DE3806847A1 - Distance measuring device for non-touching (contact-free) distance measurement - Google Patents

Distance measuring device for non-touching (contact-free) distance measurement

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DE3806847A1
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Abstract

The invention relates to a distance measuring device for non-touching distance measurement, especially for measuring the distance between two motor vehicles, ultrasound signals which are offset by specific time intervals and are at at least two different ultrasound frequencies (f1, f2...fN) being emitted from an ultrasound transmitter (I, II...N), which frequencies are identified on the basis of their different frequencies and are recorded by the ultrasound receiver. A separate delay-time measurement (counter 8...N) is carried out in each case for each ultrasound signal of different frequency, and the measurement results are fed to an evaluation device (microprocessor 18). The use of time-offset ultrasound signals of different frequency allows the measurement frequency of the overall arrangement for unambiguous measurements results to be increased, which is essential especially in the case of rapidly changing measurement distances as arise when measuring the distance between vehicles. <IMAGE>

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Abstandsmeßeinrichtung zur berüh­ rungslosen Abstandsmessung, insbesondere zur Abstandsmessung zwischen zwei Kraftfahrzeugen.The invention relates to a distance measuring device for contact distance measurement, especially for distance measurement between two motor vehicles.

Es sind Abstandsmeßsysteme zur berührungslosen Abstandsmes­ sung allgemein bekannt, die die Laufzeit von Ultraschall-Sig­ nalen zur Messung verwenden. Dazu sind am Meßgerät ein Ultra­ schall-Sender und ein Ultraschall-Empfänger angebracht. Der Ultraschall-Sender gibt für die Messung ein kurzes Ultra­ schall-Signal bestimmter Ultraschall-Frequenz in Richtung auf das entfernt liegende Meßobjekt, dessen Abstand vom Meßgerät bzw. vom Standort aus gemessen werden soll, ab. Am Meßobjekt wird das Ultraschall-Signal reflektiert und mit dem Ultra­ schall-Empfänger vom Meßgerät wieder empfangen. Die Laufzeit des Echosignals über die zweifache Abstandslänge wird übli­ cherweise über eine Zählanordnung gemessen, wobei beim Aus­ senden des Ultraschallsignals die Zählanordnung gestartet wird. Während der Laufzeit werden von einem Taktgeber Impulse in den Zähler eingezählt und der Zählvorgang beim Empfang des reflektierten Ultraschall-Signals durch den Ultraschall-Emp­ fänger gestoppt. In einer nachgeschalteten Auswerteeinheit, die üblicherweise einen Mikroprozessor enthält, wird nach je­ der Messung der Zählerstand bzw. die ermittelte Laufzeit in ein Längenmaß für die Abstandsstrecke umgerechnet und ange­ zeigt oder für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung ge­ stellt. Der Abstand ergibt sich zuThey are distance measuring systems for non-contact distance measuring solution generally known that the term of ultrasound Sig Use scales for measurement. For this purpose there is an Ultra on the measuring device sound transmitter and an ultrasound receiver attached. The Ultrasonic transmitter gives a short ultra for the measurement sound signal of certain ultrasound frequency in the direction of the distant object, its distance from the measuring device or should be measured from the location. On the measurement object the ultrasonic signal is reflected and with the Ultra Sound receiver received again by the measuring device. the period of the echo signal over twice the distance length becomes übli measured using a counting arrangement, with the off send the ultrasonic signal started the counting arrangement becomes. During the runtime, a clock generates pulses counted in the counter and the counting process when receiving the reflected ultrasound signal by the ultrasound Emp catcher stopped. In a downstream evaluation unit,  which usually contains a microprocessor, depends on the measurement of the meter reading or the determined running time in a length dimension for the distance distance converted and attached shows or available for further processing poses. The distance is too

wobei s die Abstandsstrecke, v die Schallgeschwindigkeit (un­ ter Normalbedingungen), t die Laufzeit des Ultraschall-Sig­ nals und T die Lufttemperatur in °Celsius bedeuten.where s is the distance, v is the speed of sound (under normal conditions), t is the transit time of the ultrasound signal and T is the air temperature in ° Celsius.

Es ist beabsichtigt, in Zukunft zur Unterstützung der Fahrer­ wahrnehmung im Straßenverkehr, Abstandsmeßeinrichtungen in Fahrzeuge einzubauen, die Hindernisse, insbesondere andere Fahrzeuge im näheren Umfeld des Kraftfahrzeugs, registrieren und dem Fahrer zur Anzeige bringen oder direkt in den Betrieb des Fahrzeugs eingreifen. Eine Anwendungsmöglichkeit solcher Geräte stellt beispielsweise die Längsregelung von Kraftfahr­ zeugen, wie Kolonnenfahren mit definiertem Abstand, gleichzei­ tiges Anfahren vor Ampeln, Auffahrschutz, etc., dar. Es ist ersichtlich, daß solche Abstandsmeßeinrichtungen ein hohes Maß an Genauigkeit und Sicherheit erfordern, besonders bei automatischen regelungstechnischen Eingriffen in die Fahr­ zeuggeschwindigkeit.It is intended to support drivers in the future perception in road traffic, distance measuring devices in Install vehicles, the obstacles, especially others Register vehicles in the immediate vicinity of the motor vehicle and display it to the driver or directly into operation of the vehicle. An application of such Devices are, for example, the longitudinal control of motor vehicles testify how column driving with a defined distance, at the same time starting in front of traffic lights, collision protection, etc., it is can be seen that such distance measuring devices a high Require level of accuracy and security, especially when automatic control interventions in the driving tool speed.

Die eingangs beschriebenen, bekannten Meßsysteme führen zu gu­ ten Ergebnissen, wenn die Abstandsmessung an ortsfesten Objek­ ten oder nur wenig schnell bewegten Objekten durchgeführt wird.The known measuring systems described at the beginning lead to gu Results if the distance measurement on stationary objects objects that have been moved or are moving only a little quickly becomes.

Für eine eindeutige Messung ist es nämlich erforderlich, daß zwischen zwei Sendeimpulsen bzw. zwischen zwei hintereinander­ folgenden Messungen alle meßbaren Echosignale zurückkehren. Wegen der relativ geringen Schallgeschwindigkeit und der dop­ pelten Abstandsstrecke für den Lauf des Ultraschall-Signals wegen des Echoprinzips ist eine verhältnismäßig große Wieder­ holzeit zwischen den Sendeimpulsen erforderlich. Dies ist für den Einsatz in einem Fahrzeug ungünstig, da es hier wegen schneller Bewegungsvorgänge und Abstandsänderungen auf eine besonders schnelle Aktualisierung momentaner Meßwerte und da­ mit auf eine hohe Meßfrequenz ankommt.For a clear measurement it is namely necessary that between two transmission pulses or between two in a row return all measurable echo signals following measurements. Because of the relatively low speed of sound and the dop distance distance for the run of the ultrasound signal because of the echo principle is a relatively large re Time required between the transmission impulses. This is for  the use in a vehicle is unfavorable because it is here faster movements and changes in distance to one particularly quick update of current measured values and there with a high measuring frequency.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Abstandsmeßeinrichtung zur berührungslosen Abstandsmes­ sung, insbesondere zur Abstandsmessung zwischen zwei Kraft­ fahrzeugen, mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen­ über den Vorteil, daß durch die Verwendung mehrerer Ultra­ schall-Signale unterschiedlicher Frequenz die Meßfrequenz er­ höht, bzw. die Wiederholzeit zwischen zwei eindeutigen Messun­ gen verkürzt werden kann. Damit ist eine schnellere Akutali­ sierung von Abstandsmeßwerten möglich, wie dies insbesondere für einen Einsatz zur Abstandsmessung bei Kraftfahrzeugen er­ forderlich ist.The distance measuring device for non-contact distance measurement solution, in particular for measuring the distance between two forces vehicles with the features of the main claim has against it about the advantage that by using several Ultra sound signals of different frequency the measurement frequency increases, or the repetition time between two clear measurements gen can be shortened. So that Akutali is faster Distance measurement values possible, like this in particular for use in distance measurement in motor vehicles is required.

Konkret läßt sich die Erfindung sowohl mit einzelnen, auf be­ stimmte Frequenzen abgestimmte, Ultraschall-Wandler, z.B. mit Piezokristallen, als auch mit Ultraschall-Sendern und Ultra­ schall-Empfängern mit breitbandiger Charakteristik, z.B. mit kapazitiven Ultraschall-Schwingern, realisieren.Specifically, the invention can be both with individual, on tuned frequencies tuned ultrasonic transducers, e.g. With Piezo crystals, as well as with ultrasonic transmitters and ultra sound receivers with broadband characteristics, e.g. With capacitive ultrasonic transducers.

Besonders vorteilhaft kann die Messung mit Ultraschall-Signa­ len unterschiedlicher Frequenz bei einer Meßeinrichtung nach dem Echoprinzip verwendet werden. Die Dopplerverscheibung zwi­ schen Sende- und Empfangsfrequenz ist hierbei praktisch ver­ nachlässigbar, so daß mit schmalbandigen Empfängerverstärkern gearbeitet werden kann. Wie eingangs beschrieben, ist diese Meßmethode wegen der erforderlichen doppelten Laufzeit über die Meßstrecke prinzipiell relativ langsam und die Meßfre­ quenz kann mit der Erfindung entsprechend der Anzahl unter­ schiedlicher Sendefrequenzen gesteigert werden.Measurement with ultrasound signals can be particularly advantageous len different frequency with a measuring device the echo principle can be used. The Doppler glazing between The transmission and reception frequency is practically ver negligible, so that with narrowband receiver amplifiers can be worked. As described at the beginning, this is Measurement method because of the required double transit time in principle the measuring section is relatively slow and the measuring fre quenz can with the invention according to the number below different transmission frequencies can be increased.

Zeichnungdrawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are in the drawing  are shown and are described in the following description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Abstandsmeßeinrich­ tung zur berührungslosen Abstandsmessung mit mehre­ ren, jeweils auf eine bestimmte Ultraschall-Frequenz abgestimmten, Sende- und Empfängereinheiten, Fig. 1 shows a first embodiment of a Abstandsmeßeinrich processing for contactless distance measurement with several reindeer, each tuned to a particular ultrasonic frequency, the transmitting and receiving units,

Fig. 2 eine Darstellung der Sendesignale und Empfangssignale der Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 2 is an illustration of the transmission signals and reception signals of the embodiment of FIG. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Abstandsmeßeinrich­ tung zur berührungslosen Abstandsmessung mit einem Ultraschall-Sender und einem Ultraschall-Empfänger mit jeweils breitbandiger Charakteristik, und Fig. 3 shows a second embodiment of a Abstandsmeßeinrich device for contactless distance measurement with an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, each with broadband characteristics, and

Fig. 4 eine Darstellung der Sendesignale und Empfangssignale nach der Ausführungsform der Fig. 3. FIG. 4 shows the transmission signals and reception signals according to the embodiment of FIG. 3.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In Fig. 1 ist eine Abstandsmeßeinrichtung 1 zur berührungs­ losen Abstandsmessung dargestellt, die aus einer Mehrzahl gleich aufgebauter, paralleler Sende- und Empfangseinheiten (I, II ... N) besteht, wobei der Unterschied darin liegt, daß jede Sende- und Empfangseinheit auf eine unterschiedliche Ultraschall-Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) abgestimmt ist. Grund­ lage dafür ist das Resonanzverhalten piezokeramischer Ultra­ schall-Wandler, d.h. die maximale Abstrahlung bzw. Empfang er­ folgt bei einer scharf definierten Frequenz. Der Wert dieser Resonanzfrequenz wird durch die Materialzusammensetzung und Geometrie des Ultraschall-Wandlers festgelegt. Als Folge hier­ von können mehrere Ultraschall-Wandler ohne gegenseitiges Übersprechen nebeneinander betrieben werden, vorausgesetzt ihre Resonanzfrequenzen liegen weit genug auseinander.In Fig. 1, a distance measuring device 1 for non-contact distance measurement is shown, which consists of a plurality of identically constructed, parallel transmitting and receiving units (I, II ... N), the difference being that each transmitting and receiving unit a different ultrasound frequency ( f 1 , f 2 ... f N ) is tuned. The basis for this is the resonance behavior of piezoceramic ultrasonic transducers, ie the maximum radiation or reception occurs at a sharply defined frequency. The value of this resonance frequency is determined by the material composition and geometry of the ultrasonic transducer. As a result, several ultrasonic transducers can be operated side by side without mutual crosstalk, provided their resonance frequencies are far enough apart.

Jede Sende- und Empfangseinheit (I, II ... N) enthält einen so abgestimmten Ultraschall-Wandler 2, 3, 4, der sowohl als Sender (S) wie auch als Empfänger (E) arbeitet.Each transmitting and receiving unit (I, II ... N) contains an ultrasound transducer 2 , 3 , 4 which is tuned in this way and which works both as a transmitter ( S ) and as a receiver ( E ).

Eine Sendeelektronik 5 der ersten Sende- und Empfangseinheit (I) wird von einem Taktgeber 6 angesteuert, in dessen einge­ stelltem Takt Ultraschall-Signale mit der Frequenz f 1 ausge­ sendet werden. Der Taktgeber ist zugleich mit dem Startein­ gang 7 eines Zählers 8 verbunden. Bei einer Aktivierung des Starteingangs 7 werden in den Zähler 8 Zählimpulse eines Takt­ gebers 9 eingezählt.Transmitting electronics 5 of the first transmitting and receiving unit (I) are controlled by a clock generator 6 , in the clock of which ultrasonic signals with the frequency f 1 are sent. The clock is also connected to the start input 7 of a counter 8 . When the start input 7 is activated, 8 counts of a clock generator 9 are counted into the counter.

Beim Auftreffen des ausgesendeten und reflektierten Ultra­ schall-Signals auf den Ultraschall-Wandler 2 arbeitet dieser als Empfänger. Das empfangene Ultraschall-Signal wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, in einem Verstärker 10 ver­ stärkt und einem Schwellwertschalter 11 zugeführt. Beim Über­ schreiten der eingestellten Schwelle wird über die Leitung 12 ein Signal an den Stoppeingang 13 des Zählers 8 gegeben und dieser dadurch angehalten.When the emitted and reflected ultrasound signal strikes the ultrasonic transducer 2 , it works as a receiver. The received ultrasound signal is converted into an electrical signal, amplified in an amplifier 10 and fed to a threshold switch 11 . When the set threshold is exceeded, a signal is given to the stop input 13 of the counter 8 via the line 12 and the stop is thereby stopped.

Die Sende- und Empfangseinheiten II ... N sind entsprechend aufgebaut, wobei die Taktimpulse aus dem Taktgeber 6 durch Verzögerungseinheiten 14, 15 verzögert an die jeweiligen Sen­ deelektroniken weitergegeben werden. Die Verzögerungszeiten sind dabei so gewählt, daß sie innerhalb der Taktfrequenz des Taktgebers 6 liegen. Damit werden innerhalb der Taktfrequenz für die Aussendung von Ultraschall-Signalen mit der Frequenz f 1 zeitversetzt weitere Ultraschall-Signale mit den Frequen­ zen f 2 ... f N ausgesandt.The transmitting and receiving units II ... N are constructed accordingly, the clock pulses from the clock generator 6 being passed on by delay units 14 , 15 to the respective sensor electronics. The delay times are chosen so that they are within the clock frequency of the clock generator 6 . This means that further ultrasound signals with the frequencies f 2 ... f N are transmitted with a time delay within the clock frequency for the transmission of ultrasound signals with the frequency f 1 .

Die Zähler sind über Trennverstärker (Buffer) 16 und einen Datenbus 17 mit einem Mikroprozessor 18 verbunden, der im wesentlichen die Auswerteeinheit darstellt. Die Übernahme der Zählerstände in den Mikroprozessor wird ebenfalls über die Leitungen 12 gesteuert.The counters are connected via isolating amplifiers (buffers) 16 and a data bus 17 to a microprocessor 18 , which essentially represents the evaluation unit. The transfer of the meter readings into the microprocessor is also controlled via lines 12 .

Weiter ist ein Thermoelement 19 an den Mikroprozessor 18 ange­ schlossen. Next, a thermocouple 19 is connected to the microprocessor 18 .

Die dargestellte Anordnung hat folgende Funktion: Die Ultra­ schall-Wandler 2, 3 ... N mit unterschiedlicher Resonanzfre­ quenz sind räumlich so angeordnet, daß ihre aktiven Wandler­ flächen in dichtem Abstand parallel nebeneinanderliegen. Die einzelnen Sendestrahlkeulen sind so justiert, daß sie den gleichen Meldebereich überdecken. Der Taktgeber 6 veranlaßt die Ultraschall-Wandler 2, 3 ... N zur Abgabe von Sendeimpul­ sen definierter Länge und definierter Wiederholzeit τ. Durch die Verzögerungseinheiten 14, 15 werden die einzelnen Ultra­ schall-Wandler 2, 3 ... N nacheinander zur Emission ihrer Im­ pulspakete angeregt. Die Verzögerungszeit wird zweckmäßiger­ weise auf Δ t=τ/N festgesetzt. In Fig. 2 ist als Bei­ spiel eine Anordnung mit drei Sende- und Empfangseinheiten I, II und III dargestellt, wobei im oberen Bereich die Sendesig­ nale unterschiedlicher Frequenz zeitversetzt dargestellt sind.The arrangement shown has the following function: The ultrasound transducers 2 , 3 ... N with different Resonanzfre frequency are spatially arranged so that their active transducers face each other in parallel at a close distance. The individual transmission lobes are adjusted so that they cover the same detection area. The clock generator 6 causes the ultrasonic transducers 2 , 3 ... N to emit transmission pulses of a defined length and a defined repetition time τ . The delay units 14 , 15 excite the individual ultrasound converters 2 , 3 ... N one after the other to emit their pulse packets. The delay time is expediently set at Δ t = τ / N. In Fig. 2, as an example, an arrangement with three transmitting and receiving units I, II and III is shown, the transmit signals in the upper region being shown with a different frequency.

Gleichzeitig mit jedem Sendeimpuls wird für den jeweiligen Ultraschall-Wandler ein zugeordneter Zähler 8 gestartet, der die Impulse des Taktgebers 9 zählt. Die zurückkehrenden Echo­ signale (Fig. 2, unterer Teil) werden jeweils über einen Ver­ stärker 10 einem Schwellwertschalter 11 zugeführt. Beim Über­ schreiten der eingestellten Schwellwertspannung wird der zuge­ hörige Zähler gestoppt und gleichzeitig ein Interrupt ausge­ löst, der den angeschlossenen Mikroprozessor 18 zur Übernahme der Zählerdaten veranlaßt. Aus der gemessenen Zeit wird im Mikroprozessor 18 unter Berücksichtigung der mit dem Thermo­ element 19 gemessenen Lufttemperatur der Abstand des ermittel­ ten Objekts nach der eingangs angegebenen Formel ermittelt.Simultaneously with each transmission pulse, an associated counter 8 is started for the respective ultrasound transducer, which counts the pulses of the clock generator 9 . The returning echo signals ( FIG. 2, lower part) are each fed via a amplifier 10 to a threshold switch 11 . When the set threshold voltage is exceeded, the associated counter is stopped and at the same time an interrupt is triggered, which causes the connected microprocessor 18 to take over the counter data. From the measured time, the distance of the determined object is determined in accordance with the formula given in the microprocessor 18 , taking into account the air temperature measured with the thermocouple 19 .

Es wird jeweils nur das erste Echo innerhalb eines Sendetakts ausgewertet, so daß weiter entfernte Objekte nicht erkannt werden, gleichzeitig aber auch Fehler, die durch Mehrfach-Re­ flektionen entstehen, ausgeschlossen bleiben.Only the first echo within a send clock is generated evaluated so that objects further away are not recognized are, but also errors caused by multiple re- inflections arise, remain excluded.

In Fig. 3 ist eine Abstandsmeßeinrichtung 20 zur berührungs­ losen Abstandsmessung dargestellt, die sowohl einen Ultra­ schall-Sender 21 als auch Ultraschall-Empfänger 22 mit breit­ bandiger Charakteristik, beispielsweise kapazitive Ultra­ schall-Schwinger, enthält.In Fig. 3, a distance measuring device 20 for non-contact distance measurement is shown, which contains both an ultrasound transmitter 21 and an ultrasound receiver 22 with a broadband characteristic, for example capacitive ultrasound transducers.

Der Ultraschall-Sender 21 ist an eine Sendeelektronik 23 ange­ schlossen, die ihrerseits mit Oszillatoren 24, 25 ... N ver­ bunden ist. Die Oszillatoren 24, 25 ... N schwingen mit un­ terschiedlichen Frequenzen f 1, f 2 ... fN und werden von einem Taktgeber 26 mit nachgeschalteten Verzögerungseinheiten 27, 28 entsprechend der ersten Ausführungsform zeitversetzt ange­ steuert. Der Taktgeber 24 bzw. jede Verzögerungseinheit 27, 28 ist entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Starteingang 29 eines zugeordneten Zählers 30 verbunden. Die Zähler haben Verbindung mit einem weiteren Taktgeber 31, der die Zählimpulse erzeugt.The ultrasonic transmitter 21 is connected to a transmitter electronics 23 , which in turn is connected to oscillators 24 , 25 ... N connected. The oscillators 24 , 25 ... N oscillate with un different frequencies f 1 , f 2 ... fN and are controlled by a clock 26 with downstream delay units 27 , 28 according to the first embodiment with a time delay. According to the first exemplary embodiment, the clock generator 24 or each delay unit 27 , 28 is connected to the start input 29 of an associated counter 30 . The counters are connected to a further clock generator 31 , which generates the counting pulses.

Dem Ultraschall-Empfänger 22 ist ein Verstärker 32 sowie eine Anzahl von Bandpaßfiltern 33, 34 ... N nachgeschaltet, die ihrerseits mit Schwellwertschaltern 35, 36 ... N verbunden sind. Die Ausgänge der Schwellwertschalter 35, 36 ... N sind sowohl auf die Stoppeingänge 37 der zugeordneten Zähler 30 als auch auf eine Interrupt-Schaltung geschaltet.The ultrasound receiver 22 is followed by an amplifier 32 and a number of bandpass filters 33 , 34 ... N , which in turn are connected to threshold switches 35 , 36 ... N. The outputs of the threshold switches 35 , 36 ... N are connected both to the stop inputs 37 of the associated counters 30 and to an interrupt circuit.

Die Zähler sind über Trennverstärker (Buffer) 39 und einen Datenbus 40 mit einem Mikroprozessor 41 als Auswerteeinheit verbunden, an den auch die Interrupt-Schaltung 38 und ein Thermoelement 42 angeschlossen sind.The counters are connected via isolating amplifiers (buffers) 39 and a data bus 40 to a microprocessor 41 as an evaluation unit, to which the interrupt circuit 38 and a thermocouple 42 are also connected.

Die Funktion der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird an­ hand des Signaldiagramms der Fig. 4 beschrieben, wobei in Fig. 4 mit drei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen ge­ arbeitet wird: Der Ultraschall-Sender 21 wird von der Sende­ elektronik 23 gesteuert, die über die Oszillatoren 24, 25 ... N und den Taktgeber 26 bzw. die Verzögerungseinheiten 27, 28 mit unterschiedlichen Impulsen der gewünschten Länge, Fre­ quenz und Wiederholzeit versorgt wird. Zu den gleichen Zeit­ punkten, zu denen die unterschiedlichen Sendeimpulse (f 1, f 2, f 3 in Fig. 4 oben) gestartet werden, beginnen die jeweiligen zugeordneten Zeitmessungen durch Aktivierung der entsprechen­ den Starteingänge jedes der entsprechenden Zähler, in den die Impulse des parallel laufenden Taktgebers 31 eingezählt wer­ den. Beim Auftreffen der zurückkehrenden Echos (Fig. 4, unte­ rer Teil) durchlaufen diese nach der Umwandlung in elektri­ sche Signale und anschließender Verstärkung parallel angeord­ nete Bandpaßfilter 33, 34 ... N, die jeweils auf eine der Sendefrequenzen f 1, f 2 ... fN abgestimmt sind. Die anschlie­ ßenden Schwellwertschalter 35, 36 ... N dienen zur Erkennung des maximalen Signals und damit der Zuordnung von Echo und entsprechendem Sendeimpuls. Der Kanal nach den Bandpaßfiltern 33, 34 ... N, der das maximale Ausgangssignal liefert, stoppt den zugeordneten Zähler 30 und setzt einen Interrupt, der den angeschlossenen Mikroprozessor 41 zur Übernahme des aktuellen Zählerstandes veranlaßt. Die weitere Verarbeitung geschieht unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit (Thermo­ element 42) der Schallgeschwindigkeit. . The function of the arrangement shown in Figure 3 will be described with reference to the signal diagram of Figure 4, wherein working in Figure 4 with three different ultrasonic frequencies ge is:.. The ultrasonic transmitter 21 is controlled 23 electronics of the transmitter, which the oscillators 24 , 25 ... N and the clock generator 26 or the delay units 27 , 28 are supplied with different pulses of the desired length, frequency and repetition time. Points at the same time that the different transmission pulses ( f 1 , f 2 , f 3 in FIG. 4 above) are started, the respective assigned time measurements begin by activating the corresponding start inputs of each of the corresponding counters into which the pulses of clock 31 running in parallel who counted the. Upon arrival of the returning echoes ( Fig. 4, lower part) pass through these after conversion into electrical signals and subsequent amplification in parallel bandpass filters 33 , 34 ... N , each on one of the transmission frequencies f 1 , f 2 . .. fN are coordinated. The subsequent threshold switches 35 , 36 ... N are used to detect the maximum signal and thus the assignment of the echo and the corresponding transmission pulse. The channel after the band-pass filters 33 , 34 ... N , which supplies the maximum output signal, stops the assigned counter 30 and sets an interrupt, which causes the connected microprocessor 41 to take over the current counter status. The further processing takes into account the temperature dependence (thermocouple 42 ) the speed of sound.

Claims (11)

1. Abstandsmeßeinrichtung zur berührungslosen Abstandsmes­ sung, insbesondere zur Abstandsmessung zwischen zwei Kraft­ fahrzeugen, mit einem Ultraschall-Sender zur Aussendung von zeitlich aufeinanderfolgenden Ultraschall-Signalen bestimmter Frequenz, mit einem Ultraschall-Empfänger zur Aufnahme von Ultraschall-Signalen bestimmter Frequenz und mit einer Ein­ richtung zur Laufzeitmessung eines Ultraschall-Signals vom Ultraschall-Sender zum Ultraschall-Empfänger, mit einer nach­ geschalteten Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ultraschall-Sender (2 S, 3 S, 4 S; 21) um bestimmte Zeitab­ stände (Ω t) versetzte Ultraschall-Signale mit wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen (f 1, f 2 ... f N ) ausgesendet werden, die vom Ultraschall-Empfänger (2 E, 3 E, 4 E; 22) entsprechend ihrer unterschiedlichen Frequenz (f 1, f 2 ... fN) erkannt und aufgenommen werden und daß mit Ultra­ schall-Signalen unterschiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) je­ weils separate Laufzeitmessungen (Zähler 8 ... N; 30 ... N) durchführbar sind.1. Distance measuring device for non-contact distance measurement solution, in particular for distance measurement between two motor vehicles, with an ultrasound transmitter for transmitting temporally successive ultrasound signals of a certain frequency, with an ultrasound receiver for receiving ultrasound signals of a certain frequency and with a device for measuring the transit time of an ultrasound signal from the ultrasound transmitter to the ultrasound receiver, with an evaluation device connected downstream, characterized in that the ultrasound transmitter ( 2 S , 3 S , 4 S ; 21 ) was offset by certain time intervals ( Ω t) Ultrasound signals with at least two different ultrasound frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) are emitted by the ultrasound receiver ( 2 E , 3 E , 4 E ; 22 ) according to their different frequency ( f 1 , f 2 ... fN) are recognized and recorded and that with ultrasound signals of different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) each Weil ready runtime measurements (counter 8 ... N ; 30 ... N) are feasible. 2. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitabstände (Δ t) zwischen dem Aussenden von Ultraschall-Signalen unterschiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) periodisch gleich sind.2. Distance measuring device according to claim 1, characterized in that the time intervals ( Δ t) between the transmission of ultrasound signals of different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) are periodically the same. 3. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Aussenden von Ultraschall-Signalen unterschiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) der Ultraschall­ Sender mehrere, in die gleiche Richtung gerichtete und auf je eine verwendete Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) abgestimmte, Ultra­ schall-Wandler (2 S, 3 S, 4 S) enthält.3. Distance measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that for sending ultrasonic signals of different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) the ultrasonic transmitter several, directed in the same direction and each used a frequency ( f 1 , f 2 ... f N ) matched, ultrasonic transducer ( 2 S , 3 S , 4 S ) contains. 4. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Empfang von Ultraschall-Signalen unter­ schiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) der Ultraschall-Empfän­ ger mehrere, in die gleiche Richtung gerichtete und auf je eine verwendete Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) abgestimmte, Ultra­ schall-Wandler (2 E, 3 E, 4 E) enthält.4. Distance measuring device according to claim 3, characterized in that for receiving ultrasonic signals at different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) of the ultrasound receiver several, directed in the same direction and each used Frequency ( f 1 , f 2 ... f N ) matched, ultrasonic transducer ( 2 E , 3 E , 4 E ) contains. 5. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für einen Betrieb mit reflektierten Ultra­ schall-Signalen (Echo-Prinzip) die Ultraschall-Wandler (2, 3, 4) sowohl für die Aussendung als auch den Empfang von Ultra­ schall-Signalen verwendet werden.5. Distance measuring device according to claim 3 or 4, characterized in that for operation with reflected ultra sound signals (echo principle), the ultrasonic transducer ( 2 , 3 , 4 ) both for the transmission and the reception of ultra sound Signals are used. 6. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem als Empfänger verwendeten Ultra­ schall-Wandler (2 E, 3 E, 4 E) eine eigene Zeitmeßeinrichtung (Zähler 8 ... N) für die Laufzeit nachgeschaltet ist und die Zeitmeßeinrichtungen (Zähler 8 ... N) mit der Auswerteeinrich­ tung (18) verbunden sind.6. Distance measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that each ultrasonic transducer used as a receiver ( 2 E , 3 E , 4 E ) has its own time measuring device (counter 8 ... N) for the running time and the Time measuring devices (counter 8 ... N) are connected to the evaluation device ( 18 ). 7. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Ultraschall-Sender (21) und ein Ultra­ schall-Empfänger (22) mit breitbandiger Charakteristik verwen­ det werden, wobei der Ultraschall-Sender (21) nacheinander durch Ansteuerung mit einer Wandlerelektronik (23) Ultra­ schall-Signale unterschiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) mit vorgebbarer Länge und Wiederholzeit (t) aussendet und der Ultraschall-Empfänger (22) entsprechend Ultraschall-Signale unterschiedlicher Frequenz (f 1, f 2 ... f N ) erkennt und je­ weils eine separate Laufzeitmessung (Zähler 30 ... N) durchge­ führt wird.7. Distance measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that an ultrasound transmitter ( 21 ) and an ultrasound receiver ( 22 ) with broadband characteristics are used, the ultrasound transmitter ( 21 ) successively by activation with a Transducer electronics ( 23 ) emits ultrasound signals of different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) with a predeterminable length and repetition time ( t ) and the ultrasound receiver ( 22 ) corresponding to ultrasound signals of different frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) and each time a separate runtime measurement (counter 30 ... N ) is carried out. 8. Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ultraschall-Empfänger (22) nach der Umwand­ lung und Verstärkung des Ultraschall-Signals in ein elektri­ sches Signal parallel angeordnete Bandpaßfilter (33, 34 ... N) enthält, die auf eine der Sendefrequenzen (f 1, f 2 ... f N ) abgestimmt sind.8. Distance measuring device according to claim 7, characterized in that the ultrasound receiver ( 22 ) after conversion and amplification of the ultrasound signal in an electrical signal cal parallel filter bandpass filter ( 33 , 34 ... N ) contains on one of the transmission frequencies ( f 1 , f 2 ... f N ) are tuned. 9. Abstandsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ultraschall-Sender (2 S, 3 S, 4 S; 21) und der oder die Ultraschall-Empfänger (2 E, 3 E, 4 E; 22) am gleichen Objekt oder in einem Meßgerät angeord­ net sind und jede zugeordnete Einrichtung zur Laufzeitmessung (Zähler 8 ... N; 30 ... N) beim Aussenden eines Ultraschall- Signals der zugeordneten Frequenz gestartet und beim Empfang des ersten reflektierten Echosignals gleicher Frequenz ge­ stoppt wird.9. Distance measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the one or more ultrasonic transmitters ( 2 S , 3 S , 4 S ; 21 ) and the one or more ultrasonic receivers ( 2 E , 3 E , 4 E ; 22 ) are arranged on the same object or in a measuring device and each assigned device for time-of-flight measurement (counter 8 ... N ; 30 ... N) starts when an ultrasound signal of the assigned frequency is emitted and when the first reflected echo signal is received the same Frequency is stopped. 10. Abstandsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Laufzeit­ messung Zähler (8 ... N; 30 ... N) enthalten, die während der Messung einlaufende Impulse eines Taktgebers (9; 31) auf­ addieren und bei Beendigung der Laufzeitmessung der jeweilige Zählerstand von der Auswerteeinheit (18; 41) übernommen wird, wobei die Auswerteeinheit (18; 41) einen Mikroprozessor ent­ hält, der den Zählerstand in einen Streckenwert umrechnet und diesen Wert zur Verfügung stellt.10. Distance measuring device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the devices at runtime measurement counter (8 ... N ; 30 ... N ) contain the incoming pulses of a clock generator ( 9 ; 31 ) during the measurement add and at the end of the runtime measurement the respective counter reading is taken over by the evaluation unit ( 18 ; 41 ), the evaluation unit ( 18 ; 41 ) containing a microprocessor which converts the counter reading into a distance value and makes this value available. 11. Abstandsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (18; 41) über einen angeschlossenen Temperaturfühler (19; 42) die Tem­ peraturabhängigkeit der Schallausbreitung in Luft kompen­ siert.11. Distance measuring device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the evaluation device ( 18 ; 41 ) via a connected temperature sensor ( 19; 42 ) compensates for the temperature dependence of the sound propagation in air.
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