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TWI750901B - 超音波傳感器之表面異物偵測系統 - Google Patents

超音波傳感器之表面異物偵測系統 Download PDF

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TWI750901B
TWI750901B TW109140300A TW109140300A TWI750901B TW I750901 B TWI750901 B TW I750901B TW 109140300 A TW109140300 A TW 109140300A TW 109140300 A TW109140300 A TW 109140300A TW I750901 B TWI750901 B TW I750901B
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Abstract

本發明主要揭示一種表面異物偵測系統，應用於偵測以及排除出現在一超音波傳感器的一感測頭之表面上的至少一異物。本發明之表面異物偵測系統主要包含一微控制器，且該微控制器包括：一主控單元、一驅動信號產生單元、一信號接收單元、以及一餘振參數取得單元。正常工作時，該主控單元控制該驅動信號產生單元產生一第一傳感器驅動信號以傳送至該超音波傳感器，從而驅動該超音波傳感器的一感測頭振動以產生一超音波。並且，在該驅動信號產生單元停止傳送所述第一傳感器驅動信號至該超音波傳感器後，該餘振參數取得單元完成該超音波傳感器的一餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據至少一餘振參數而判斷該感測頭的表面是否有所述異物殘留。

Description

超音波傳感器之表面異物偵測系統
本發明係關於超音波傳感器之技術領域，尤指用以一種超音波傳感器之表面異物偵測系統。
已知，超音波傳感器(Ultrasonic sensor)可用於短距離的物件偵測，其藉由發出的超音波碰撞到測試物之後反射回來的時間差，從而計算出超音波傳感器與測試物之間的距離。隨著科技的進步與發展，超音波偵測技術獲得廣泛的應用，包括：倒車雷達(Parking sensor)、位高偵測(Level sensor)、清潔裝置(Cleaning device)、液體霧化(Liquid atomization)、以及流量偵測(Flow meter)等範疇。
圖1A、圖1B與圖1C皆顯示習知的一種超音波傳感器的感測頭立體圖。在正常使用下，如圖1A所示，超音波傳感器依據一控制器的控制而透過其感測頭11a發射一超音波與接收一反射超音波。經一段時間的使用後，如圖1B所示，所述感測頭11a之表面會附著異物，例如水污。更應可理解，在感測頭11a的表面覆有異物的情況下，會對感測頭11a的振動造成影響，最終導致超音波傳感器的振動能力 與預期不同，在感測應用上，感測靈敏度及/或感測準確度下降；在液體霧化應用上則會導致霧化效能降低。嚴重者，如圖1C所示，所述感測頭11a之表面會出現因外力撞擊而產生的裂痕，導致超音波傳感器失效無法正常使用。
由上述說明可知，現階段實有必要研發出用於偵測及/或排除出現在超音波傳感器之表面的異物的有關裝置或系統。有鑑於此，本發明之創作人系極力加以研究創作，而終於研發完成本發明之一種超音波傳感器之表面異物偵測系統。
本發明之主要目的在於提供一種表面異物偵測系統，應用於偵測以及排除出現在一超音波傳感器的一感測頭之表面上的至少一異物。本發明之表面異物偵測系統主要包含一微控制器，且該微控制器包括：一主控單元、一驅動信號產生單元、一信號接收單元、以及一餘振參數取得單元。正常工作時，該主控單元控制該驅動信號產生單元產生一第一傳感器驅動信號以傳送至該超音波傳感器，從而驅動該超音波傳感器的一感測頭振動以產生一超音波。並且，在該驅動信號產生單元停止傳送所述第一傳感器驅動信號至該超音波傳感器後，該餘振參數取得單元完成該超音波傳感器的一餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據至少一餘振參數而判斷該感測頭的表面是否有所述異物殘留。
為了達成上述本發明之主要目的，本發明提出所述表面異物偵測系統之一實施例，應用於偵測及排除出現在一超音波傳感器之表面的至少一異物，且其包括電性連接該超音波傳感器的一微控制器；其中，該微控制器包括：一主控單元，耦接一啟用信號；一驅動信號產生單元，耦接該主控單元與該超音波傳感器；一信號接收單元，耦接該超音波傳感器；以及一餘振參數取得單元，耦接該信號接收單元與該主控單元；其中，該主控單元依據該啟用信號而控制該驅動信號產生單元產生一第一傳感器驅動信號用以傳送至該超音波傳感器，從而驅動所述感測頭振動以產生一超音波；其中，在該驅動信號產生單元停止傳送所述第一傳感器驅動信號至該超音波傳感器後，該餘振參數取得單元完成該感測頭的一餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據至少一餘振參數而判斷所述感測頭的表面是否有所述異物殘留。
在一實施例中，執行該餘振參數取得程序時，該餘振參數取得單元透過該信號接收單元取得該超音波傳感器的該感測頭的一餘振信號，接著對該餘振信號執行至少一信號處理以取得所述餘振參數。
在一實施例中，在發現所述感測頭的表面有異物殘留的情況下，該主控單元控制該驅動信號產生單元產生一第二傳感器驅動信號用以傳送至該超音波傳感器，以驅動該感測頭振動執行一異物排 除程序。並且，執行所述異物排除程序時，所述感測頭係執行一間歇性振動，藉此將所述異物自該感測頭的表面予以排除。
在一實施例中，完成所述異物排除程序之後，該餘振參數取得單元重複執行所述餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據所述餘振參數而判斷該感測頭的表面是否有所述異物殘留。並且，在所述異物排除程序無法成功地將所述異物自該感測頭的表面予以排除的情況下，該微控制器內部的一異常通報單元會依據該主控單元的控制而發送一異常通報至一主機裝置。
在可行的實施例中，該微控制器整合在該主機裝置之中。並且，所述主機裝置係包含於一應用系統之中，且該應用系統可為下列任一種：倒車雷達系統、位高偵測系統、超音波測距系統、液體霧化系統、超聲波清洗裝置或流量偵測系統。
<本發明>
1:超音波傳感器
11:感測頭
2:微控制器
20:主控單元
21:驅動信號產生單元
22:信號接收單元
23:餘振參數取得單元
24:異常通報單元
<習知>
11a:感測頭
圖1A為顯示習知的一種超音波傳感器的立體圖；圖1B為顯示習知的超音波傳感器的立體圖；圖1C為顯示習知的超音波傳感器的立體圖；圖2為顯示本發明之一種表面異物偵測系統與一超音波傳感器的立體圖；圖3為本發明之表面異物偵測系統與超音波傳感器的方塊圖； 圖4為無異物殘留時的餘振信號的波形圖；以及圖5為有異物殘留時的餘振信號的波形圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種超音波傳感器之表面異物偵測系統，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
請參閱圖2，其顯示本發明之一種表面異物偵測系統與一超音波傳感器的立體圖。並且，圖3顯示本發明之表面異物偵測系統與超音波傳感器的方塊圖。本發明主要揭示一種表面異物偵測系統，其應用於偵測以及排除出現在一超音波傳感器1的一感測頭11之表面上的至少一異物。如圖2與圖3所示，本發明之表面異物偵測系統主要包含一微控制器2，且該微控制器2包括：一主控單元20、一驅動信號產生單元21、一信號接收單元22、一餘振參數取得單元23、以及一異常通報單元24。
如圖3所示，該主控單元20耦接一啟用信號，該驅動信號產生單元21耦接該主控單元20與該超音波傳感器1，該信號接收單元22耦接該超音波傳感器1，且該餘振參數取得單元23耦接該信號接收單元22與該主控單元20。正常工作時，該主控單元20控制該驅動信號產生單元21產生一第一傳感器驅動信號以傳送至該超音波傳感器1，從而驅動所述感測頭11振動以產生一超音波。並且，在該驅動信號產生單元21停止傳送所述第一傳感器驅動信號至該超音波傳感 器後，該餘振參數取得單元23便接著完成所述感測頭11的一餘振參數取得程序，使該主控單元20能夠依據至少一餘振參數而判斷所述感測頭11的表面是否有所述異物殘留。
更詳細地說明，執行所述餘振參數取得程序之時，該餘振參數取得單元23透過該信號接收單元22取得所述感測頭11的一餘振信號，接著對該餘振信號執行至少一信號處理以取得所述餘振參數。圖4顯示無異物殘留時的餘振信號的波形圖，且圖5顯示有異物殘留時的餘振信號的波形圖。由圖4與圖5可知，所述信號處理即是將所量測到的即時餘振信號和一參考餘振信號進行波形比對。比對後，如圖4與圖5所示，可發現，當有異物殘留在所述感測頭11之表面上時，所量測到的即時餘振信號的低準位部份的寬度明顯變寬。故此，在一實施例中，前述之餘振參數可以為餘振信號的低準位部份的寬度，但不以此為限。
繼續地參閱圖3。依據本發明之設計，在發現感測頭11的表面有異物殘留的情況下，該主控單元20控制該驅動信號產生單元21產生一第二傳感器驅動信號用以傳送至該超音波傳感器1，以驅動所述感測頭11振動以執行一異物排除程序。補充說明的是，執行所述異物排除程序時，所述感測頭11受控而執行一間歇性振動，藉此將所述異物自感測頭11的表面予以排除。
如圖3所示。完成前述之異物排除程序之後，該餘振參數取得單元23重複執行所述餘振參數取得程序，使該主控單元20能夠依據所述餘振參數而判斷所述感測頭11的表面是否有所述異物殘留。 並且，在所述異物排除程序無法成功地將所述異物自感測頭11的表面予以排除的情況下，該微控制器20內部的異常通報單元24會依據該主控單元20的控制而發送一異常通報至一主機裝置。應可理解，相關人員透過該主機裝置接收到所述異常通報之後，即可自行手動將所述異物自該感測頭11的表面予以排除。
補充說明的是，在可行的實施例中，所述主機裝置係包含於一應用系統之中，且該應用系統可為下列任一種：倒車雷達(Parking sensor)系統、位高偵測(Level sensor)系統、超音波測距系統、液體霧化(Liquid atomization)系統、超聲波清洗裝置(Cleaning device)、或流量偵測(Flow meter)系統。並且，本發明之表面異物偵測系的微控制器2可以整合在該主機裝置之中。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明所揭示的一種超音波傳感器之表面異物偵測系統。必須加以強調的是，上述之詳細說明系針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1:超音波傳感器
2:微控制器
20:主控單元
21:驅動信號產生單元
22:信號接收單元
23:餘振參數取得單元
24:異常通報單元

Claims (8)

  1. 一種表面異物偵測系統，係應用於偵測及排除出現在一超音波傳感器的一感測頭之表面上的至少一異物，且其包括電性連接該超音波傳感器的一微控制器；其中，該微控制器包括： 一主控單元，耦接一啟用信號； 一驅動信號產生單元，耦接該主控單元與該超音波傳感器； 一信號接收單元，耦接該超音波傳感器；以及 一餘振參數取得單元，耦接該信號接收單元與該主控單元； 其中，該主控單元依據該啟用信號而控制該驅動信號產生單元產生一第一傳感器驅動信號用以傳送至該超音波傳感器，從而驅動所述感測頭振動以產生一超音波； 其中，在該驅動信號產生單元停止傳送所述第一傳感器驅動信號至該超音波傳感器後，該餘振參數取得單元完成該感測頭的一餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據至少一餘振參數而判斷所述感測頭的表面是否有所述異物殘留。
  2. 如請求項1所述之表面異物偵測系統，其中，執行該餘振參數取得程序時，該餘振參數取得單元透過該信號接收單元取得所述感測頭的一餘振信號，接著對該餘振信號執行至少一信號處理以取得所述餘振參數。
  3. 如請求項1所述之表面異物偵測系統，其中，在發現所述感測頭的表面有異物殘留的情況下，該主控單元控制該驅動信號產生單元產生一第二傳感器驅動信號用以傳送至該超音波傳感器，以驅動該感測頭振動執行一異物排除程序。
  4. 如請求項3所述之表面異物偵測系統，其中，執行所述異物排除程序時，所述感測頭執行一間歇性振動，藉此將所述異物自其的表面予以排除。
  5. 如請求項3所述之表面異物偵測系統，其中，完成所述異物排除程序之後，該餘振參數取得單元重複執行所述餘振參數取得程序，使該主控單元能夠依據所述餘振參數而判斷該感測頭的表面是否有異物殘留。
  6. 如請求項5所述之表面異物偵測系統，其中，該微控制器包括更包括耦接該主控單元的一異常通報單元，用以在所述異物排除程序無法成功地將所述異物自該感測頭的表面予以排除的情況下，依據該主控單元的控制而發送一異常通報至一主機裝置。
  7. 如請求項6所述之表面異物偵測系統，其中，該微控制器整合在該主機裝置之中。
  8. 如請求項6所述之表面異物偵測系統，其中，該主機裝置包含於一應用系統之中，且該應用系統為下列任一種：倒車雷達系統、位高偵測系統、超音波測距系統、液體霧化系統、超聲波清洗裝置或流量偵測系統。
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