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KR100593775B1 - 초음파 센서 - Google Patents

초음파 센서 Download PDF

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KR100593775B1
KR100593775B1 KR1020040034505A KR20040034505A KR100593775B1 KR 100593775 B1 KR100593775 B1 KR 100593775B1 KR 1020040034505 A KR1020040034505 A KR 1020040034505A KR 20040034505 A KR20040034505 A KR 20040034505A KR 100593775 B1 KR100593775 B1 KR 100593775B1
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KR
South Korea
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piezoelectric vibrator
ultrasonic sensor
reverberation
compensating
reverberation time
Prior art date
Application number
KR1020040034505A
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Inventor
오다기요나리
마에다마나부
마쯔오까히사나가
사또요시히사
다께이찌마사까즈
Original Assignee
가부시키가이샤 덴소
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Publication date
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Abstract

초음파 센서는 압전 진동자(1), 잔향 측정 장치(5) 및 보상 장치(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)를 포함한다. 압전 진동자(1)는 초음파를 송신하도록 진동하고, 송신된 초음파의 반사파를 수신하고 압전 진동자(1)의 진동에 대응하는 출력 신호를 생성한다. 잔향 측정 장치(5)는 출력 신호로부터 압전 진동자(1)의 잔향 시간을 측정한다. 보상 장치(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)는 측정된 잔향 시간에 따라서 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상한다. 따라서, 초음파 센서는 검출 정확성의 감소와 짧은 거리에 있는 장애물의 검출의 불가능성을 유발할 수도 있는 잔향 시간을 감소시킬 수 있다.
초음파 센서, 압전 진동자, 잔향 측정 장치, 보상 장치, 차량 소나

Description

초음파 센서 {ULTRASONIC SENSOR}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 센서의 회로도.
도2는 제1 실시예에 따른 초음파 센서의 잔향 시간의 조정 처리의 흐름도.
도3a는 잔향 시간이 미리 정해진 경계 시간(Tth)을 초과하지 않은 때의 압전 진동자로부터의 출력 신호의 파형도이고, 도3b는 잔향 시간이 미리 정해진 경계 시간(Tth)을 초과한 때의 출력 신호의 파형도.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 센서의 회로도.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 센서의 회로도.
도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 센서의 회로도.
도7은 콘덴서의 온/오프(ON/OFF)를 위한 단일 스위치를 갖는 초음파 센서의 회로도.
도8은 종래 기술에 따른 초음파 센서의 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 압전 진동자
2a, 2b, 2c : 콘덴서
3a, 3b, 3c : 스위치
4 : 구동 회로
5 : 출력 신호 처리 회로
6 : 스위치 구동 회로
7 : 온도 센서
8a 내지 8c : 콘덴서
10a, 10b : 코일
본 발명은 차량 등에 사용되는 초음파 센서에 관한 것이다.
초음파 센서는 초음파를 송수신함에 의해서 장애물을 검출하는 장애물 검출 센서로서 사용된다. 이 초음파 센서는 압전 진동자를 갖는다. 압전 진동자는 진동하여 초음파을 송신하고 장애물로부터의 반사파를 수신하여, 장애물이 검출될 수 있다.
그러나, 상기 초음파 센서는 압전 진동자의 정규 진동(normal vibration) 후에 잔향(reverberation)이 발생하는 단점을 갖는다. 따라서, 센서의 검출 정확도가 감소될 수도 있고 잔향이 장시간 계속된다면 초음파 센서가 짧은 거리에 있는 장애물을 검출할 수 없을 수도 있다.
잔향 시간을 적절한 범위에 있도록 조정하기 위해서, 압전 진동자의 정전 용량을 보상하기 위한 콘덴서(capacitor)가 사용될 수 있다.
도8에 도시된 바와 같은 일본 특개평8-237796호에서는, 초음파 센서가 센서 출력의 온도 드리프트(temperature drift)를 감소시키기 위해서 압전 진동자(J1)와 병렬로 접속된 콘덴서(J2)를 갖는다. 초음파 센서의 온도가 변화될 때, 콘덴서(J2)의 정전 용량은 압전 진동자(J1)의 정전 용량 변화의 반대 방향으로 변화한다. 즉, 압전 진동자(J1)의 정전 용량 변화가 상쇄될 수 있다.
그러나, 압전 진동자(J1) 및 콘덴서(J2)의 특성은 불균일하다. 따라서, 압전 진동자(J1)의 정전 용량의 증가량과 콘덴서(J2)의 정전 용량의 감소량이 동일하지 않다. 따라서, 온도 보상은 정확하게 수행될 수 없고 온도 드리프트가 발생한다. 더욱이, 정전 용량을 보상하는 온도 범위가 콘덴서(J2)의 특성에 따라 제한될 수도 있다. 따라서, 일본 특개평8-237796호에 개시된 기술은 잔향 시간을 조정하는 데는 만족스럽지 못하다.
일본 특개평11-103496호에서, 초음파 센서는 전송될 초음파의 음압과 반사파에 대한 감도를 개선하기 위하여 압전 진동자와 병렬로 선택적으로 접속 및 접속해제되는 콘덴서를 갖는다. 콘덴서는 압전 진동자가 초음파를 송신할 때 접속된다. 반대로, 콘덴서는 압전 진동자가 반사파를 수신할 때 접속해제된다. 따라서, 송신되는 초음파의 음압과 반사파에 대한 감도를 개선하기 위해서 공진 주파수 및 반공진 주파수가 변화된다. 그러나, 잔향 시간은 콘덴서를 접속 또는 접속해제함에 의해서만으로는 적절하게 조정될 수 없다. 따라서, 일본 특개평11-103496호에 개시된 기술은 잔향 시간을 조정하는 데는 만족스럽지 못하다.
전술한 문제점을 고려하여, 잔향 시간을 적절한 범위 내로 조정하기 위하여 압전 진동자의 정전 용량을 보상할 수 있는 초음파 센서를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 초음파 센서는 압전 진동자, 잔향 측정 수단 및 보상 수단을 포함한다.
압전 진동자는 진동하여 초음파를 송신하고, 송신된 초음파의 반사파를 수신하고 압전 진동자의 진동에 대응하는 출력 신호를 발생한다. 잔향 측정 수단은 출력 신호로부터 압전 진동자의 잔향 시간을 측정한다. 보상 수단은 측정된 잔향 시간에 따라 압전 진동자의 동작 특성을 보상한다.
따라서, 초음파 센서는 압전 진동자의 정전 용량을 보상할 수 있고 잔향 시간은 미리 정해진 범위 내에서 조정될 수 있다. 따라서, 초음파 센서는, 검출 정확도의 감소 및 짧은 거리에 있는 장애물의 검출의 불가능성을 유발할 수 있는 잔향 시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적 및 장점은 첨부된 도면과 함께 취해진 바람직한 실시예의 후속 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다.
[제1 실시예]
도1에서, 초음파 센서는 초음파의 송수신 모두를 위한 장애물 검출 센서로서 적용된다. 예를 들면, 이 장애물 검출 센서는 차량에 장착되어 차량의 코너 근방의 장애물을 검출한다. 이 장애물 검출 센서는 압전 진동자(1)로부터 초음파를 송신하고 검출 물체에 대응하는 장애물로부터 반사파를 수신한다. 따라서, 이 장애 물 검출 센서는 장애물의 존재를 검출한다.
초음파 센서는 압전 진동자(1), 용량 성분으로서 복수의 콘덴서(2a, 2b, 2c), 복수의 스위치(3a, 3b, 3c), 진동자 구동 회로(4), 출력 신호 처리 회로(5) 및 스위치 구동 회로(6)를 포함한다.
압전 진동자(1)는 하우징(도시 생략)에 부착된다. 압전 진동자(1)는 진동하여 초음파를 송신하고 장애물로부터의 반사파를 수신한다. 압전 진동자(1)의 진동에 대응하는 출력 신호가 출력 신호 처리 회로(5)로 출력된다.
콘덴서(2a, 2b, 2c)는 온도 변화에 기인한 압전 진동자(1)의 정전 용량의 변화 또는 제품의 불균일함에 기인한 공진 특성의 차이를 보상하는 데 사용된다. 각각의 콘덴서(2a, 2b, 2c)는 압전 진동자(1)와 병렬로 접속된다. 비록 3개의 콘덴서가 제1 실시예에서 사용되고 있지만, 콘덴서의 개수는 특별히 제한되는 것은 아니다. 각각의 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 정전 용량은 압전 진동자(1)의 정전 용량 특성에 따라 결정된다. 여기서, 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 정전 용량이 동일한 지의 여부는 중요하지 않다.
스위치(3a, 3b, 3c)는 콘덴서(2a, 2b, 2c)에 각각 직렬로 접속되어 스위치 구동 회로(6)에 의해 온(ON) 또는 오프(OFF)되게 구동된다. 따라서, 콘덴서(2a, 2b, 2c)는 압전 진동자(1)로부터 접속 또는 접속해제될 수 있다.
진동기 구동 회로(4)는 압전 진동자(1)를 구동한다. 구체적으로, 진동기 구동 회로(4)는 압전 진동자(1)에 미리 정해진 레벨의 전압을 인가하여 압전 진동자(1)가 진동하여 초음파를 송신하게 한다.
압전 진동자(1)는 장애물로부터 반사파를 수신하여 진동한다. 압전 진동자(1)의 진동에 대응하는 출력 신호가 출력 신호 처리 회로(5)로 출력된다. 출력 신호 처리 회로(5)는 출력 신호가 진동기 구동 회로(4)에 의해 압전 진동자(1)에 인가된 전압보다 낮게 감쇄되었기 때문에 출력 신호를 증폭한다. 그 후, 출력 신호 처리 회로(5)는 초음파 센서의 센서 출력 신호를 출력하도록 다양한 연산을 수행한다. 예를 들면, 센서 출력 신호는 경보 버저(alarming buzzer) 구동 회로에 입력된다. 경보 버저 구동 회로는 장애물의 존재 또는 장애물까지의 거리를 판단하여 경보 버저를 울리는 것과 같은 처리를 수행한다.
더욱이, 제1 실시예에서는, 출력 신호 처리 회로(5)는 압전 진동자(1)로부터의 출력 신호의 잔향 시간을 측정한다. 잔향 시간을 측정하기 위하여, 예를 들면 타이머가 출력 신호 처리 회로(5)에 제공된다. 측정된 잔향 시간이 미리 정해진 경계 시간을 초과한 때, 출력 신호 처리 회로(5)는 미리 정해진 경계 시간보다 짧게 되도록 잔향 시간을 조정하기 위해서 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합을 결정한다. 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합을 결정하기 위해서, 예를 들면 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치 제어 특성을 미리 저장하고 있다. 스위치 제어 특성은 대응하는 측정된 잔향 시간에서 선택될, 측정된 잔향 시간과 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합 사이의 관계이다. 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치 제어 특성에 기초하여 측정된 잔향 시간에 따른 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합을 결정한다. 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 결정된 조합을 나타내는 스위치 상태 신호를 스위치 구 동 회로(6)로 출력한다.
스위치 구동 회로(6)는 출력 신호 처리 회로(5)로부터의 스위치 상태 신호에 기초하여 스위치(3a, 3b, 3c)가 온 또는 오프되도록 구동한다. 따라서, 각각의 콘덴서(2a, 2b, 2c)가 압전 진동자(1)에 접속되거나 또는 이로부터 접속해제된다. 따라서, 압전 진동자(1)의 정전 용량에 대한 보상이 수행되고 잔향 시간은 미리 정해진 경계 시간보다 짧도록 조정될 수 있다.
구체적으로는, 도2에 도시된 바와 같이, 잔향 시간을 조정하기 위해서 후속 조정 처리가 출력 신호 처리 회로(5)에 의해 수행된다.
우선, 단계 S110에서, 잔향 시간(T)이 출력 신호 처리 회로(5)에 의해 측정된다. 잔향 시간(T)이 측정되기 전에, 전술한 바와 같이, 압전 진동자(1)는 초음파를 송신하고, 장애물로부터의 반사파를 수신하고 진동한다. 압전 진동자(1)는 압전 진동자(1)의 진동에 대응하는 출력 신호를 출력 신호 처리 회로(5)로 출력한다. 출력 신호 처리 회로(5)는 출력 신호를 증폭한다. 타이머 등을 사용하여, 출력 신호 처리 회로(5)는 증폭된 출력 신호가 미리 정해진 크기까지 감쇄되는데 걸리는 시간을 측정한다. 측정된 시간이 잔향 시간(T)이다.
다음으로, 단계 S120에서, 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 긴 지의 여부가 판단된다. 여기서, 미리 정해진 경계 시간(Tth)은 초음파 센서의 구조, 초음파 센서가 사용된 장소 등에 의존한다. 구체적으로, 미리 정해진 경계 시간(Tth)은 장애물 검출의 잔향이 다음 장애물 검출에 영향을 미치지 않는 범위에서 설정된다. 예를 들면, 초음파 센서가 차량의 코너 소나(corner sonar)로서 사 용될 때, 미리 정해진 경계 시간(Tth)은 1 ㎳ 내지 2 ㎳의 범위, 바람직하게는 1.4 ㎳ 미만으로 설정된다.
단계 S120에서, 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 짧다고 판단된다면, 조정 처리는 즉시 종료된다. 즉, 출력 신호 처리 회로(5)가 스위치 상태 신호를 스위치 구동 회로(6)로 출력하지 않고 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 변화되지 않는다.
단계 S120에서, 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 긴 것으로 판단된 때, 조정 처리는 단계 S130로 진행한다. 즉, 출력 신호 처리 회로(5)가 스위치 구동 회로(6)로 스위치 상태 신호를 출력하고 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 변경된다. 전술된 바와 같이, 스위치 상태 신호는 출력 신호 처리 회로(5)에 의해서 스위치 제어 특성에 기초하여 판단된다. 스위치 상태 신호, 즉, 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서의 개수가 증가되거나 감소될 지의 판단은 압전 진동자(1)의 공진 특성에 의존한다. 구체적으로, 콘덴서의 수는 압전 진동자(1) 및 콘덴서를 포함하는 회로의 공진 특성이 압전 전동기(1)로부터의 출력 신호의 것과 동일한 주파수의 신호를 감쇄시키는 공진 특성이 되도록 결정된다.
단계 S130에서, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태가 실행될 때, 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 합성 정전 용량은 변화되고 잔향 시간이 또한 변화된다.
그 후, 조정 처리는 일단 종료되고 단계 S110에서부터 다시 시작된다. 즉, 잔향 시간(T)이 다시 측정된다. 그런 후, 단계 S120에서, 측정된 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 긴 지의 여부가 다시 판단된다.
단계 S120에서 측정된 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 짧다고 판단된 경우, 잔향 시간의 조정은 성공적인 것으로 판단된다. 따라서, 조정 처리가 종료된다. 반대로, 단계 S120에서 측정된 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 길다고 판단될 때 조정 처리는 단계 S130으로 진행하고 상기 처리는 측정된 잔향 시간(T)이 미리 정해진 경계 시간(Tth)보다 짧도록 조정될 때까지 반복된다.
도3a 및 도3b의 파형도에서, 미리 정해진 경계 시간(Tth)은 1.4 ㎳로 설정되어 있고 잔향 시간을 판단하는 미리 정해진 크기(Vth)는 1 V로 설정되어 있다. 잔향 시간이 도3a에 도시된 바와 같이 미리 정해진 경계 시간(Tth)(= 1.4 ㎳)보다 짧다면, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 변화되지 않고, 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 접속 상태는 변화되지 않는다.
잔향 시간이 도3b에 도시된 바와 같이 미리 정해진 경계 시간(Tth)(=1.4㎳)보다 길다면, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 변화되고 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 접속 상태는 변화된다. 따라서 잔향 시간은 파형도에 도시된 바와 같이 감소될 수 있다.
전술된 바와 같이, 스위치 구동 회로(6)는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태를 변경하고 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서(2a, 2b, 2c)의 조합이 변경된다. 따라서, 압전 진동자(1)의 정전 용량에 대한 보상이 수행될 수 있고 잔향 시간이 미리 정해진 경계 시간보다 짧게 조정될 수 있다. 따라서, 초음파 센서는, 짧은 거리에 있는 장애물의 검출의 불가능성 및 검출 정확도의 감소를 일으킬 수 있는 잔향 시간의 증가를 제한할 수 있다.
더욱이, 스위치 구동 회로(6)에 의한 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태를 변화시키는 타이밍이 위에서 설명되지 않았다. 그러나, 초음파 센서의 기능이 영향을 받지 않는 타이밍이 바람직하다. 즉, 초음파 센서가 구동되는 타이밍은 회피된다. 예를 들면, 초음파 센서가 차량 소나(vehicle sonar)로서 이용될 때, 초음파 센서는 차량이 차고 내로 주차될 때 구동될 것이다. 따라서, 차속이 20 ㎞/h 보다 높다면, 초음파 센서가 구동되어 상기 온/오프 상태가 변화되는 타이밍으로 결정되지 않는다. 더욱이, 초음파 센서가 차량 전방측에 장착된 때, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 차량이 후진하고 있을 때 변경되는 것이 바람직하다. 반대로, 초음파 센서가 차량 후방측에 장착될 때, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 차량이 전진할 때 변경되는 것이 바람직하다.
더욱이, 제1 실시예에서는, 잔향 시간은 미리 정해진 경계 시간보다 짧도록 조정된다. 반대로, 잔향 시간의 상한 및 하한이 설정되는 것이 가능하다. 이 경우, 잔향 시간이 상한보다 길거나 하한보다 짧다면, 조정은 불가능하다고 판단되고, 예를 들면 경보 버저가 울린다. 따라서, 잔향 시간의 변화가 크게 되면, 예를 들면 센서 회로의 와이어가 파손되거나 또는 초음파 센서가 결빙된 경우, 초음파 센서의 고장이 경고될 수 있다.
[제2 실시예]
도4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 초음파 센서는 다음의 점에서 제1 실시예의 것과는 상이하다. 즉, 온도 센서(7)가 초음파 센서의 온도를 추정하 기 위하여 제공된다. 온도 센서(7)로부터의 온도 출력 신호는 출력 신호 처리 회로(5)로 입력된다.
온도 센서(7)가 장착되는 위치는 특히 제한되지 않는다. 그러나 온도 센서(7)가 장착되는 위치에서의 온도는 초음파 센서가 장착되는 위치에서의 온도와 상관 관계를 갖는 것이 요구된다. 즉, 온도 센서(7)는 초음파 센서 근방에 장착되는 것이 바람직하다.
제2 실시예에서, 출력 신호 처리 회로(5)는 온도 보상을 위한 스위치 제어 특성을 미리 저장하고 있다. 온도 보상을 위한 스위치 제어 특성은 온도 센서(7)에 의해 검출된 온도에 기초한 초음파 센서의 추정 온도와, 초음파 센서의 대응하는 추정 온도에서 선택되어야 하는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합 사이의 관계이다. 출력 신호 처리 회로(5)는 온도 보상을 위하여 스위치 제어 특성에 기초하여 추정 온도에 따른 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합을 결정한다. 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 결정된 조합을 표시하는 스위치 상태 신호를 스위치 구동 회로(6)로 출력한다.
구체적으로, 스위치 상태 신호, 즉 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서의 개수가 증가 또는 감소되는 지의 판단은 압전 진동자(1)의 온도 특성에 의존한다. 즉, 압전 진동자(1)의 공진 특성은 압전 진동자(1)의 온도가 변화할 때 변한다. 따라서, 공진 특성은 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서의 개수를 변경함에 의해서 조정된다. 구체적으로, 콘덴서의 개수는 압전 진동자(1) 및 콘덴서를 포함하는 회로의 공진 특성이 압전 진동자(1)로부터의 출력 신호의 것과 동일한 주파수의 신호를 감 쇄하는 공명 특성이 되도록 결정된다.
이렇게 함으로써, 압전 진동자(1)의 정전 용량이 온도 변화에 따라 변화되어 공진 특성이 변화되는 때에도, 접속된 콘덴서의 조합이 변경될 수 있다. 따라서, 잔향 시간은 초음파 센서의 온도가 변화하는 때에도 조정될 수 있다.
[제3 실시예]
도5에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 초음파 센서는 전술된 실시예의 복수의 콘덴서(2a, 2b, 2c) 대신에 복수의 코일(8a, 8b, 8c)을 갖는다. 상기 실시예와 유사하게, 코일(8a, 8b, 8c)은 압전 진동자(1)의 정전 용량을 또한 보상할 수 있다.
[제4 실시예]
도6에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 초음파 센서는 제1 및 제2 실시예의 복수의 콘덴서(2a, 2b, 2c) 대신에 콘덴서(9a, 9b, 9c) 및 코일(10a, 10b)을 갖는다. 콘덴서(9a) 및 코일(10a)은 직렬로 접속되어 있고, 이들 모두는 압전 진동자(1)와 병렬로 접속되어 있다. 마찬가지로, 콘덴서(9b) 및 코일(10b)도 또한 전술된 바와 같이 접속되어 있다. 콘덴서(9c)는 압전 진동자(1)와 병렬로 접속되어 있다.
상기 실시예와 마찬가지로, 콘덴서(9a, 9b, 9c) 및 코일(10a, 10b)의 상기 조합은 압전 진동자(1)의 정전 용량을 또한 보상할 수 있다. 더욱이, 콘덴서와 코일의 상기 조합은 단순히 예이다. 콘덴서 및 코일의 조합은 각각의 콘덴서의 정전 용량 및 각각의 코일의 인덕턴스에 따라 변경될 수 있다.
[다른 실시예]
상기 실시예에서, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 잔향 시간이 미리 정해진 경계 시간을 초과할 때에만 압전 진동자(1)로부터의 출력 신호의 잔향 시간을 조정하기 위해서 변경될 수 있다. 그러나, 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태는 잔향 시간을 가장 짧게 조정하기 위해서 항상 변경될 수 있다. 이 경우, 출력 신호 처리 회로(5)는 항상 압전 진동자(1)로부터의 출력 신호에 따른 스위치 상태 신호를 출력한다. 상기 스위치 상태 신호에 기초하여, 스위치 구동 회로(6)는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태를 변경한다.
더욱이, 상기 실시예에서 출력 신호 처리 회로(5)는 미리 스위치 제어 특성을 저장하고 있다. 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치 제어 특성에 기초하여 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 조합을 결정한다. 반대로, 가장 짧은 잔향 시간을 얻기 위해서 온/오프 상태가 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 모든 가능한 조합에 대하여 실제로 변경되는 것이 가능하다. 이 경우, 출력 신호 처리 회로(5)는 스위치(3a, 3b, 3c)의 온/오프 상태의 모든 가능한 조합에 대하여 잔향 시간을 측정한다. 출력 신호 처리 회로(5)는 모든 가능한 조합들에 대하여 가장 짧은 잔향 시간을 갖는 조합을 선택한다.
제2 실시예에 따른 초음파 센서는 제1 실시예에 따른 초음파 센서에 온도 센서(7)가 부가된 초음파 센서이다. 그러나, 제2 실시예에 따른 초음파 센서는 제3 또는 제4 실시예의 것에 적용될 수 있다.
상기 실시예에서, 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)은 압전 진동자(1)와 병렬로 접속된다. 그러나, 이들은 압전 진동자(1)와 직렬로 접속되는 것이 가능하다. 이 경우, 스위치는 각각의 콘덴서 및 코일에 병렬로 접속된다. 스위치가 턴온될(turned ON) 때, 전류는 콘덴서와 코일 중 대응하는 것에서 흐르지 않는다. 즉, 각각의 콘덴서 및 코일은 바이패스된다.
상기 실시예에서, 복수의 스위치(3a, 3b, 3c)가 콘덴서 또는 코일의 온/오프 상태를 변경하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 도7에 도시된 바와 같이, 단일 스위치가 콘덴서 또는 코일의 온/오프 상태를 변경시키기 위해 사용되는 것도 가능하다.
본 발명에 따라서, 잔향 시간을 적절한 범위 내로 조정하기 위하여 압전 진동자의 정전 용량을 보상할 수 있는 초음파 센서가 제공된다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 초음파를 송신하도록 진동하고 송신된 초음파의 반사파를 수신하고 자체의 진동에 대응하여 출력 신호를 발생하는 압전 진동자(1)와,
    출력 신호로부터 압전 진동자(1)의 잔향 시간을 측정하기 위한 잔향 측정 수단(5)과,
    측정된 잔향 시간에 따라서 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하기 위한 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)을 포함하고,
    상기 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 잔향 측정 수단(5)에 의해 측정된 잔향 시간이 미리 정해진 범위 내에 있지 않을 때 잔향 시간이 가장 짧게 조정되도록 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
  4. 초음파를 송신하도록 진동하고 송신된 초음파의 반사파를 수신하고 자체의 진동에 대응하여 출력 신호를 발생하는 압전 진동자(1)와,
    출력 신호로부터 압전 진동자(1)의 잔향 시간을 측정하기 위한 잔향 측정 수단(5)과,
    측정된 잔향 시간에 따라서 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하기 위한 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)을 포함하고,
    상기 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 잔향 시간이 가장 짧게 조정되도록 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
  5. 삭제
  6. 초음파를 송신하도록 진동하고 송신된 초음파의 반사파를 수신하고 자체의 진동에 대응하여 출력 신호를 발생하는 압전 진동자(1)와,
    출력 신호로부터 압전 진동자(1)의 잔향 시간을 측정하기 위한 잔향 측정 수단(5)과,
    측정된 잔향 시간에 따라서 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하기 위한 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)을 포함하고,
    상기 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b) 중 적어도 하나를 구비하고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합을 변경함으로써 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
  7. 제6항에 있어서, 잔향 측정 수단(5)은 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합의 전부 또는 일부에 대해 압전 진동자(1)의 잔향 시간을 측정하고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 잔향 측정 수단(5)에 의해 잔향 시간이 측정된 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합들로부터 조합을 선택하는 초음파 센서.
  8. 제6항에 있어서, 초음파 센서는 차량 주위의 장애물을 검출하기 위하여 차량에 장착되고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 차량의 속도가 미리 정해진 속도보다 클 때 압전 진동자(1)에 접속된 콘덴서(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합을 변경하는 초음파 센서.
  9. 제6항에 있어서, 초음파 센서는 차량 전방의 장애물을 검출하기 위하여 차량의 전방측에 장착되고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 차량이 후방으로 이동할 때 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합을 변경하는 초음파 센서.
  10. 제6항에 있어서, 초음파 센서는 차량 후방의 장애물을 검출하기 위하여 차량 의 후방측에 장착되고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 차량이 전방으로 이동할 때 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c) 및 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합을 변경하는 초음파 센서.
  11. 제3항 또는 제4항에 있어서, 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 복수의 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c)를 포함하고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 복수의 콘덴서(2a 내지 2c, 9a 내지 9c)의 조합을 변경함으로써 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
  12. 제3항 또는 제4항에 있어서, 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 복수의 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)을 포함하고,
    보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 압전 진동자(1)에 접속되어 있는 복수의 코일(8a 내지 8c, 10a, 10b)의 조합을 변경함으로써 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
  13. 제3항, 제4항 또는 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 압전 진동자(1)가 배치되는 위치에서 온도를 검출하기 위한 온도 센서(7)를 더 포함하고,
    상기 보상 수단(2a 내지 2c, 5, 6, 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a, 10b)은 잔향 측정 수단(5)에 의해 측정된 잔향 시간 및 온도 센서(7)에 의해 검출된 온도에 따라서 압전 진동자(1)의 동작 특성을 보상하는 초음파 센서.
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