碍物反射的反射波。超声波 麦克风11获得所接收的反射波的信号并将所获得的接收信号输出至信号处理部分16。超 声波麦克风11可以是由诸如锆钛酸铅(PZT)或钛酸钡之类的压电陶瓷的烧结体形成的压 电振荡器等。如在美国专利5，987，992 (JP-A-10-257595)的图6中公开的，压电振荡器可被表 示为图3A中的等效电路。因此作为压电换能器的超声波麦克风11可被表示为等效电路。 如图3B所示，超声波麦克风11可被表示为单个压电换能器，该单个压电换能器包括等效串 联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl的串联组合以及等效并联电容器CO的 并联组件。等效串联电容器Cl是用作等效串联电容器的组件。等效串联电感器Ll是用作 等效串联电感器的组件。等效串联电阻Rl是用作等效串联电阻的组件。等效并联电容器 CO是用作等效并联电容器的组件。超声波麦克风11用作超声波换能器。
电感器L2是串联连接在超声波麦克风11和驱动电路15之间的用于形成谐振电 路的电感组件。电容器C2被并联连接至超声波麦克风11以用于控制谐振频率Fp。电容 器C2的电容是根据期望的谐振频率Fp而任意确定的。电容器C2可从通用电容器中任意 选择。在本实施例中，等效串联电容器Cl与等效串联电感器Ll的谐振频率被设置为F0， 并且等效并联电容器⑶、电容器C2和电感器L2的谐振频率被设置为Fp。谐振频率FO是 根据关系式FO= [1/(4·的电感·α的电容)]°_5来确定的。谐振频率Fp是根据 关系式Fp= [1/{4· ji2*L2的电感·(CO的电容+C2的电容)}]°_5来确定的。控制单元14在从ECU 2指示的发送时间点将从ECU 2指示的频率的脉冲信号发 送至驱动电路15。驱动电路15被超声波传感器1施加电源电压并被启动。由此驱动电路 15启动超声波麦克风11以使超声波麦克风11以由ECU 2指示的驱动频率振荡。因此，驱 动电路15根据从控制单元14输出的脉冲信号发送超声波。具体地，驱动电路15响应于根 据来自ECU2的指示的来自控制单元14的脉冲信号而交替地来使超声波麦克风11以与谐 振 频率FO相同的驱动频率和与谐振频率Fp相同的驱动频率振荡，以发送超声波。控制单 元14根据来自ECU 2的指示而执行各种操作。信号处理单元16接收由超声波麦克风11获得的信号并对接收到的信号进行放 大。信号处理单元16进而进行对信号的各种计算，以将信号作为超声波传感器1的输出 信号而输出，以用于例如对障碍物的警告。更具体地，通过信号处理单元16中的放大电路 (Amp)、带通滤波器(BPF)、解调电路和波形整形电路来处理接收的信号。在比较器(Comp) 中，进一步将处理后的信号与从阈值设置电路输出的阈值相比较。图4示出了 BPF的输出波形的一个示例。在图4中，纵轴对应于单位为伏特(V) 的电压，横轴对应于单位为毫秒(ms)的时间。图4示出了在超声波传感器与障碍物之间的 距离为690mm的情况下的输出波形的一个示例。在图4中，标记A表示发送区间，标记B表 示振动抑制区间，标记C表示接收区间，标记D表示阈值，而标记E则表示来自障碍物的反 射波形。在信号处理单元16中进行对该反射波形的解调处理和波形整形处理，并将处理后 的反射波形与该阈值相比较。可以通过信号处理单元16的增益控制电路来逐步地选择Amp的增益。可以通过 控制单元14经由信号处理单元16中的微计算机来控制增益控制电路。BPF是开关电容型 滤波器。可以通过控制单元14经由信号处理部分16中的微计算机来根据超声波麦克风11 的驱动频率而选择BPF的中心频率和Q值。根据超声波传感器1的方向性特性而预先确定 阈值，以包含超声波传感器1意图检测对象的检测区域。当信号处理单元16中的微计算机 基于来自比较器的输出信号而判断通过Amp、BPF、解调电路和波形整形电路处理后的接收 信号大于该阈值时，信号处理单元16将在该时间点的时间信号通过控制单元14经由车载 LAN而发送至E⑶2。E⑶2根据从信号处理单元16发送的时间信号来确定相对于障碍物 的距离和/或位置，并使显示设备4和/或蜂鸣器3进行报警操作。ECU 2基于多个超声波 传感器1中的哪个超声波传感器发送了该时间信号来确定障碍物的位置。本发明人针对包括等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl的 至少一个组合且还包括等效并联电容器CO的单个超声波麦克风元件11进行了研究。结果， 本发明人发现当电感器L2被串联连接在驱动超声波麦克风11的驱动电路15与超声波麦克风11之间时，在与等效串联电容器C1和等效串联电感器L1的谐振频率F0相同的驱动 频率处从超声波麦克风11发送的声压中得到优良的峰值。此外，本发明人发现在与基于 等效并联电容器CO和电感器L2而确定的谐振频率Fp相同的驱动频率处从超声波麦克风 11发送的声压中得到优良的峰值。以下使用图5A至6B说明这一现象。图5A是示出了根据现有技术的传统的超声 波麦克风及其驱动电路的示意图。图5B是示出了根据现有技术的从图5A所示的传统的超 声波麦克风发送的声压的频率特性的一个示例的图。图6A是示出了根据本实施例的超声 波麦克风11的麦克风端子之间的电压的频率特性的一个示例的图。图6B是示出了根据本 实施例的超声波麦克风11的发送声压的频率特性的一个示例的图。如图5A所示，传统的超声波麦克风包括等效串联电容器C1、等效串联电感器L1、 等效串联电阻R1以及等效并联电容器CO的组合。与本实施例的超声波麦克风11不相似 地，在传统的超声波麦克风中，在驱动电路和超声波麦克风之间不设置电感器。在图5A中， 为了说明方便起见，用简化的记号F来表示驱动电路。在传统的超声波麦克风中，以由以下 关系式F0= [1/(4-的电感-CI的电容)]°_5给出的频率的发送声压变得最大，由 此可获得优良的峰值。例如，在图5B所示的传统的超声波麦克风的一个示例中，选择L1的 电感和C1的电容以获得约45. 7kHz的谐振频率F0。因此，如图5B所示，在发送声压中在约 45. 7kHz处获得优良的峰值。在图5B中，纵轴对应于单位为dB(0dB = 20 u Pa)的声压，横 轴对应于单位为毫秒(ms)的时间。相反地，在根据本实施例的超声波麦克风11中，包括电感器L2、电容器C2和等效 并联电容器CO的谐振电路在超声波麦克风11的麦克风端子之间施加电压。该电压在以下 谐振频率Fp= [l/{4- ji2*L2的电感 (CO的电容+C2的电容)}]°_5处变得最大。例如， 在选择L2的电感、CO的电容和C2的电容以获得约51. 6kHz的谐振频率Fp时，如图6A所 示，在约51. 6kHz处在麦克风端子之间可获得大的电压峰值。在图6A中，纵轴对应于单位 为dbVrms(0dB = lVrms)的电压，横轴对应于单位为kHz的频率。在本实施例中，假设选择 L1的电感和C1的电容以获得超声波麦克风11的约45. 7kHz的谐振频率F0。因此，如图6A 所示，在约45. 7kHz处在麦克风端子之间可获得小的峰值。此外，如图6B所示，在从根据本实施例的超声波麦克风11发送的声压的频率特性 中，在对应于谐振频率F0和谐振频率Fp的约45. 7kHz和约51. 6kHz的两个频率处在麦克风 端子之间可获得包括大的电压峰值和小的电压峰值的优良的峰值。根据本结构，与谐振频 率F0相同的驱动频率和与谐振频率Fp相同的驱动频率这两种驱动频率中的任一种可使得 单个超声波麦克风元件11能够引起优良的发送声压。因此，单个超声波麦克风元件11可具 有两个不同范围中的更为优良的方向性。在图6B中，纵轴对应于单位为dB(0dB = 20u pa) 的声压，横轴对应于单位为毫秒(ms)的时间。从超声波麦克风11发送的声压的方向性特性在驱动频率变低时变宽而在驱动频 率变高时变窄。因此，根据本结构，单个超声波麦克风元件11可具有不同范围中的两种优 良的方向性特性。因此，通过根据检测距离而任意地选择该驱动频率之一可以获得适宜的 方向性特性。由此可根据检测距离容易地指定检测区域。另外，可交替地以与谐振频率F0 相同的驱动频率和与谐振频率Fp相同的驱动频率对超声波麦克风11进行驱动。因此，可 使具有单个超声波麦克风元件的超声波传感器的检测区域扩大。结果，在传统上需要具有不同方向性特性的多个超声波传感器的情况下，可降低超声波传感器的数量。
以下，参照图7A至9B更具体地详细说明本实施例的操作效果。图7A是示出了 当以45. 7kHz的驱动频率对超声波麦克风11进行驱动时的发送声压的方向性特性的一个 示例的图。在图7A中，纵轴对应于单位为分贝(dB)的声压，横轴对应于角度(度)。在图 7A中，实线表示水平方向上的方向性特性，虚线表示垂直方向上的方向性特性。图7B是示 出了当以51. 6kHz的驱动频率对超声波麦克风11进行驱动时的发送声压的方向性特性的 一个示例的图。在图7B中，纵轴对应于单位为分贝(dB)的声压，横轴对应于角度(单位为 度)。在图7B中，实线表示水平方向上的方向性特性，虚线表示垂直方向上的方向性特性。 图8A是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在垂直方向上的检测区域的示 意图。图8B是示出了根据现有技术的传统的中距离超声波传感器在水平方向上的检测区 域的示意图。图9A是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在垂直方向上的 检测区域的示意图。图9B是示出了根据现有技术的传统的短距离超声波传感器在水平方 向上的检测区域的示意图。图IOA是示出了根据本实施例的超声波传感器1在垂直方向上 的检测区域的示意图。图IOB是示出了根据本实施例的超声波传感器1在水平方向上的检 测区域的示意图。当以比51. 6kHz的驱动频率更低的45. 7kHz的驱动频率驱动超声波麦克风11时， 图7A所示的发送声压的方向性特性在水平方向上和垂直方向上都比当以51. 6kHz的驱动 频率驱动超声波麦克风11时的如图7B所示的发送声压的方向性特性更宽。因此，从图7A 所示的发送声压的方向性特性可以明显地看出超声波传感器1具有在水平方向和垂直方 向上的士90度的检测范围，并且能够检测在检测范围中的短距离中存在的障碍物。然而， 从图7A所示的发送声压的方向性特性可以明显地看出当增加阈值以能够检测数米外的 长距离中的障碍物时，由于超声波传感器1具有更宽的方向性特性，因此超声波传感器1可 能检测到路面、位于停车场中的路面上的路缘石等。因此，难以将超声波传感器1应用于检 测长距离中的障碍物。鉴于此，需要超声波传感器1在不检测路面、位于停车场中的路面上 的路缘石等的情况下检测数米外的长距离中的障碍物。然而，从图7A所示的发送声压的 方向性特性可明显看出即使当尽可能降低阈值时，超声波麦克风11也不能检测到在水平 方向上的诸如数十厘米的短距离中的障碍物和在垂直方向上的约士90度的范围中的障碍 物。相反地，当以比45. 7kHz的驱动频率更高的51. 6kHz的驱动频率驱动超声波麦克 风11时，图7B所示的发送声压的方向性特性在水平方向和垂直方向上均比当以45. 7kHz 的驱动频率驱动超声波麦克风11时的如图7A所示的发送声压的方向性特性更窄。在这 种情况下，超声波传感器1能够在不检测路面、位于停车场中的路面上的路缘石等的情况 下检测数米外的长距离中的障碍物。然而，从图7B所示的发送声压的方向性特性可明显看 出即使当尽可能降低阈值时，超声波麦克风11也无法检测到在水平方向上的诸如数十厘 米的短距离中的障碍物和在垂直方向上的约士90度的范围中的障碍物。在以51. 6kHz的驱动频率驱动超声波麦克风的传统的超声波传感器的示例中，在 垂直方向上距超声波传感器1的位置的短距离中的约士90度的范围中造成图8A所示的不 灵敏带(盲区)。此外，在水平方向上距超声波传感器1的位置的短距离中的约士90度的 范围中造成图8B所示的不灵敏带。因此在垂直方向和水平方向上在不灵敏带中均无法检测到障碍物。另外，在以45. 7kHz的驱动频率驱动超声波麦克风的传统的超声波传感器的 示例中，如图9A、9B所示，在距超声波传感器1的位置的短距离中在水平方向和垂直方向上 均几乎不造成不灵敏带。然而在这种情况下，当增大检测距离时，可能错误地检测到路面、 位于停车场中的路面上的路缘石等。因此，难以适当地检测数米外的长距离中的障碍物。相反地，根据本实施例的超声波传感器1能够通过在51. 6kHz和45. 7kHz之间交 替地切换超声波麦克风11的驱动频率而具有不同范围中的两种更优良的方向性特性。因 此，如图10AU0B所示，超声波传感器1的单个超声波麦克风元件11能够具有更小不灵敏 带的检测区域。此外，根据以上结构，谐振频率Fp根据与超声波麦克风11并联连接的电容 器C2的电容而变化。因此，在不改变超声波麦克风11的整体结构的情况下，可以通过以下 方式来任意地改变谐振频率Fp 从具有不同电容的电容器中仅任意地选择通用电容器作 为电容器C2，并将所选的电容器设置为与超声波麦克风11并联连接。因此，可以容易地制 造具有不同方向性特性的多种超声波传感器1。
在上述实施例中，电容器C2与超声波麦克风11并联连接。注意，超声波传感器1 的结构不限于上述结构。例如，如图11所示，电容器C2可以不连接至超声波麦克风11。即 使在本结构中，谐振频率FO也是根据关系式FO= [1/(4·的电感·α的电容)]°_5 而确定的。此外，谐振频率Fp是根据关系式Fp= [1/(4· 的电感·0)的电容)]°_5 而确定的。因此，在超声波传感器1的单个超声波麦克风元件11中可以容易地切换均具有 较高灵敏度的两个方向性特性。本发明不限于上述实施例。本发明的技术范围进一步包括至少以下实施例。以下 参照图12说明另一实施例。图12是示出了超声波传感器1的一个示例的概要结构的框图。图12所示的超声波传感器1与上述超声波传感器1的不同之处在于均与超声波 麦克风11并联连接的附加的多个电容器C2、以及用于逐步地切换电感器L2的电感以使得 能够分别地切换电容器C2和电感器L2的各个连接的有效状态和无效状态的附加功能。具 体地，如图12所示，对多个电容器C2分别设置开关17，该开关17用于根据来自控制单元 14的指令而切换多个电容器C2的各个连接的有效状态和无效状态。通过改变多个开关17 各自的开关状态(连接状态)以改变与超声波麦克风11并联连接的电容器C2的数量，可 以逐步地改变谐振频率Fp。在图12所示的示例中，通过逐步地改变两个开关17各自的开 关状态以将与超声波麦克风11并联连接的电容器C2的数量设置为0、1和2中的一个，可 以逐步地改变谐振频率Fp。如图12所示，对多个电感器L2分别设置开关18，该开关18用于根据来自控制单 元14的指令而切换多个电感器L2的各个连接的有效状态和无效状态。通过改变该多个开 关18各自的开关状态以改变串联连接在驱动电路15和超声波麦克风11之间的电感器L2 的数量，可以逐步地改变谐振频率Fp。在图12所示的示例中，通过改变两个开关18各自的 开关状态以将串联连接在驱动电路15和超声波麦克风11之间的电感器L2的数量设置为 1和2中的一个，可以逐步地改变谐振频率Fp。在图12所示的示例中，通过改变两个开关 17各自的开关状态来将与超声波麦克风11并联连接的电容器C2的数量逐步地设置为0、1 和2中的一个。此外，通过改变两个开关18各自的开关状态来将串联连接在超声波麦克风 11和驱动电路15之间的电感器L2的数量设置为1和2中的一个。结果，可选择3X2 = 6 种谐振频率Fp的值中的一个。
在本实施例中，通过改变两个开关17各自的开关状态来以三个步骤改变与超声 波麦克风11并联连接的电容器C2的数量。电容器C2的开关结构不限于本结构。例如，通 过改变一个开关17的开关状态，可以以两个步骤改变与超声波麦克风11并联连接的电容 器C2的数量。替代性地，通过逐步地改变三个或更多个开关17各自的开关状态，可以以四 个或更多个步骤改变与超声波麦克风11并联连接的电容器C2的数量。另外，在本实施例 中，通过改变两个开关18各自的开关状态，可以以两个步骤改变串联连接在超声波麦克风 11和驱动电路15之间的电感器L2的数量。电感器L2的开关结构不限于本结构。例如，通 过改变三个或更多个开关18各自的开关状态，可以以三个或更多个步骤改变串联连接在 超声波麦克风11和驱动电路15之间的电感器L2的数量。此外，在本实施例中，在多个电感器L2的各自的连接的有效状态和无效状态之间 进行切换，以逐步地改变电感器L2的电感。电感器L2的开关结构不限于本结构。例如，可 对单个电感器元件L2设置中间抽头，并可通过切换该中间抽头的电气连接来逐步地改变 电感器L2的电感。可以使用用于逐步地改变电感器L2的电感的另外的方法。另外，在本 实施例中，通过切换多个电容器C2的各自的连接的有效状态和无效状态来逐步地改变谐 振频率Fp。此外，通过改变电感器L2的电感来逐步地改变谐振频率Fp。开关结构不限于 本结构。例如，通过仅切换多个电容器C2的各自的连 接的有效状态和无效状态，可以逐步 地改变谐振频率Fp。此外，通过仅改变电感器L2的电感，可以逐步地改变谐振频率Fp。在以上任何结构中，可以选择两个或更多谐振频率Fp值中的一个。因此，超声波 传感器1的单个超声波麦克风元件11能够容易地选择具有不同范围的三个或更多个方向 性特性中的优良的一个。此外，在以上任何结构中，可以根据检测距离从驱动频率中精确地 选择一个具体频率。由此，可以根据检测距离更适当地选择方向性特性，并且可以更容易地 指定检测区域。在以上实施例中，电感器L2串联连接在超声波麦克风11和驱动电路15之间。注 意，超声波传感器1的结构不限于上述结构。例如，可将变压器TR连接在超声波麦克风11 和驱动电路15之间。以下用超声波传感器Ia表示超声波麦克风11与驱动电路15之间的 包括变压器TR的超声波传感器。例如，作为对图11所示的超声波传感器1的电感器L2的 替代，可设置变压器TR以构成图13所示的超声波传感器la。即使在本结构中，也可以在与 等效串联电容器Cl和等效串联电感器Ll的谐振频率FO相同的驱动频率处从超声波麦克 风11发送的声压中获得优良的峰值。此外，可以在与等效并联电容器CO和变压器TR的谐 振频率Fp相同的驱动频率处从超声波麦克风11发送的声压中获得优良的峰值。因此，与 超声波传感器1相类似地，在超声波传感器Ia的单个超声波麦克风元件11中，可以更容易 地从具有不同范围的多个方向性特性中选择一个优良的方向性特性。在图13所示的超声波传感器Ia中，谐振频率FO是根据关系式FO = [1/ (4· 的电感·α的电容)]°_5而确定的。此外，谐振频率Fp是根据关系式Fp = [1/ (4· Ji2-TR的电感分量· CO的电容)]°_5而确定的。因此，在超声波传感器Ia的单个超声 波麦克风元件11中，可以更容易地从两个方向性特性中选择一个具有更高的灵敏度的方 向性特性。替代性地，例如，作为对图2所示的超声波传感器1的电感器L2的替代，可设置变 压器TR以构成图14所示的超声波传感器la。即使在本结构中，也与超声波传感器1相类似地，在超声波传感器la中的单个超声波麦克风元件11中，可更为容易地从具有不同范围 的多个方向性特性中选择一个优良的方向性特性。此外，根据本结构，谐振频率Fp根据与 超声波麦克风11并联连接的电容器C2的电容而改变。因此，在不改变超声波麦克风11的 整体结构的情况下，通过仅从具有不同电容的电容器中任意地选择通用电容器作为电容器 C2且将所选的电容器设置为与超声波麦克风11并联连接，可以任意地改变谐振频率Fp。因 此，可以容易地制造具有不同方向性特性的多种超声波传感器la。替代性地，例如，作为对图12所示的超声波传感器1的电感器L2的替代，可设置 变压器TR以构成图15所示的超声波传感器la。在图12的结构中，切换多个电感器L2的 各自的连接的有效状态和无效状态。相反地，在图15的结构中，作为单个元件的变压器TR 具有中间抽头，并且逐步地切换变压器TR的电感分量。作为对图12中的开关18的替代， 连同设置中间抽头，在图15的结构中还设置多个开关19。根据来自E⑶2的指令而改变多 个开关19各自的开关状态，以使得能够逐步地切换连接在超声波麦克风11和驱动电路15 之间的变压器TR的电感。通过改变该多个开关19的各自的开关状态以将与变压器TR的 高压端(原端)之间的连接以及与变压器TR的中间抽头之间的连接中的一个连接设置为 处于有效状态，可以逐步地改变谐振频率Fp。在图15所示的示例中，改变两个开关19的开 关状态以逐步地设置与变压器TR的高压端(原端)之间的连接以及与变压器TR的中间抽 头之间的连接中的一个连接，由此逐步地改变谐振频率Fp。即使在本结构中，也与超声波传感器1相类似地，在超声波传感器la的单个超声 波麦克风元件11中，可更为容易地从具有不同范围的多个方向性特性中选择一个优良的 方向性特性。在本结构中，也可选择两个或更多个谐振频率Fp值中的一个。因此，超声波 传感器la的单个超声波麦克风元件11能够容易地选择具有不同范围的三个或更多个方向 性特性中的一个优良的方向性特性。此外，在本结构中，可根据检测距离从驱动频率中精确 地选择一个具体的频率。由此可根据检测距离更适当地选择方向性特性，并且可以更容易 地指定检测区域。根据上述实施例，超声波麦克风11包括等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和 等效串联电阻R1的一个组合。超声波麦克风11的结构不限于上述结构。例如，超声波麦 克风11可包括等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1的两个或更多个组合。根据上述实施例，超声波传感器l、la应用于车辆的障碍物检测系统100。超声波 传感器l、la的应用不限于上述示例。例如，超声波传感器l、la可被应用于用于使用超声 波检测物体的另外的系统。总结上述实施例，超声波传感器包括单个超声波换能器元件，该超声波换能器元 件包括等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1的组合的至少一个组合。 该超声波换能器进一步包括等效并联电容器CO。该超声波传感器进一步包括驱动电路，该 驱动电路被配置用于驱动该超声波换能器。电感器L2串联连接在该超声波换能器和该驱 动电路之间。该驱动电路被配置用于切换该超声波换能器的驱动频率。该等效串联电容器 C1与该等效串联电感器L1的谐振频率是F0。至少由该等效并联电容器CO和该电感器L2 确定的谐振频率是Fp。该驱动电路被配置用于在将该驱动频率切换成谐振频率F0和谐振 频率Fp中的一个的同时驱动该超声波换能器。
本发明人针对包括等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl的至少一个组合以及等效并联电容器CO在内的单个超声波换能器元件进行了研究。结果，本 发明人发现当电感器L2被连接在驱动该超声波换能器元件的驱动电路与该超声波换能 器之间时，在与等效串联电容器Cl和等效串联电感器Ll的谐振频率FO相同的驱动频率处 从超声波换能器发送的声压中获得优良的峰值。此外，本发明人发现在与至少由等效并联 电容器CO和电感器L2确定的谐振频率Fp相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压 中获得另一优良的峰值。在本结构中，在与谐振频率FO相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压中 获得优良的峰值。此外，在与谐振频率Fp相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压中 获得另一优良的峰值。因此，当在切换驱动频率的同时驱动超声波换能器时，通过仅在将该 驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器，可以在多 个驱动频率中的每个驱动频率下产生优良的发送声压。因此，在超声波传感器的单个超声 波换能器元件中，可以更容易地从方向性特性中任意选择优良的方向性特性。从超声波换能器发送的声压的方向性特性在驱动频率变低时变宽且在驱动频率 变高时变窄。因此，根据本结构，通过切换驱动频率，超声波传感器的单个超声波换能器元 件可具有不同范围中的多种优良的方向性特性。因此，通过根据检测距离任意选择驱动频 率之一，可获得适当的方向性特性。由此，可根据检测距离容易地设置检测区域。此外，可 使单个超声波传感器元件的检测区域进一步扩大。因此，在为了包围大的检测区域而需要 具有不同方向性特性的多个传统的超声波传感器元件的情况下，可降低超声波传感器元件 的数量。在该超声波传感器中，由等效并联电容器CO和电感器L2确定的谐振频率可以是 等效并联电容器CO和电感器L2的谐振频率。该驱动电路被配置用于在将该驱动频率切换 成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器。谐振频率FO是根据关 系式FO= [1/(4·的电感·α的电容)]°_5而确定的。谐振频率Fp是根据关系式 Fp= [1/(4· ji2*L2的电感·0)的电容)]°_5而确定的。在本结构中，谐振频率FO是一个 唯一值，谐振频率Fp是另一个唯一值。因此，超声波传感器的单个超声波换能器元件能够 容易地选择具有不同范围的两个方向性特性中的一个优良的方向性特性。该超声波传感器可进一步包括与该超声波换能器并联连接的电容器C2。由等效 并联电容器CO和电感器L2确定的谐振频率可以是等效并联电容器CO、电容器C2和电感 器L2的谐振频率。该驱动电路被配置用于在将该驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率 Fp中的一个的同时驱动该超声波换能器。谐振频率FO是根据关系式FO = [1/(4-π2 -Ll 的电感·α的电容)]°_5而确定的。谐振频率Fp是根据关系式Fp = [1/{4·的电 感·(CO的电容+C2的电容)}]°_5而确定的。在本结构中，谐振频率FO是一个唯一值，谐 振频率Fp是另一个唯一值。因此，超声波传感器的单个超声波换能器元件能够容易地选择 具有不同范围的两个方向性特性中的一个优良的方向性特性。此外，根据本结构，谐振频率 Fp根据与超声波换能器并联连接的电容器C2的电容而改变。因此，在不改变超声波换能器 的整体结构的情况下，通过仅从具有不同电容的电容器中任意地选择电容器作为电容器C2 且将所选的电容器设置为与超声波换能器并联连接，可以任意地改变谐振频率Fp。因此，可 以容易地制造具有不同方向性特性的多种超声波传感器。
在该超声波传感器中，电感器L2可串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以 使得可以逐步地改变电感。由等效并联电容器CO和电感器L2确定的谐振频率可以是等效 并联电容器CO和电感器L2的谐振频率，在电感器L2中可以逐步地改变电感。驱动电路被 配置用于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能 器。根据本结构，电感器L2被串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以使得可以逐步 地改变电感。因此，可从多个值中选择谐振频率Fp。因此，在超声波传感器的单个超声波换 能器元件中，能够更容易地从具有不同方向范围的三个或更多个方向性特性中任意地选择 一个优良的方向性特性。
该超声波传感器可进一步包括均与超声波换能器并联连接的多个电容器C2。多个 电容器C2可被连接以使得多个电容器C2的各自的连接状态可以分别被在有效状态和无效 状态之间进行切换。由等效并联电容器CO和电感器L2确定的谐振频率可以是等效并联电 容器CO、其连接状态是有效状态的电容器C2与电感器L2的谐振频率。驱动电路被配置用 于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器。根 据本结构，多个电容器C2被连接以使得多个电容器C2的各自的连接状态可以分别被在有 效状态和无效状态之间进行切换。因此，可从多个值中选择谐振频率Fp。因此，在超声波传 感器的单个超声波换能器元件中，能够更容易地从具有不同方向范围的三个或更多个方向 性特性中任意地选择一个优良的方向性特性。该超声波传感器可进一步包括均与超声波换能器并联连接的多个电容器C2。多 个电容器C2可被连接以使得多个电容器C2的各自的连接状态可以分别被在有效状态和无 效状态之间进行切换。电感器L2可串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以使得电感 可逐步地改变。由等效并联电容器CO和电感器L2确定的谐振频率可以是等效并联电容器 CO、其连接状态是有效状态的电容器C2以及其电感可逐步地改变的电感器L2的谐振频率。 驱动电路被配置用于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动 超声波换能器。根据本结构，电感器L2串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以使得 电感可以逐步地改变。此外，多个电容器C2被连接以使得多个电容器C2的各自的连接状 态分别被在有效状态和无效状态之间进行切换。因此，可从多个值中选择谐振频率Fp。因 此，在超声波传感器的单个超声波换能器元件中，能够更容易地从具有不同方向范围的三 个或更多个方向性特性中任意地选择一个优良的方向性特性。此外，在本结构中，可根据检 测距离从驱动频率中精确地选择一个具体频率。由此，可以根据检测距离更适当地选择方 向性特性，并且可以更为容易地指定检测区域。该超声波传感器包括单个超声波换能器元件，该超声波换能器元件包括等效串联 电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl的至少一个组合。该超声波换能器进一 步包括等效并联电容器CO。该超声波传感器进一步包括驱动电路，该驱动电路被配置用于 驱动该超声波换能器。变压器TR被连接在超声波换能器和驱动电路之间。该驱动电路被 配置用于切换超声波换能器的驱动频率。等效串联电容器Cl和等效串联电感器Ll的谐振 频率是F0。至少由等效并联电容器CO和变压器TR确定的谐振频率是Fp。该驱动电路被 配置用于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能
ο本发明人针对包括等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl的至少一个组合以及等效并联电容器CO在内的单个超声波换能器元件进行了研究。结果，本 发明人发现当变压器TR被连接在驱动超声波换能器的驱动电路与超声波换能器之间时， 在与等效串联电容器C1和等效串联电感器L1的谐振频率F0相同的驱动频率处从超声波 换能器发送的声压中获得优良的峰值。此外，本发明人发现在与至少由等效并联电容器 CO和变压器TR确定的谐振频率Fp相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压中获得另 一优良的峰值。在本结构中，在与谐振频率F0相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压中 获得优良的峰值。此外，在与谐振频率Fp相同的驱动频率处从超声波换能器发送的声压中 获得另一优良的峰值。因此，当在切换驱动频率的同时驱动超声波换能器时，通过仅在将驱 动频率切换成谐振频率F0和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器，可在多个驱 动频率中的每个驱动频率下产生优良的发送声压。因此，在超声波传感器的单个超声波换 能器元件中可以更容易地任意切换方向性特性，以获得优良的方向性。从超声波换能器发送的声压的方向性特性在驱动频率变低时变宽且在驱动频率 变高时变窄。因此，根据本结构，通过切换驱动频率，超声波传感器的单个超声波换能器元 件可具有不同范围中的多种优良的方向性特性。因此，可使单个超声波传感器元件的检测 区域进一步扩大。因此，在为了包围大的检测区域而需要具有不同方向性特性的多个传统 的超声波传感器元件的情况下，可降低超声波传感器元件的数量。在该超声波传感器中，由等效并联电容器CO和变压器TR确定的谐振频率可以是 等效并联电容器CO和变压器TR的谐振频率。该驱动电路被配置用于在将驱动频率切换成 谐振频率F0和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器。谐振频率F0是根据关系 式卯=[1/(4-的电感*C1的电容)]°_5而确定的。谐振频率Fp是根据关系式Fp =[1/(4- 的电感分量 (()的电容)]°_5而确定的。在本结构中，谐振频率F0是一 个唯一值，谐振频率Fp是另一唯一值。因此，超声波传感器的单个超声波换能器元件能够 容易地选择两个不同范围的方向性特性中的一个优良的方向性特性。该超声波传感器可进一步包括与超声波换能器并联连接的电容器C2。由等效并联 电容器CO和变压器TR确定的谐振频率可以是等效并联电容器C0、电容器C2和变压器TR 的谐振频率。驱动电路被配置用于在将驱动频率切换成谐振频率F0和谐振频率Fp中的一 个的同时驱动超声波换能器。谐振频率F0是根据关系式F0 = [1/(4 ji2 *L1的电感 的电容)]°_5而确定的。谐振频率Fp是根据关系式Fp = [l/{4- ji2*TR的电感分量 (CO 的电容+C2的电容)} ] 5而确定的。在本结构中，谐振频率F0是一个唯一值，谐振频率Fp 是另一个唯一值。因此，超声波传感器的单个超声波换能器元件能够容易地选择具有不同 范围的两个方向性特性中的一个优良的方向性特性。此外，根据本结构，谐振频率Fp根据 与超声波换能器并联连接的电容器C2的电容而改变。因此，在不改变超声波换能器的整体 结构的情况下，通过仅从具有不同电容的电容器中任意选择电容器作为电容器C2且将所 选的电容器设置为与超声波换能器并联连接，可以任意地改变谐振频率Fp。因此，可容易地 制造具有不同方向性特性的多种超声波传感器。在该超声波传感器中，变压器TR可串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以 使电感分量可逐步地改变。由等效并联电容器C0和变压器TR确定的谐振频率可以是等效 并联电容器C0与其电感分量可逐步地改变的变压器TR的谐振频率。驱动电路被配置用于
15在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器。根据 本结构，变压器TR被串联连接在超声波换能器和驱动电路之间，以使电感可逐步地改变。 因此，可从多个值中选择谐振频率Fp。因此，在超声波传感器的单个超声波换能器元件中， 能够更为容易地从具有不同方向范围的三个或更多个方向性特性中任意选择一个优良的 方向性特性。该超声波传感器可进一步包括均与超声波换能器并联连接的多个电容器C2。该多 个电容器C2可被连接以使得该多个电容器C2的各自的连接状态可以分别被在有效状态和 无效状态之间进行切换。由等效并联电容器CO和变压器TR确定的谐振频率可以是等效并 联电容器CO、其连接状态是有效状态的电容器C2以及变压器TR的谐振频率。驱动电路被 配置用于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能 器。根据本结构，多个电容器C2被连接以使得该多个电容器C2的各自的连接状态可以分 别被在有效状态和无效状态之间进行切换。因此，可从多个值中选择谐振频率Fp。因此，在 超声波传感器的单个超声波换能器元件中，能够更为容易地从具有不同方向范围的三个或 更多个方向性特性中任意选择一个优良的方向性特性。
该超声波传感器可进一步包括均与超声波换能器并联连接的多个电容器C2。该多 个电容器C2可被连接以使得该多个电容器C2的各自的连接状态可以分别被在有效状态和 无效状态之间进行切换。该变压器TR可被连接在超声波换能器和驱动电路之间，以使得电 感分量可逐步地改变。由等效并联电容器CO与变压器TR确定的谐振频率可以是等效并联 电容器CO、其连接状态是有效状态的电容器C2以及其电感分量可逐步地改变的变压器TR 的谐振频率。驱动电路被配置用于在将驱动频率切换成谐振频率FO和谐振频率Fp中的一 个的同时驱动超声波换能器。根据本结构，变压器TR被串联连接在超声波换能器和驱动电 路之间，以使电感分量可逐步地改变。此外，多个电容器C2被连接以使得该多个电容器C2 的各自的连接状态可以分别被在有效状态和无效状态之间进行切换。因此，可从多个值中 选择谐振频率Fp。因此，在超声波传感器的单个超声波换能器元件中，能够更为容易地从具 有不同方向范围的三个或更多个方向性特性中任意选择一个优良的方向性特性。此外，在 本结构中，可根据检测距离从驱动频率中精确地选择一个具体频率。由此，可以根据检测距 离更适当地选择方向性特性，并且可以更容易地指定检测区域。以上处理不限于由E⑶2执行。控制单元可具有包含作为示例示出的E⑶2在内 的各种结构。应当理解，尽管此处已将本发明的实施例的处理描述为包括具体的步骤顺序，但 是旨在使包括这些步骤的各种其它顺序和/或此处未公开的附加步骤的另外的替代性实 施例在本发明的步骤之内。在不脱离本发明的精神的情况下，可以对以上实施例多样地进行各种变型和替换。
权利要求
一种超声波传感器，包括单个超声波换能器(11)元件，所述超声波换能器(11)元件包括至少一个由等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1构成的组合，以及等效并联电容器C0；驱动电路(15)，所述驱动电路被配置用于驱动所述超声波换能器；以及电感器L2，所述电感器L2被串联连接在所述超声波换能器(11)和所述驱动电路(15)之间，其中所述驱动电路(15)被配置用于切换所述超声波换能器(11)的驱动频率，所述等效串联电容器C1和所述等效串联电感器L1的第一谐振频率为F0，至少由所述等效并联电容器C0和所述电感器L2确定的第二谐振频率为Fp，以及所述驱动电路(15)被配置用于在将所述驱动频率切换成所述第一谐振频率F0和所述第二谐振频率Fp中的一个的同时驱动所述超声波换能器(11)。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO和所述电感器L2的谐振频率。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器，还包括 与所述超声波换能器(11)并联连接的电容器C2，其中所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述电容器C2以及所述电感器L2 的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中所述电感器L2的电感能够逐步地改变，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO和所述电感器L2的谐振频率。
5.根据权利要求1所述的超声波传感器，还包括均能够与所述超声波换能器(11)并联连接的多个电容器C2，所述多个电容器C2被配 置成包括与所述超声波换能器(11)并联连接的有效的电容器C2，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述有效的电容器C2以及所述电感器 L2的谐振频率。
6.根据权利要求1所述的超声波传感器，还包括均能够与所述超声波换能器(11)并联连接的多个电容器C2，所述多个电容器C2被配 置成包括与所述超声波换能器(11)并联连接的有效的电容器C2， 所述电感器L2的电感能够逐步地改变，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述有效的电容器C2以及所述电感器 L2的谐振频率。
7.一种超声波传感器，包括单个超声波换能器(11)元件，所述超声波换能器(11)元件包括至少一个由等效串联电容器Cl、等效串联电感器Ll和等效串联电阻Rl构成的组合，以及等效并联电容器CO;驱动电路(15)，所述驱动电路被配置用于驱动所述超声波换能器；以及变压器TR，所述变压器TR被连接在所述超声波换能器(11)和所述驱动电路(15)之间，其中所述驱动电路(15)被配置用于切换所述超声波换能器(11)的驱动频率， 所述等效串联电容器C1和所述等效串联电感器L1的第一谐振频率为F0， 至少由所述等效并联电容器CO和所述变压器TR确定的第二谐振频率是Fp，以及 所述驱动电路(15)被配置用于在将所述驱动频率切换成所述第一谐振频率F0和所述 第二谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器(11)。
8.根据权利要求7所述的超声波传感器，其中所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO和所述变压器TR的谐振频率。
9.根据权利要求7所述的超声波传感器，还包括 与所述超声波换能器(11)并联连接的电容器C2，其中所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述电容器C2以及所述变压器TR 的谐振频率。
10.根据权利要求7所述的超声波传感器，其中所述变压器TR的电感分量能够逐步地改变，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO和所述变压器TR的谐振频率。
11.根据权利要求7所述的超声波传感器，还包括均能够与所述超声波换能器(11)并联连接的多个电容器C2，所述多个电容器C2被配 置成包括与所述超声波换能器(11)并联连接的有效的电容器C2，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述有效的电容器C2以及所述变压器 TR的谐振频率。
12.根据权利要求7所述的超声波传感器，还包括均能够与所述超声波换能器(11)并联连接的多个电容器C2，所述多个电容器C2被配 置成包括与所述超声波换能器(11)并联连接的有效的电容器C2， 所述变压器TR的电感分量能够逐步地改变，以及所述第二谐振频率是所述等效并联电容器CO、所述有效的电容器C2以及所述变压器 TR的谐振频率。
13.一种用于驱动超声波传感器的方法，所述方法包括使得驱动电路(15)使单个超声波换能器(11)元件以驱动频率振荡，所述超声波换能 器(11)包括至少一个由等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1构成的 组合，所述超声波换能器(11)还包括等效并联电容器C0，其中所述电感器L2和所述变压器 TR中的一个被串联连接在所述超声波换能器(11)和所述驱动电路(15)之间；以及 将所述驱动频率切换成第一谐振频率F0和第二谐振频率Fp中的一个， 其中所述第一谐振频率F0由所述等效串联电容器C1和所述等效串联电感器L1确定， 其中所述第二谐振频率Fp至少由所述电感器L2和所述变压器TR中的一个以及所述 等效并联电容器CO确定。
全文摘要
公开了一种超声波传感器。单个超声波换能器(11)元件包括至少一个由等效串联电容器C1、等效串联电感器L1和等效串联电阻R1构成的组合。该超声波换能器(11)还包括等效并联电容器C0。电感器L2被串联连接在超声波换能器(11)和驱动电路(15)之间。等效串联电容器C1和等效串联电感器L1的第一谐振频率为F0。至少由等效并联电容器C0和电感器L2确定的第二谐振频率为Fp。驱动电路(15)在将驱动频率切换成谐振频率F0和谐振频率Fp中的一个的同时驱动超声波换能器(11)。
文档编号G01S15/08GK101872016SQ20101013990
公开日2010年10月27日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年3月31日
发明者寺沢英仁 申请人:株式会社电装
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
