[发明专利]用于有源地抑制声学换能器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于有源地抑制声学换能器的方法和装置。

背景技术

在本发明的技术领域中，也就是说在对环境进行声学扫描的领域中，已知包括在环境中发出脉冲并且接收在那里反射的脉冲以通过分析能够推断出出对象的距离的方法。

所使用的换能器是具有薄膜的声学换能器，该薄膜必然具有一定质量，其中该薄膜还具有弹力，使得得出回振特性。压电换能器对于其压电层具有相同的特性。在先前的激励之后的回振出于多种原因是不希望的，至少是由于由此引起的最小距离，因为该换能器在振动（作为先前激励的结果）基本上衰减时才可以作为在对象处反射的声的接收器使用。

因此已知的是，除了自抑制以外还无源地借助于抑制元件来抑制薄膜，其中例如使用泡沫。但是由此在两个换能方向上、也就是说在发出声脉冲和在接收声脉冲时，灵敏性明显降低。

例如从申请DE 101 36 628 A中已知，有源地抑制薄膜，所通过的方式是，为了压制回振在换能器处施加相反的信号，其中抑制信号与回振的叠加导致振幅减小。该方法只有在预先给定的恒定的抑制信号频率对应于换能器的谢振频率时才导致令人满意的抑制。此外在抑制期间也需要持续的测量信号。这将已知方法的应用限制到特定的换能器种类。

发明内容

因此本发明的任务是，规定一种用于有源地抑制声学换能器的机制，该机制适合于许多换能器种类或如下类型的换能器，该类型具有静态（在各个运行周期之间）不同的和动态（在一个运行周期期间）变化的特征。

该任务通过根据独立权利要求的方法和装置来解决。

本发明使得能够对几乎所有声学换能器进行有源抑制，尤其是对其谐振频率不能再制造时准确预知的换能器以及对于其谐振频率可变的换能器。所述方法可以用于其谐振频率在运行期间改变的换能器，所述改变尤其是由于在声学系统中由污染造成的变化、老化、变化的轴承电压（Lagerspannung）、周围声学元件的变化等造成。本发明使得能够为许多换能器获得明显减少的回振时间，而无需使用明显减小换能器的作用范围和效率的无源抑制元件。本发明还可以与传统的无源抑制或与具有减少的抑制特性的无源抑制相组合地使用，以便因此例如能够更顺利地进行抑制。尤其是可以使用具有大制造容差的换能器，因为本发明实现了单独的和连续的适配。最后，在制造期间无需执行频率平衡；同样不需要对于动态地或在使用寿命期间变化的特性提供匹配以便（尤其是）根据每个当前的谐振频率来匹配抑制信号的部件（例如电容器），所述匹配例如温度补偿或对老化效应的补偿。借助于本发明可以通过有源的抑制干预来阻止差频（Schwebung），所述差频可能明显延长回振时间。

本发明所基于的方案是，在有源抑制的情况下不从固定地预先给定的谐振频率出发（该谐振频率例如从结构类型得出），而是获取当前的振动频率，以便以该频率、与当前的声学和系统相关特性相匹配地提供有源抑制。这通过如下方式实现：观察回振，以便可以从中推断出换能器或总的声学系统的当前的变化的谐振频率或振动频率。基于该信息，可以对为了进行有源抑制施加到换能器上的抑制信号的频率进行特别的匹配。在微小的不匹配（例如不同的谐振和抑制频率、相移）的情况下，如在现有技术中可能出现的那样，不出现消除，而是得出其振幅大于所抑制的回振振幅的振动。

除了观察回振过程以便产生换能器的当前振动频率并且因此产生换能器的谐振频率，还可以在激励换能器期间获取电参量，例如在施加激励电器时流动的电流。从必要时存在的相移中可以推断出换能器的固有谐振频率，该固有谐振频率预先给定必须用其来进行抑制脉冲的频率。

但是优选的，根据本发明获取由对换能器的激励所引起的振动的频率。因此对换能器进行激励并且随后（即在激励结束以后或随着激励的结束）获取换能器信号，该换能器信号的频率对应于谐振频率并且该频率因此也对应于用于进行激励和抑制的频率。对于激励得出两个替换方案，其中在第一替换方案中，用于对环境进行声学扫描的常见的激励脉冲也被用于产生回振，使得在输送该激励脉冲之后获取到振动频率。