FR2860736A1 - Ultrasound sensor for motor vehicle, has piezo-electric unit provided on lamella embedded in damping foam, and connected to circuit that transmits electric voltage to remove oscillation energy from membrane in temporized manner - Google Patents
Ultrasound sensor for motor vehicle, has piezo-electric unit provided on lamella embedded in damping foam, and connected to circuit that transmits electric voltage to remove oscillation energy from membrane in temporized manner Download PDFInfo
- Publication number
- FR2860736A1 FR2860736A1 FR0452243A FR0452243A FR2860736A1 FR 2860736 A1 FR2860736 A1 FR 2860736A1 FR 0452243 A FR0452243 A FR 0452243A FR 0452243 A FR0452243 A FR 0452243A FR 2860736 A1 FR2860736 A1 FR 2860736A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- oscillating system
- ultrasonic sensor
- membrane
- piezoelectric element
- damping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/30—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups with electronic damping
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne un capteur d'ultrasons comprenant une membrane et un élément piézo-électrique comme système oscillant primaire relié à une installation d'amortissement. The present invention relates to an ultrasonic sensor comprising a diaphragm and a piezoelectric element as a primary oscillating system connected to a damping installation.
Etat de la technique On utilise les capteurs à ultrasons en particulier dans la technique automobile pour contrôler la distance d'un véhicule et d'un obstacle fixe ou mobile, par exemple un piéton, lors d'une manoeuvre de rangement dans un emplacement de parking et pour informer le conducteur du véhicule par un signal indicateur correspondant, entre autre un signal optique ou acoustique et lui donner la distance par rapport à l'obstacle. A l'avant et/ou à l'arrière, le véhicule comporte un capteur à ultrasons qui fait partie d'un système d'assistance de conduite connu des spécialistes pour faciliter une manoeuvre d'entrée ou de sortie d'un créneau de rangement. Le capteur à ultrasons fonctionne alors en mode d'émission et en mode de réception et le temps de parcours de l'impulsion d'ultrasons émise par le capteur à ultrasons, par celui-ci vers l'obstacle, et réfléchie vers le capteur, est mesuré. Appliquant la vitesse connue du son dans l'air on peut obtenir la distance par rapport à l'obstacle. STATE OF THE ART Ultrasonic sensors are used, in particular in the automotive field, for controlling the distance of a vehicle and a fixed or moving obstacle, for example a pedestrian, during a storage maneuver in a parking space. and to inform the driver of the vehicle by a corresponding indicator signal, inter alia an optical or acoustic signal and give it the distance to the obstacle. At the front and / or rear, the vehicle has an ultrasonic sensor that is part of a driving assistance system known to specialists to facilitate an entry or exit maneuver of a storage slot . The ultrasonic sensor then operates in transmission mode and reception mode and the travel time of the ultrasonic pulse emitted by the ultrasonic sensor, by it to the obstacle, and reflected towards the sensor, is measured. Applying the known velocity of the sound in the air one can obtain the distance with respect to the obstacle.
Le capteur à ultrasons se compose principalement d'une membrane munie d'un élément piézo-électrique permettant d'exciter la membrane pour osciller et générer ainsi des ondes à ultrasons. L'élément piézo- électrique est formé par un cristal piézo-électrique connu qui se contracte ou se dilate suivant l'axe principal du cristal par l'application d'une tension alternative et excite ainsi la membrane. L'élément piézo-électrique et la membrane forment un système oscillant primaire. The ultrasonic sensor consists mainly of a membrane provided with a piezoelectric element to excite the membrane to oscillate and thereby generate ultrasonic waves. The piezoelectric element is formed by a known piezoelectric crystal which contracts or expands along the main axis of the crystal by the application of an alternating voltage and thereby excites the membrane. The piezoelectric element and the membrane form a primary oscillating system.
Pour minimiser l'énergie d'excitation requise pour la membrane par l'élément piézo-électrique en mode d'émission, on fait fonctionner ce système oscillant primaire du capteur à ultrasons en résonance. To minimize the excitation energy required for the membrane by the piezoelectric element in transmission mode, this primary oscillating system of the ultrasonic sensor is operated in resonance.
Cela signifie que l'élément piézo-électrique est excité à une fréquence correspondant à la fréquence de résonance de la membrane pour nécessiter ainsi une énergie aussi faible que possible et donner une amplitude maximale à la membrane. This means that the piezoelectric element is excited at a frequency corresponding to the resonant frequency of the membrane to thereby require an energy as low as possible and give a maximum amplitude to the membrane.
L'inconvénient de cette solution est qu'en mode d'émission, après l'excitation par l'élément piézo-électrique, la membrane continue de vibrer un certain temps à la fréquence de résonance si bien que pendant cette phase d'atténuation de l'oscillation de la membrane, il n'est pas pos- sible de détecter les ondes d'ultrasons réfléchies par un obstacle et arri- vant de nouveau sur le capteur à ultrasons ou la membrane. Ainsi, l'éloignement minimum mesurable que peut détecter un système d'assistance aux manoeuvres de parking avec un capteur à ultrasons est limité vers le bas par ce temps de poursuite de l'oscillation. Cela signifie qu'il faut toujours conserver une distance minimale par rapport à un obstacle pour avoir une mesure de distance fiable avec le capteur à ultra-sons. En d'autres termes, on ne peut assister une manoeuvre de range-ment dans un créneau pour lequel on passe en dessous de la distance minimale mesurable par le capteur à ultrasons et qui néanmoins permet-trait de ranger le véhicule, ces manoeuvres ne pouvant être assistées à l'aide d'un système d'assistance de conduite ou d'aide aux manoeuvres de rangement. Cela est notamment le cas si la manoeuvre de rangement con-cerne un créneau avec un système semi-automatique ou autonome comportant des indications de direction ou des algorithmes de régulation. The disadvantage of this solution is that in emission mode, after excitation by the piezoelectric element, the membrane continues to vibrate for a certain time at the resonance frequency so that during this phase of attenuation of the oscillation of the membrane, it is not possible to detect the ultrasonic waves reflected by an obstacle and arriving again on the ultrasonic sensor or the membrane. Thus, the measurable minimum distance that can be detected by an assistance system parking maneuvers with an ultrasonic sensor is limited downward by this time of continuation of the oscillation. This means that you always have to keep a minimum distance from an obstacle to have a reliable distance measurement with the ultrasonic sensor. In other words, we can not assist a storage maneuver in a niche for which we pass below the minimum distance measurable by the ultrasonic sensor and which nevertheless allows-line storage of the vehicle, these maneuvers can not be assisted by a driver assistance system or assistance with storage maneuvers. This is particularly the case if the storage maneuver involves a slot with a semi-automatic or autonomous system comprising direction indications or control algorithms.
Pour amortir les oscillations après l'impulsion d'une membrane excitée à sa fréquence de résonance, il est connu de coupler la membrane du capteur à ultrasons à une installation d'amortissement pour convertir l'énergie d'oscillation mécanique par exemple en chaleur dans l'installation d'amortissement. Cela permet de réduire le temps de poursuite des oscillations de la membrane et permet de mesurer des dis-tances plus courtes par rapport à l'obstacle. To dampen oscillations after the pulse of an excited membrane at its resonant frequency, it is known to couple the membrane of the ultrasonic sensor to a damping device to convert the mechanical oscillation energy, for example into heat in the damping installation. This makes it possible to reduce the oscillation tracking time of the membrane and makes it possible to measure shorter distances with respect to the obstacle.
Selon le document WO 92/01521 Al on connaît un convertisseur à ultrasons équipé d'un élément piézo-électrique. Un côté de l'élément piézoélectrique est revêtu d'une couche mince en caoutchouc de silicone pour améliorer la transmission de l'énergie acoustique de l'élément piézoélectrique vers un milieu gazeux environnant. En outre, l'élément piézoélectrique est relié à un organe d'amortissement massif en résine synthétique pour qu'après l'excitation de l'élément piézo-électrique, l'énergie d'oscillation soit déviée vers l'organe d'amortissement massif. On raccourcit ainsi le temps de poursuite de l'oscillation et le convertisseur à ultrasons peut commuter plus rapidement sur le mode de réception. But de l'invention Partant de cet état de la technique la présente invention a pour but de développer un capteur à ultrasons avec une membrane et un élément piézo-électrique permettant une commutation plus rapide entre le mode d'émission et le mode de réception par raccourcissement de la durée de fin d'oscillation. According to WO 92/01521 A1 there is known an ultrasonic converter equipped with a piezoelectric element. One side of the piezoelectric element is coated with a thin layer of silicone rubber to improve the transmission of the acoustic energy of the piezoelectric element to a surrounding gaseous medium. In addition, the piezoelectric element is connected to a solid synthetic resin damping member so that after excitation of the piezoelectric element, the oscillation energy is diverted towards the massive damping member. . Thus, the oscillation tracking time is shortened and the ultrasonic converter can switch more rapidly to the receive mode. OBJECT OF THE INVENTION From this state of the art the present invention aims to develop an ultrasonic sensor with a membrane and a piezoelectric element allowing a faster switching between the transmission mode and the reception mode. shortening of the end of oscillation time.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un capteur à ultrasons du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'installation d'amortissement est un système oscillant secondaire excité de manière temporisée. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the invention relates to an ultrasonic sensor of the type defined above, characterized in that the damping installation is a secondary oscillating system excited in a time-delayed manner.
Ainsi, l'idée de base de l'invention est que le capteur à ultrasons comporte un second système vibrant secondaire couplé au système oscillant primaire formé de la membrane et de l'élément piézo-électrique. Ce couplage entre le système oscillant primaire et le système oscillant secondaire produit une excitation temporisée du système os-cillant secondaire par les vibrations du système oscillant primaire. L'expression excitation retardée utilisée ici signifie que la membrane du système oscillant primaire qui oscillera ensuite est mise plus rapidement en position de repos par le couplage d'un système secondaire ou encore on prend rapidement de l'énergie dans le système oscillant primaire grâce au couplage. Ainsi, ni le mode d'émission ni le mode de réception du système oscillant primaire ne sont perturbés par l'excitation temporisée du système oscillant secondaire car le système oscillant primaire peut osciller au moins pendant un certain temps d'une manière pratiquement non perturbée par le système oscillant secondaire, c'est-à-dire émettre et recevoir des ondes d'ultrasons. Thus, the basic idea of the invention is that the ultrasonic sensor comprises a second secondary vibrating system coupled to the primary oscillating system formed of the membrane and the piezoelectric element. This coupling between the primary oscillating system and the secondary oscillating system produces a delayed excitation of the secondary oscillating system by the vibrations of the primary oscillating system. The expression "delayed excitation" used here means that the membrane of the oscillating primary system which will then oscillate is put more quickly in the rest position by the coupling of a secondary system or else energy is rapidly taken up in the primary oscillating system thanks to the coupling. Thus, neither the transmission mode nor the reception mode of the primary oscillating system is disturbed by the delayed excitation of the secondary oscillating system because the primary oscillating system can oscillate for at least a certain time in a manner that is practically undisturbed by the secondary oscillating system, that is to say emit and receive ultrasonic waves.
L'avantage de l'invention est de permettre un amortisse-ment plus efficace de la membrane qui continue d'osciller car l'énergie est transmise par le couplage du système primaire au système oscillant secondaire. Dans le cas d'une installation d'amortissement sous la forme d'un corps massif comme cela est connu de l'état de la technique, l'énergie d'oscillation de la membrane n'est transmise que de manière insuffisante à l'organe rigide de sorte que l'on a également un temps de poursuite d'oscillation relativement long pendant lequel il n'est pas possible de détecter une onde ultrasonore incidente. En outre, la fréquence propre de la membrane ou de l'élément piézo-électrique est modifiée d'une manière gênante par le corps rigide relié solidairement à celle-ci. The advantage of the invention is to allow a more efficient damping of the membrane which continues to oscillate because the energy is transmitted by the coupling of the primary system to the secondary oscillating system. In the case of a damping installation in the form of a solid body as known from the state of the art, the oscillation energy of the membrane is transmitted insufficiently to the rigid member so that there is also a relatively long oscillation tracking time during which it is not possible to detect an incident ultrasonic wave. In addition, the natural frequency of the membrane or the piezoelectric element is disturbingly modified by the rigid body integrally connected thereto.
Selon un développement de l'invention, le système oscillant secondaire est amorti notamment avec un amortissement réglable ce qui permet d'amortir particulièrement rapidement la suite des oscillations du système primaire oscillant, car l'énergie transmise par le système oscillant primaire au système oscillant secondaire est évacuée rapidement par l'amortissement associé au système oscillant secondaire ou que cette énergie est convertie en chaleur. On évite ainsi de manière efficace égale- ment une reprise d'oscillation par une excitation à la fréquence de résonance du système oscillant secondaire. La réalisation de l'amortissement peut se faire d'une manière quelconque connue du spécialiste suivant la réalisation du système oscillant secondaire. According to a development of the invention, the secondary oscillating system is damped in particular with an adjustable damping, which makes it possible to damp the oscillations of the oscillating primary system particularly rapidly, because the energy transmitted by the primary oscillating system to the secondary oscillating system is evacuated quickly by the damping associated with the secondary oscillating system or that this energy is converted into heat. This also effectively avoids oscillation recovery by excitation at the resonance frequency of the secondary oscillating system. The realization of damping can be done in any manner known to the specialist following the realization of the secondary oscillating system.
Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le couplage entre le système oscillant primaire et le système oscillant secondaire est un couplage de rigidité réglable. Ce moyen permet d'évacuer efficacement l'énergie d'oscillation du système oscillant primaire car la rigidité du couplage entre le système oscillant primaire et le système oscillant secondaire ou le taux de transmission d'énergie peut s'adapter à l'amplitude ou aux différentes fréquences de fonctionnement du système primaire oscillant. De même, par le couplage avec une rigidité variable, on peut exciter de manière retardée comme souhaité le système oscillant secondaire pour ne pas influencer l'oscillation du système oscillant primaire en mode d'émission ou en mode de réception. Pendant cette durée de temporisation, le système oscillant primaire oscille principalement d'une manière non influencée par le système oscillant secondaire et peut ainsi fournir ou recevoir des ondes d'ultrasons de fréquence souhaitée. Ce n'est qu'après un certain temps défini par la rigidité du couplage que de l'énergie est transmise d'une manière significative du système oscillant primaire vers le système oscillant secondaire. Cela permet de régler également une distance minimale mesurable par le capteur à ultrasons. According to another advantageous characteristic of the invention, the coupling between the primary oscillating system and the secondary oscillating system is an adjustable stiffness coupling. This means makes it possible to effectively remove the oscillation energy of the primary oscillating system because the rigidity of the coupling between the primary oscillating system and the secondary oscillating system or the energy transmission rate can be adapted to the amplitude or the different operating frequencies of the oscillating primary system. Likewise, by the coupling with a variable rigidity, the secondary oscillating system can be delayedly excited as desired so as not to influence the oscillation of the primary oscillating system in emission mode or in reception mode. During this delay time, the primary oscillating system oscillates mainly in a manner unaffected by the secondary oscillating system and can thus provide or receive ultrasonic waves of desired frequency. It is only after a certain time defined by the rigidity of the coupling that energy is transmitted in a significant way from the primary oscillating system to the secondary oscillating system. This also makes it possible to set a minimum distance measurable by the ultrasonic sensor.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, les plages de résonance des deux systèmes oscillants se chevauchent. Ce chevau- chement des plages de résonance permet de rapprocher fortement les fréquences de résonance des deux systèmes oscillants ou de les avoir identiques de sorte que par un choix approprié du couplage entre les systèmes, l'énergie d'oscillation peut être transmise directement du système primaire au système secondaire et y être convertie en chaleur par une installation d'amortissement prévue le cas échéant. De façon préférentielle, la plage de résonance, au moins du système oscillant secondaire, est réglable pour permettre toujours une adaptation optimale aux oscillations du système primaire. According to another advantageous characteristic, the resonance ranges of the two oscillating systems overlap. This overlap of the resonance ranges makes it possible to bring the resonant frequencies of the two oscillating systems into close proximity or to have them identical so that by appropriate choice of the coupling between the systems, the oscillation energy can be transmitted directly from the system. primary to the secondary system and be converted to heat by a planned damping facility where appropriate. Preferably, the resonance range, at least of the secondary oscillating system, is adjustable so as to always allow optimal adaptation to oscillations of the primary system.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, le système oscillant secondaire comprend une plaquette métallique mobile librement, notamment un couplage entre la plaquette métallique et l'élément piézo- électrique réalisé par de la colle. En d'autres termes, le système secon- daire comporte une plaquette métallique mobile librement et dont la masse propre et la souplesse constituent un système ressort-masse couplé mécaniquement au système oscillant primaire formé de la membrane et de l'élément piézo-électrique. Cela permet de convertir l'énergie d'oscillation à la fréquence de résonance du système primaire, efficacement en énergie mécanique de mouvement de la lamelle métallique libre en mouvement, avec une fréquence propre, notamment comparable. Ce mode de réalisation est simple et économique. Selon un développement avantageux, la plaquette ou lamelle métallique est reliée à l'élément piézo-électrique par un couplage avec de la colle. La lamelle métallique est collée solidairement à l'élément piézo-électrique. Grâce au choix d'une colle qui à l'état durci présente une certaine élasticité, l'homme du métier peut régler l'intensité du couplage de la plaquette métallique sur l'élément piézoélectrique. According to another advantageous characteristic, the secondary oscillating system comprises a freely movable metal plate, in particular a coupling between the metal plate and the piezoelectric element produced by glue. In other words, the secondary system comprises a movable metal plate freely and whose own mass and flexibility constitute a spring-mass system mechanically coupled to the primary oscillating system formed of the membrane and the piezoelectric element. This makes it possible to convert the oscillation energy at the resonant frequency of the primary system, efficiently into the mechanical energy of movement of the free metal lamella in motion, with a natural frequency, notably comparable. This embodiment is simple and economical. According to an advantageous development, the wafer or metal strip is connected to the piezoelectric element by coupling with glue. The metal strip is bonded integrally to the piezoelectric element. By choosing a glue that in the cured state has a certain elasticity, the skilled person can adjust the intensity of the coupling of the metal wafer on the piezoelectric element.
Selon un autre développement de l'invention, la lamelle métallique est noyée dans une mousse d'amortissement. Cette mousse d'amortissement est par exemple une mousse de polyuréthane entourant la lamelle métallique et amortissant ainsi les vibrations libres de la lamelle métallique. On peut choisir des mousses d'amortissement ayant des propriétés élastiques différentes pour arriver à des amortissements différents de la plaquette métallique. According to another development of the invention, the metal strip is embedded in a damping foam. This damping foam is for example a polyurethane foam surrounding the metal strip and thus damping the free vibrations of the metal strip. It is possible to choose damping foams having different elastic properties to achieve different damping of the metal plate.
Selon un autre mode de réalisation, le système oscillant secondaire comprend une lamelle métallique encastrée solidairement et ayant un autre élément piézo-électrique. Dans ce mode de réalisation, le système oscillant secondaire est formé par une lamelle métallique encastrée solidairement et comportant un autre élément piézo-électrique. Cet autre élément piézo-électrique permet d'exciter également les oscillations dans la lamelle métallique et le couplage entre le système oscillant primaire et le système oscillant secondaire se fait de préférence par un élément de commutation ou élément de circuit qui assure notamment une commande temporisée. L'énergie mécanique de vibration de la membrane du capteur à ultrasons est convertie dans l'élément piézo-électrique en une tension électrique alternative fournie à l'élément de circuit par les lignes de liaisons électriques. Le circuit transmet l'énergie électrique de manière appropriée et de préférence temporisée à l'élément piézo- électrique associé à lamelles métalliques encastrées librement pour con- vertir de nouveau l'énergie électrique en énergie mécanique. La commande temporisée permet au premier système oscillant d'osciller pendant un certain temps sans être perturbé en mode d'émission ou de réception. En principe, l'énergie électrique de l'élément piézo-électrique de la membrane peut être fournie à l'élément piézo-électrique également indirectement au niveau de la plaquette métallique encastrée. According to another embodiment, the secondary oscillating system comprises a metal lamella embedded integrally and having another piezoelectric element. In this embodiment, the secondary oscillating system is formed by a metal lamella integrally embedded and having another piezoelectric element. This other piezoelectric element also makes it possible to excite the oscillations in the metal lamella and the coupling between the primary oscillating system and the secondary oscillating system is preferably done by a switching element or circuit element which notably provides a timed control. The mechanical vibration energy of the ultrasonic sensor membrane is converted in the piezoelectric element into an AC voltage supplied to the circuit element by the electrical connection lines. The circuit transmits the electrical energy appropriately and preferably timed to the piezoelectric element associated with freely recessed metal lamellae to further convert the electrical energy into mechanical energy. The timed control allows the first oscillating system to oscillate for a certain time without being disturbed in transmission or reception mode. In principle, the electrical energy of the piezoelectric element of the membrane can be supplied to the piezoelectric element also indirectly at the level of the embedded metal plate.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la plaquette métallique encastrée solidairement est noyée dans une mousse d'amortissement. Cette mousse est par exemple une mousse de polyuréthane dans laquelle est noyée la plaquette métallique pour amortir des vibrations du système oscillant secondaire. According to another advantageous characteristic, the metal plate integrally embedded is embedded in a damping foam. This foam is for example a polyurethane foam in which is embedded the metal plate to damp vibrations of the secondary oscillating system.
Le capteur à ultrasons décrit ci-dessus peut s'appliquer à différents domaines techniques; toutefois, comme indiqué, il est utilisé de préférence comme système d'aide aux manoeuvres de parking dans un véhicule automobile, permettant de mesurer, gràce au capteur à ultrasons, des distances également courtes par rapport à un obstacle dans des créneaux de rangement de voiture. L'avantage est que l'atténuation rapide de la poursuite des oscillations de la membrane permet de saisir les ondes d'ultrasons réfléchies par des obstacles plus proches. De même, le capteur à ultrasons peut travailler de manière économe en énergie grâce au mode de fonctionnement en mode résonant, au moins du système oscillant primaire. The ultrasonic sensor described above can be applied to different technical fields; however, as indicated, it is preferably used as a parking aid assisting system in a motor vehicle, making it possible to measure, thanks to the ultrasonic sensor, also short distances with respect to an obstacle in car storage slots. . The advantage is that the rapid attenuation of the continuation of oscillations of the membrane makes it possible to grasp ultrasonic waves reflected by closer obstacles. Similarly, the ultrasonic sensor can work in an energy efficient manner with the mode of operation in resonant mode, at least the primary oscillating system.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de deux modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique de deux systèmes oscillants couplés, la figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un capteur à ultra- sons, la figure 3 montre un second mode de réalisation d'un capteur à ultra-sons. Drawings The present invention will be described hereinafter in more detail with the aid of two embodiments shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view of two coupled oscillating systems, FIG. In the embodiment of an ultrasonic sensor, FIG. 3 shows a second embodiment of an ultrasonic sensor.
Description de modes de réalisation de l'invention Description of Embodiments of the Invention
Selon la vue schématique de la figure 1 on a deux systèmes oscillants 10, 20, mécaniques, couplés par un ressort 30. Le système os-cillant primaire 10 se compose d'une masse 12 suspendue par un ressort 11 à une paroi 32. Le système oscillant secondaire 20 est formé d'une masse 22 suspendue par un ressort 21 à la paroi 32 et comportant un amortisseur 23. L'amortisseur 23 évite la mise en oscillation de la masse 22 lorsque celle-ci est par exemple excitée à la fréquence de résonance du système oscillant 20. L'amortisseur 23 transforme l'énergie d'oscillation par exemple en chaleur. Les deux masses 12, 22 sont couplées par un ressort 30. Une oscillation du système oscillant primaire 10, notamment à sa fréquence de résonance, peut être amortie rapidement au niveau du système oscillant secondaire 20 par le couplage par le ressort 30. La constante du ressort 30 peut être choisie pour que le système oscillant primaire 10 oscille au moins pendant un certain temps sans être influencé par le système oscillant secondaire 20 et que la transmission d'énergie se fasse seulement de manière retardée (ou temporisée). Il est évident pour le spécialiste que l'équation des oscillations valable pour des systèmes mécaniques s'applique également à des oscillations électromagnétiques. According to the diagrammatic view of FIG. 1 there are two oscillating systems 10, 20, mechanical, coupled by a spring 30. The primary bone-celerating system 10 consists of a mass 12 suspended by a spring 11 to a wall 32. secondary oscillating system 20 is formed of a mass 22 suspended by a spring 21 to the wall 32 and comprising a damper 23. The damper 23 prevents the oscillation of the mass 22 when it is for example excited at the frequency resonant of the oscillating system 20. The damper 23 converts the oscillation energy for example into heat. The two masses 12, 22 are coupled by a spring 30. An oscillation of the primary oscillating system 10, in particular at its resonant frequency, can be rapidly damped at the secondary oscillating system 20 by the coupling by the spring 30. The constant of the spring 30 may be chosen so that the primary oscillating system 10 oscillates for at least a certain time without being influenced by the secondary oscillating system 20 and the energy transmission is only delayed (or delayed). It is obvious to the specialist that the oscillation equation valid for mechanical systems also applies to electromagnetic oscillations.
La vue de la figure 2 montre un premier mode de réalisation du capteur à ultrasons 100. Le système oscillant primaire 10 se compose principalement d'une membrane 13 excitée par un élément piézo-électrique 14 pour vibrer et générer ainsi des ondes d'ultrasons. Les lignes électriques 15 assurent l'alimentation en énergie de l'élément piézo- électrique 14. Une lamelle métallique 24, libre en mouvement, est collée par de l'adhésif 23 à l'élément piézo-électrique 14 et grâce à sa souplesse et à sa masse propre, elle fonctionne comme système champ-masse ou comme système oscillant secondaire 20. The view of Figure 2 shows a first embodiment of the ultrasonic sensor 100. The primary oscillating system 10 consists mainly of a membrane 13 excited by a piezoelectric element 14 to vibrate and thereby generate ultrasonic waves. The power lines 15 supply the energy of the piezoelectric element 14. A metal strip 24, free in motion, is adhered by adhesive 23 to the piezoelectric element 14 and thanks to its flexibility and to its own mass, it functions as a field-mass system or as a secondary oscillating system 20.
La membrane 13 oscille de préférence à sa fréquence de ré- sonance comme l'indiquent les flèches U pour émettre de telles ondes d'ultrasons. Pour permettre une commutation rapide du mode d'émission au mode de réception, on amortit l'oscillation de la membrane 13 par le système oscillant secondaire 20, la lamelle métallique 24 oscillant comme l'indique la flèche D. En plus, on peut amortir mécaniquement l'oscillation de la lamelle métallique 24 par une mousse d'amortissement 25 dans le boîtier 16 du capteur à ultrasons 100. La mousse d'amortissement 25 correspond à l'amortisseur 23 de la figure 1. Ainsi, les oscillations de la membrane 13 s'atténuent rapidement à la fin de l'excitation de la membrane 13 par l'élément piézo-électrique 14 et on peut détecter les ondes d'ultrasons qui arrivent sur la membrane 13. La colle 23 sert au couplage mécanique entre la lamelle métallique 24 libre en mouvement de l'élément piézo-électrique 14 et on peut choisir ses propriétés élastiques pour avoir une transmission temporisée de l'énergie de la membrane 13 vers la plaquette métallique 24. Les plages de résonance des deux systèmes oscillants 10, 20 se chevauchent de préférence. The membrane 13 preferably oscillates at its resonant frequency as indicated by the arrows U to emit such ultrasonic waves. To enable rapid switching of the transmission mode to the reception mode, the oscillation of the diaphragm 13 is damped by the secondary oscillating system 20, the oscillating metal strip 24 as indicated by the arrow D. In addition, it is possible to dampen mechanically the oscillation of the metal strip 24 by a damping foam 25 in the housing 16 of the ultrasonic sensor 100. The damping foam 25 corresponds to the damper 23 of Figure 1. Thus, the oscillations of the membrane 13 attenuate rapidly at the end of the excitation of the membrane 13 by the piezoelectric element 14 and it is possible to detect the ultrasonic waves that arrive on the membrane 13. The glue 23 is used for the mechanical coupling between the lamella metal free movement 24 of the piezoelectric element 14 and one can choose its elastic properties to have a delayed transmission of the energy of the membrane 13 to the metal plate 24. The resonance ranges Of the two oscillating systems 10, 20 preferably overlap.
Selon le mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 3, le second système oscillant 20 se compose d'une lamelle métallique 26 encastrée dans le boîtier 16 du capteur à ultrasons 100; cette la- melle est également noyée dans une mousse d'amortissement 25. Un autre élément piézo-électrique 27 est prévu sur la plaquette métallique 26 encastrée solidairement. Cet autre élément piézo-électrique peut exciter la lamelle métallique 26 pour vibrer. Le second élément piézo-électrique 27 est relié à un élément de circuit 33 et est par exemple commandé par celui-ci en étant couplé par celui-ci au premier système oscillant 10. La tension électrique induite par les oscillations après impulsion de la membrane 13 comme l'indiquent les flèches U dans l'élément piézo- électrique 14 du premier système oscillant 10 est transmise par les lignes électriques 15 à l'élément de circuit 33 qui transmet cette tension de manière temporisée au second élément piézo-électrique 27 pour avoir le meilleur amortissement possible du premier système oscillant 10 ou pré- lever de l'énergie d'oscillation de manière temporisée de la membrane 13. La lamelle métallique 26, solidairement encastrée, vibre dans la mousse d'amortissement 25 comme l'indique la flèche E. L'amortissement se produit seulement après que le premier système oscillant 10 ait oscillé pendant un certain temps d'une manière pratiquement non perturbée par le système oscillant secondaire 20 pour émettre ou recevoir des ondes d'ultrasons. According to the embodiment of the invention shown in Figure 3, the second oscillating system 20 consists of a metal strip 26 embedded in the housing 16 of the ultrasonic sensor 100; this washer is also embedded in a damping foam 25. Another piezoelectric element 27 is provided on the metal plate 26 integrally embedded. This other piezoelectric element can excite the metal strip 26 to vibrate. The second piezoelectric element 27 is connected to a circuit element 33 and is for example controlled by it by being coupled thereto to the first oscillating system 10. The electrical voltage induced by the oscillations after pulse of the membrane 13 as indicated by the arrows U in the piezoelectric element 14 of the first oscillating system 10 is transmitted by the electrical lines 15 to the circuit element 33 which transmits this voltage in a delayed manner to the second piezoelectric element 27 to have the best possible damping of the first oscillating system 10 or taking oscillation energy in a delayed manner from the diaphragm 13. The metal lamella 26, integrally recessed, vibrates in the damping foam 25 as indicated by the arrow E. The damping occurs only after the first oscillating system 10 has oscillated for a time in a substantially undisturbed manner by the secondary oscillating system 20 for transmitting or receiving ultrasonic waves.
2860736 92860736 9
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2003146620 DE10346620A1 (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Ultrasonic sensor with a diaphragm and a piezo element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2860736A1 true FR2860736A1 (en) | 2005-04-15 |
| FR2860736B1 FR2860736B1 (en) | 2014-07-04 |
Family
ID=34353344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0452243A Expired - Fee Related FR2860736B1 (en) | 2003-10-08 | 2004-10-04 | ULTRASONIC SENSOR COMPRISING A MEMBRANE AND A PIEZOELECTRIC ELEMENT |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10346620A1 (en) |
| FR (1) | FR2860736B1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010027780A1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Robert Bosch Gmbh | Method for driving an ultrasonic sensor and ultrasonic sensor |
| DE102010062593A1 (en) | 2010-12-08 | 2012-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Ultrasonic sensor with a damping device and use thereof |
| DE102013211533A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Ultrasonic transducer and method for operating an ultrasonic transducer |
| DE102016120120A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Sensor device for a motor vehicle with a arranged on a membrane damping element, arrangement, driver assistance system and motor vehicle |
| DE102017209823A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Robert Bosch Gmbh | ultrasonic sensor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1249628A (en) * | 1968-01-12 | 1971-10-13 | Janos Szilard | Improvements in or relating to ultrasonic pulse-echo systems |
| US5025666A (en) * | 1986-06-10 | 1991-06-25 | Nissan Motor Company, Limited | Transducer with built-in printed circuit board |
| US5541467A (en) * | 1992-07-03 | 1996-07-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating unit |
| DE19605502C1 (en) * | 1996-02-14 | 1997-04-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Ultrasonic transducer for distance measurement |
-
2003
- 2003-10-08 DE DE2003146620 patent/DE10346620A1/en not_active Withdrawn
-
2004
- 2004-10-04 FR FR0452243A patent/FR2860736B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1249628A (en) * | 1968-01-12 | 1971-10-13 | Janos Szilard | Improvements in or relating to ultrasonic pulse-echo systems |
| US5025666A (en) * | 1986-06-10 | 1991-06-25 | Nissan Motor Company, Limited | Transducer with built-in printed circuit board |
| US5541467A (en) * | 1992-07-03 | 1996-07-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating unit |
| DE19605502C1 (en) * | 1996-02-14 | 1997-04-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Ultrasonic transducer for distance measurement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10346620A1 (en) | 2005-05-04 |
| FR2860736B1 (en) | 2014-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10067099B2 (en) | Method for controlling an ultrasonic sensor and ultrasonic sensor | |
| EP2381271B1 (en) | Self-tuning acoustic measurement system | |
| US8087297B2 (en) | Vibrating debris remover | |
| CN103703388B (en) | Utilize the apparatus and method of the surrounding environment of coherent detection motor vehicle | |
| EP2076061B1 (en) | Ultrasonic transducer | |
| CN112912184B (en) | Acoustic transducer and method for operating an acoustic transducer | |
| JPH11153472A (en) | Device for measuring and/or monitoring filling level | |
| WO2016175327A1 (en) | Ultrasonic sensor | |
| FR2860736A1 (en) | Ultrasound sensor for motor vehicle, has piezo-electric unit provided on lamella embedded in damping foam, and connected to circuit that transmits electric voltage to remove oscillation energy from membrane in temporized manner | |
| JP2007212349A (en) | Obstacle detection device | |
| JP2008232801A (en) | Ultrasonic transducer and ultrasonic level gage | |
| JP3062170B2 (en) | Sound conversion device | |
| CN110709175A (en) | Ultrasonic sensor | |
| US20160142822A1 (en) | Electroacoustic transducer | |
| JP2009515137A (en) | Field device for measuring and / or monitoring process variables (PV) | |
| KR101770913B1 (en) | An angular velocity estimator using driving force and a robot including the same | |
| FR2968770B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ENTRYING AN OBJECT INTO AN ENVIRONMENT BY AN ULTRASONIC SIGNAL | |
| JP3528491B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
| JPH09304511A (en) | Ultrasonic sensor for vehicle | |
| JP4752846B2 (en) | Obstacle detection device | |
| JP7480637B2 (en) | Object detection device | |
| FR2867238A1 (en) | Telescopic device e.g. vibration damper, for motor vehicle, has determination unit determining duration of displacement of ultrasonic wave between ultrasonic transmitter and detector to determine position of rod with respect to cylinder | |
| JP4598747B2 (en) | Ranging sensor and equipment equipped with the same | |
| JP2006090809A (en) | Liquid level detector and its manufacturing method | |
| CN107847979B (en) | Acoustic transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150630 |