Método para ajustar la frecuencia de resonancia (fR) de una sección oscilante (3) de una carcasa (2) de un sensor (1),

en particular de un sensor ultrasónico, con lo cual, el método presenta las siguientes etapas:

(VS1) medición de la frecuencia de resonancia (fRI) de la sección oscilante (3) mediante un dispositivo de medición (15);

(VS2) comparación de la frecuencia de resonancia medida (fRI) con un valor umbral anteriormente determinado de una frecuencia de resonancia deseada (fRS); y

(VS3) eliminación de material o aplicación de material adicional en la sección oscilante (3) en base a la comparación para ajustar la frecuencia de resonancia (fR) de la sección oscilante (3)

Método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de una sección oscilante para un sensor.

Estado de la técnica

La presente invención hace referencia a un método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de una sección oscilante de un sensor, en particular de un sensor ultrasónico, así como también a una carcasa y a un dispositivo correspondiente.

Sensores ultrasónicos semejantes son empleados, por ejemplo, en vehículos, como dispositivo de ayuda para el aparcamiento y presentan, respectivamente, una carcasa, la cual se encuentra conformada a modo de una cubeta de aluminio extruída, así como se encuentra compuesta por una aleación de aluminio. La carcasa presenta una sección oscilante, así como una membrana, la cual es también apropiada para oscilaciones ultrasónicas. La carcasa es aquí denominada también como cubeta de membrana. Ésta es excitada, durante el funcionamiento del sensor ultrasónico, en su frecuencia de resonancia cuando una es señal emitida o recibida. La excitación de la sección oscilante para oscilación es generada a través de un elemento transductor, el cual, por ejemplo, es un elemento piezoeléctrico transductor, el cual se encuentra adherido a la base interna de la cubeta de membrana. La cubeta de membrana en su totalidad, con el objeto de causar atenuaciones, se encuentra inclusive sellada, por ejemplo, con un material adecuado. El sensor ultrasónico es incorporado en los vehículos, por ejemplo, en los parachoques, de modo que el lado extremo de la base de la carcasa, esto es, de la sección oscilante, se encuentre expuesto, por lo que de esta manera se posibilitan efectuar mediciones de distancias con respecto a objetos ubicados delante y detrás del vehículo, y también, parcialmente, hacia los laterales.

Para un correcto funcionamiento de un sensor ultrasónico semejante, es decisivo que la carcasa, así como la cubeta de membrana, sea accionada mediante su propia resonancia, esto es, en su frecuencia de resonancia. Ésta se ubica dentro de un rango definido, típicamente dentro del rango de 48 kHz para el sensor ya constructivamente acabado, con una tolerancia admisible de, por ejemplo, de 2 kHz y -1,5 kHz. Puesto que el lugar de montaje del sensor ultrasónico se ubica, en un vehículo, dentro del alcance visual y en una zona exterior, se presentan, en primer lugar, requerimientos estéticos por parte de los clientes de acuerdo a una adaptación visual sobre el lugar de su fijación y, en segundo lugar, requerimientos de acuerdo a una protección anticorrosiva determinada. Se cumple con estos requerimientos, por lo general, a través de un revestimiento adecuado del lado externo del sensor ultrasónico. En función de este revestimiento, la frecuencia de resonancia de la cubeta de membrana se modifica de modo tal que, por ejemplo, un revestimiento galvánico de aprox. 80 µm aumenta la frecuencia de resonancia de la cubeta de membrana alrededor de aprox. 6...7 kHz, con lo cual, se sobrepasa un margen de tolerancia admisible de, por ejemplo, 48 + 2 kHz en alrededor de 4 a 5 kHz. De esta manera, la frecuencia de oscilación guarda una proporcionalidad con respecto al grosor completo de la(s) capa(s) de la sección oscilante. Revestimientos semejantes son, por ejemplo, de cobre, níquel semibrillante, níquel brillante y cromo. Por este motivo, cada variación en el grosor de la capa, durante el revestimiento, influye en la frecuencia de resonancia resultante de la cubeta de membrana. Las cubetas de membrana revestidas que se encuentren ubicadas espectralmente fuera del margen de tolerancia admisible de frecuencia de resonancia, deben ser rechazadas.

La solicitud DE 101 39 341 A1 muestra un ejemplo de un sensor ultrasónico, cuyo grosor de membrana se encuentra regulado de modo tal que se restringe eficazmente una variación de la característica de la oscilación, incluso cuando gotas de agua permanezcan adheridas a la membrana del sensor. Esto se logra a través de una determinada proporción de zonas de la membrana de diferentes grosores. No se hace referencia sin embargo a cubetas de membrana revestidas.

Por la solicitud US 4,941,202 se conoce una "unidad transductora", en particular para un sistema de comunicación subacuático. Dentro de la carcasa se encuentran dispuestos actuadores piezoeléctricos multicapa para emitir y recibir señales acústicas. Las paredes de la carcasa pueden ser adaptadas a la frecuencia de los actuadores piezoeléctricos multicapa.

Descripción de la invención

Por el contrario, el método conforme a la invención para ajustar la frecuencia de resonancia de la sección oscilante de un sensor, en particular de un sensor ultrasónico, presenta la ventaja de que las cubetas de membrana revestidas que posean una frecuencia de resonancia fuera de una tolerancia admisible, son procesadas posteriormente de modo tal, que se puede reducir el material sobrante previo. Otra ventaja consiste en que este procesamiento es posible también para cubetas de membrana no revestidas y, de este modo, es especialmente económico.

La presente invención se basa en el hecho de que el grosor de la sección oscilante de la cubeta de membrana es modificada después del proceso de revestimiento. En este caso, sin embargo, entran en consideración sólo las zonas que se ubican fuera de la zona de montaje del elemento transductor. En estas zonas, la inclinación de la sección oscilante, sin embargo, es tan sólo reducida. Una modificación del grosor de la membrana en estos puntos no puede, por tanto, conllevar una influencia drástica en la frecuencia de resonancia. Se ha comprobado, no obstante, que la formación de una cavidad en la cubeta de membrana en estos puntos modifica en forma significativa la frecuencia de resonancia, reduciendo la misma.

Conforme a la invención, el método para ajustar la frecuencia de resonancia de una sección oscilante de una carcasa de un sensor, en particular, de un sensor ultrasónico, presenta las siguientes etapas:

En el caso de una medición de una frecuencia de resonancia demasiado alta, se efectúa una eliminación de material en el punto adecuado de la sección oscilante, por lo cual, la frecuencia de resonancia de la sección oscilante se disminuye. En el caso de una frecuencia de resonancia medida demasiado baja, ésta puede ser elevada a través de la aplicación de material adecuado. A través de la medición y la comparación con un valor umbral puede lograrse un ajuste exacto de la frecuencia de resonancia en el caso de cubetas de membrana que se ubican espectralmente fuera de la tolerancia admisible.

Es particularmente ventajoso que el procesamiento de la sección oscilante sea efectuado en el interior de la carcasa, ya que para esta funcionalidad no deben apreciarse marcas de procesamiento en el lado externo de la carcasa, puesto que el lado externo de la carcasa, frecuentemente, forma parte de la carrocería de un vehículo, cuya percepción visual estética debe ser mantenida.

Igualmente, lo mencionado es particularmente ventajoso cuando la sección oscilante de la carcasa del sensor presenta un revestimiento en el lado externo. De este modo se consigue un amplio campo de aplicaciones.

Es preferente que la medición de la frecuencia de resonancia se efectúe con el emisor y el receptor de un dispositivo de medición fijado en la sección oscilante. A través de esta disposición y fijación se logra, en forma ventajosa, que los errores de medición sean minimizados. A su vez, los costes que se requieren se ven reducidos.

De forma alternativa, se prevé que la medición de la frecuencia de resonancia sea efectuada con un elemento transductor en modo emisor, el cual se fija temporalmente sobre la sección oscilante o el cual se encuentra montado sobre la sección oscilante, y que el receptor de un dispositivo de medición se fije temporalmente sobre la sección oscilante. Al mismo tiempo, es ventajoso, en primer lugar, que un elemento transductor sea fijado en el lugar, en el cual, al encontrarse constructivamente acabado el sensor, se ubique...

1. Método para ajustar la frecuencia de resonancia (f_R) de una sección oscilante (3) de una carcasa (2) de un sensor (1), en particular de un sensor ultrasónico, con lo cual, el método presenta las siguientes etapas:

2. Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la eliminación o la aplicación de material en la sección oscilante (3) tienen lugar en el interior de la carcasa (2).

3. Método conforme a la reivindicación 2, con lo cual, la sección oscilante (3) de la carcasa (2) del sensor (1) presenta un revestimiento (7) en el lado externo de la carcasa (2).

4. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la medición de la frecuencia de resonancia (f_R) es efectuada mediante un emisor y un receptor de un dispositivo de medición (15) fijado en la sección oscilante (3).

5. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la medición de la frecuencia de resonancia (f_R) es efectuada mediante un elemento transductor (4) en modo emisor, el cual se encuentra fijado temporalmente en la sección oscilante (3) o se encuentra montado sobre la sección oscilante (3), y mediante un receptor de un dispositivo de medición (15), el cual se encuentra fijado temporalmente en la sección oscilante (3).

6. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material es eliminado o aplicado fuera de una zona de montaje (9) de un elemento transductor (4).

7. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material es eliminado o aplicado mediante una herramienta (14), la cual realiza un movimiento de ajuste, paralelo con respecto al plano de la sección oscilante (3), en una forma, la cual puede ser definida en función de la comparación entre la frecuencia de resonancia medida (f_RI) y la frecuencia de resonancia deseada (f_RI, f_RS).

8. Método conforme a la reivindicación 7, caracterizado porque la respectiva herramienta 14, en función de la comparación entre la frecuencia de resonancia medida (f_RI) y la frecuencia de resonancia deseada (f_RI, f_RS), es aproximada en una dirección, la cual se ubica esencialmente en forma vertical con respecto al plano de la sección oscilante (3)

9. Método conforme a la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la eliminación del material tiene lugar a través de una proceso de fresado.

10. Método conforme a la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la eliminación del material tiene lugar a través de un grabado mediante haz láser.

11. Método conforme a la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la eliminación del material tiene lugar a través de un proceso de grabado por plasma.

12. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el método es llevado a cabo a través de la repetición sucesiva de las etapas (VS1 a VS3).

13. Dispositivo (20) para ajustar la frecuencia de resonancia (f_R) de una sección oscilante (3) de una carcasa (2) de un sensor (1), en particular de un sensor ultrasónico, con lo cual, el dispositivo (20) presenta:

14. Dispositivo (20) conforme a la reivindicación 13, caracterizado porque un elemento transductor (4) montado a la sección oscilante (3) es un componente del dispositivo de medición (15).

15. Dispositivo (20) conforme a una de las reivindicaciones 13 a 14, caracterizado porque el dispositivo de control (16) presenta:

16. Dispositivo (20) conforme a la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de control (16) presenta una segunda interfaz (22) para la integración del dispositivo (20) en una línea de producción de sensores ultrasónicos.