KR20170071121A - 초음파 신호 최적화 장치 및 방법 - Google Patents

초음파 신호 최적화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

초음파 신호 최적화 장치 및 방법이 제공된다. 상기 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호를 송수신하는 초음파 신호 감지부, 상기 초음파 신호 감지부에서 송신한 초음파 신호의 제1 링잉 타임(ringing time)을 측정하는 여진 측정부, 상기 제1 링잉 타임을 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하여 보정 주파수를 연산하는 비교 연산부, 상기 보정 주파수를 갖는 역전압 신호(electrical damping pulse)를 생성하는 역전압 신호 생성부, 및 상기 역전압 신호를 상기 초음파 신호 감지부에 적용하도록 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

초음파 신호 최적화 장치 및 방법{Apparatus and method for optimizing a ultrasonic signal}
본 발명은 초음파 신호 최적화 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 전후방 주차 보조 시스템(parking assistance system)에 사용되는 초음파 센서의 여진을 최소화하도록 초음파 센서 펄스를 보정하여 최소감지거리 성능을 향상시킨 초음파 신호 최적화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파 센서를 이용한 주차 보조 시스템은 차량 전면과 후면에 구비된 초음파 센서가 발산하여 반사파를 수신하고, 반사파 수신에 따른 지연 시간을 측정하여 거리를 환산하며, 환산된 거리 값을 기준으로 초음파 센서 주변에 물체가 존재하는지 여부를 판단하는 방법을 적용하고 있다.
그러나, 이러한 주차 보조 시스템은 센서와 차량까지의 측정된 거리에 따라 물체의 존재 유무를 판단하므로, 반드시 차량이나 물체에 의해 초음파가 정확히 반사되어 측정이 되어야 거리 정보를 획득할 수 있으므로, 차량의 위치 또는 주변 환경에 따른 오동작이 발생할 염려가 있다.
또한, 초음파 센서 빔이 반사되지 않는 조건에 의한 오동작(차량의 운전석 유리에 반사되는 경우, 차량의 상단면이 라운드가 많이 져 있는 경우, 소형차인 경우 차량의 크기가 작아서 앞 또는 뒷면의 라운드 부분에 초음파가 반사되므로 인해 반사파가 돌아오지 않는 경우)이 발생할 수 있다.
또한, 초음파 센서가 설치되는 환경(실내 또는 실외)에 따라 센서의 감지 거리를 조정하거나 센서를 교체해야하는 번거로움이 있고, 차량 종류에 따른 오동작, 트럭인 경우 적재함에 물건이 쌓인 정도에 따라 정보 표시 오동작, 차고가 높은 차인 경우 센서의 불감지 거리 영향에 의한 오동작 등이 발생할 수 있다.
또한, 온도 및 환경에 따라 초음파 센서의 여진이 증가하여 최소감지거리 성능이 저하되는 경우도 발생하게 된다. 초음파 센서의 트랜스듀서는 주변 환경의 온도에 따라 동작 주파수 및 특성이 달라지게 되는데, 기존의 방법에서는 특정 온도 조건에서 설정된 보상 펄스를 이용하여 여진을 감소시키는 방법을 이용하므로 다양한 환경 조건에서 여진을 최소화하는 방법을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 제1999-0026657호 (1999.04.15. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량에 이용되는 초음파 센서에서 송신 신호의 주파수 설정을 변화시켜 최소감지거리 성능을 향상시킬 수 있는 초음파 신호 최적화 장치를 제공하는 것이다. 구체적으로, 송신된 초음파 신호에 대해 발생하는 여진을 측정하고, 현재 주기에서의 여진 발생과 이전 주기에서의 여진 발생의 결과를 서로 비교하여 여진을 최소화할 수 있는 보상 펄스를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 차량에 이용되는 초음파 센서에서 송신 신호의 주파수 설정을 변화시켜 최소감지거리 성능을 향상시킬 수 있는 초음파 신호 최적화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호를 송수신하는 초음파 신호 감지부, 상기 초음파 신호 감지부에서 송신한 초음파 신호의 제1 링잉 타임(ringing time)을 측정하는 여진 측정부, 상기 제1 링잉 타임을 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하여 보정 주파수를 연산하는 비교 연산부, 상기 보정 주파수를 갖는 역전압 신호(electrical damping pulse)를 생성하는 역전압 신호 생성부, 및 상기 역전압 신호를 상기 초음파 신호 감지부에 적용하도록 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 비교 연산부는 상기 제1 링잉 타임이 상기 제2 링잉 타임과 다른 경우, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 매개 변수 값은 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 링잉 타임에 관한 정보를 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 메모리부는 룩업 테이블(lookup table)을 더 저장하고, 상기 비교 연산부는 상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 방법은, 초음파 신호를 송신하는 단계, 상기 초음파 신호의 제1 링잉 타임을 측정하는 단계, 상기 제1 링잉 타임을 메모리에 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하는 단계, 보정 주파수를 연산하는 단계, 및 상기 보정 주파수를 이용하여 역전압 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 보정 주파수를 연산하는 단계는, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 매개 변수 값은 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 역전압 신호를 생성한 이후, 상기 역전압 신호를 상기 초음파 신호에 적용시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 초음파 신호 최적화 장치 및 방법을 이용하여 주변 환경이 다양하게 변화하여도 초음파 신호의 여진을 최소화하도록 보정 펄스를 생성하여 적용하므로, 차량용 초음파 센서의 최소감지거리 성능이 향상될 수 있다. 특히, 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간 등과 같은 매개 변수를 이용하여 보정 펄스를 생성하기 때문에 다양한 온도 및 환경 하에서도 자동적으로 여진이 최소화된 초음파 센서 신호를 생성할 수 있다.
도 1은 초음파 센서를 이용한 거리 측정 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 초음파 센서 신호의 여진 제거를 위한 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
비록, 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 초음파 신호 최적화 장치 및 방법은, 전후방 주차보조 시스템(parking assistance system)에 있어서, 초음파 센서의 여진을 최적화하여 온도 및 환경에 따라 초음파 센서의 여진 증가로 인한 최소감지거리 성능 저하를 보완하는데 목적이 있다. 초음파 신호 송신 후 여진을 측정하여 매개 변수 범위 내에서 최적으로 보정된 주파수 펄스를 연산하여 여진을 최적화 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 초음파 센서의 트랜스듀서(transducer)는 온도에 따라 동작 주파수 및 특성이 달라지는데, 종래의 자동차 전후방용 초음파 거리 측정 장치에서는 특정 온도 조건에서의 역전압 신호(electrical damping pulse)에 대한 보정 주파수 설정으로 모든 온도 범위 구간에서 사용하므로 다양한 환경 조건에서의 최적의 보정 펄스를 생성하기 어렵다. 또한, 트랜스듀서 구동부와 트랜스듀서의 신호 지연으로 인해, 최적의 보정 펄스를 생성하기 어렵다. 결국 온도 및 환경의 변화에 따라 여진이 더 증가하게 되어 초음파 센서의 근거리 감지 성능이 제한된다.
우선, 도 1 및 도 2를 참고하여, 초음파 센서를 이용한 거리 측정 방법 및 초음파 센서 신호의 여진 제거를 위한 구동 신호에 대해 설명한다.
도 1은 초음파 센서를 이용한 거리 측정 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자동차 전후방 주차보조 시스템은 초음파 센서에서 초음파 신호를 송신한 후 물체(30)에 반사되어 되돌아 오는 시간을 계산하여 물체(30)와의 거리를 파악하는 원리를 이용한다. 초음파 센서는 구체적으로 반도체 장치(10)와 트랜스듀서(20)를 포함한다.
반도체 장치(10)에서 초음파 신호를 생성하여 트랜스듀서(20)를 구동하여 외부에 초음파 신호를 송신하고, 물체(30)에서 반사되어 수신된 초음파 신호는 트랜스듀서(20)를 통해 입력된다.
반도체 장치(10)에서는 수신된 초음파 신호의 증폭 및 물체 감지 신호 처리를 수행한다. 원거리에 있는 물체를 감지하기 위해 송신 에너지를 증가시키거나 수신부의 증폭률을 키우는 방법이 있는데, 이 때, 송신 에너지(전압)를 증가 시키기 위해 반도체 장치(10)의 외부에 승압기를 사용하기도 한다.
반면, 근거리에 있는 물체를 감지하기 위해서는 트랜스듀서(20)에서 발생하는 여진이 중요하다. 초음파 신호를 트랜스듀서(20)를 통해 송신하고 나면 트랜스듀서(20)에는 잔류 진동이 남게 되는데 이를 여진 또는 링잉(ringing)이라고 하며, 링잉이 존재하는 시간적 구간을 링잉 타임(ringing Time)이라고 한다.
이러한 링잉 타임 구간에서는, 잔류 진동으로 인해 물체 감지 신호를 판단하기 어려워 최소감지거리가 증가하게 된다. 최소감지거리란, 초음파 센서를 이용하여 거리 측정을 수행할 수 있는 거리의 최소 값을 의미한다.
따라서, 근거리에 있는 물체를 감지하기 위해서는 링잉 타임을 감소시키는 것이 중요하다.
도 2는 초음파 센서 신호의 여진 제거를 위한 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 트랜스듀서(20)를 통해 초음파 신호를 송신한 후, 링잉 신호의 역신호 같은 특정 펄스(a 구간 또는 c 구간의 펄스)를 인가하여 트랜스듀서(20)의 링잉을 줄일 수 있다. 링잉 타임 동안, 역상 신호를 트랜스듀서(20)에 전달하여 내부 에너지가 상쇄되어 링잉 타임을 줄이는 것이다.
그러나, 트랜스듀서(20)는 온도에 따라 동작 주파수 및 특성이 달라지는데, 기존의 방법에서는 특정 온도 조건에서의 보정 주파수 설정으로 모든 온도 범위 구간에서 사용되고 있기 때문에 다양한 온도 및 환경 조건에서의 최적의 보정 주파수를 설정하기 어렵다.
결국, 온도 및 환경 조건에 따라 링잉이 더 증가하게 되어 초음파 센서의 근거리에 대한 최소감지거리 성능이 제한된다.
이하에서, 도 3 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호 감지부(100), 주파수 최적화 장치(200)를 포함하며, 주파수 최적화 장치(200)는 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 및 제어부(240)를 포함한다.
초음파 신호 감지부(100)는 초음파 신호를 송수신한다. 초음파 신호 감지부(100)는 차량의 전방, 후방, 또는 측방에 설치되어 주변 물체와의 거리를 측정하기 위한 초음파 신호를 송수신한다.
본 발명에 따르면, 초음파 신호 감지부(100)는 주파수 최적화 장치(200)로부터 피드백 정보를 받아, 주파수가 변경된 초음파 신호를 송수신할 수도 있다.
초음파 신호 감지부(100)에서 송신된 초음파 신호는 주파수 최적화 장치(200)로 제공되어 링잉 타임 최소화를 위한 역전압 신호 생성을 위해 이용될 수 있다.
여진 측정부(210)는 초음파 신호 감지부(100)에서 송신한 초음파 신호의 제1 링잉 타임을 측정할 수 있다. 초음파 신호에 대해서, 구동 펄스와 다른 주파수와 폭을 갖는 펄스를 측정하여 여진 펄스를 측정할 수 있다. 여진 펄스가 존재하는 구간을 측정하여 제1 링잉 타임을 측정할 수 있다.
또한, 여진 측정부(210)는 기설정된 특정 주파수 영역 내에서 주파수를 가변적으로 조정하여 초음파 신호 감지부(100)에 인가하여, 주파수별로 초음파 신호 감지부(100)의 링잉 타임을 측정할 수도 있다.
비교 연산부(220)는 제1 링잉 타임을 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하여 보정 주파수를 연산할 수 있다. 구체적으로, 제1 링잉 타임이 제2 링잉 타임과 다른 경우, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 보정 주파수를 연산할 수 있다. 즉, 링잉 타임이 변경된 경우, 비교 연산부(220)는 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 보정 주파수를 연산할 수 있다.
이 때, 매개 변수 값은 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함할 수 있다.
비교 연산부(220)는 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간에 관한 매개 변수 값을 미리 저장할 수 있으며, 링잉 타임이 변경된 경우에 이를 보정하기 위해 미리 저장된 매개 변수 값을 이용하여 보정 주파수를 연산할 수 있다.
예를 들어, 보정 주파수에 대한 필드를 0~15까지 포함할 수 있으며, 특정 필드에 해당하는 보정 주파수를 기준으로 주변의 다른 필드에 해당하는 매개 변수 값을 적용시키면서 최적의 보정 주파수에 해당하는 값을 연산할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 16개의 필드가 아닌 다른 개수의 필드를 포함할 수도 있다.
0~15 필드에 포함되는 각각의 필드는 다양한 매개 변수 값이 미리 설정되어 있으며, 특정 필드(예를 들어, 필드 4)를 우선적으로 선택하여 이에 해당하는 보정 주파수를 연산하여 이를 초음파 신호에 적용한 후 링잉 타임이 최소화되는지 여부를 판단할 수 있다.
특정 필드(예를 들어, 필드 4)에 해당하는 매개 변수 값을 적용하였을 때 링잉 타임이 최소화되는지 여부를 판단하기 위해, 특정 필드(예를 들어, 필드 4) 주변의 다른 필드(예를 들어, 필드 3 또는 필드 5)에 해당하는 매개 변수 값을 적용하는 과정을 반복할 수 있다.
즉, 특정 필드(예를 들어, 필드 4) 주변의 다른 필드(예를 들어, 필드 3 또는 필드 5)에 해당하는 매개 변수 값을 이용하여 연산한 보정 주파수를 초음파 신호에 적용하고, 링잉 타임이 최소화되는지 판단할 수 있다. 이러한 과정을 수 회 반복한다면 최적의 보정 주파수를 연산할 수 있다. 본 발명에 따르면, 최적의 보정 주파수를 연산하기 위해 매개 변수 값을 변경시키면서 연산하는 과정을 자동적으로 수행할 수 있으므로, 온도 및 환경 변화에 신속하게 대처하여 링잉 타임이 최소화된 초음파 신호를 생성할 수 있다.
비교 연산부(220)에서 최적의 보정 주파수를 연산한 경우, 이를 역전압 신호 생성부(230)에서 최적의 보정 주파수를 갖는 역전압 신호(electrical damping pulse)를 생성할 수 있다.
제어부(240)는 역전압 신호 생성부(230)에서 생성한 역전압 신호를 초음파 신호 감지부(100)에서 생성하는 초음파 신호에 적용하도록 제어하여, 초음파 신호 감지부(100)에서 링잉 타임이 최소화된 초음파 신호를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호 감지부(100), 주파수 최적화 장치(200)를 포함하며, 주파수 최적화 장치(200)는 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 제어부(240), 및 메모리부(250)를 포함한다.
초음파 신호 감지부(100)의 동작과, 주파수 최적화 장치(200)에 포함된 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 및 제어부(240)의 동작에 대해서는 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
주파수 최적화 장치(200)는 메모리부(250)를 더 포함할 수 있다.
메모리부(250)는 기존에 측정한 링잉 타임에 관한 정보를 미리 저장할 수 있다. 메모리부(250)에 저장된 링잉 타임에 관한 정보를 이용하여, 여진 측정부(210)에서 측정한 링잉 타임과 동일한지 여부를 비교할 수 있다.
즉, 비교 연산부(220)는 메모리부(250)와 데이터를 송수신할 수 있으며, 비교 연산부(220)는 여진 측정부(210)로부터 제공받은 링잉 타임에 관한 정보와 메모리부(250)에 저장된 링잉 타임에 관한 정보를 비교하고, 최적의 보정 주파수에 대해 연산할 수 있다.
또한, 메모리부(250)에서는 비교 연산부(220)에서 최적의 보정 주파수를 연산하기 위해 필요한 매개 변수 값에 관한 정보들을 미리 저장할 수 있다. 이는 룩업 테이블(lookup table) 형태로 미리 저장되어 있을 수 있고, 비교 연산부(220)에서는 메모리부(250)에 저장된 룩업 테이블을 이용하여 최적의 보정 주파수를 연산할 수 있다.
룩업 테이블에는, 예를 들어, 0~15 필드 각각에 포함되는 다양한 매개 변수 값이 미리 저장되어 있을 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 16개의 필드가 아닌 다른 개수의 필드를 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호 감지부(100), 주파수 최적화 장치(200)를 포함하며, 초음파 신호 감지부(100)는 반도체 장치(110)와 트랜스듀서(120)를 포함하고, 주파수 최적화 장치(200)는 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 및 제어부(240)를 포함한다.
주파수 최적화 장치(200)에 포함된 반도체 장치(110)에서 초음파 신호를 생성하며, 반도체 장치(110)에서 생성된 초음파 신호는 트랜스듀서(120)를 통해 외부로 송신될 수 있다.
또한, 외부 물체에서 반사된 초음파 신호는 트랜스듀서(120)를 통해 반도체 장치(110)로 입력되며, 반도체 장치(110)에서는 거리 감지 동작을 수행할 수 있다. 반도체 장치(110)에서는 수신된 초음파 신호의 증폭 및 물체 감지 신호 처리를 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 원거리에 있는 물체를 감지하기 위해 송신 에너지를 증가시키거나 트랜스듀서(120)의 증폭률을 키우는 다른 장치가 더 이용될 수 있다. 송신 에너지(전압)를 증가 시키기 위해 반도체 장치(110)의 외부에 승압기가 더 포함될 수도 있다.
주파수 최적화 장치(200)에 포함된 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 및 제어부(240)에 관한 설명은 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 도시한 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 장치는, 초음파 신호 감지부(100), 주파수 최적화 장치(200)를 포함하며, 초음파 신호 감지부(100)는 반도체 장치(110)와 트랜스듀서(120)를 포함하고, 주파수 최적화 장치(200)는 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 제어부(240), 및 메모리부(250)를 포함한다.
반도체 장치(110), 트랜스듀서(120), 여진 측정부(210), 비교 연산부(220), 역전압 신호 생성부(230), 제어부(240), 및 메모리부(250)에 관해서는 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 추가 설명을 생략하기로 한다.
이하에서는, 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 신호 최적화 방법은 우선, 초음파 신호를 송신한다(S101).
이어서, 초음파 신호의 제1 링잉 타임을 측정하고(S102), 제1 링잉 타임을 메모리에 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교한다(S103).
이어서, 제1 링잉 타임과 제2 링잉 타임을 비교하여 서로 다른 경우에, 보정 주파수를 연산한다(S104). 보정 주파수를 연산하는 것은, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 보정 주파수를 연산할 수 있다. 여기에서, 미리 설정된 매개 변수 값에는 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함한다.
구체적으로, 보정 주파수의 연산은 동작 조건마다 달라지기 때문에, 전원 인가 후 가능한 매개 변수 값의 범위 내에서 서치(search) 과정을 반복하여 최적의 보정 주파수를 연산한다. 이러한 서치 과정은 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
보정 주파수에 대한 최적 값이 결정된 후에는, 온도 및 환경 변화에 의한 변경된 보정 주파수는 최적 값에서 작은 변화만 발생되므로, 서치 과정을 통해 쉽게 변경된 최적 값을 연산할 수 있다.
보정 주파수에 대한 최적 값이 연산된 이후에는, 보정 주파수를 이용하여 역전압 신호를 생성한다(S105).
역전압 신호가 생성된 이후, 이를 초음파 신호에 적용하여 링잉 타임이 최소화된 초음파 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 기록 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (9)

  1. 초음파 신호를 송수신하는 초음파 신호 감지부;
    상기 초음파 신호 감지부에서 송신한 초음파 신호의 제1 링잉 타임(ringing time)을 측정하는 여진 측정부;
    상기 제1 링잉 타임을 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하여 보정 주파수를 연산하는 비교 연산부;
    상기 보정 주파수를 갖는 역전압 신호(electrical damping pulse)를 생성하는 역전압 신호 생성부; 및
    상기 역전압 신호를 상기 초음파 신호 감지부에 적용하도록 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하는, 초음파 신호 최적화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 비교 연산부는 상기 제1 링잉 타임이 상기 제2 링잉 타임과 다른 경우, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산하는, 초음파 신호 최적화 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 매개 변수 값은 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함하는, 초음파 신호 최적화 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 링잉 타임에 관한 정보를 저장하는 메모리부를 더 포함하는, 초음파 신호 최적화 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 메모리부는 룩업 테이블(lookup table)을 더 저장하고,
    상기 비교 연산부는 상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산하는, 초음파 신호 최적화 장치.
  6. 초음파 신호를 송신하는 단계;
    상기 초음파 신호의 제1 링잉 타임을 측정하는 단계;
    상기 제1 링잉 타임을 메모리에 미리 저장된 제2 링잉 타임과 비교하는 단계;
    보정 주파수를 연산하는 단계; 및
    상기 보정 주파수를 이용하여 역전압 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 초음파 신호 최적화 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 보정 주파수를 연산하는 단계는, 미리 설정된 매개 변수 값을 이용하여 상기 보정 주파수를 연산하는, 초음파 신호 최적화 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 매개 변수 값은 보정 펄스의 주파수, 보정 펄스의 위치, 및 보정 펄스의 지속 시간을 포함하는, 초음파 신호 최적화 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 역전압 신호를 생성한 이후, 상기 역전압 신호를 상기 초음파 신호에 적용시키는 단계를 더 포함하는, 초음파 신호 최적화 방법.
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