超声波换能器、超声波传感器、物体检测装置、物体检测方法以及物体检测程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及超声波换能器、超声波传感器、物体检测装置、物体检测方法以及物体检测程序。超声波换能器(4)具备换能器壳体(5)和超声波元件(6)，换能器壳体形成为具有侧板部(51)和底板部(52)的有底筒状，上述侧板部形成为包围中心轴(DA)的筒状，上述底板部封闭轴向上的侧板部的一端侧以构成隔膜(50)。超声波元件(6)以面对由侧板部和底板部包围的内部空间(53)的方式固定地支承于底板部。超声波元件配置在相对于与轴向正交的面内方向上的隔膜的中心位置(P)向面内方向偏移的位置，以能够生成具有第一指向特性的第一发送波和具有第二指向特性的第二发送波，该第二指向特性是与第一指向特性不同的指向特性且降低轴向的声压。一指向特性不同的指向特性且降低轴向的声压。一指向特性不同的指向特性且降低轴向的声压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波换能器、超声波传感器、物体检测装置、物体检测方法以及物体检测程序
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2020年3月20日申请的日本专利申请编号2020－50359的优先权，并在此通过参照编入其记载内容。


[0003]本公开涉及超声波换能器以及具备该超声波换能器的超声波传感器。另外，本公开涉及使用所述的超声波换能器检测物体的物体检测装置以及物体检测方法、及由所述的物体检测装置执行的物体检测程序。

技术介绍

[0004]专利文献1所记载的超声波收发器具备大小不同的两个有底筒状壳体。具体而言，所述的超声波收发器具有：将形状较大的一个有底筒状壳体的底面与另一个有底筒状壳体的开口部固定，并将压电元件粘贴到该另一个有底筒状壳体的底面外部的结构。
[0005]根据这样的结构，能够使一个超声波收发器产生不同的两个共振频率。由此，能够通过一个超声波收发器进行近距离以及远距离的检测。具体而言，例如为了检测远距离，使指向特性锐化，以消除地面等所引起的误检测。
[0006]专利文献1：日本特开2009－267472号公报
[0007]在专利文献1所记载的超声波收发器中，不同的两个共振频率各自的指向特性均在中心轴上成为最大声压，并成为以该中心轴为中心的轴对称的纺锤形状。不同的两个共振频率彼此的指向特性的差异主要表现为指向角即声压半衰角的差异。因此，例如难以区分近距离检测出的物体是从地面突出的车轮止滑器等低高度突起物还是存在于超声波收发器的正面的墙壁等高高度构造物。
专利
技术实现思路

[0008]本公开是鉴于上述所例示的情况等而完成的。即，本公开例如提供与以往技术相比物体检测性能优异的超声波换能器、以及具备该超声波换能器的超声波传感器。或者，本公开例如提供使用所述的超声波换能器检测物体的物体检测装置、物体检测方法以及物体检测程序。
[0009]根据本公开的一个观点，超声波换能器具备：
[0010]换能器壳体，形成为具有侧板部和底板部的有底筒状，上述侧板部形成为包围中心轴的筒状，上述底板部封闭与上述中心轴平行的轴向上的上述侧板部的一端侧以构成能够进行超声波振动的隔膜；以及
[0011]超声波元件，以面对由上述侧板部和上述底板部包围的内部空间的方式固定地支承于上述底板部，并对电信号和超声波振动进行转换，
[0012]上述超声波元件配置在相对于与上述轴向正交的面内方向上的上述隔膜的中心
位置向上述面内方向偏移的位置，以能够生成具有第一指向特性的第一发送波和具有第二指向特性的第二发送波，上述第二指向特性是与上述第一指向特性不同的指向特性且降低上述轴向的声压。
[0013]根据本公开的另一个观点，超声波传感器具备：
[0014]上述超声波换能器；以及
[0015]控制电路元件，与上述超声波换能器电连接，以切换上述第一振动模式和上述第二振动模式，
[0016]上述控制电路元件通过驱动设置于上述中心位置的上述超声波元件而不驱动设置在与上述中心位置不同的上述位置的上述超声波元件来生成上述第一发送波，并且通过不驱动设置于上述中心位置的上述超声波元件而驱动设置在与上述中心位置不同的上述位置的上述超声波元件来生成上述第二发送波。
[0017]根据本公开的又一个观点，超声波传感器具备：
[0018]上述超声波换能器；以及
[0019]控制电路元件，与上述超声波换能器电连接，以切换上述第一振动模式和上述第二振动模式，
[0020]上述控制电路元件以同相和反相之间切换一对上述超声波元件的驱动定时。
[0021]根据本公开的又一个观点，物体检测装置构成为使用上述超声波换能器来检测存在于搭载有上述超声波换能器的车辆的周围的物体。
[0022]该物体检测装置具备：
[0023]振幅信息获取部，获取与从上述超声波换能器发送的发送波被上述物体反射的反射波的振幅对应的振幅信息；
[0024]测距信息获取部，基于上述反射波来获取与上述物体的距离所对应的测距信息；以及
[0025]判定部，根据基于具有在上述车辆的车高方向隔着上述中心轴对称的上述第二指向特性的上述发送波亦即上述第二发送波的上述反射波所获取的上述测距信息以及/或者上述振幅信息，来判定成为上述车辆的行进的障碍的上述物体亦即障碍物的存在。
[0026]根据本公开的又一个观点，物体检测方法是使用上述超声波换能器来检测存在于搭载有上述超声波换能器的车辆的周围的物体的方法，包含以下的处理或者步骤：
[0027]获取与从上述超声波换能器发送的发送波被上述物体反射的反射波的振幅对应的振幅信息；
[0028]基于上述反射波来获取与上述物体的距离所对应的测距信息；以及
[0029]根据基于具有在上述车辆的车高方向隔着上述中心轴对称的上述第二指向特性的上述发送波亦即上述第二发送波的上述反射波所获取的上述测距信息以及/或者上述振幅信息，来判定成为上述车辆的行进的障碍的上述物体亦即障碍物的存在。
[0030]根据本公开的又一个观点，物体检测程序是由物体检测装置执行的程序，该物体检测装置构成为使用上述超声波换能器来检测存在于搭载有该超声波换能器的车辆的周围的物体，
[0031]由上述物体检测装置执行的处理包含：
[0032]获取与从上述超声波换能器发送的发送波被上述物体反射的反射波的振幅对应
的振幅信息的处理；
[0033]基于上述反射波，来获取与上述物体的距离所对应的测距信息的处理；以及
[0034]根据基于具有在上述车辆的车高方向隔着上述中心轴对称的上述第二指向特性的上述发送波亦即上述第二发送波的上述反射波获取的上述测距信息以及/或者上述振幅信息，来判定成为上述车辆的行进的障碍的上述物体亦即障碍物的存在的处理。
[0035]此外，在申请文件的各部分中，有对各要素标注带括号的参照附图标记的情况。然而，这样的参照附图标记只不过示出该要素与后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系的简单的一个例子。因此，本公开并不受上述的参照附图标记的记载的任何限定。
附图说明
[0036]图1是表示搭载有第一实施方式的超声波传感器的车辆的外观的立体图。
[0037]图2是表示图1所示的超声波传感器的示意性的装置构成的剖视图。
[0038]图3是表示图2所示的超声波换能器的第一构成例的仰视图。
[0039]图4是表示图2所示的超声波换能器的第二构成例的立体图。
[0040]图5A是表示设置于图4所示的换能器壳体的隔膜中的第一振动模式的剖视图。
[0041]图5B是表示设置于图4所示的换能器壳体的隔膜中的第一振动模式的立体图。
[0042]图6A是表示设置于图4所示的换能器壳体的隔膜中的第二振动模式的剖视图。
[0043]图6B是表示设置于图4所示的换能器壳体的隔膜中的第二振动模式的立体图。
[0044]图7是表示图3以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声波换能器，是超声波换能器(4)，具备：换能器壳体(5)，形成为具有侧板部(51)和底板部(52)的有底筒状，上述侧板部形成为包围中心轴(DA)的筒状，上述底板部封闭与上述中心轴平行的轴向上的上述侧板部的一端侧以构成能够进行超声波振动的隔膜(50)；以及超声波元件(6)，以面对由上述侧板部和上述底板部包围的内部空间(53)的方式固定地支承于上述底板部，并对电信号和超声波振动进行转换，上述超声波元件配置在相对于与上述轴向正交的面内方向上的上述隔膜的中心位置(PC)向上述面内方向偏移的位置，以能够生成具有第一指向特性的第一发送波和具有第二指向特性的第二发送波，上述第二指向特性是与上述第一指向特性不同的指向特性且降低上述轴向的声压。2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其中，上述换能器壳体还具有突起部(523)，以向上述内部空间侧突出的方式设置于上述侧板部或者上述底板部。3.根据权利要求1或者2所述的超声波换能器，其中，上述中心位置是与上述第一指向特性对应的上述隔膜的第一振动模式下的波腹位置、且是与上述第二指向特性对应的上述隔膜的第二振动模式下的波节位置，在上述面内方向上，上述超声波元件配置于与上述中心位置不同的位置。4.根据权利要求3所述的超声波换能器，其中，上述超声波元件配置于上述第二振动模式下的波腹位置。5.根据权利要求3或者4所述的超声波换能器，其中，上述隔膜形成为厚度恒定的平板状、且具有相互正交的长边方向以及短边方向的椭圆形，上述侧板部具有：薄壁部(511)，形成为具有规定厚度的部分圆筒状，并分别设置于上述长边方向上的两端部；以及厚壁部(512)，形成为比上述薄壁部厚，并分别设置于上述短边方向上的两端部，在上述隔膜仅设置有一个上述超声波元件。6.根据权利要求3或者4所述的超声波换能器，其中，在上述隔膜中，在上述中心位置仅设置一个上述超声波元件，并且在与上述中心位置不同的位置仅设置有一个上述超声波元件。7.根据权利要求3或者4所述的超声波换能器，其中，在上述隔膜隔着上述中心位置对称地设置有一对上述超声波元件。8.一种超声波传感器，是超声波传感器(1)，具备：权利要求6所述的上述超声波换能器；以及控制电路元件(25)，与上述超声波换能器电连接，以切换上述第一振动模式和上述第二振动模式，上述控制电路元件通过驱动设置于上述中心位置的上述超声波元件而不驱动设置在与上述中心位置不同的上述位置的上述超声波元件来生成上述第一发送波，并且通过不驱动设置于上述中心位置的上述超声波元件而驱动设置在与上述中心位置不同的上述位置的上述超声波元件来生成上述第二发送波。
9.一种超声波传感器，是超声波传感器(1)，具备：权利要求7所述的上述超声波换能器；以及控制电路元件(25)，与上述超声波换能器电连接，以切换上述第一振动模式和上述第二振动模式，上述控制电路元件以同相和反相切换一对上述超声波元件的驱动定时。10.一种物体检测装置，是构成为使用上述超声波换能器来检测存在于搭载有权利要求1～7中任意一项所述的上述超声波换能器的车辆(V)的周围的物体的物体检测装置(700)，具备：振幅信息获取部(741)，获取与从上述超声波换能器发送的发送波被...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐竹正义，近藤大，青嶋春香，深堀兼史，上月康平，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：