Title:
Sicherheitsrelevantes Ultraschallsensorsystem und Verfahren zum Selbsttest dieses Sensorsystems mittels Überwachung analoger Signalamplituden
Kind Code:
B3


Abstract:

Es wird ein selbstestfähiges Sensorsystem (SS) vorgeschlagen, das vier Zustände, einen Betriebszustand und drei Testzustände aufweisen kann. Im dritten Testzustand stimuliert eine digitale Signalerzeugung (DSO) direkt den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) mit Prüfsignalen wodurch diese Signalkette geprüft werden kann. Im zweiten Testzustand stimuliert die digitale Signalerzeugung (DSO) die analoge Signalkette (DR, AS) und den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) mit Prüfsignalen wodurch dann diese Signalkette geprüft werden kann. Im dritten Testzustand stimuliert die digitale Signalerzeugung (DSO) die analoge Signalkette (DR, AS), die Sensorteilvorrichtung (TR) (typischerweise ein Ultraschalltransducer) und den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) mit Prüfsignalen wodurch dann diese Signalkette geprüft und auf Parametereinhaltungen, insbesondere die Signalamplituden, überwacht werden kann. Im Betriebszustand stimuliert die digitale Signalerzeugung (DSO) die analoge Signalkette (DR, AS), die Sensorteilvorrichtung (TR) (typischerweise ein Ultraschalltransducer) und den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) mit Messsignalen wobei dann die Signalkette auf Parametereinhaltungen, insbesondere die Signalamplituden, überwacht werden kann. embedded image




Inventors:
Schmidt, André (51674, Wiehl, DE)
Schlautmann, Guido (48341, Altenberge, DE)
Heppekausen, Stefanie (45239, Essen, DE)
Application Number:
DE102018107826A
Publication Date:
07/19/2018
Filing Date:
04/03/2018
Assignee:
Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft, 44227 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102013021328A1N/A2015-06-18



Claims:
Selbstestfähiges Sensorsystem (SS)
- mit einer digitalen Signalerzeugung (DSO) und
- mit einer Treiberstufe (DR) und
- mit einem Ultraschalltransducer (TR) und
- mit einem analogen Eingangsschaltkreis (AS) und
- mit einem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und
- mit einer analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) und
- mit einer digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) und
- mit einem analogen Multiplexer (AMX) und
- mit einem digitalen Multiplexer (DMX),
- wobei das Sensorsystem (SS)
• einen Betriebszustand und
• einen ersten Testzustand und
• einen zweiten Testzustand und
• einen dritten Testzustand einnehmen kann und
- wobei im Betriebszustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Messergebnis und nicht als Prüfergebnis des Sensorsystems verwendet wird und
- wobei im ersten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet wird und
- wobei im zweiten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) dieses zweite analoge Signal (S2) in ein drittes analoges Testsignal (S3t) umsetzt, was auch ein kopieren des zweiten analogen Signals (S2) in das dritte analoge Testsignal (S3t) bedeuten kann, und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Testsignal (S3t) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt
- wobei im dritten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) dieses erste digitale Signal (S1) in ein fünftes digitales Testsignal (S5t) wandelt, was auch ein kopieren des ersten digitalen Signals (S1) in das fünfte digitale Testsignal (S5t) bedeuten kann, und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Testsignal (S5t) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt.
- wobei das Sensorsystem (SS) über eine Vorrichtung zur Ermittlung des Amplitudenwerts eines geraden Signalanteils in einem zweiten Signal (S2) oder einem Teilsignal (S2a, S2b, S2c) des zweiten Signals (S2) verfügt und
- wobei das Sensorsystem (SS) über eine Vorrichtung zur Ermittlung des Amplitudenwerts eines ungeraden Signalanteils in einem zweiten Signal (S2) oder einem Teilsignal (S2a, S2b, S2c) des zweiten Signals (S2) verfügt und
- wobei eine Vergleichsvorrichtung dazu vorgesehen ist, den Amplitudenwert des geraden Signalanteils mit einem Schwellwert für diesen geraden Amplitudenwert zu vergleichen und ein entsprechendes Vergleichsergebnissignal für den geraden Signalanteil zu erzeugen und
- wobei eine Vergleichsvorrichtung dazu vorgesehen ist, den Amplitudenwert des ungeraden Signalanteils mit einem Schwellwert für diesen ungeraden Amplitudenwert zu vergleichen und ein entsprechendes Vergleichsergebnissignal für den ungeraden Signalanteil zu erzeugen
- wobei eine Teilvorrichtung des Sensorsystems (SS) eine Fehlermeldung erzeugt oder ein Fehlersignal ausgibt, wenn das entsprechende Vergleichsergebnissignal für den ungeraden Signalanteil und das entsprechende Vergleichsergebnissignal für den geraden Signalanteil keiner erlaubten Wertekombination entsprechen.

Selbstestfähiges Sensorsystem (SS)
- mit einer digitalen Signalerzeugung (DSO) und
- mit einer Treiberstufe (DR) und
- mit einem Ultraschalltransducer (TR) und
- mit einem analogen Eingangsschaltkreis (AS) und
- mit einem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und
- mit einer analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) und
- mit einer digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) und
- mit einem analogen Multiplexer (AMX) und
- mit einem digitalen Multiplexer (DMX),
- wobei das Sensorsystem (SS)
• einen Betriebszustand und
• einen ersten Testzustand und
• einen zweiten Testzustand und
• einen dritten Testzustand einnehmen kann und
- wobei im Betriebszustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Messergebnis und nicht als Prüfergebnis des Sensorsystems verwendet wird und
- wobei im ersten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet wird und
- wobei im zweiten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) dieses zweite analoge Signal (S2) in ein drittes analoges Testsignal (S3t) umsetzt, was auch ein kopieren des zweiten analogen Signals (S2) in das dritte analoge Testsignal (S3t) bedeuten kann, und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Testsignal (S3t) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt
- wobei im dritten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) dieses erste digitale Signal (S1) in ein fünftes digitales Testsignal (S5t) wandelt, was auch ein kopieren des ersten digitalen Signals (S1) in das fünfte digitale Testsignal (S5t) bedeuten kann, und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Testsignal (S5t) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt.
- wobei das zweite analoge Signal (S2) mindestens ein erstes Teilsignal (S2a) und ein zweites Teilsignal (S2b) umfasst und
- wobei das Sensorsystem (SS) durch Symmetrierung des Ultraschalltransducers (TR) und ggf. eines Übertragers (UEB) so gestaltet ist, dass das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) im fehlerfreien Fall bis auf eine Phasenverschiebung von 180° im zeitlichen Verlauf gleich sind und
- wobei das Sensorsystem eine Teilvorrichtung (SPA) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Symmetrie des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zu vermessen und einen Messwert (d6i) für diese Symmetrie unter Kompensation der besagten Phasenverschiebung zu ermitteln und
- wobei das Sensorsystem eine Vergleichseinrichtung (C13) aufweist, die diesen Messwert (d6i) für die Symmetrie mit einem Referenzwert (Ref13) für die Gleichheit vergleicht und
- wobei diese Vergleichseinrichtung (C13) ein Vergleichsergebnissignal (v13) erzeugt, wenn der so ermittelte Wert (d6i) der Symmetrie zu zumindest einem vorgegeben Zeitraum (SP) unterhalb des Referenzwerts für diese Gleichheit liegt.

Selbstestfähiges Sensorsystem (SS)
- mit einer digitalen Signalerzeugung (DSO) und
- mit einer Treiberstufe (DR) und
- mit einem Ultraschalltransducer (TR) und
- mit einem analogen Eingangsschaltkreis (AS) und
- mit einem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und
- mit einer analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) und
- mit einer digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) und
- mit einem analogen Multiplexer (AMX) und
- mit einem digitalen Multiplexer (DMX),
- wobei das Sensorsystem (SS)
• einen Betriebszustand und
• einen ersten Testzustand und
• einen zweiten Testzustand und
• einen dritten Testzustand einnehmen kann und
- wobei im Betriebszustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Messergebnis und nicht als Prüfergebnis des Sensorsystems verwendet wird und
- wobei im ersten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• dieses zweite analoge Signal (S2) den Ultraschalltransducer (TR) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst und
• der Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS) empfängt und
• der Ultraschalltransducer (TR) in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3) erzeugt und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt und
• wobei das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet wird und
- wobei im zweiten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) umsetzt und
• die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) dieses zweite analoge Signal (S2) in ein drittes analoges Testsignal (S3t) umsetzt, was auch ein kopieren des zweiten analogen Signals (S2) in das dritte analoge Testsignal (S3t) bedeuten kann, und
• der analoge Multiplexer (AMX) dieses dritte analoge Testsignal (S3t) als viertes analoges Signal (S4) weiterleitet und
• der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) wandelt und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt
- wobei im dritten Testzustand
• die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) erzeugt und
• die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) dieses erste digitale Signal (S1) in ein fünftes digitales Testsignal (S5t) wandelt, was auch ein kopieren des ersten digitalen Signals (S1) in das fünfte digitale Testsignal (S5t) bedeuten kann, und
• der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Testsignal (S5t) als sechstes digitales Signal (S6) weiterleitet und
• der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das sechste digitale Signal (S6) empfängt und ein siebtes Antwortsignal (S7) erzeugt.
- wobei das zweite analoge Signal (S2) mindestens ein erstes Teilsignal (S2a) und ein zweites Teilsignal (S2b) umfasst und
- wobei das Sensorsystem (SS) durch Symmetrierung des Ultraschalltransducers (TR) und ggf. eines Übertragers (UEB) so gestaltet ist, dass das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) im fehlerfreien Fall bis auf eine Phasenverschiebung von 180° im zeitlichen Verlauf gleich sind und
- wobei das Sensorsystem eine Teilvorrichtung (SPA) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Symmetrie des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zu vermessen und einen Messwert (d6i) für die Abweichung von dieser Symmetrie unter Kompensation der besagten Phasenverschiebung zu ermitteln und
- wobei das Sensorsystem eine Vergleichseinrichtung (C13) aufweist, die diesen Messwert (d6i) für die Abweichung von der Symmetrie mit einem Referenzwert (Ref13) für die Abweichung von der Symmetrie vergleicht und
- wobei diese Vergleichseinrichtung (C13) ein Vergleichsergebnissignal (v13) erzeugt, wenn der so ermittelte Wert (d6i) für die Abweichung von der Symmetrie in zumindest einem vorgegeben Zeitraum (SP) oberhalb des Referenzwerts für diese Gleichheit liegt.

Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche
- wobei das Sensorsystem (SS) dazu ausgelegt ist, im Betriebszustand eine Fehlermeldung in Abhängigkeit von mindestens einem Vergleichsergebnissignal (v13, v14) zu erzeugen oder nicht zu erzeugen.

Description:
Oberbegriff

Es wird ein selbsttestfähiges Sensorsystem, insbesondere ein Ultraschallsensormesssystem für die Verwendung im Automobil, und ein Verfahren zu dessen Betrieb vorgeschlagen.

Allgemeine Einleitung

Im Zuge der Einführung der funktionalen Sicherheit gemäß ISO26262 im Automobilbereich müssen auch Ultraschallsensorsysteme solche funktionalen Sicherheitsanforderungen erfüllen. Diese Anforderungen sind besonders hoch, wenn es um solche autonomen Funktionen, wie beispielsweise das automatische Einparken geht. Um verdeckte Fehler besser erkennen zu können, ist eine Selbstdiagnosefähigkeit auch und besonders während des Betriebs notwendig. Ein Problem ist, dass die Messergebnisse solcher Ultraschallmesssysteme beispielsweise für das autonome Einparken von Kfz verwendet werden. Eine Erkennung verdeckter Fehler ist daher unverzichtbar. Diese Schrift beschäftigt sich mit den typischen Fehlern und den notwendigen Teilvorrichtungen und Verfahren zu deren Erkennung.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Stand der Technik

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 021 328 A1 ist eine Ultraschallsensoreinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Messung mittels Ultraschallpulsen bekannt. Zur Diagnose werden in dem bekannten Verfahren Pulse im Sinne von Testzuständen durch einen Steuerbefehl in der ersten Schalterstellung gesendet, empfangen und im Empfänger ausgewertet. In der zweiten Schalterstellung werden die vom Sender stammenden Pulse über die direkte Verbindung gesendet, empfangen und im Empfänger ausgewertet.

Weitere Offenlegungen aus dem Stand der Technik betreffend das hier vorgeschlagene Verfahren sind nicht bekannt. 

Lösung der Aufgabe

Während des initialen Selbsttests des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) oder im Rahmen kundenspezifischer Diagnosemaßnahmen können verschiedene Tests des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) zur Systemdiagnose durchgeführt werden:

  1. 1. Digitale Signalverarbeitungsüberprüfung;
    VORTEIL: Stimuli und Erwartungswerte der Systemantwort der digitalen Signalverarbeitung können exakt festgelegt werden.
  2. 2. Interne Signalpfad Überprüfung;
    (Anregen des Burstgenerators, Nutzen eines heruntergeteilten Treiberstroms, Einkopplung hinter der ersten Verstärkerstufe, Auswertung nach der Echoevaluierung).
    VORTEIL: Diese Methode ist schnell und umfassend.
  3. 3. Impedanz-Wert Überprüfungen der Impedanz der Senosorteilvorrichtung(TR), also des Ultraschalltranducers (TR);
    (Durchführen eines Frequenzsweeps und Auswerten der Resonanzkurve)
    VORTEIL: Die Methode prüft den kompletten Signalpfad inklusive der externen Elemente. Die Auswertung der Resonanzkurve der Sensorteilvorrichtung (TR), also des Ultraschalltransducers (TR), die die Systemantwort der Sensorteilvorrichtung (TR) auf den Stimulus in Form des Frequenzsweeps ist, kann in der nach Methodik 1 bereits geprüften digitalen Signalverarbeitung erfolgen. Der Frequenzsweep selbst kann ebenfalls in der bereits nach der Methode 1 geprüften digitalen Signalverarbeitung erzeugt werden.
  4. 4. Komparatoren an der Sensoransteuerung zur Überwachung der externen Komponenten und der Treibertransistoren ;
    VORTEIL: Kontinuierliche Prüfung der Sensoranregung auch während des Betriebs.
  5. 5. Symmetrieprüfung durch Symmetrieprüfungsvorrichtungen auch während des Betriebs;
    VORTEIL: Betriebsrelevante, symmetriebrechende Störungen der Symmetrie der Sensorteilvorrichtung (z.B. des Ultraschall / Übertrager Systems) können erkannt werden.
  6. 6. Oberwellenprüfung auch während des Betriebs;
    VORTEIL: Betriebsrelevante, nicht symmetriebrechende, aber das Schwingungsspektrum verändernde Störungen der Sensorteilvorrichtung (z.B. des Ultraschalltransducer / Übertrager Teilsystems) können erkannt werden.

Digitale Signalverarbeitungsüberprüfung

Die digitale Signalverarbeitungsüberprüfung erfolgt durch das Einspeisen mindestens eines Testsignals, das einem kritischen möglichen Signal des Ultraschalltransducers entspricht. Dieses Einspeisen erfolgt im Signalpfad des Ultraschallsensorsystems in einem dritten Testzustand des Sensorsystems nach dem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) oder in einem zweiten Testzustand des Sensorsystems vor dem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC). Es folgt dann eine Auswertung in der Form, wie sie im Normalbetrieb für ein reales Ultraschallechosignal erfolgen würde. Da das Testsignal bekannt ist und dessen zu erwartendes Ergebnis ebenfalls vorbekannt ist, kann der Signalpfad sehr schnell auf Durchgängigkeit und Funktionalität im Betrieb geprüft werden. Dies kann im Betrieb ohne Performance Einbuße beispielsweise zu nicht Betriebszeiten oder beim Start oder Neustart des Systems oder beim Ausschalten des Ultraschallsensorsystems erfolgen. Eine Einspeisung in den Signalpfad vor dem Analog-zu-Digitalwandler (ADC) erfolgt dabei analog über einen AnalogMultiplexer (AMX). Eine Einspeisung in den Signalpfad nach dem Analog-zu-Digitalwandler (ADC) erfolgt dabei digital beispielsweise über einen digitalen Multiplexer (DMX). Bei digitaler Einspeisung muss die Antwort des Systems am Ende des Signalpfades EXAKT den Vorgaben entsprechen, während bei einer Einspeisung als Analogsignal ein TOLERANZBEREICH vorgegeben werden muss oder die Analogsignale mit einem solchen Vorhalt erzeugt werden, dass eine Falschbewertung bei Berücksichtigung der Prozessschwankungen und der Betriebsparameterschwankungen ausgeschlossen ist. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es besonders schnell und exakt ist.

Hierdurch kann im Normalbetrieb des Ultraschallsensorsystems eine recht hohe funktionale Testabdeckung aufrechterhalten werden. Diese Prinzipien lassen sich aber auf ähnliche Sensorsysteme verallgemeinern.

PRINZIP:

Das Prinzip des hier vorgeschlagenen Selbsttestverfahrens umfasst das Einspeisen eines Testsignals nach oder vor dem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) im analogen Eingangsschaltkreis (AS) und das Auswerten nach der Echo Auswertung im nachfolgenden digitalen Eingangsschaltkreis (DSI). Dabei ist es möglich, verschiedene Pfade im analogen Eingangsschaltkreis (AS) und im nachfolgenden digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) zu durchlaufen, um die Prüfungen möglichst nah an die jeweilige Anwendung des Sensorsystems (SS) anzupassen.

Die Anregung mit einem definierten Eingangssignal durch einen digitalen Eingangsschaltkreis (DSO) unter Umgehung der nicht digitalen Signalpfadanteile führt zu einer festen, reproduzierbaren Echoinformation (z.B. hinsichtlich Zeitpunkt, Echohöhe, Korrelation mit einem erwarteten, exakt vorbekannten Signalverlauf etc.) am Ausgang der Signalkette im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI).

Diese Vorhersagbarkeit soll für einen Selbsttest mit einem Betriebszustand und drei Testzuständen des Sensorsystems genutzt werden.

Es wird daher ein selbsttestfähiges Sensorsystem (SS) vorgeschlagen, das eine digitale Signalerzeugung (DSO) zur Erzeugung der Stimuli, eine Treiberstufe (DR) zur Leistungsverstärkung und analogen Signalformung der digital vorliegenden Stimuli, eine Sensorteilvorrichtung (TR) bzw. einen Ultraschalltransducer (TR) zur Umsetzung der leistungsverstärkten Stimuli in Messsignale im Messmedium (z.B. Luft bei Ultraschall) und zum Empfang der Kanalantwort aus dem Messkanal (CH) in Form eines empfangenen Signals, einem analogen Eingangsschaltkreis (AS) zur Verstärkung, Vorverarbeitung und Digitalisierung des empfangenen Signals, einem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) zur Verarbeitung des digitalisierten empfangenen Signals. Diese Komponenten sind im Stand der Technik in typischen Ultraschallmesssystemen, beispielsweise für die Verwendung in automobilen Einparkhilfesystemen anzufinden.

Um nun einen effizienten Selbsttest des Sensorsystems (SS) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das selbsttestfähige Sensorsystem zusätzlich mit einer analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) versehen wird. Diese analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) soll in der Lage sein, die Kette aus Sensorteilvorrichtung (TR) (bzw. Ultraschalltransducer (TR)) und Messkanal (CN) zu emulieren. Um dies zu ermöglichen, muss der Signalpfad durch einen analogen Multiplexer (AMX) vor dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) aufgetrennt werden und das Ausgangssignal der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) dort eingespeist werden und das Ausgangssignal der Sensorteilvorrichtung (TR) (bzw. des Ultraschalltransducers (TR)) abgekappt werden. Es ist natürlich auch denkbar, das Ausgangssignal der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) innerhalb des analogen Eingangsschaltkreises (AS) durch eine entsprechende Multiplexer-Struktur innerhalb des analogen Eingangsschaltkreises (AS) einzuspeisen oder Elemente der analogen Kanalsimulation innerhalb der Treiberstufe (DR), die hier auch als Digital-zu-Analog-Wandler fungiert, mit zu implementieren. Dies wird ausdrücklich mitbeansprucht. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Treiberstufe (DR) in einer Testkonfiguration in ihrer Ausgangsamplitude reduziert wird und der analoge Eingangsschaltkreis (AS) direkt von dem Ausgang der Treiberstufe (TR) angesteuert wird. Die Kontrolle der Konfiguration der Treiberstufe (DR) erfolgt bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR). Die Dämpfung dient dann dazu, betriebsnahe Pegel am Eingang des analogen Eingangsschaltkreises (AS) zu erzeugen. Somit können kritische, erlaubte und fehlerhafte Prüf- und Testfälle simuliert werden. Die Antwort des Sensorsystems (SS) muss sich dabei in einem vorbestimmbaren Wertebereich befinden. Es können Fehlerfälle und erlaubte Betriebszustände als Prüffälle emuliert werden. Somit kann die Signalkette unter Ausschluss des Messkanals (CN) und der diesem Messkanal (CN) vorausgehenden und nachfolgenden Sensorteilvorrichtung (TR) (z.B. eines Ultraschalltransducers) auf Einhaltung vorgegebener Spezifikationsbereiche für wichtige Betriebsparameter und Betriebsfälle überprüft werden.

In analoger Weise kann eine digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) mit einem mit einem digitalen Multiplexer (DMX) vorgesehen werden. Die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) emuliert bevorzugt in exakt reproduzierbarer Weise ein vorbestimmtes Verhalten der Signalkette aus Treiberstufe (DR), Sensorteilvorrichtung (TR), Messkanal (CN), und analogem Eingangsschaltkreis (AS). Somit können kritische erlaubte und fehlerhafte Betriebsfälle als Prüf- und Testfälle simuliert werden. Somit kann die Signalkette unter Ausschluss des Messkanals (CN) und der dem Messkanal (CN) vorausgehenden und nachfolgenden Sensorteilvorrichtung (TR) (z.B. eines Ultraschalltransducers) sowie der analogen Schaltungsteile auf EXAKTE Einhaltung vorgegebener Spezifikationswerte für wichtige Betriebsparameter und Betriebsfälle überprüft werden.

Es können somit mehrere, bevorzugt vier Zustände des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) unterschieden werden:

Zum Ersten weist das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) einen im Folgenden als „Betriebszustand“ bezeichneten Zustand auf, der dem messenden Normalbetrieb entspricht.

Zum Zweiten weist das Sensorsystem (SS) einen im Folgenden erster Testzustand genannten Zustand auf, in dem die Sensorteilvorrichtung (TR), beispielsweise ein Ultraschalltransducer, auf korrekte Funktion geprüft wird. Dies kann beispielsweise durch eine Impedanz-Messung des beispielhaften Ultraschalltransducers (TR) erfolgen.

Zum Dritten weist das Sensorsystem (SS) einen im Folgenden zweiter Testzustand genannten Zustand auf, in dem die Sensorteilvorrichtung (TR) selbst nicht mehr Teil des Signalpfades ist. Vielmehr wird die Sensorteilvorrichtung (TR) und damit auch der Messkanal (CN) durch eine analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) und einen analogen Multiplexer (AMX) überbrückt. Der Vorteil ist, dass somit das Verhalten des Signalpfades nicht mehr von den Bedingungen im Messkanal (CN) oder vom Zustand der Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise vom Zustand der Sensorteilvorrichtung (TR), z.B. eines Ultraschalltransducers (TR), abhängt und damit vorhersagbar ist. Entspricht die Antwort des Signalpfades in diesem zweiten Testzustand auf einen vorgegebenen Stimulus nicht einer erwarteten Antwort in gewissen Grenzen, so liegt ein Fehler vor. Hierbei muss die erwartete Antwort eine gewisse Toleranz ermöglichen, um Fertigungsschwankungen auszugleichen, die sich erfahrungsgemäß besonders in den analogen Schaltungsteilen und der Sensorteilvorrichtung (TR) auswirken.

Der Stimulus und die Simulation des Kanals können dabei so gewählt werden, dass sowohl Stimulus als auch Kanalantwort einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall entsprechen. In dem Fall muss die Antwort des Systems also einer erwarteten Antwort im Rahmen gewisser vorausberechenbarer Grenzen entsprechen.

Die Simulationen des Kanals können dabei auch so gewählt werden, dass die Kanalantwort zwar einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall entspricht, der Stimulus selbst aber zu einem Fehlerereignis in der Empfangskette führen soll. Wird dieses Fehlerereignis nicht durch die Empfangskette bestehend aus digitalem Eingangsschaltkreis (DSI) und analogem Eingangsschaltkreis (AS) erkannt, so ist die Empfangskette fehlerhaft, was signalisiert werden kann. In dem Fall muss die Antwort des Sensorsystems (SS) einer erwarteten Antwort im Rahmen gewisser vorausberechenbarer Grenzen entsprechen. Ist dies nicht der Fall, liegt ein Fehler vor.

Der Stimulus kann dabei auch so gewählt werden, dass der Stimulus einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall entspricht. Die Simulation des Kanals kann dabei dann so gewählt werden, dass die Kanalantwort einem spezifikationsgemäß nicht erlaubten Fall entspricht. Auch in diesem Fall muss der Fehler durch die nachfolgende Empfangskette erkannt werden.

Natürlich ist es denkbar, sowohl den Stimulus als auch die Simulation des Kanals zu einem Fehlerfall führen. Auch dieses muss durch die nachfolgende Empfangskette erkannt werden.

Zum Vierten kann das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) einen im Folgenden dritter Testzustand genannten Zustand einnehmen, in dem die Sensorteilvorrichtung (TR), insbesondere in Form eines Ultraschalltransducers, und die analogen Signalpfadanteile nicht mehr Teil des verbliebenen Signalpfads sind. Der verbleibende Signalpfad ist dann rein digital. Antworten des verbliebenen Signalpfads in diesem dritten Testzustand auf vordefinierte Stimuli müssen daher im Gegensatz zum zweiten Testzustand des Sensorsystems (SS) EXAKT mit vorgebbaren Erwartungswerten übereinstimmen.

Der Stimulus und die Simulation des Kanals können dabei so gewählt werden, dass sowohl Stimulus als auch Kanalantwort einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall nun exakt entsprechen. In dem Fall muss die Antwort des Systems mit einer zugeordneten erwarteten Antwort exakt übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, liegt ein Fehler vor.

Die Simulation des Kanals kann dabei wieder auch so gewählt werden, dass die Kanalantwort zwar einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall entspricht, der Stimulus selbst aber zu einem Fehlerereignis in der Empfangskette führen soll. Wird dieses Fehlerereignis nicht durch die digitale Empfangskette bestehend nur noch aus dem digitalem Eingangsschaltkreis (DSI) erkannt, so ist die digitale Empfangskette fehlerhaft, was signalisiert werden kann. In dem Fall muss die Antwort des Systems der erwarteten Antwort exakt entsprechen.

Der Stimulus kann dabei auch so gewählt werden, dass der Stimulus einem realen spezifikationsgemäß erlaubten Fall entspricht. Die Simulation des Kanals kann dabei dann so gewählt werden, dass die Kanalantwort einem spezifikationsgemäß nicht erlaubten Fall entspricht. Auch in diesem Fall muss der Fehler durch die nachfolgende digitale Empfangskette erkannt werden.

Natürlich ist es denkbar, sowohl den Stimulus als auch die Simulation des Kanals zu einem Fehlerfall führen. Auch dieses muss durch die nachfolgende digitale Empfangskette im dritten Testzustand erkannt werden.

Im Folgenden wird zunächst auf die vier Zustände genauer eingegangen. Weitere Zustände können vorgesehen werden.

Betriebszustand

Im Betriebszustand erzeugt die digitalen Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1), das die besagten Stimuli umfasst. Die Treiberstufe (DR) setzt dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) um, führt dabei typischerweise die besagte Digital-zu-Analog-Wandlung und eine Leistungsverstärkung durch. Die Treiberstufe (DR) steuert mit diesem zweiten analogen Signal (S2) die Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise einen Ultraschalltransducer (TR), an und veranlasst diese somit mittels des zweiten analogen Signals (S2) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in einen Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) hinein. Beispielsweise kann durch die Treiberstufe (DR) ein Ultraschalltransducer (TR) zur Aussenden eines Ultraschallmesssignals (MS) in eine Luftstrecke als Messkanal (CN) veranlasst werden. Die Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise der besagte Ultraschalltransducer (TR), empfängt dann zu bestimmten Zeiten, die im Falle eines Ultraschalltransducers (TR) bevorzugt mit den Zeiten der Aussendung des Ultraschallmesssignals, den Sendephasen (SP), übereinstimmen, aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem Messsignal (MS). Im Falle eines Ultraschalltransducers (TR) handelt es sich bevorzugt um Echos des zuvor ausgestrahlten Ultraschallmesssignals (MS), die den Ultraschalltransducer (TR) aus dem Messkanal (CN) erreichen. Die Sensorteilvorrichtung (TR) erzeugt in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3), das von dem aus dem Messkanal (CN) empfangenen Empfangssignal (ES) abhängt. Beispielsweise erzeugt der beispielhafte Ultraschalltransducer (TR) das dritte analoge Signal (S3) in Abhängigkeit von dem Ultraschallempfangssignal (ES), dass er aus dem Ultraschallmesskanal (CN) als Echo des zuvor von ihm abgestrahlten Ultraschallmesssignals (MS) empfängt.

Der analoge Multiplexer (AMX) leitet dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiter an den analogen Eingangsschaltkreis (AS).

Der analoge Eingangsschaltkreis (AS) wandelt das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) um. Er arbeitet also zum einen als Analog-zu-Digital-Wandler (ADC). Zum anderen kann der analoge Eingangsschaltkreis aber beispielsweise auch Filter und Verstärker und andere analoge Schaltkreise umfassen, die das empfangene Signal vorverarbeiten und aufbereiten. Der digitale Multiplexer (DMX) leitet im Betriebszustand das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiter.

Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und erzeugt ein siebtes Antwortsignal (S7). Beispielsweise kann der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) digitale Filter und Signalprozessorsysteme aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von matched Filtern, deren Filterfunktion erwarteten Signalformen aus der vorausgehenden Signalkette entspricht. Es ist beispielsweise denkbar, dass weitere erlaubte Betriebskonfigurationen zulässig sind, die sich nur durch den Signalpfad in dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und/oder durch den Signalpfad in dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) und die zugehörige Stimulierzeugung in der digitalen Signalerzeugung (DSO) bzw. in der Konfiguration der Treiberstufe (DR) unterscheiden. Diese Konfigurationen werden bevorzugt durch die Systemsteuerung (CTR) eingestellt und kontrolliert, deren Steuerleitungen in den beigefügten Figuren zur Vereinfachung nicht eingezeichnet sind. Zur Vereinfachung wird hier eine einzige Konfiguration des Sensorsystems (SS) angenommen, was aber in dieser Hinsicht nicht einschränkend wirken soll. Da der Betriebszustand der Normalzustand ist, wird das Ausgangssignal des digitalen Eingangsschaltkreises, das siebte Antwortsignal (S7), als Signal für das Messergebnis aufgefasst und als solches weiterverarbeitet und/oder an andere Systemkomponenten z.B. eine Systemsteuerung (CTR) signalisiert. In den nachfolgenden Testzuständen wird hingegen das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems (SS) interpretiert und verwendet. Dies geschieht im Betriebszustand nicht, wenn die Werte plausibel sind. Es ist denkbar, vor der Verwendung des siebten Antwortsignals (S7) als Messergebnis oder vor der Verwendung der Werte des siebten Antwortsignals (S7) als Messergebnis bzw. als Messergebnisse dieser Signale bzw. die durch sie repräsentierten Werte auf Plausibilität auch im Betriebszustand zu prüfen und so Fehler im laufenden Betrieb zu erkennen.

Erster Testzustand

Im ersten Testzustand erzeugt die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1). Dieses umfasst vorbestimmte Stimuli, die zu vorhersagbaren Reaktionen der Signalkette führen sollen, die dann geprüft werden können. Diese Stimuli können normale Betriebsfälle, Fehlerfälle und Stimuli für Messungen umfassen. Beispielsweise ist es denkbar, im Falle des bereits mehrfach erwähnten Ultraschalltransducers als Sensorteilvorrichtung (TR) den Ultraschalltransducer (TR) zu einer Schwingung bei einer ersten Schwingfrequenz anzuregen und dann die Schwingfrequenz in vorgebbarer Weise bis zu einer zweiten Schwingfrequenz vorzugsweise monoton steigend oder monoton fallend zu ändern. Ein solches Verfahren der Schwingfrequenzänderung wird in dieser Offenlegung als Sweep bezeichnet.

Wie im Betriebszustand setzt die Treiberstufe (DR) dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) um, das die Sensorteilvorrichtung (TR) ansteuert. Dieses zweite analoge Signal (S2) veranlasst dann die Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise den besagten Ultraschalltransducer (TR), zum Aussenden eines Messsignals (MS), also beispielsweise eines Ultraschallmesssignals, in einen Messkanal (CN), also beispielsweise einen Ultraschallmesskanal, in einem Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS). Wie zuvor im Betriebszustand empfängt die Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise der Ultraschalltransducer (TR), aus dem Messkanal (CN) ein Empfangssignal (ES) in Abhängigkeit von dem zuvor ausgesandten Messsignal (MS). Es kann sich bei dem empfangenen Empfangssignal (ES) z.B. um ein Ultraschallecho (ES) handeln. Die Sensorteilvorrichtung (TR), z.B. der Ultraschalltransducer (TR), erzeugt wie zuvor in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) ein drittes analoges Signal (S3). Der analoge Multiplexer (AMX) leitet in diesem ersten Testzustand, wie zuvor in dem Betriebszustand, dieses dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) weiter. Der analoge Eingangsschaltkreis (AS) wandelt das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5) um. Hierbei kann es sich aber nun im Gegensatz zum Betriebszustand auch um Messwerte handeln. Beispielsweise ist es denkbar, die Impedanz eines Ultraschalltransducers (TR), der als Sensorteilvorrichtung (TR) dient, zu ermitteln. Diese Impedanz-Ermittlung geschieht bevorzugt in dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) und ggf. im Zusammenwirken mit dem nachfolgenden digitalen Eingangsschaltkreis (DSI). Hier können spezielle Schaltungsteile des analogen Eingangsschaltkreises (AS) und des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI) benutzt werden, die nur im ersten Testzustand zur Anwendung kommen. Damit dies geschehen kann, leitet der der digitale Multiplexer (DMX) das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) weiter. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und erzeugt ein siebtes Antwortsignal (S7). Nun wird jedoch das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet. Die Prüfung auf angeregte Oberwellen und auf Symmetrie der Ansteuerung und Systemantwort kann ebenfalls in diesem ersten Testzustand erfolgen und wird später näher erläutert.

Zweiter Testzustand

Im zweiten Testzustand erzeugt die digitalen Signalerzeugung (DSO) wieder ein erstes digitales Signal (S1) als Stimulus der nachfolgenden Signalkette. Die Treiberstufe (DR) setzt wieder dieses erste digitale Signal (S1) der digitalen Signalerzeugung (DSO) in ein zweites analoges Signal (S2) wie zuvor beschrieben um. Die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) modifiziert nun dieses zweite analoge Signal (S2) in ein drittes analoges Testsignal (S3t). Dabei werden bevorzugt vorgegebene Zustände des Messkanals (CN) und der Sensorteilvorrichtung (TR) simuliert. Der analoge Multiplexer (AMX) leitet dieses dritte analoge Testsignal (S3t) als viertes analoges Signal (S4) an Stelle des dritten analogen Signals (S3) weiter. Die Sensorteilvorrichtung (TR), also beispielsweise der Ultraschalltransducer (TR), und der Messkanal (CN) werden somit definiert und in vorbestimmter Weise überbrückt. Da dies im Analogteil des Sensorsystems (SS) geschieht, erfolgt diese Überbrückung nicht in einer exakt vorherbestimmbaren Weise, da Fertigungsschwankungen und sonstige nicht vollständig beeinflussbare Betriebsparameter, wie z.B. die Schaltkreistemperatur, zu Verhaltensschwankungen der Signalkette innerhalb des Sensorsystems (SS) trotz dieser analogen Überbrückung durch die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) und den analogen Multiplexer (AMX) führen. Der analoge Multiplexer (AMX) kann auch so ausgeführt sein, dass der analoge Eingangsschaltkreis (AS) über zwei Eingänge verfügt, zwischen denen umgeschaltet wird. In dem Fall ist der analogen Multiplexer (AMX) in den analogen Eingangsschaltkreis (AS) dann integriert. Die Ansprüche sollen auch diesen Fall umfassen. Das Verhalten der Signalkette auf vorgegebene Stimuli, die durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt werden, lässt sich aber bereits in vorgebbaren Grenzen überprüfen. Wie im Betriebszustand wandelt wieder der der analoge Eingangsschaltkreis (AS) das vierte analoge Signal (S4) in ein fünftes digitales Signal (S5). Der digitale Multiplexer (DMX) leitet das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) an den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) weiter. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und erzeugt ein siebtes Antwortsignal (S7). Der digitale Multiplexer (DMX) kann auch in der Form realisiert sein, dass der digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) über zwei Eingänge verfügt, zwischen denen umgeschaltet wird. Der digitale Multiplexer (DMX) ist dann Teil des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI). Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und erzeugt ein siebtes Antwortsignal (S7). Nun wird wieder wie im ersten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet.

Dritter Testzustand

Im dritten Testzustand erzeugt wieder die digitale Signalerzeugung (DSO) ein erstes digitales Signal (S1) als vordefinierten Stimulus zur Überprüfung der nachfolgenden Signalkette. Nun jedoch werden sowohl die Analogteile der Signalkette als auch die Sensorteilvorrichtung (TR) und der Messkanal überbrückt. Diese Überbrückung geschieht digital. Daher sind Stimuli und die Antworten der Signalkette auf diese Stimuli exakt und vorhersagbar. Die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) emuliert die überbrückten Teile des Signalpfades durch bevorzugt mehrere Emulationszustände innerhalb dieses dritten Testzustands. Hierfür verfügt die digitale Kanalkanalsimulationseinheit (DCS) bevorzugt über mehrere Konfigurationen, die durch die Steuereinheit (CTR) eingestellt und konfiguriert werden. Die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) wandelt das erste digitale Signal (S1) in ein fünftes digitales Testsignal (S5t). Der digitale Multiplexer (DMX) leitet das fünfte digitale Testsignal (S5t) an Stelle des fünften digitalen Signals (S5) in diesem dritten Testzustand des Sensorsystems (SS) als sechstes digitales Signal (S6) weiter. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und erzeugt ein dem Stimulus entsprechendes siebtes Antwortsignal (S7). Nun wird wieder wie im ersten und zweiten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) als Prüfergebnis des Sensorsystems und nicht als Messergebnis verwendet. Im Unterschied zum ersten und zweiten Testzustand muss nun jedoch das siebte Antwortsignal (S7) vorbestimmbaren Antworten exakt genügen, da alle Schaltungsteile im aktiven Signalpfad in diesem dritten Testzustand des Sensorsystems (SS) digital sind und alle anderen Teile überbrückt sind.

Variante 1

In einer weiteren Ausprägung des Vorschlags, die bevorzugt ein Ultraschallmesssystem betrifft, ist zwischen der Sensorteilvorrichtung (TR), also dem Ultraschalltransducer (TR), und der Treiberstufe (DR) ein Übertrager (UEB) eingefügt. In dem Beispiel der 2 ist der Übertrager (UEB) durch das dritte analoge Signal (S3) mit der Sensorteilvorrichtung (TR), also hier beispielhaft dem Ultraschalltransducer, verbunden. Somit hängt in dem Beispiel der 2 das dritte analoge Signal (S3) sowohl von dem Ausgangssignal des Übertragers (UEB) als auch von dem Eingangsverhalten der Sensorteilvorrichtung (TR) und damit im Falle eines Ultraschalltransducers vom Empfangssignal (ES) ab. Im Betriebszustand und im ersten Testzustand wird somit die Sensorteilvorrichtung (TR) nicht direkt, sondern über einen Übertrager (UEB) mittels des zweiten analogen Signals (S2) zum Aussenden eines Messsignals (MS) in einen Messkanal (CN) in den Außenraum (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) veranlasst. Die Sensorteilvorrichtung (TR) erzeugt somit in Abhängigkeit von dem empfangenen Empfangssignal (ES) und im Zusammenwirken mit dem Übertrager (UEB) das dritte analoge Signal (S3), wobei das dritte analoge Signal (S3) von dem zweiten analogen Signal (S2) und dem durch die die Sensorteilvorrichtung (TR) empfangenen Empfangssignal (ES) abhängt.

Variante 2

Die Variante 2 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem (SS) entsprechend Variante 1, wobei im Betriebszustand mindestens eine Vergleichsvorrichtung, insbesondere ein Komparator (C2, C3), einen Parameterwert des dritten analogen Signals (S3a, S3b) mit zumindest einem Referenzwert (Ref2, Ref3) vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis zumindest ein Vergleichsergebnissignal (v2, v3) erzeugt. Bei diesem Parameterwert kann es sich beispielsweise um einen Spannungs- oder Strompegel handeln.

Variante 3

Die Variante 3 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem (SS) entsprechend Variante 1, wobei im Betriebszustand mindestens eine Vergleichsvorrichtung, insbesondere ein Differenzverstärker (D1), zwei Parameterwerte des dritten analogen Signals (S3a, S3b) miteinander, insbesondere durch Differenzbildung, vergleicht und ein Unterschiedssignal (d1) erzeugt und durch Vergleich des Unterschiedssignals (d1) mit zumindest einem Referenzwert (Ref1) ein Vergleichsergebnissignal (v1), insbesondere mittels eines von der Vergleichsvorrichtung separaten Komparators (C1), erzeugt. Bei diesen Parameterwerten kann es sich beispielsweise um Spannungs- oder Strompegel handeln.

Variante 4

Die Variante 4 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem (SS) entsprechend Variante 1, wobei im Betriebszustand mindestens eine Vergleichsvorrichtung, insbesondere ein Komparator (C4, C5, C6), einen Parameterwert des zweiten analogen Signals (S2a, S2b, S2c) mit einem Referenzwert (Ref4, Ref5, Ref6) vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein Vergleichsergebnissignal (v4, v5, v6) erzeugt. Bei diesem Parameterwert kann es sich beispielsweise um einen Spannungs- oder Strompegel handeln.

Variante 5

Die Variante 5 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem (SS) entsprechend Variante 1, wobei im Betriebszustand mindestens eine Vergleichsvorrichtung, insbesondere ein Differenzverstärker (D7, D6, D8), zwei Parameterwerte des zweiten analogen Signals (S2a, S2b, S2c) miteinander, insbesondere durch Differenzbildung, vergleicht und ein Unterschiedssignal (d6, d7, d8) erzeugt und durch Vergleich des Unterschiedssignals (d6, d7, d8) mit einem Referenzwert (Ref6, Ref7, Ref8) ein Vergleichsergebnissignal (v10, v11, v12), insbesondere mittels eines von der Vergleichsvorrichtung separaten Komparators (C10, C11, C12), erzeugt.

Variante 6

Die Variante 6 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem entsprechend den Varianten 2, 3, 4, oder 5 oder den nachfolgenden Varianten, die ebenfalls Vergleichsergebnissignale oder Vergleichsergebnisse aus einem Soll- Ist-Vergleich erzeugen, wobei das Sensorsystem (SS) dazu ausgelegt ist, im Betriebszustand eine Fehlermeldung in Abhängigkeit von mindestens einem Vergleichsergebnissignal (v1, v2, v3, v4, v5, v6, v10, v11, v12, v13, v14, v15, v16, v17, v18, v19) zu erzeugen oder nicht zu erzeugen.

Variante 7

Die Variante 7 betrifft ein vorgeschlagenes Sensorsystem (SS) entsprechend Variante 6, wobei es eine Steuereinrichtung (CTR) aufweist, die das Vergleichsergebnissignal (v1, v2, v3, v4, v5, v6, v10, v11, v12, v13, v14, v15, v16, v17, v18, v19) auswertet und die Fehlermeldung erzeugt.

Variante 8

In der Variante 8 handelt es sich bei der Sensorteilvorrichtung (TR) um einen Ultraschalltransducer (TR) handelt, der als Messsignal (MS) ein Ultraschallmesssignal in einen Ultraschallmesskanal als Messkanal (CN) aussendet und als Empfangssignal (ES) das an einem Objekt in dem Ultraschallmesskanal (CN) reflektierte Ultraschallempfangssignal empfängt.

Variante 9

In der Variante 9 weist das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) eine Steuereinrichtung (CTR) auf, die im ersten oder zweiten oder dritten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI) mit einer vorgegeben Antwort vergleicht und ein Vergleichsergebnis ermittelt.

Variante 10

In der Variante 10 weist das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) eine Steuereinrichtung (CTR) auf, die im ersten oder zweiten oder dritten Testzustand mit einem nullten Signal (S0) die digitale Signalerzeugung (DSO) steuert und die im ersten oder zweiten oder dritten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI) mit einer vorgegeben Antwort vergleicht und ein Vergleichsergebnis ermittelt. Dabei hängen diese vorgegebene Antworten und das nullte Signal (S0) voneinander ab.

Variante 11

In der Variante 11 weist das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) eine Steuereinrichtung (CTR) auf, die im zweiten Testzustand die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) steuert, sodass von dieser Steuerung der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) abhängt, wie die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) das zweite analoge Signal (S2) in das dritte analoge Testsignal (S3t) umsetzt und wobei die Steuereinrichtung (CTR) im zweiten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI) mit einer vorgegeben Antwort vergleicht und ein Vergleichsergebnis ermittelt. Dabei hängen diese vorgegebene Antworten und die Steuerung der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) voneinander ab.

Variante 12

In der Variante 12 weist das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) eine Steuereinrichtung (CTR) auf, die im dritten Testzustand die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) steuert, sodass von dieser Steuerung der digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) abhängt, wie die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) das erste digitale Signal (S1) in das fünfte digitale Testsignal (S5t) umsetzt und wobei die Steuereinrichtung (CTR) im dritten Testzustand das siebte Antwortsignal (S7) des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI) mit einer vorgegeben Antwort vergleicht und ein Vergleichsergebnis ermittelt. Dabei hängen diese vorgegebene Antworten und die Steuerung der digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) voneinander ab.

Variante 13

In der dreizehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) verfügt der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) über eine Vorrichtung zur Messung der Schwingfrequenz des sechsten digitalen Signals (S6) in der Sendephase (SP). Diese Messung der Schwingfrequenz ermöglicht die Detektion von Schäden verschiedener Art am Schwingkreis eines Ultraschalltransducers (TR), wenn dieser als Sensorteilvorrichtung (TR) verwendet wird.

Variante 14

In der vierzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) verfügt der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) über eine Vorrichtung zur Messung der Ausschwingzeit des sechsten digitalen Signals (S6) in der Ausschwingphase (AP). Diese Messung der Ausschwingzeit ermöglicht die Detektion von Schäden verschiedener Art am Schwingkreis eines Ultraschalltransducers (TR), wenn dieser als Sensorteilvorrichtung (TR) verwendet wird. Für die Messung der Ausschwingzeit wird in dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) oder dem digitalen Eingangsschaltkreis bevorzugt ein Hüllkurvensignal aus dem Signalpegelverlauf des dritten analogen Signals (S3) bzw. dem Werteverlauf des sechsten digitalen Signals (S6) gebildet. Unterschreitet dieses in der Ausschwingphase (AP) einen Referenzwert für den Wert dieses Hüllkurvensignals, so kann das Ausschwingen der Sensorteilvorrichtung (TR) bzw. des Ultraschalltransducers (TR) für beendet erklärt werden. Typischerweise endet dann auch die Ausschwingphase (AP). Die Zeit zwischen dem Ende der Sendephase (SP) und dem so definierten Ende des Ausschwingens ist dann die Ausschwingzeit.

Variante 15

In der fünfzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS), die auf der dreizehnten und vierzehnten Variante aufbaut, vergleicht der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) oder eine Steuereinheit (CTR) die gemessene Schwingfrequenz mit einem Sollwert oder einem Sollwertbereich für diese Schwingfrequenz sowie die gemessene Ausschwingzeit mit einem Sollwert oder einem Sollwertbereich für die Ausschwingzeit. Die betreffende Teilvorrichtung schließt dann ggf. auf einen Kurzschluss der Sensorteilvorrichtung (TR), insbesondere eines inneren Ultraschalltransducers (TRi) oder einen nicht vorhanden Teil der Sensorteilvorrichtung (TR), insbesondere einen nicht angeschlossenen inneren Ultraschalltransducer (TRi), oder einen sekundärseitig nicht an ein erstes Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) angeschlossenen Übertrager (UEB) oder einen anderen allgemeinen Fehler. Dies geschieht, wenn die ermittelte Schwingfrequenz höher als der Sollwert der Schwingfrequenz oder wertemäßig oberhalb des Sollwertbereichs der Schwingfrequenz liegt und wenn die ermittelte Ausschwingzeit kürzer als der Sollwert der Ausschwingzeit oder wertemäßig unterhalb des Sollwertbereichs der Ausschwingzeit liegt. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) bzw. die Steuereinheit (CTR) erzeugen dann eine Fehlermeldung.

Variante 16

In der sechzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS), die auf der dreizehnten und vierzehnten Variante aufbaut, vergleicht der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) oder die Steuereinheit (CTR) die gemessene Ausschwingzeit mit einem Sollwert oder einem Sollwertbereich für diese Ausschwingzeit und schließt ggf. auf einen nicht vorhanden Teil der Sensorteilvorrichtung (TR), insbesondere einen nicht angeschlossenen inneren Ultraschalltransducer (TRi), oder einen Fehler schließt. Dies geschieht, wenn die ermittelte Ausschwingzeit kürzer als der Sollwert der Ausschwingzeit oder wertemäßig unterhalb des Sollwertbereichs der Ausschwingzeit liegt. In dem Fall erzeugt der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) oder eine Steuereinheit (CTR) eine Fehlermeldung.

Variante 17

In der siebzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) verfügt das Sensorsystem (SS) über eine Vorrichtung zur Ermittlung des Amplitudenwerts eines geraden Signalanteils (A2c_b) in einem zweiten Signal (S2) oder in einem Teilsignal (S2c) des zweiten Signals (S2) sowie über eine Vorrichtung zur Ermittlung des Amplitudenwerts eines ungeraden Signalanteils (A2c_a) in einem zweiten Signal (S2) oder einem Teilsignal (S2c) des zweiten Signals (S2).

Eine Vergleichsvorrichtung (arctan, C18), die Teil des Sensorsystems (SS) ist, ist dazu vorgesehen, den Amplitudenwert (s3b) des geraden Signalanteils mit einem Schwellwert (A2c_b) für diesen geraden Amplitudenwert (s3b) zu vergleichen und ein entsprechendes Vergleichsergebnissignal (v18) für den geraden Signalanteil (s3b) zu erzeugen.

Eine weitere Vergleichsvorrichtung, die Teil des Sensorsystems (SS) ist, ist dazu vorgesehen, den Amplitudenwert (s3a) des ungeraden Signalanteils (A2c_a) mit einem Schwellwert für diesen ungeraden Amplitudenwert zu vergleichen und ein entsprechendes Vergleichsergebnissignal für den ungeraden Signalanteil zu erzeugen. Eine Teilvorrichtung des Sensorsystems (SS) erzeugt dann eine Fehlermeldung oder gibt ein Fehlersignal aus, wenn das entsprechende Vergleichsergebnissignal für den ungeraden Signalanteil und das entsprechende Vergleichsergebnissignal für den geraden Signalanteil keiner erlaubten Wertekombination entsprechen.

Um den Begriff gerader Signalanteil und den Begriff ungerader Signalanteil besser zu definieren, wird der Verlauf des dritten Teilsignals (S2c) herangezogen. Dieser Verlauf des dritten Teilsignals (S2c) ist beispielhaft in der 51 dargestellt. Dieses dritte Teilsignal (S2c) hat eine Grundfrequenz, und eine zugehörige Phasenlage. Ein gerader Signalanteil dieses Teilsignals (S2c) besitzt die gleiche Grundfrequenz und die gleiche Phasenlage wie das Teilsignal (S2c). Ein ungerader Signalanteil dieses Teilsignals (S2c) besitzt die gleiche Grundfrequenz und eine um 90° verschobene Phasenlage wie das Teilsignal (S2c). (Beispielsweise einen Cosinus-Verlauf als geraden Signalanteil und einen Sinus-Verlauf als ungeraden Signalanteil.)

Variante 18

In der achtzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) umfasst das zweite analoge Signal (S2) mindestens ein erstes Teilsignal (S2a) und ein zweites Teilsignal (S2b). Das Sensorsystem (SS) ist durch Symmetrierung der Sensorteilvorrichtung (TR) bzw. des Ultraschalltransducers (TR) und ggf. des vorhandenen Übertragers (UEB) so gestaltet, dass das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) im fehlerfreien Fall bis auf eine Phasenverschiebung von 180° im zeitlichen Verlauf gleich sind. Die Phasenverschiebung kann um bis zu ±10° abweichen. Bevorzugt sind aber kleinere Abweichungen. Das Sensorsystem weist eine Teilvorrichtung in dieser achtzehnten Variante auf, die dazu vorgesehen ist, die Gleichheit des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zu vermessen und einen Messwert für diese Gleichheit zu ermitteln. Hierbei wird vor dem Vergleich eine Phasenkompensation durchgeführt. Hierzu wird bevorzugt eines der beiden Signale um 180° durch geeignete Zwischenspeicherung in der Steuereinheit (CTR) oder dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) verzögert. Es wird in dieser Variante nun vorgeschlagen, dass das Sensorsystem (SS) eine Vergleichseinrichtung aufweist, die diesen Messwert für die Gleichheit mit einem Referenzwert vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt, wenn der so ermittelte Wert der Gleichheit unterhalb des Referenzwerts für diese Gleichheit liegt. Dieses Messverfahren dieser achtzehnten Variante hat den Vorteil, dass kleinste Störungen der Symmetrie eines Ultraschalltransducer-Schaltkreises erkannt werden können.

Variante 19

In der neunzehnten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) kann das Sensorsystem (SS) so konfiguriert werden, dass im ersten Testzustand der Impedanz-Wert der Impedanz der Sensorteilvorrichtung (TR) oder der Impedanz eines internen Ultraschalltransducers (TRi), der Teil des Ultraschalltransducers (TR) als Sensorteilvorrichtung ist, bestimmt werden kann. Diese Impedanz-Wertbestimmung erfolgt bevorzugt in dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) oder im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI). Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) oder die Systemsteuerung (CTR) vergleichen den ermittelten Impedanz-Wert mit einem Impedanz-Sollwert oder einem Impedanz-Sollwertbereich. Das Sensorsystem (SS) erzeugt eine Fehlermeldung oder stellt diese bereit, wenn der erfasste Impedanz-Wert von dem Impedanz-Sollwert abweicht oder außerhalb des Impedanz-Sollwertbereiches liegt. Dies geschieht ebenfalls bevorzugt in der Steuereinheit (CTR) oder dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI).

Variante 20

In der zwanzigsten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) kann das Sensorsystem (SS) so konfiguriert werden, dass im Betriebszustand der Werteverlauf und/oder die Werte des siebten Antwortsignals (S7), insbesondere in Form von Messergebnissen und Messwerten, auf Plausibilität, insbesondere durch den Vergleich mit Sollwerten und Sollwertbereichen, durch den digitalen Empfangsschaltkreis (DSI) und/oder die Steuereinrichtung (CTR) geprüft werden. Beispielsweise kann während der Konstruktion des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) berücksichtigt werden, dass bestimmte Messwerte unter bestimmten Bedingungen physikalisch nicht möglich sind. Das Auftreten solcher Messwerte unter diesen Bedingungen kann daher als Anzeichen für einen Fehler interpretiert werden. Es kann daher vorgesehen werden, dass der digitalen Empfangsschaltkreis (DSI) und/oder die Steuereinrichtung (CTR) in diesem Fall eine Fehlermeldung erzeugen oder bereitstellen.

Variante 21

In der einundzwanzigsten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) erfolgt eine Weitergabe des Werteverlaufs und/oder der Werte des siebten Antwortsignals (S7), die insbesondere in Form von Messergebnissen und Messwerten vorliegen können, im Betriebszustand durch die Steuereinheit (CTR) und/oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) nur dann, wenn die Plausibilitätsprüfung des Werteverlaufs und/oder der Werte des siebten Antwortsignals (S7) erfolgreich war. Wenn die Plausibilitätsprüfung des Werteverlaufs und/oder der Werte des siebten Antwortsignals (S7) nicht erfolgreich war, kann beispielsweise eine Fehlermeldung durch die Steuereinheit (CTR) und/oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erzeugt oder bereitgestellt werden.

Variante 22

In der zweiundzwanzigsten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) sind der digitale Empfangsschaltkreis (DSI) und/oder der analoge Empfangsschaltkreis (AS) dazu vorgesehen und eingerichtet den Gleichanteil und/oder die Amplitude und/oder die Phase und/oder andere Signalparameter des dritten analogen Signals (S3) bei verschiedenen Signalfrequenzen des durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugten ersten digitalen Signals (S1) oder bei verschiedenen zeitlichen Signalverlaufsmustern des durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugten ersten digitalen Signals (S1) zu erfassen. Selbstredend ist in diesem Fall die digitale Signalerzeugung (DSO) zur Erzeugung verschiedener Signalfrequenzen des ersten digitalen Signals (S1) und/oder verschiedener zeitlicher Signalverlaufsmuster des ersten digitalen Signals (S1) in der Lage. Besonders geeignet sind Frequenzsweeps, Phasensprungsignale und phasenmodulierte Signale, die durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt werden können.

Variante 23

In der dreiundzwanzigsten Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) weist ein verwendbares Signalverlaufsmuster des ersten digitalen Signals (S1), das durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt wird, eine Signalfrequenz auf und einen Phasensprung in seinem Verlauf auf.

Verfahren zum Betrieb

Es wird vorgeschlagen die zuvor beschriebene Vorrichtung und ggf. ihre Varianten wie folgt zu betreiben:

Als erstes erfolgt bevorzugt das Einnehmen des dritten Testzustands durch das Sensorsystem (SS) und die Simulation mindestens eines Testfalls durch die Erzeugung eines diesem Testfall entsprechenden nullten Signals (S0) durch die Steuereinheit (CTR) und die Erfassung des siebten Antwortsignals (S7) durch die Steuereinheit (CTR) sowie ein Vergleich des siebten Antwortsignals (S7) mit einem vorgegeben Muster des siebten Antwortsignals (S7). Dabei werden vorgegeben Muster des siebten Antwortsignals (S7) zugrunde gelegt, die dem erzeugten nullten Signal (S0) entsprechen. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass die digitale Signalerzeugung (DSO), die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) und der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) ggf. unterschiedlich konfiguriert werden können. Diese Konfigurationen werden vorzugsweise auch durch die Steuereinheit (CTR) vorgenommen. Das verwendete nullte Signal (S0) hängt dann von diesen verwendeten Konfigurationen, die bevorzugt durch die Steuereinheit mittels entsprechender, in den Figuren nicht eingezeichneter Steuerleitungen eingestellt werden, und dem jeweiligen Prüfungszweck ab. Dementsprechend hängt dann auch das vorgegeben Muster des siebten Antwortsignals (S7) von dem verwendeten nullten Signal (S0), diesen Konfigurationen, die bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) kontrolliert werden, und dem Prüfungszweck ab. Es erfolgt das Feststellen eines Fehlers, wenn das siebte Antwortsignal (S7) nicht exakt dem vorgegeben Muster des siebten Antwortsignals (S7) entspricht. Diese Feststellung wird bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) getroffen und an eine vorgegebene Stelle in vorgegebener Weise signalisiert. Beispielsweise kann ein Flag bei einem solchen Fehler durch die Steuereinheit (CTR) gesetzt werden. Die Steuereinheit (CTR) vergleicht für diese Überprüfung das siebte Antwortsignal (S7) mit dem vorgegeben Muster des siebten Antwortsignals (S7). Dies geschieht bevorzugt durch bit-weise Überprüfung. Sofern keine weiteren Messungen erforderlich sind, kann der dritte Testzustand dann verlassen werden und ein anderer Testzustand oder der Betriebszustand eingenommen werden. Besonders bevorzugt folgt im fehlerfreien Fall auf das Abprüfen aller Prüffälle im dritten Testzustand das Abprüfen aller Prüffälle (Testfälle) im zweiten Testzustand, da dann die digitale Logik des digitalen Teils der Signalkette als ordnungsgemäß arbeitend bewertet ist.

Bevorzugt folgen somit auf die Prüfungen im dritten Testzustand die Prüfungen im zweiten Testzustand. Der zweite Testzustand kann aber auch direkt aus dem Betriebszustand oder den anderen Testzuständen eingenommen werden.

Hierzu erfolgen das Einnehmen des zweiten Testzustands durch das Sensorsystem (SS) und die Simulation mindestens eines Testfalls durch Erzeugung eines diesem Testfall entsprechenden nullten Signals (S0) durch die Steuereinheit (CTR) als Stimulus für die nachfolgende Signalkette und die Erfassung des siebten Antwortsignals (S7) durch die Steuereinheit (CTR) sowie der Vergleich des siebten Antwortsignals (S7) mit einem vorgegeben Musterkorridor des siebten Antwortsignals (S7). Im Gegensatz zum dritten Testzustand kann die Reaktion der Signalkette, die nunmehr auch analoge Schaltungsteile (DR, AS) umfasst, nicht mehr exakt vorhergesagt werden. Daher muss ein Signalkorridor (Musterkorridor) für den erlaubten Verlauf der erlaubten Werte des siebten Antwortsignals (S7) vorgegeben werden. Bei dem siebten Antwortsignal (S7) kann es sich um ein eindimensionales, aber auch um ein mehrdimensionales Signal handeln. In dem mehrdimensionalen Zustandsraum müssen daher für jeden Zeitschritt bzw. jeden zu prüfenden Parameter des siebten Antwortsignals (S7) Bereiche angegeben werden, innerhalb dessen sich das siebte Antwortsignal (S7) wertemäßig bewegen darf. Besonders bevorzugt sind einfache Toleranzintervalle für jeden Parameter, die nicht verlassen werden dürfen. Der Musterkorridor sollte bevorzugt ein einfacher linearer Schlauch sein. Es sind aber auch erheblich komplexere Topologien für die erlaubten Wert-/Parameterkombinationen des siebten Antwortsignals (S7) denkbar. Sofern eine Wert-/Parameterkombination des siebten Antwortsignals (S7) den erlaubten Musterkorridor verlässt, kann die Steuereinheit (CTR) einen Fehler feststellen und signalisieren. Dies erfolgt, wenn das siebte Antwortsignal (S7) nicht innerhalb des vorgegeben Musterkorridors des siebten Antwortsignals (S7) liegt. Sobald alle Prüffälle (Testfälle) abgearbeitet sind, erfolgt bevorzugt das Verlassen des zweiten Testzustands.

Besonders bevorzugt folgt im fehlerfreien Fall auf das Abprüfen aller Prüffälle im dritten und zweiten Testzustand das Abprüfen aller Prüffälle (Testfälle) im ersten Testzustand, da dann die digitale Logik des digitalen Teils der Signalkette und die analogen Schaltungsteile der Signalkette als ordnungsgemäß arbeitend bewertet sind.

Bevorzugt folgen somit auf die Prüfungen im zweiten Testzustand die Prüfungen im ersten Testzustand. Der erste Testzustand kann aber auch direkt aus dem Betriebszustand oder den anderen Testzuständen eingenommen werden.

Hierzu erfolgen das Einnehmen des ersten Testzustands durch das Sensorsystem (SS) und die Simulation mindestens eines Testfalls durch Erzeugung eines diesem Testfall entsprechenden nullten Signals (S0) durch die Steuereinheit (CTR) und die Erfassung des siebten Antwortsignals (S7) durch die Steuereinheit (CTR) und der Vergleich des siebten Antwortsignals (S7) mit einem vorgegeben Musterkorridor des siebten Antwortsignals (S7). In diesem Testfall ist es von besonderer Bedeutung, dass hier bevorzugt weitere Parameter der Sensorteilvorrichtung (TR) vermessen werden. Insofern betrifft die Erzeugung des nullten Signals (S0) bevorzugt die Erzeugung geeigneter Stimuli für die Vermessung der Sensorteilvorrichtung (TR), also des Ultraschalltransducers (TR), und die Übergabe der ermittelten Messwerte für die Parameter der Sensorteilvorrichtung (TR), also des Ultraschalltransducers (TR), in Form eines siebten Antwortsignals (S7) an die Steuereinheit (CTR). Die Steuereinheit (CTR) stellt bevorzugt einen Fehler fest, wenn das siebte Antwortsignal (S7) nicht innerhalb eines vorgegeben Musterkorridors des siebten Antwortsignals (S7) liegt. Beispielsweise, wenn die Impedanz des beispielhaften Ultraschalltransducers nicht innerhalb eines vorgegebenen Wertebereiches liegt oder wenn eine Asymmetrie bei erwarteter Symmetrie vorliegt. Hierzu werten die Steuereinrichtung (CTR) und/oder der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) typischerweise auch Vergleichsergebnissignale von Vergleichseinrichtungen aus.

Besonders bevorzugt folgt im fehlerfreien Fall auf das Abprüfen aller Prüffälle im dritten, zweiten und ersten Testzustand die Rückkehr in den Betriebszustand, da dann die digitale Logik des digitalen Teils der Signalkette sowie die analogen Schaltungsteile der Signalkette und die Sensorteilvorrichtung, also der Ultraschalltransducer (TR), als ordnungsgemäß arbeitend bewertet sind. Somit kann dann das Sensorsystem als solches auch als ordnungsgemäß arbeitend bewertet werden. Auch dies kann durch die Steuereinheit (CTR) festgestellt und ggf. Weitersignalisiert werden.

Bevorzugt folgt somit auf die Prüfungen im dritten Testzustand die Einnahme des Betriebszustands. Der Betriebszustand kann aber auch direkt aus allen Testzuständen heraus eingenommen werden.

Auch im Betriebszustand kann die Überwachung von Amplitudenpegeln, Differenzen solcher Amplitudenpegel mit und ohne Phasenverschiebungen und die Überwachung, ob eine Asymmetrie bei erwarteter Symmetrie vorliegt, erfolgen. Hierzu werten die Steuereinrichtung (CTR) und/oder der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) typischerweise auch Vergleichsergebnissignale von entsprechenden Vergleichseinrichtungen auch während des normalen Betriebs im Betriebszustand aus.

Es wird auch ein selbstestfähiges Ultraschallsensorsystem (SS) vorgeschlagen, das einen inneren Ultraschalltransducer (TRi), einen Übertrager (UEB) und einen Transducer-Widerstand (RTR), der Teil des inneren Ultraschalltransducers (TRi) sein kann, und mit einer Transducer-Kapazität (CTR), die Teil des inneren Ultraschalltransducers (TRi) sein kann, umfasst. Ein erstes Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und ein zweites Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und ein erstes Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und ein zweites Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) sind die elektrischen Mindestknoten dieses vorgeschlagenen Teilsystems. Der zeitliche Betrieb des Ultraschalmesssystems (SS) weist dann typischerweise zumindest die Sendephase (SP) auf. Das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) ist mit einem ersten primärseitigen Anschluss des Übertragers (UEB) verbunden. Das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) ist mit einem zweiten primärseitigen Anschluss des Übertragers (UEB) verbunden. Das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) ist mit einem ersten sekundärseitigen Anschluss des Übertragers (UEB) und einem ersten Anschluss des Transducer-Widerstands (RTR) und mit einem ersten Anschluss der Transducer-Kapazität (CTR) und mit einem ersten Anschluss des inneren Ultraschalltransducers (TRi) verbunden. Das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) ist mit einem zweiten sekundärseitigen Anschluss des Übertragers (UEB) und einem zweiten Anschluss des Transducer-Widerstands (RTR) und mit zweiten Anschluss der Transducer-Kapazität (CTR) und mit einem zweiten Anschluss des inneren Ultraschalltransducers (TRi) verbunden. Die Topologie des Schaltungsnetzwerks aus inneren Ultraschalltransducer (TRi) und Transducer-Widerstand (RTR) und Transducer-Kapazität (CTR) und Übertrager (UEB) und die Kennwerte dieser Bauelemente und deren Ansteuerung sind so gewählt, dass im Normalbetrieb einer Sendephase (SP) das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) einem um 180°+/-10° phasenverschobenen zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) mit einer Amplitudenabweichung von weniger als 10% entspricht und dass im Normalbetrieb einer Sendephase (SP) das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) einem um 180°+/-10° phasenverschobenen zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) mit einer Amplitudenabweichung von weniger als 10% entspricht. Mindestens diese Teilsignale (S2a, S2b, S3a, S3b) weisen eine gemeinsame Periodizität mit der Periode T in der Sendephase (SP) auf. Die Ultraschallsensorvorrichtung (SS) umfasst zumindest eine Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) analysiert mindestens ein Teilsignal, das zu analysierende Signal (ZA), das aus den Teilsignalen (S2a, S2b, S3a, S3b) gewählt ist, auf Verzerrungen hin und bildet ein zugehöriges Vergleichsergebnissignal (v15, v16, v17, v18, v19) (das Vergleichsergebnissignal v_X).

Eine beispielhafte Ausführung der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) umfasst eine ersten Teilvorrichtung (M1, s1a, F1, s2a, S&H_Ca) der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE), die ein Skalarprodukt in Form eines ersten internen Koeffizentensignals (s3a) aus einem ersten Analysesignal (A_a) und dem zu analysierenden Signal (ZA) bildet, und eine zweite Teilvorrichtung (M2, s1b, F2, s2b, S&H_Cb), die ein Skalarprodukt in Form eines zweiten internen Koeffizentensignals (s3b) aus einem zweiten Analysesignal (A_b) und dem zu analysierenden Signal (ZA) bildet. Das erste Analysesignal (A_a) und das zweite Analysesignal (A_b) weisen die gleiche Periode (T) auf, wie das zu analysierende Signal (ZA). Das erste Analysesignal (A_a) und das zweite Analysesignal (A_b) sind untereinander verschieden. Das Verhältnis des ermittelten Werts des ersten internen Koeffizentensignals (s3a) zum ermittelten Wert des zweiten internen Koeffizentensignals (s3b) für den Normalbetrieb in der Sendephase (SP) unterscheidet sich dabei vom Verhältnis des ermittelten Werts des ersten internen Koeffizentensignals (s3a) zum ermittelten Wert des zweiten internen Koeffizentensignals (s3b) für den Betrieb in zumindest einem Fehlerfall in der Sendephase (SP). Der Unterschied der beiden Koeffizientensignale (s3a, s3b) wird zur Erzeugung des Vergleichsergebnissignals (v_X) genutzt.

Vorteil der Erfindung

Ein solches Ultraschallsensormesssystem ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen den effizienten und effektiven Test dieses Systems im Normalbetrieb. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.

Figurenliste

  • 1
    zeigt schematisch vereinfacht die Grundstruktur des vorgeschlagenen selbsttestfähigen Sensorsystems (SS).
  • 2
    entspricht der 1, wobei ein Übertrager (UEB) zwischen Sensorteilvorrichtung (TR) und Treiberstufe (DR) eingefügt ist.
  • 3
    entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im Betriebszustand und im ersten Testzustand.
  • 4
    entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im zweiten Testzustand.
  • 5
    entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im dritten Testzustand.
  • 6
    entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) mittels einer Vergleichseinheit in Form eines zweiten Komparators (C2) und das dritte analoge Signal (S3) mittels einer Vergleichseinheit in Form eines dritten Komparators (C3) im Betrieb überwacht wird.
  • 7
    zeigt schematisch eine mögliche Realisierung des Übertragers (UEB) mit einer dreiphasigen Primärseite mit drei Primäranschlüssen (S2a, S2b, S2c) und zwei Sekundäranschlüssen (S3a, S3b) auf der Sekundärseite und einem angeschlossenen Ultraschalltransducer (TR) auf der Sekundärseite.
  • 8
    entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig ausgeführt ist, wobei das das dritte analoge Signal (S3) mittels Vergleichseinheiten im Betrieb überwacht wird.
  • 9
    entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und mittels Vergleichseinheiten in Sternkonfiguration im Betrieb überwacht wird und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig ausgeführt ist.
  • 10
    entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und mittels Vergleichseinheiten in Dreieckskonfiguration im Betrieb überwacht wird und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig ausgeführt ist.
  • 11
    zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand.
  • 12
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 11 in der Sendephase (SP).
  • 13
    13 zeigt wichtige Signale (S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei nun ein Kurzschluss an dem inneren Ultraschalltransducer (TRi) zwischen dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) vorliegt.
  • 14
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 13 in der Sendephase (SP).
  • 15
    15 zeigt wichtige Signale (S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand wobei nun der innere Ultraschalltransducer (Tri) nicht angeschlossen ist, also das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) nicht mit Ultraschalltransducer (TR) verbunden ist.
  • 16
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 15 in der Sendephase (SP).
  • 17
    17 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand wobei nun der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) angeschlossen ist.
  • 18
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 17 in der Sendephase (SP).
  • 19
    19 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei nun der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) angeschlossen ist.
  • 20
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 19 in der Sendephase (SP).
  • 21
    21 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss primärseitig nicht an das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.
  • 22
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 21 in der Sendephase (SP).
  • 23
    23 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss primärseitig nicht an das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.
  • 24
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 23 in der Sendephase (SP).
  • 25
    25 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit seinem Mittenanschluss primärseitig nicht an das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.
  • 26
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 25 in der Sendephase (SP).
  • 27
    27 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig zwei Anschlüsse des Übertragers (UEB) und zwar das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind.
  • 28
    entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 27 in der Sendephase (SP).
  • 29
    29 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig zwei Anschlüsse des Übertragers (UEB) und zwar das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind.
  • 30
    30 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 29 in der Sendephase (SP).
  • 31
    31 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei sekundärseitig der Transducer-Widerstand (RTR) nicht angeschlossen ist, also entweder an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) nicht an den Transducer-Widerstand (RTR) angeschlossen ist.
  • 32
    32 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 31 in der Sendephase (SP).
  • 33
    33 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand wobei sekundärseitig die Transducer-Kapazität (CTR) nicht angeschlossen ist, also entweder an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) nicht an die Transducer-Kapazität (CTR) angeschlossen ist.
  • 34
    34 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 33 in der Sendephase (SP).
  • 35
    35 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.
  • 36
    36 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 35 in der Sendephase (SP).
  • 37
    37 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig der Treiber für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist.
  • 38
    38 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 37 in der Sendephase (SP).
  • 39
    39 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.
  • 40
    40 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 39 in der Sendephase (SP).
  • 41
    41 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig der Treiber für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist.
  • 42
    42 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 41 in der Sendephase (SP).
  • 43
    43 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.
  • 44
    44 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 43 in der Sendephase (SP).
  • 45
    45 zeigt wichtige Signale (d1, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig der Treiber für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist.
  • 46
    46 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 45 in der Sendephase (SP).
  • 47
    47 zeigt den bevorzugten Testablauf.
  • 48
    48 zeigt die Vorrichtung unter Nutzung einer Symmetrieprüfung.
  • 49
    49 zeigt die Vorrichtung entsprechend 48 mit konkreter Ausführung einer Symmetrieprüfung für die Sekundärseite des Übertragers (UEB).
  • 50
    50 zeigt die Vorrichtung entsprechend 48 mit konkreter Ausführung einer Symmetrieprüfung für die Primärseite des Übertragers (UEB).
  • 51
    51 vergleicht beispielhaft das ungestörte dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) (siehe auch 11) mit dem gestörten dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) bei einem Kondensatorabriss des Transducer-Kondensators (CTR) (siehe 34) und zweigt beispielhafte Analysesignale.
  • 52
    52 zeigt beispielhaft eine mögliche innere Struktur einer analogen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE).
  • 53
    53 entspricht der 8, wobei die Pegelüberwachungen nicht eingezeichnet sind. Stattdessen sind mögliche Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen eingezeichnet.
  • 54
    54 entspricht der 52, wobei nun zwei Komparatoren zur zusätzlichen Überwachung der beiden internen Koeffizientensignale vorgesehen sind.
  • 55
    55 entspricht der 54, wobei nun das Verhältnis der beiden internen Koeffizientensignale nicht überwacht wird.
  • 56
    56 entspricht der 55, wobei nun nur ein internes Koeffizientensignal überwacht wird.

Beschreibung der FigurenFigur 1

1 zeigt schematisch vereinfacht eine beispielhafte Grundstruktur des vorgeschlagenen selbsttestfähigen Sensorsystems (SS) anhand eines beispielhaften Ultraschallsensorsystems. Die Steuereinrichtung (CTR) empfängt über eine Datenschnittstelle (IO) Daten und/ Programme und/oder Befehle von anderen, typischerweise höherrangigen Rechnern. Bei diesen höherrangigen Rechnern kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät eines Kfz handeln, das das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) steuert und kontrolliert. Die Steuereinrichtung (CTR) sendet an diesen höherrangigen Rechner ermittelte Messwerte, Fehlermeldungen und Prüfergebisse aus dem Selbsttest des Sensorsystems (SS). Die Steuereinrichtung (CTR) steuert über ein nulltes Signal (S0) die digitale Signalerzeugung (DSO). Darüber hinaus konfiguriert die Steuereinrichtung (CTR) bevorzugt aus allen anderen konfigurierbaren Teilvorrichtungen des Sensorsystems (SS). Die entsprechenden Steuerleitungen und Signale sind zur besseren Übersicht in der 1 und den entsprechenden folgenden Figuren nicht eingezeichnet.

Das nullte Signal (S0) ist bevorzugt ein Datenbus aus mehreren digitalen Signalen.

In Abhängigkeit von der Vorgeschichte und dem nullten Signal (S0) erzeugt die digitale Signalerzeugung (DSO) Stimuli sowie Nutz-, Mess- und Prüfsignale für die nachfolgende Signalpfadkette aus den im Signalpfad nachfolgenden Teilvorrichtungen des Sensorsystems (SS). Es wird also vorgeschlagen, die digitale Signalerzeugung (DSO) so zu gestalten, dass sie sowohl als Messsignalgenerator, als auch als Prüfsignalgenerator als auch als Test-Muster-Generator dienen kann. Die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt die Stimuli, Nutz-, Mess- und Prüfsignale für die nachfolgende Signalpfadkette als erstes digitales Signal (S1). Das erste digitale Signal (S1) ist bevorzugt ein digitaler Datenbus. Es kann sein, dass in einigen Zuständen der erlaubten Zustände des Sensorsystems (SS) einige Leitungen des ersten digitalen Signals (S1) keine Aktivität zeigen, die jedoch in anderen erlaubten Zuständen des Sensorsystems (SS) aktiv sind.

Die Treiberstufe (DR) erzeugt in Abhängigkeit von dem ersten digitalen Signal (S1) das zweite analoge Signal (S2). Die Treiberstufe (DR) führt also eine Wandlung des ersten digitalen Signals (S1) in ein analoges zweites Signal (S2) um. Das zweite analoge Signal (S2) kann aus mehreren zweiten analogen Teilsignalen (S2a, S2b, S2c) bestehen. Auch hier sind nicht notwendigerweise alle Teilsignale des zweiten analogen Signals (S2) in allen Zuständen des Sensorsystems (SS) aktiv. In dem hier offenbarten Beispiel ist das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) um 180° gegenüber dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten Analogen Signals (S2) zeitlich phasenverschoben. Es handelt sich hier jedoch nicht um eine Inversion. Das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) ist die Summe aus dem ersten Teilsignal (S2a) und dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten Analogen Signals (S2) in dem besagten Beispiel.

Dabei muss es sich nicht unbedingt nur um eine Digital-zu-Analogwandlung eines digitalen Wertes handeln, der mittels des ersten digitalen Signals (S1) an die Treiberstufe (DR) übermittelt wurde. Vielmehr kann die Treiberstufe auch komplexere, ggf. rückgekoppelte Schaltungen umfassen, die ihre aktive Topologie in Abhängigkeit vom Zustand des Sensorsystems (SS) und ggf. von dem aktuellen Zeitpunkt innerhalb einer Sende/Empfangssequenz ändert. Beispielsweise ist es möglich eine solche Sende-/Empfangssequenz für ein Ultraschallsensorsystem als beispielhaftes Sensorsystem (SS), in drei Phasen einzuteilen. In der ersten Phase der beispielhaften Sendesequenz (Ultraschallsequenz), im Folgenden Sendephase (SP) genannt, wird der beispielhafte Ultraschalltransducer (TR) zum mechanischen Schwingen und damit zum Aussenden eines Ultraschallpulses als Messsignal (MS) in den beispielhaften Ultraschallmesskanal (CN) angeregt. In dieser ersten Phase, der Sendephase, beaufschlagt die Treiberstufe (DR) den Ultraschalltransducer (TR) mit einem Messstimulus entsprechend der Ultraschallsendefrequenz. Die Treiberstufe (DR) transportiert dann Energie in den Ultraschalltransducer (TR).

In einer zweiten, zeitlich nachfolgenden Phase, der Ausschwingphase (AP), beaufschlagt die Treiberstufe (DR) den Ultraschalltransducer (TR) mit einem Messstimulus, der der Schwingfrequenz des noch schwingenden Ultraschalltransducers entgegengerichtet ist. Hierdurch wird die Schwingung des Ultraschalltransducers (TR) bedämpft. Die Treiberstufe (DR) entnimmt dann Energie aus dem Ultraschalltransducer (TR). In dieser Phase emittiert der Ultraschalltransducer (TR) ein Ultraschallmesssignal (MS) in den Ultraschallmesskanal (CN) in den Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) bei sinkender Abstrahlamplitude hinein. Im Ultraschallkanal (CN) im Außenbereich (ASS) außerhalb des Sensorsystems (SS) befinden sich typischerweise ein oder mehrere Objekte, die typischerweise ein stark bedämpftes, verzögertes und verzerrtes Echo des Ultraschallmesssignals erzeugten Dieses wird im Folgenden mit Ultraschallempfangssignal (ES) bezeichnet.

In der dritten Phase, der Empfangsphase (EP), wird der Ultraschalltransducer (TR) durch die Treiberstufe (DR) nicht angetrieben. Die Treiberstufe (DR) entnimmt keine Energie aus dem Ultraschalltransducer (TR), transportiert aber auch keine Energie in den Ultraschalltransducer (TR) hinein. In dieser Phase, der Empfangsphase (EP), kann der Ultraschalltransducer (TR) sehr gut ein Ultraschallecho als Empfangssignal (Ultraschallempfangssignal) (ES) empfangen. Der Ultraschalltransducer (TR) wird durch das Ultraschallempfangssignal (ES) in Schwingungen versetzt und erzeugt aufgrund seiner piezoelektrischen Eigenschaften das dritte analoge Signal (S3). Das dritte analoge Signal (S3) kann aus mehreren analogen Teilsignalen (S3a, S3b) bestehen.

Ein analoger Multiplexer (AMX) schaltet das dritte analoge Signal (S3) als viertes analoges Signal (S4) in einem vorgegebenen Zustand des Sensorsystems (SS) durch. Welches Signal durch den analogen Multiplexer (AMX) durchgeschaltet wird, hängt vom Zustand des Sensorsystems (SS) ab. Typischerweise wird der analoge Multiplexer (AMX) durch die Steuereinheit (CTR) gesteuert, die bevorzugt den Zustand und die Konfiguration des Sensorsystems (SS) steuert und kontrolliert. Auch hier sind nicht notwendigerweise alle Teilsignale des vierten analogen Signals (S4) in allen Zuständen des Sensorsystems (SS) aktiv.

Der analoge Eingangsschaltkreis (AS) empfängt das vierte analoge Signal (S4). Dieser Empfang kann von dem nullten Signal (S0) und dem Zustand des Sensorsystems (SS) sowie weiteren Faktoren abhängen. Wie der Empfang durch den analogen Eingangsschaltkreis (AS) exakt erfolgt, wird bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) mittels entsprechender, nicht eingezeichneter Steuersignale vorgegeben. Bevorzugt korreliert die Empfangsmethodik im analogen Eingangsschaltkreis (AS) mit dem verwendeten Stimulus oder Mess- oder Prüfsignal, das durch die digitale Signalerzeugung (DSO) und die Treiberstufe (DR) erzeugt wurde, sowie mit der Konfiguration des Sensorsystems (SS), die bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) eingestellt wird. Beispielsweise ist es denkbar, analoge Filter, Pegel, Verstärkungen etc. an die vorgegebenen Stimuli, Nutz-, Mess- und Prüfsignale fallspezifisch anzupassen. Diese Anpassung wird bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) kontrolliert. Der analoge Eingangsschaltkreis (AS) erzeugt in Abhängigkeit von dem vierten analogen Signal (S4) das fünfte digitale Signal (S5). Der analoge Eingangsschaltkreis (AS) hat somit bevorzugt auch die Funktion eines Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC). Das fünfte digitale Signal (S5) kann mehrere digitale Teilsignale umfassen. Auch hier sind nicht notwendigerweise alle Teilsignale des fünften digitalen Signals (S5) in allen Zuständen des Sensorsystems aktiv.

Ein digitaler Multiplexer (DMX) leitet das fünfte digitale Signal (S5) als sechstes digitales Signal (S6) in einem vorgegebenen Zustand des Sensorsystems (SS) durch. Welches Signal durch den digitalen Multiplexer (DMX) als sechstes Signal (S6) durchgeschaltet wird, hängt wieder vom Zustand des Sensorsystems (SS) ab. Typischerweise wird der digitale Multiplexer (DMX) durch die Steuereinheit (CTR) gesteuert, die bevorzugt den Zustand des Sensorsystems (SS) und dessen Konfiguration steuert und kontrolliert. Auch hier sind nicht notwendigerweise alle Teilsignale des sechsten digitalen Signals (S6) in allen Zuständen des Sensorsystems (SS) aktiv.

Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) empfängt das sechste digitale Signal (S6) und verarbeitet das sechste digitale Signal (S6) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorsystems (SS). Wie der Empfang durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) exakt erfolgt, wird bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) mittels entsprechender, nicht eingezeichneter Steuersignale vorgegeben. Bevorzugt korreliert die Empfangsmethodik im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) mit dem verwendeten Stimulus oder Mess- oder Prüfsignal, das durch die digitale Signalerzeugung (DSO) und die Treiberstufe (DR) erzeugt wurde und mit der gewählten Empfangsmethodik im analogen Eingangsschaltkreis (AS) und der Konfiguration des Sensorsystems (SS). Beispielsweise ist es denkbar, digitale Filter - insbesondere Matched-Filter, digitale Signalverarbeitungsmethoden an die vorgegebenen Stimuli, Nutz-, Mess- und Prüfsignale und die gewählten Empfangsmethodik im analogen Eingangsschaltkreis (AS) fallspezifisch anzupassen. Diese Anpassung wird bevorzugt durch die Steuereinheit (CTR) kontrolliert. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) erzeugt in Abhängigkeit von dem sechsten digitalen Signal (S6) somit das siebte digitale Signal (S7), dass bereits das Mess- Prüf- oder sonstiges Ergebnis umfassen sollte. Ein sonstiges Ergebnis kann beispielsweise auch eine Fehlermeldung an die Steuereinheit (CTR) sein. Die Steuereinheit (CTR) kann aber auch Mess- und Prüfergebnisse mit Sollwerten oder Toleranzintervallen für diese Sollwerte vergleichen und ggf. Fehlermeldungen erzeugen. Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) hat somit in vorbestimmten Zuständen des Sensorsystems nicht nur die Funktion einer Signalaufbereitung, sondern kann auch die Funktion einer Prüfvorrichtung für die dahingehende Überprüfung darstellen, dass die Signalverarbeitungskette des Sensorsystems (SS) eine Antwort auf Stimuli der digitalen Signalerzeugung (DSO) liefert, die einem vorgegeben Wert oder einer vorgegebenen Signalfolge bei der bekannten Systemkonfiguration entspricht oder von einer solchen nicht mehr als vorgegeben abweicht. Auch hier sind nicht notwendigerweise alle Teilsignale des siebten digitalen Signals (S7) in allen Zuständen des Sensorsystems aktiv.

Um nun das Sensorsystem (SS) testen zu können, verfügt das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) über zwei Bypass-Pfade im Signalpfad.

Der erste Bypass-Signalpfad schließt die Sensorteilvorrichtung (TR), also den Ultraschalltransducer (TR), vom Signalpfad aus. Damit kann die Elektronik sich selbst testen. Für diesen zweiten Testzustand des Sensorsystems (SS) (Der erste Testzustand schließt ja die Sensorteilvorrichtung (TR), also den Ultraschalltransducer (TR), mit ein.) wird das zweite analoge Signal (S2) bevorzugt unmittelbar vor der Sensorteilvorrichtung (TR), also dem Ultraschalltransducer (TR), abgegriffen und mittels des analogen Multiplexers (AMX) anstelle des dritten analogen Signals (S3) in den analogen Eingangsschaltkreis (AS) eingephast. Dies geschieht allerdings nicht direkt. Es käme in der Regel zu einer Übersteuerung des Eingangs des analogen Eingangsschaltkreises (AS). Daher wird das zweite analoge Signal (S2) vor der Einspeisung in den analogen Eingangsschaltkreis (AS) als viertes analoges Signal (S4) durch den analogen Multiplexer (AMX) in einer zusätzlich vorgeschlagenen analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) zumindest bedämpft. Das Ausgangssignal der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) ist das dritte analoge Testsignal (S3t). Im zweiten Testzustand des Sensorsystems (SS) wird das dritte analoge Testsignal (S3t) anstelle des dritten analogen Signals (S3) durch den analogen Multiplexer (AMX) als viertes analoges Signal (S4) dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) zugeführt. Bevorzugt wird als analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) ein konfigurierbares Signalmodell als elektronische analoge Schaltung implementiert, die wichtige Konfigurationsfälle der Signalstrecke über den Ultraschalltransducer (TR) und den Ultraschallkanal (CN) simulieren kann. Dies hat den Vorteil, dass auf dieser Basis der nachfolgende Signalpfad, der naturgegeben nicht genau definiert ist, simuliert werden kann und die Funktion der digitalen und analogen Schaltungsteile durch eine simulierte Sensorteilvorrichtung (TR) bzw. durch einen simulierten Ultraschalltransducer (TR) und einen simulierten Ultraschallmesskanal (CN) für wichtige, vorgegebene Fälle simuliert werden kann. Die verschiedenen zu simulierenden Fälle werden dabei u.a. durch verschiedene Konfigurationen der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) erzeugt. Beispielsweise ist es denkbar, verschiedene Dämpfungen in der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) zu ermöglichen, um verschiedene Dämpfungen im Messkanal (CN), dem Ultraschallübertragungskanal (CN), vorzusehen. Unterschiedliche Abstände zu Objekten im Ultraschallübertragungskanal (CN) können beispielsweise durch entsprechend verzögerte Signale mittels der digitalen Signalerzeugung (DSO) simuliert werden. Weitere Simulationsziele sind natürlich denkbar. Die exakte Konfiguration der analogen Kanalsimulationseinheit (ACS) wird in Abhängigkeit vom Zustand des Sensorsystems (SS) und des vorgesehenen Prüfzwecks bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) mittels nicht eingezeichneter Signale vorgegeben. Bei den Messungen zu Prüfungen im zweiten Testzustand des Sensorsystems (SS) sind die Messergebnisse mit einer gewissen Unschärfe behaftet, da die analogen Schaltungsteile zum Einen mit Fertigungsschwankungen in ihren Parametern versehen sind und zum Zweiten schwankenden Umweltparametern wie beispielsweise einer unvorhersehbaren Betriebstemperatur ausgesetzt sind, was zu Schwankungen in den Messergebnissen führt. Im zweiten Testzustand wird daher ein Soll-/Ist-Vergleich bei der Bewertung der Signalantwort des Sensorsystems (SS) vorzugsweise immer gegen ein Toleranzintervall für charakteristische Werte der Signalantwort erfolgen und nicht gegen einen präzisen Einzelwert.

Der zweite Bypass schließt die analogen Teile des Sensorsystems (SS) von der Signalkette aus. Damit kann die digitale Elektronik sich selbst testen. Für diesen dritten Testzustand des Sensorsystems (SS) wird das erste digitale Signal (S1) bevorzugt unmittelbar vor der Treiberstufe (DR), also dem Digital-zu-Analog-Wandler, abgegriffen und mittels des digitalen Multiplexers (DMX) anstelle des fünften digitalen Signals (S5) in den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) eingephast. Dies geschieht allerdings auch hier typischerweise nicht direkt. Ähnlich wie im zweiten Testzustand wird nun das erste digitale Signal (S1) vor der Einspeisung in den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) als sechstes digitales Signal (S6) durch den digitalen Multiplexer (DMX) in einer zusätzlich vorgeschlagenen digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) geeignet modifiziert. Das Ausgangssignal der digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) ist das fünfte digitale Testsignal (S5t). Im dritten Testzustand des Sensorsystems (SS) wird das fünfte digitale Testsignal (S5t) anstelle des fünften digitalen Signals (S5) durch den digitalen Multiplexer (DMX) als sechstes digitales Signal (S6) dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) zugeführt. Es ist hier aber ausdrücklich denkbar, in vorbestimmten Konfigurationen des Sensorsystems (SS) im dritten Testzustand das erste digitale Signal (S1) durch Durchschleifen des ersten digitalen Signals (S1) durch die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) hindurch als fünftes digitales Testsignal (S5t) zum sechsten digitalen Signal (S6) hin zu kopieren. Insofern kann die digitale Kanalsimulationseinheit (DSI) auch nur aus Drahtbrücken - also einer direkten Verbindung zwischen ersten digitalem Signal (S1) und fünften digitalem Testsignal (S5t) bestehen. Bevorzugt wird als digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) wieder ein konfigurierbares Signalmodell als elektronische digitale Schaltung implementiert, das wichtige Konfigurationsfälle der Signalstrecke, die über die Treiberstufe (DR), den Ultraschalltransducer (TR), den Ultraschallkanal (CH) und den analogen Eingangsschaltkreis (AS) und die sonstigen Hilfsschaltungen verläuft, simulieren kann. Die exakte Konfiguration der digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) wird in Abhängigkeit vom Zustand des Sensorsystems (SS) und des vorgesehenen Prüfzwecks bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) mittels nicht eingezeichneter Signale vorgegeben. Diese Simulationsfähigkeit hat den Vorteil, dass auf dieser Basis der nachfolgende Signalpfad, der naturgegeben nicht genau definiert ist, wieder simuliert werden kann und die Funktion der digitalen Schaltungsteile durch einen simulierten Ultraschalltransducer (TR) und einen simulierten Ultraschallmesskanal (CH) und simulierte Analogteile für wichtige, vorgegebene Fälle EXAKT simuliert werden kann. Die verschiedenen zu simulierenden Fälle werden dabei durch verschiedene Konfigurationen der digitalen Kanalsimulationseinheit (DCS) erzeugt. Beispielsweise ist es denkbar, verschiedene fehlerhafte und nicht fehlerhafte Signalantworten des nachfolgenden Signalpfades zu simulieren und die richtige Reaktion des digitalen Eingangsschaltkreises zu überprüfen. Weitere Simulationsziele sind natürlich denkbar. Bei den Messungen zu Prüfungen im dritten Testzustand des Sensorsystems sind die Messergebnisse mit keiner Unschärfe behaftet und daher exakt. Die digitalen Schaltungsteile sind relativ immun gegen die besagten Fertigungsschwankungen und die besagten Schwankungen von Umweltparametern. Im dritten Testzustand wird daher ein Soll- /Ist-Vergleich bei der Bewertung der Signalantwort des Sensorsystems vorzugsweise immer gegen präzise Werte vorgenommen.

Der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) signalisiert mittels des siebten digitalen Signals (S7), das mehrere digitale Teilsignale umfassen kann, die Mess- und Prüfergebnisse sowie die ggf. erzeugten Fehlermeldungen an die Steuereinheit (CTR).

2
entspricht der 1, wobei ein Übertrager (UEB) zwischen Sensorteilvorrichtung (TR), also dem Ultraschallmesssystem, und der Treiberstufe (DR) eingefügt ist. Das dritte analoge Signal (S3) wird in diesem Beispiel auf der Sekundärseite des Übertragers (UEB) abgenommen, während das zweite analoge Signal (S2) in diesem Beispiel auf der Primärseite des Übertragers (UEB) angeschlossen ist. Im Betriebszustand und im ersten Testzustand kann mittels des analogen Eingangsschaltkreises (AS) und des digitalen Eingangsschaltkrieses (DSI) das Zusammenwirken von Übertrager (UEB) und Ultraschalltransducer (TR) beobachtet und bewertet werden.

3
entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im Betriebszustand und im ersten Testzustand. Im Betriebszustand werden auf diesem Wege entsprechend dem Stand der Technik die Messwerte des Ultraschallsensorsystems gewonnen. Es zeigt also den Signalpfad, wenn das Sensorsystem (SS) sich nicht selbst testet. Dieser Signalpfad wird auch im ersten Testzustand gewählt. In diesem ersten Testzustand wird der Ultraschalltransducer (TR) geeignet stimuliert und die Reaktion des Ultraschalltransducers (TR) vermessen. Hierzu können beispielsweise Gleichanteil, Amplitude und Phase des dritten analogen Signals (S3) bei verschiedenen Stimulationsfrequenzen und Stimulationsmustern ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Reaktion auf einen Phasensprung erfasst werden. Besonders vorteilhaft ist die Erfassung der Impedanz des Ultraschalltransducers (TR), da diese auch von den Eigenschaften des Ultraschallmesskanals abhängt. Ist beispielsweise der Ultraschalltransducer (TR) vereist, so ändert sich seine akustische Impedanz und damit auch seine elektrische Impedanz.

4
entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im zweiten Testzustand.

5
entspricht der 2 mit dem fett markierten aktiven Signalpfad im dritten Testzustand.

6
entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) mittels einer Vergleichseinheit in Form eines zweiten Komparators (C2) und das dritte analoge Signal (S3) mittels einer Vergleichseinheit in Form eines dritten Komparators (C3) im Betrieb überwacht wird. Diese Überwachung kann dabei so aussehen, dass die Komparatoren (C2, C3) Maximalwerte oder Minimalwerte oder Beträge mit ihrem jeweiligen Referenzwert (Ref2, Ref3) vergleichen. Besonders bevorzugt ist dabei der Vergleich des Werts des jeweiligen analogen Signals (S2, S3) mit dem entsprechenden Referenzwert (Ref2, Ref3). Wird dieser Referenzwert (Ref2, Ref3) überschritten, so wird das entsprechende Vergleichsergebnissignal (v2, v3) erzeugt. Dieses Vergleichsergebnissignal (v2, v3) kann beispielsweise direkt an eine übergeordnete Einheit oder an die Steuereinheit (CTR) oder an den digitalen Empfangsschaltkreis (DSI) geleitet werden. Bevorzugt ist jedoch die Auswertung des betreffenden Vergleichsergebnissignals (v2, v3) durch die Steuereinheit (CTR). Diese wertet bevorzugt die Vergleichsergebnissignale (v2, v3) aus und erzeugt ggf. geeignete Statusmeldungen bzw. Fehlermeldungen, die sie über die Datenschnittstelle (IO) an die übergeordnete Einheit (z.B. ein Steuergerät in einem Kfz) weiterleitet. In dem Beispiel der 6 vergleicht ein zweiter Komparator (C2) den Wert des Pegels des zweiten analogen Signals (S2) mit einem zweiten Referenzwert (Ref2) und erzeugt in Abhängigkeit von diesem Vergleich ein zweites Vergleichsergebnissignal (v2). Die Polarität des Vergleichsergebnissignals, das bevorzugt ein digitales Signal ist, ist dabei irrelevant, da es hier nur auf die logische Bedeutung ankommt. Beispielsweise ist es sinnvoll in der ersten Phase der Sendesequenz, in der der Ultraschalltransducer (TR) Energie von der Treiberstufe (DR) erhält, eine Mindestamplitude des zweiten analogen Signals (S2) zu prüfen.

Der Momentanwert des zweiten analogen Signals (S2) muss also den zweiten Referenzwert (Ref2) überschreiten. Da das zweite analoge Signal (S2) jedoch in der Regel ein gepulstes Signal ist, ist diese Überschreitung nur während der Pulse zu erwarten und daher auch nur dann zu prüfen. Insofern ist eine geeignete Synchronisation der Messwerte vorzusehen. Umgekehrt muss zu den Zeiten, zu denen kein Puls auf dem zweiten analogen Signal (S2) vorliegt ein Referenzwert unterschritten werden. Es kann daher sinnvoll sein, statt eines einzigen zweiten Referenzwerts (Ref2) mehrere zweite Referenzwerte vorzusehen, um die korrekte Ansteuerung des Ultraschalltransducers (TR) bzw. des Übertragers (UEB) durch die Treiberstufe (TR) überprüfen zu können. Die Zeitsteuerung dieser Überprüfung kann entweder von einer separaten Prüfvorrichtung oder beispielsweise von der digitalen Signalerzeugung (DSO) oder der Steuereinheit (CTR) vorgenommen werden.

Der Momentanwert des dritten analogen Signals (S3) muss also den dritten Referenzwert (Ref3) überschreiten. Da das dritte analoge Signal (S3) jedoch in der Regel eine Sinusschwingung ist, ist diese Überschreitung nur während der Maxima der Wellenberge zu erwarten und daher auch nur dann zu prüfen. Das dritte analoge Signal (S3) kann jedoch einen Gleichwert aufweisen. Daher ist es auch hier sinnvoll, nicht nur die Maxima der Wellenberge zu überprüfen, sondern auch die Minima der Wellentäler. Der Momentanwert des dritten analogen Signals (S3) muss dann also einen anderen dritten Referenzwert (Ref3) unterschreiten. Insofern kann es sinnvoll sein zwei dritte Komparatoren (C3) mit zwei unterschiedlichen dritten Referenzwerten (Ref3) vorzusehen, um die korrekte Funktion des Ultraschalltransducers (TR) im Zusammenwirken mit dem Übertrager (UEB) zu vorbestimmten Zeitpunkten phasenlagenrichtig überprüfen zu können. Die Zeitsteuerung dieser Überprüfung kann wieder entweder von einer separaten Prüfvorrichtung oder beispielsweise von der digitalen Signalerzeugung (DSO) oder der Steuereinheit (CTR) vorgenommen werden.

7
zeigt schematisch eine mögliche Realisierung des Übertragers (UEB) mit einer dreiphasigen Primärseite mit drei Primäranschlüssen (S2a, S2b, S2c) und zwei Sekundäranschlüssen (S3a, S3b) auf der zweiphasigen Sekundärseite und einem angeschlossenen Ultraschalltransducer (TR) auf der Sekundärseite. Der Ultraschalltransducer (TR) umfasst als Unterkomponenten einen Transducer-Widerstand (RTR), eine Transducer-Kapazität (CTR) und den inneren Ultraschalltransducer (TRi), der das piezoelektrische Schwingelement umfasst und das Ultraschallmesssignal (MS) abstrahlt und das Ultraschallempfangssignal (ES) empfängt. In dem Beispiel weist der Übertrager (UEB) primärseitig eine symmetrische Mittenanzapfung auf, die mit dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) verbunden wird. Einer der anderen primärseitigen Anschlüsse des Übertragers (UEB) wird mit dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) verbunden. Der dritte primärseitige Anschluss des Übertragers (UEB) wird mit dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) verbunden. Sekundärseitig sind alle Komponenten (UEB, RTR, CTR, TRi) zwischen dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) parallelgeschaltet. Es ergibt sich ein Schwingkreis, dessen Eigenschwingfrequenz und Güte von den sekundärseitigen Elementen sowie der primärseitigen Ansteuerung abhängt. Die Schwingungseigenschaften dieses Schwingkreises ändern sich bei Kurzschlüssen und Leitungsbrüchen und können erfasst werden.

8
entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig mit einem ersten Teilsignal (S3a) und einem zweiten Teilsignal (S3b) ausgeführt ist, wobei das das dritte analoge Signal (S3) mittels Vergleichseinheiten im Betrieb überwacht wird. In diesem Beispiel ist das dritte analoge Testsignal (S3t) daher ebenfalls zweiphasig mit einem ersten Teilsignal (S3ta) und einem zweiten Teilsignal (S3tb) ausgeführt. Die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) erzeugt dann aus dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) das erste Teilsignal (S3ta) des dritten analogen Testsignals (S3t) und das zweite Teilsignal (S3tb) des dritten analogen Testsignals (S3t), wenn das Sensorsystem (SS) sich im zweiten Testzustand befindet. Übertrager (UEB) und Ultraschalltransducer (TR) sollen hier der 7 entsprechen und entsprechend angeschlossen sein.

Ein erster Differenzverstärker (D1) bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) das erste Unterschiedssignal (d1). Beispielsweise kann es sich dabei um eine einfache Differenzbildung zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) gegenüber einem Bezugspotenzial handeln. In dem Falle stellt das erste Unterschiedssignal (d1) den Wert der Spannungsdifferenz zwischen den Momentanwerten des elektrischen Bezugspotenzials des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) gegenüber einem Bezugspotenzial dar. Statt elektrischen Potenzialwerten gegenüber einem vorzugsweise gemeinsamen Bezugspotenzial können in anderen Anwendungen auch Stromwerte verglichen werden.

Ein erster Komparator (C1) vergleicht den Momentanwert des ersten Unterschiedssignals (d1) mit einem ersten Referenzwert (Ref1) und bildet das erste Vergleichsergebnissignal (v1). Wie zuvor kann es sinnvoll sein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten innerhalb einer Ultraschallsendesequenz Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein mehrere erste Referenzwerte (Ref1) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser ersten Referenzwerte (Ref1) ein eigner erste Komparator (C1) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges erstes Vergleichsergebnissignal (v1) erzeugt. Die ersten Vergleichsergebnissignale (v1) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches erste Vergleichsergebnissignal (v1) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein zweiter Komparator (C2) vergleicht den Momentanwert des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) mit einem zweiten Referenzwert (Ref2) und bildet das zweite Vergleichsergebnissignal (v2). Wie zuvor kann es sinnvollsein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten innerhalb einer Ultraschallsendesequenz Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein mehrere zweite Referenzwerte (Ref2) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser zweiten Referenzwerte (Ref2) ein eigner zweiter Komparator (C2) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges zweites Vergleichsergebnissignal (v2) erzeugt. Die zweiten Vergleichsergebnissignale (v2) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches zweite Vergleichsergebnissignal (v2) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein dritter Komparator (C3) vergleicht den Momentanwert des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) mit einem dritten Referenzwert (Ref3) und bildet das dritte Vergleichsergebnissignal (v3). Wie zuvor kann es sinnvollsein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein mehrere dritte Referenzwerte (Ref3) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser dritten Referenzwerte (Ref3) ein eigner dritter Komparator (C3) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges drittes Vergleichsergebnissignal (v3) erzeugt. Die dritten Vergleichsergebnissignale (v3) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches dritte Vergleichsergebnissignal (v3) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

9
entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und mittels Vergleichseinheiten in Sternkonfiguration im Betrieb überwacht wird und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig ausgeführt ist.

Ein vierter Komparator (C4) vergleicht den Momentanwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) mit einem vierten Referenzwert (Ref4) und bildet das vierte Vergleichsergebnissignal (v4). Wie zuvor kann es sinnvollsein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere vierte Referenzwerte (Ref4) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser vierten Referenzwerte (Ref4) ein eigner vierter Komparator (C4) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges viertes Vergleichsergebnissignal (v4) erzeugt. Die vierten Vergleichsergebnissignale (v4) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches vierte Vergleichsergebnissignal (v4) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein fünfter Komparator (C5) vergleicht den Momentanwert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) mit einem fünften Referenzwert (Ref5) und bildet das fünfte Vergleichsergebnissignal (v5). Wie zuvor kann es sinnvollsein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere fünfte Referenzwerte (Ref5) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser fünften Referenzwerte (Ref5) ein eigner fünfter Komparator (C5) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges fünftes Vergleichsergebnissignal (v5) erzeugt. Die fünften Vergleichsergebnissignale (v5) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches fünfte Vergleichsergebnissignal (v5) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein sechster Komparator (C6) vergleicht den Momentanwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) mit einem sechsten Referenzwert (Ref6) und bildet das sechste Vergleichsergebnissignal (v6). Wie zuvor kann es sinnvoll sein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere sechste Referenzwerte (Ref6) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser sechsten Referenzwerte (Ref6) ein eigner sechster Komparator (C6) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges sechstes Vergleichsergebnissignal (v6) erzeugt. Die sechsten Vergleichsergebnissignale (v6) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches sechste Vergleichsergebnissignal (v6) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

10
entspricht der 6 mit dem Unterschied, dass das zweite analoge Signal (S2) dreiphasig ausgeführt ist und mittels Vergleichseinheiten in Dreieckskonfiguration im Betrieb überwacht wird und das dritte analoge Signal (S3) zweiphasig ausgeführt ist.

Ein zweiter Differenzverstärker (D2) bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) das zweite Unterschiedssignal (d2). Beispielsweise kann es sich dabei um eine einfache Differenzbildung zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial handeln. In dem Falle stellt das zweite Unterschiedssignal (d2) den Wert der Spannungsdifferenz zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial dar. Statt elektrischen Potenzialwerten gegenüber einem vorzugsweise gemeinsamen Bezugspotenzial können in anderen Anwendungen auch Stromwerte verglichen werden.

Ein zehnter Komparator (C10) vergleicht den Momentanwert des zweiten Unterschiedssignals (d2) mit einem siebten Referenzwert (Ref7) und bildet das zehnte Vergleichsergebnissignal (v10). Wie zuvor kann es sinnvollsein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere siebte Referenzwerte (Ref7) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser siebten Referenzwerte (Ref7) ein eigner zehnter Komparator (C10) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges zehntes Vergleichsergebnissignal (v10) erzeugt. Die zehnten Vergleichsergebnissignale (v10) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches zehnte Vergleichsergebnissignal (v10) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein dritter Differenzverstärker (D3) bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) das dritte Unterschiedssignal (d3). Beispielsweise kann es sich dabei um eine einfache Differenzbildung zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial handeln. In dem Falle stellt das dritte Unterschiedssignal (d3) den Wert der Spannungsdifferenz zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial dar. Statt elektrischen Potenzialwerten gegenüber einem vorzugsweise gemeinsamen Bezugspotenzial können in anderen Anwendungen auch Stromwerte verglichen werden.

Ein elfter Komparator (C11) vergleicht den Momentanwert des dritten Unterschiedssignals (d3) mit einem achten Referenzwert (Ref8) und bildet das elfte Vergleichsergebnissignal (v1e). Wie zuvor kann es sinnvoll sein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere achte Referenzwerte (Ref8) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser achten Referenzwerte (Ref8) ein eigner elfter Komparator (C11) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges elftes Vergleichsergebnissignal (v11) erzeugt. Die elften Vergleichsergebnissignale (v11) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches elfte Vergleichsergebnissignal (v11) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

Ein vierter Differenzverstärker (D4) bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) das vierte Unterschiedssignal (d4). Beispielsweise kann es sich dabei um eine einfache Differenzbildung zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial handeln. In dem Falle stellt das vierte Unterschiedssignal (d4) den Wert der Spannungsdifferenz zwischen den Momentanwerten des elektrischen Potenzials des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber einem Bezugspotenzial dar. Statt Potenzialwerten bezogen auf ein vorzugsweise gemeinsames Bezugspotenzial können in anderen Anwendungen auch Stromwerte verglichen werden.

Ein zwölfter Komparator (C12) vergleicht den Momentanwert des vierten Unterschiedssignals (d4) mit einem neunten Referenzwert (Ref9) und bildet das zwölfte Vergleichsergebnissignal (v12). Wie zuvor kann es sinnvoll sein, zu bestimmten Zeiten Überschreitungen zu detektieren und zu anderen Zeiten, beispielsweise innerhalb einer Ultraschallsendesequenz, Unterschreitungen zu detektieren. Daher kann es sinnvoll sein, mehrere neunte Referenzwerte (Ref9) für diese unterschiedlichen Zeiten und Zeitpunkte vorzusehen, die vorzugsweise unterschiedlich sein sollten. Ggf. kann für jeden dieser neunten Referenzwerte (Ref9) ein eigner zwölfter Komparator (C12) vorgesehen werden, der jeweils ein zugehöriges zwölftes Vergleichsergebnissignal (v12) erzeugt. Die zwölften Vergleichsergebnissignale (v12) werden bevorzugt durch die Steuereinrichtung (CTR) oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet. Die Zeitpunkte, wann welches zwölfte Vergleichsergebnissignal (v12) gültig ist und ausgewertet werden soll, wird bevorzugt durch die digitale Signalerzeugung (DSO) oder die Steuereinrichtung (CTR) festgelegt.

11
zeigt den zeitlichen Ablauf wichtiger Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand. Deutlich zu erkennen sind:

  1. 1. die erste Phase der Sendefrequenz, die Sendephase (SP), in der die Treiberstufe den Ultraschalltransducer (TR) antreibt und ein Ultraschallmessignal (MS) durch den Ultraschalltransducer ausgesendet wird; und
  2. 2. die zweite Phase der Sendesequenz, die Ausschwingphase, in der die Treiberstufe dem Ultraschalltransducer (TR) Energie entzieht und dessen mechanische Schwingung dämpft, und
  3. 3. die Empfangsphase (EP) in der der Ultraschalltransducer (TR) ein Echo eines Ultraschallmesssignals (MS) empfangen kann.

Des Weiteren sind dargestellt:

  1. 1. das erste Unterschiedssignal (d1), das die differentielle Amplitude der elektrischen Potenzialdifferenz zwischen dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3), und.
  2. 2. das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2), das den Pegel des elektrischen Potenzials an der Mittenanzapfung des Übertragers (UEB) widergibt und
  3. 3. das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2), das den Pegel des elektrischen Potenzials an einem ersten Anschluss des Übertragers (UEB) widergibt und
  4. 4. das zweite Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2), das den Pegel des elektrischen Potenzials an einem zweiten Anschluss des Übertragers (UEB) widergibt und
  5. 5. der digitalisierte Wert des fünften digitalen Signals (S5), das den analog verstärkten, gefilterten und digitalisierten Wert widergibt.

12
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 11, wobei der Ausschnitt in der Sendephase (SP) zeitlich lokalisiert ist.

13
13 zeigt wichtige Signale (S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei nun ein Kurzschluss an dem inneren Ultraschalltransducer (TRi) zwischen dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) vorliegt.

Symptome

Der Ultraschalltransducer schwingt nicht korrekt. Daher kann eine Frequenzmessung und eine Messung der Ausschwingzeit durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erfolgen. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann somit der Fall eines kurzgeschlossenen Ultraschalltransducers (TR), bei dem das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) mit dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) verbunden ist, erkannt werden.

14
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 13.

15
15 zeigt wichtige Signale (S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei nun der innere Ultraschalltransducer (TRi) nicht angeschlossen ist, also das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) nicht mit dem Ultraschalltransducer (TR) verbunden ist.

Symptome

Der Ultraschalltransducer schwingt nicht korrekt. Daher kann eine Messung der Ausschwingzeit durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erfolgen. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann somit der Fall eines nicht angeschlossenen inneren Ultraschalltransducers (TRi) erkannt werden.

16
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 15.

17
17 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei nun der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) angeschlossen ist.

Symptome

Das nicht angeschlossene erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) hat zur Folge, dass der innere Ultraschalltransducer (TRi) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist daher mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

18
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 17.

19
19 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand wobei nun der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) angeschlossen ist.

Symptome

Das nicht angeschlossene zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) hat zur Folge, dass der innere Ultraschalltransducer (TRi) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist daher wieder mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

20
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 19.

21
21 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss primärseitig nicht an das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.

Symptome

Das nicht angeschlossene erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist jedoch nicht mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

Ein sechster Komparator (C6) am ersten Teilsignal (S2a) des zweiten anlogen Signals (S2) (siehe auch 9) kann durch Vergleich mit einer sechsten Referenz (Rref6) die dauerhafte Unterschreitung dieses sechsten Referenzwertes (Ref6) in der Sendephase (SP) und/oder in der Empfangsphase (EP) detektieren und so darauf schließen, dass der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist. Das Setzen des entsprechenden sechsten Vergleichssignals (v6) kann von der Systemsteuerung (CTR) oder der dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erkannt werden. Diese setzen dann ein entsprechendes Fehlersignal oder eine entsprechende Fehlermeldung ab.

22
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 21.

23
23 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss primärseitig nicht an das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.

Symptome

Das nicht angeschlossene zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist jedoch nicht mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

Ein vierter Komparator (C4) am zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten anlogen Signals (S2) (siehe auch 9) kann durch Vergleich mit einer vierten Referenz (Rref4) die dauerhafte Unterschreitung dieses vierten Referenzwertes (Ref4) in der Sendephase (SP) und/oder in der Empfangsphase (EP) detektieren uns so darauf schließen, dass der Übertrager (UEB) mit einem Anschluss sekundärseitig nicht an das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist. Das Setzen des entsprechenden vierten Vergleichssignals (v4) kann von der Systemsteuerung (CTR) oder der dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erkannt werden. Diese setzen dann bevorzugt ein entsprechendes Fehlersignal oder setzen bevorzugt eine entsprechende Fehlermeldung ab.

24
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 23.

25
25 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei der Übertrager (UEB) mit seinem Mittenanschluss primärseitig nicht an das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) angeschlossen ist.

Symptome

Das nicht angeschlossene dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

26
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 25.

27
27 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig zwei Anschlüsse des Übertragers (UEB) und zwar das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind.

Symptome

Der Umstand dass das das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen ist, hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

Die Amplitude am zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten Signals (S2) wird durch diesen Kurzschluss ebenfalls reduziert und kann daher durch einen vierten Komparator (C4) mittels Vergleich mit einer vierten Referenz (Ref4) erkannt werden.

Ein vierter Komparator (C4) am zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten anlogen Signals (S2) (siehe auch 9) kann durch Vergleich mit einer vierten Referenz (Rref4) die dauerhafte Unterschreitung dieses vierten Referenzwertes (Ref4) in der Sendephase (SP) und/oder in der Empfangsphase (EP) detektieren und so darauf schließen, dass möglicherweise das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind. Das Setzen des entsprechenden vierten Vergleichssignals (v4) kann von der Systemsteuerung (CTR) oder dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erkannt werden. Diese setzen dann ein entsprechendes Fehlersignal oder setzen eine entsprechende Fehlermeldung ab. Hier sei darauf hingewiesen, dass durch mehrere unterschiedliche vierte Referenzwerte (Ref4) und ggf. weitere vierte Komparatoren (C4) die verschieden Fehlerfälle besser getrennt werden können.

28
entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 27.

29
29 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig zwei Anschlüsse des Übertragers (UEB) und zwar das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind.

Symptome

Dass das das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) miteinander kurzgeschlossen sind, hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

Die Amplitude am ersten Teilsignal (S2a) des zweiten Signals (S2) wird durch diesen Kurzschluss ebenfalls reduziert und kann daher durch einen sechsten Komparator (C6) mittels Vergleich mit einer sechsten Referenz (Ref6) erkannt werden.

Ein sechster Komparator (C6) am ersten Teilsignal (S2a) des zweiten anlogen Signals (S2) (siehe auch 9) kann durch Vergleich mit einer sechsten Referenz (Rref6) die dauerhafte Unterschreitung dieses sechsten Referenzwertes (Ref6) in der Sendephase (SP) und/oder in der Empfangsphase (EP) detektieren uns so darauf schließen, dass möglicherweise das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) kurzgeschlossen sind. Das Setzen des entsprechenden sechsten Vergleichssignals (v6) kann von der Systemsteuerung (CTR) oder der dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) erkannt werden. Diese setzen dann ein entsprechendes Fehlersignal oder setzen eine entsprechende Fehlermeldung ab. Hier sei darauf hingewiesen, dass durch mehrere unterschiedliche sechste Referenzwerte (Ref6) und ggf. weitere sechste Komparatoren (C6) die verschieden Fehlerfälle besser getrennt werden können.

30
30 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 29.

31
31 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei sekundärseitig der Transducer-Widerstand (RTR) nicht angeschlossen ist, also entweder an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) nicht an der Transducer-Widerstand (RTR) angeschlossen ist.

Der nicht angeschlossene Transducer-Widerstand (RTR) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) seine in ihm gespeicherte Schwingungsenergie mit dem Beginn der Ausschwingphase (AP) nicht so schnell wie vorgesehen abbauen kann. Dieser Fehler ist daher mit einer Auswertung der Ausschwingzeit leicht erfassbar.

32
32 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 31.

33
33 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei sekundärseitig die Transducer-Kapazität (CTR) nicht angeschlossen ist. Dieses „Nichtangeschlossensein“ kann den Anschluss der Transducer-Kapazität (CTR) an das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) oder den Anschluss der Transducer-Kapazität (CTR) an das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) betreffen.

Die nicht angeschlossene Transducer-Kapazität (CTR) hat nur schwer detektierbare Signaländerungen zur Folge. Die Schwingfrequenz ist leicht erniedrigt. Diese Änderungen sind aber nur so minimal, dass dieser Fehler daher mit einer Auswertung der Ausschwingzeit oder der Schwingfrequenz typischerweise nicht sicher erfassbar ist.

Eine Erfassbarkeit kann aber auf anderem Wege erzielt werden. Hierfür ist die Detailbetrachtung der 34 notwendig.

34
34 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 33.

Der größte Unterschied zwischen dem Normalfall der 12 und dem Bild der 34 ist, dass das Signal am Mittenabgriff des Übertrages (UEB), also dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) im Gegensatz zum Normalfall (siehe 11) nicht mehr symmetrisch dreiecksähnlich ist, sondern einen mehr sägezahnförmigen Verlauf hat. Zur Detektion dieses Fehlers ist daher beispielsweise eine Transformation in einen anderen Signalbereich sinnvoll. Eine solche Transformation kann beispielsweise eine Fourier-Transformation, eine diskrete Fourier-Transformation, eine Laplace-Transformation oder eine Wavelet-Transformation etc. sein. Beispielsweise ist es auch denkbar, mittels einer PLL ein Sägezahn-Referenzsignal und ein Dreieckssignal gleicher Frequenz zu generieren und das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten Signals (S2) mit diesen beiden Signalen während der Sendephase zu multiplizieren und dann Tiefpass zu filtern, mithin also ein Skalarprodukt aus diesen beiden zu bilden (siehe auch 50 bis 53). Die Multiplikation mit dem Sägezahnsignal sollte bei richtiger Phasenlage des erzeugten Sägezahnsignals null ergeben, während die Multiplikation mit dem Dreieckssignal bei richtiger Phasenlage des erzeugten Sägezahnsignals einen von Null verschiedenen Wert ergeben sollte. (Nur der Vollständigkeit halber: Unter einem Dreieckssignal ist ein Signal mit einem zeitlichen Amplitudenverlauf zu verstehen, bei dem dieser zeitliche Amplitudenverlauf durch eine unmittelbare Aufeinanderfolge von dreiecksförmigen Spannungsverläufen des betreffenden Signals gekennzeichnet ist und wobei diese Dreiecke näherungsweise gleichschenklig sein sollten (siehe auch Signal A2c_b der 51). Unter einem Sägezahnsignal ist ein Signal mit einem zeitlichen Amplitudenverlauf zu verstehen, bei dem dieser zeitliche Amplitudenverlauf durch eine unmittelbare Aufeinanderfolge von dreiecksförmigen Spannungsverläufen des betreffenden Signals gekennzeichnet ist und wobei der eines Schenke eines solchen Dreiecks wesentlich steiler als der andere Schenkel ist (siehe auch Signal A2c_a der 51). Vorzugsweise ist dieser steilere Schenkel gegenüber der Zeitachse fast vertikal. Diese Berechnung kann leicht im analogen Eingangsschaltkreis (AS) als analoger Mischer oder im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) realisiert werden.

Auf diese Weise kann ein erster Wert für den ungeraden Signalanteil in dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten Signals (S2) und ein zweiter Wert für den geraden Signalanteil in dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten Signals (S2) ermittelt werden.

Eine entsprechende Vergleichsvorrichtung kann den ersten Wert mit einem zugeordneten Referenzwert für den ungeraden Signalanteil vergleichen und die Ausgabe eines Fehlersignals veranlassen, wenn dieser erste Wert über dem zugeordneten Referenzwert für den ungeraden Signalanteil liegt.

Eine weitere entsprechende Vergleichsvorrichtung kann den zweiten Wert mit einem zugeordneten Referenzwert für den geraden Signalanteil vergleichen und die Ausgabe eines Fehlersignals veranlassen, wenn dieser zweite Wert unter dem zugeordneten Referenzwert für den geraden Signalanteil liegt. Dieses Konzept wird in den Beschreibungen der 50 bis 53 vertieft werden.

35
35 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.

Dieser Fehler kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Treibertransistor für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten Signals (S2) in der Treibereinheit (DR) nicht funktioniert. Dieser Transistor ist dann nicht in der Lage, das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) nach Masse zu ziehen.

Eine Möglichkeit, diesen Fehler festzustellen, ist, wenige µs nach dem Einschalten dieses Transistors mit Hilfe des sechsten Komparators (C6) dieses „Auf Masse-Ziehen“ des betreffenden Transistors zu überprüfen. Hierzu vergleicht der sechste Komparator (C6) (siehe 9) den Spannungspegel am ersten Teilsignal (S2a) des zweiten Signals (S2) mit einem sechsten Referenzwert (Ref6). Wird dieser zu diesem Zeitpunkt kurz nach dem Einschalten des Transistors nicht unterschritten, so liegt ein Fehler vor.

Eine andere Möglichkeit liegt wieder in der Analyse des geraden und ungeraden Signalanteils wie in der Beschreibung der 34 dargestellt, nun aber des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2).

Eine weitere Möglichkeit liegt darin, dass aufgrund der Symmetrie der Vorrichtung der Signalverlauf des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) und der Signalverlauf des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) einander bis auf eine Phasenverschiebung von 180° gleich sein müssen (Vorausgesetzt wird ein Übertrager (UEB) gemäß 7). Es ist daher denkbar, in einer oder mehreren Perioden einen oder mehrere Werte des Signalverlaufs des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) zu bestimmten Zeitpunkten zu erfassen und um 180° dazu phasenverschoben zu den entsprechenden Zeitpunkten einen oder mehrere Werte des Signalverlaufs des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) zu bestimmten Zeitpunkten zu erfassen und dann die Differenzen der korrespondieren Paare aus je einem Wert des Signalverlaufs des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) und einem Wert des Signalverlaufs des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) zu den korrespondierenden Zeitpunkten zu berechnen und aufzusummieren. Überschreitet die Differenz oder der Betrag der Differenz einen vorbestimmten Wert, so ist die Symmetrie der Vorrichtung gestört und es kann ein Fehlersignal ausgelöst werden. Bevorzugt wird diese Berechnung im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) oder in der Steuereinrichtung (CTR) durchgeführt. Eine solche Vorrichtung ist dann dazu geeignet, die Symmetrie von zwei Teilsignalen (S2a, S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zu erfassen. Dieses Konzept wird im Zusammenhang mit der 49 vertieft erläutert werden.

36
36 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 35.

37
37 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig der Treiber für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist.

Symptome

Der primärseitig gegen Masse kurzgeschlossene Treiber für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

38
38 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 37.

39
39 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.

Dieser Fehler kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Treibertransistor für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten Signals (S2) in der Treibereinheit (DR) nicht funktioniert. Dieser Transistor ist dann nicht in der Lage, das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) nach Masse zu ziehen.

Eine Möglichkeit diesen Fehler festzustellen ist, wenige µs nach dem Einschalten dieses Transistors mit Hilfe des vierten Komparators (C4) dieses „Auf Masse-Zeihen“ des betreffenden Transistors zu überprüfen. Hierzu vergleicht der vierte Komparator (C4) (siehe 9) den Spannungspegel am zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten Signals (S2) mit einem vierten Referenzwert (Ref4). Wird dieser zu diesem Zeitpunkt kurz nach dem Einschalten des Transistors nicht unterschritten, so liegt ein Fehler vor.

Eine andere Möglichkeit liegt wieder in der Analyse des geraden und ungeraden Signalanteils wie in der Beschreibung der 34 dargestellt, nun aber des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2).

Eine weitere Möglichkeit liegt darin, dass aufgrund der Symmetrie der Vorrichtung der Signalverlauf des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) und der Signalverlauf des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) einander bis auf eine Phasenverschiebung von 180° gleich sein müssen (Vorausgesetzt wird ein Übertrager (UEB) gemäß 7.) Es ist daher denkbar, in einer oder mehreren Perioden einen oder mehrere Werte des Signalverlaufs des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) zu bestimmten Zeitpunkten zu erfassen und um 180° dazu phasenverschoben zu den entsprechenden Zeitpunkten einen oder mehrere Werte des Signalverlaufs des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) zu bestimmten Zeitpunkten zu erfassen und dann die Differenzen der korrespondieren Paare aus je einem Wert des Signalverlaufs des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) und einem Wert des Signalverlaufs des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) zu den korrespondierenden Zeitpunkten zu berechnen und aufzusummieren. Überschreitet die Differenz oder der Betrag der Differenz einen vorbestimmten Wert, so ist die Symmetrie der Vorrichtung gestört und es kann ein Fehlersignal ausgelöst werden. Bevorzugt wird diese Berechnung im digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) oder in der Steuereinrichtung (CTR) durchgeführt. Eine solche Vorrichtung ist dann dazu geeignet, die Symmetrie von zwei Teilsignalen (S2a, S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zu erfassen. Dieses Konzept wird im Zusammenhang mit der 49 vertieft erläutert werden.

40
40 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 39.

41
41 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand wobei primärseitig der Treiber für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist.

Symptome

Der primärseitig gegen Masse kurzgeschlossene Treiber für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) hat zur Folge, dass der Ultraschalltransducer (TR) nicht ausreichend mit Energie versorgt wird. Dieser Fehler ist mit einer Auswertung der Ausschwingzeit und der Schwingfrequenz erfassbar.

42
42 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 41.

43
43 zeigt wichtige Signale (d1, S2c, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig keine Ansteuerung des Treibers für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) vorliegt.

Das entstehende Fehlerbild kann sowohl durch eine Auswertung der Ausschwingzeit als auch durch eine Vermessung mit Hilfe eines sechsten Komparators (C6) am ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) erfasst werden.

44
44 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 43.

45
45 zeigt wichtige Signale (d1, S2a, S2b, S5) bei Aussendung eines Ultraschall-Bursts im Betriebszustand, wobei primärseitig der Treiber für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) in der Treiberstufe (DR) gegen Masse kurzgeschlossen ist oder nicht angesteuert wird.

Bei einem niederohmigen Kurzschluss des Treibertransistors ist der Sendestrom deutlich erhöht. Dies kann anhand der Ausschwingzeit detektiert werden.

Besonders vorteilhaft ist aber die Detektion durch einen sechsten Komparator (C6) durch Vergleich des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten Signals (S2) mit einem sechsten Referenzwert (Ref6) in der Empfangsphase (EP). Im Normalfall ist dort der Pegel null. In diesem Fehlerfall ist der Pegel dort angehoben. Dies kann durch Auswertung des beim Vergleich erzeugten sechsten Vergleichssignals (v6) detektiert werden uns als auslösendes Ereignis für die Erzeugung eines Fehlersignals durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) oder die Systemsteuerung (CTR) verwendet werden.

Ebenso vorteilhaft ist die Detektion durch einen vierten Komparator (C4) durch Vergleich des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten Signals (S2) mit einem vierten Referenzwert (Ref4) in der Empfangsphase (EP). Im Normalfall ist dort der Pegel null. In diesem Fehlerfall ist der Pegel dort angehoben. Dies kann durch Auswertung des beim Vergleich erzeugten vierten Vergleichssignals (v4) detektiert werden uns als auslösendes Ereignis für die Erzeugung eines Fehlersignals durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) oder die Systemsteuerung (CTR) verwendet werden.

46
46 entspricht einer zeitlichen Vergrößerung der 45.

47
47 zeigt den bevorzugten Ablauf eines Selbsttests des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS). Nach dem Einschalten oder Zurücksetzen des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) befindet sich das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) in einem Einschaltzustand (EZ). In diesem Einschaltzustand (EZ) gibt das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) bevorzugt keine Messwerte, sondern nur Statusmeldungen über den Fortschritt des Einschaltvorgangs über die Datenschnittstelle (IO) aus.

Das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) wechselt dann in den dritten Testzustand (3.TZ). In diesem prüft das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) die korrekte Funktion der digitalen Signalerzeugung (DSO) und des digitalen Eingangsschaltkreises (DSI). Der Signallauf entspricht dabei der 5. Die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt vorbestimmte Testmuster und Testsequenzen. Insbesondere können kritische sicherheitsrelevante Fehlerfälle simuliert werden. In dem Zusammenhang kann dann überprüft werden, ob der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) in sicherheitsrelevanter Weise richtig reagiert und die vorgespielten sicherheitsrelevanten Fehler richtig detektiert. Umgekehrt kann die Signalerzeugung durch die digitale Signalerzeugung (DSI) überprüft werden. Digitale Signalerzeugung (DSO) und digitaler Eingangsschaltkreis (DSI) überprüfen auf diese Weise bevorzugt nach Vorgabe durch die Steuereinrichtung (CTR) alle Prüffälle für den digitalen Signalpfad. Tritt ein Fehler auf, so wechselt das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) bevorzugt in einen Fehlerzustand (FZ), der nicht ohne Weiteres verlassen werden kann und in dem typischerweise keine Messwerte und Messergebnisse an übergeordnete Einheiten ohne besondere Markierung weitergegeben werden.

Insofern ist der Einschaltzustand (EZ) übrigens ein besonderer Fehlerzustand (FZ). Es können also auch mehrere Fehlerzustände vorgesehen werden, die ja nach dem festgestellten Fehler eingenommen werden. Der rein digitale Test hat den Vorteil, dass hier die Gatter präzise geprüft werden können und somit der Ausfall einzelner Gatter erkennbar wird. Die Prüfabdeckung des Selbsttests dieser Schaltungsteile wird erhöht.

Sind jedoch alle Prüfungen im dritten Testzustand (3.TZ) erfolgreich verlaufen, so wechselt das vorgeschlagene Sensorsystem in den zweiten Testzustand (2.TZ). Hierdurch wird der interne Signalpfad des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) nun so modifiziert, dass er der 4 entspricht. Hierdurch umfasst der interne Signalpfad des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) nun auch die analogen Schaltungsteile. Tritt nun ein Fehler auf, so lässt sich dieser auf die analogen Schaltungsteile zurückführen, da die digitalen Schaltungsteile zuvor bereits als „fehlerfrei“ bewertet wurden. Wie zuvor überprüfen wieder die digitale Signalerzeugung (DSO) und der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) auf diese Weise bevorzugt nach Vorgabe durch die Steuereinrichtung (CTR) alle Prüffälle für den nunmehr kombinierten analogen und digitalen Signalpfad. Tritt ein Fehler auf, so wechselt das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) bevorzugt wieder in einen Fehlerzustand (FZ), der nicht ohne Weiteres verlassen werden kann und in dem typischerweise keine Messwerte und Messergebnisse an übergeordnete Einheiten ohne besondere Markierung weitergegeben werden. Die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt wieder vorbestimmte Testmuster und Testsequenzen, die auf diesen kombinierten analogen/digitalen Signalpfad im zweiten Testzustand zugeschnitten sind. Insbesondere können wieder kritische sicherheitsrelevante Fehlerfälle simuliert werden. In dem Zusammenhang kann dann überprüft werden, ob der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) in Kombination mit dem analogen Eingangsschaltkreis (AS) in sicherheitsrelevanter Weise richtig reagiert und die vorgespielten sicherheitsrelevanten Fehler richtig detektiert. Umgekehrt kann die Signalerzeugung prüfen, ob die digitale Signalerzeugung (DSI) und die Treiberstufe (DR) richtig funktionieren. Des Weiteren können verschiedene sicherheitsrelevante Konfigurationen eines möglichen nachfolgenden Übertragungskanals simuliert werden und die Simulationsergebnisse bewertet werden.

Sind jedoch alle Prüfungen im zweiten Testzustand (2.TZ) erfolgreich verlaufen, so wechselt das vorgeschlagene Sensorsystem (SS) in den ersten Testzustand (1.TZ). Hierdurch wird der interne Signalpfad des vorgeschlagenen Sensorsystems (SS) nun so modifiziert, dass er der 3 entspricht. Der Signalpfad umfass somit nun auch die Sensorteilvorrichtung (TR), also typischerweise den Ultraschalltransducer (TR), und den Messkanal (CN).

Die digitale Signalerzeugung (DSI) erzeugt nun Prüfsignale und Prüfmuster, die nach Durchlaufen des Signalpfades bis zur Sensorteilvorrichtung (TR), also dem Ultraschalltransducer (TR), mit dieser wechselwirken. Das Antwortsignal der Sensorteilvorrichtung (TR), also des Ultraschalltransducers (TR), wird in den rücklaufenden Signalpfad eingespeist und nach dem Durchlaufen dieses Signalpfades durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSO) bewertet.

Darüber hinaus, ist es sinnvoll, gerade in diesem ersten Testzustand (1.TZ), die Signale der Sensorteilvorrichtung (TR), also des Ultraschalltransducers (TR), beispielsweise durch Komparatoren oder andere Vorrichtungen zu überwachen. Auch hier kann die digitale Signalerzeugung (DSI) besonders kritische Prüfsignale und Prüfmuster für besonders sicherheitsrelevante Fälle erzeugen. Tritt hierbei ein Fehler auf, so wechselt das vorgeschlagene Sensorsystem wieder in einen Fehlerzustand (FZ). Die Prüfungen können beispielsweise Amplituden, Amplitudendifferenzen (mit und ohne Phasenverschiebung) und Signalanteile wie z.B. Oberwellenanteile umfassen.

48
48 entspricht weitestgehend der 8 mit dem Unterschied, dass 48 nicht die Komparatoren (C1, C2, C3) und den Differenzverstärker (D1) aufweist. Diese könne aber mit der 48 kombiniert werden. In der 48 wird ausgenutzt, dass in der Regel die Sensorteilvorrichtung (TR) also der Ultraschalltransducer (TR), und der Übertrager (UEB) symmetrisch ausgeführt werden. Diese Symmetrie wird in der Realität nicht perfekt erreicht, weshalb der Symmetrievergleich mit einem Schwellwert versehen werden muss.

In der 48 ist daher eine erste Symmetrieprüfvorrichtung (SPA) vorgesehen, die die Symmetrie von zwei oder mehreren Teilsignalen (S2a, S2b, S2c) des zweiten analogen Signals (S2) überprüft und ein entsprechendes dreizehntes Vergleichsergebnissignal (v13) in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt. Bevorzugt führt die erste Symmetrieprüfvorrichtung (SPA) hierbei interne Phasenverschiebungen in der Art durch, dass die sich ergebenden verschobenen Teilsignale übereinstimmen sollten.

Des Weiteren ist in der 48 eine zweite Symmetrieprüfvorrichtung (SPB) vorgesehen, die die Symmetrie von zwei (oder ggf. hier nicht behandelten mehreren) Teilsignalen (S3a, S3b) des dritten analogen Signals (S3) überprüft und eine entsprechendes vierzehntes Vergleichsergebnissignal (v14) in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt. Bevorzugt führt die zweite Symmetrieprüfvorrichtung (SPB) hierbei ebenfalls ggf. interne Phasenverschiebungen in der Art durch, dass die sich ergebenden verschobenen Teilsignale übereinstimmen sollten. Bevorzugt findet diese Prüfung nur in der Sendephase (SP) statt. Eine Phasenverschiebung von 180° entspricht dabei einer Inversion z.B. durch einen invertierenden Verstärker mit Verstärkung -1. Insofern ist ein solcher invertierender Verstärker auch ein Phasenschieber im Sinne dieser Offenlegung, wenn eine Phasenverschiebung von 180° benötigt wird.

49
49 zeigt die Vorrichtung entsprechend 48 mit konkreter beispielhafter Ausführung einer Symmetrieprüfung für die Sekundärseite des Übertragers (UEB). Die zweite Symmetrieprüfvorrichtung (SPB) ist mit dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) verbunden. Voraussetzung für den Einsatz dieser zweiten Symmetrieprüfvorrichtung (SPB) ist, dass zum Ersten der Signalpfadteil aus Übertrager (UEB), Ultraschall-Transducer (TR) und Ultraschallkanal (CN) absolut symmetrisch aufgebaut ist und zum Zweiten symmetrisch durch den analogen Multiplexer (AMX) und den analogen Eingangsschaltkreis (AS) belastet wird und zum Dritten durch die Treiberstufe (DR) und das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2), das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) symmetrisch angesteuert wird. Eine bevorzugte beispielhafte symmetrische Ansteuerung durch diese Teilsignale des zweiten analogen Signals (S2) kann der 12 entnommen werden. Die zweite Symmetrieprüfvorrichtung (SPB) ist mit einem gestrichelten Kasten in der 49 markiert. Sie umfasst einen ersten Phasenschieber (S&H_Ba), der bevorzugt als Halteschaltung ausgeführt ist, und zu einem ersten Zeitpunkt (Z1) den Momentanwert des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) zwischenspeichert und als erstes Teilsignal (S3am) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) ausgibt. Sie umfasst einen zweiten Phasenschieber (S&H_Bb), der ebenfalls bevorzugt als Halteschaltung ausgeführt ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt (Z2) den Momentanwert des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) zwischenspeichert und als zweites Teilsignal (S3bm) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) ausgibt. Es wird nun vorausgesetzt, dass das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) periodisch sind und eine Schwingungsperiode (T) aufweisen, wobei das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) gegenüber dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) um 180° (=π) phasenverschoben ist, also dessen Inversion ist. Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt (Z1) und dem zweiten Zeitpunkt (Z2) so gewählt wird, dass er dem Wert (n+0,5)*T entspricht, wobei n eine ganze positive Zahl oder Null ist. Ein fünfter Differenzverstärker (D5) bildet aus dem ersten Teilsignal (S3am) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) und dem zweites Teilsignal (S3bm) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) das fünfte Unterschiedssignal (d5). Ein zweiter Integrator (INT2), der auch ein Tiefpassfilter sein kann, integriert das fünfte Unterschiedssignal (d5) zu einem integrierten fünften Unterschiedssignal (d5i). Bevorzugt wird der zweite Integrator (INT2) nach m Taktperioden (T) wieder gelöscht, wobei m eine ganze positive Zahl ist. Bevorzugt ist das fünfte Unterschiedssignal (d5) gleichgerichtet, sodass nur die Amplitude des fünften Unterschiedssignals (d5) integriert wird. Das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) ist dann ein Maß für die Asymmetrie innerhalb der m Taktperioden (T). Ein vierzehnter Komparator (C14) vergleicht das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) mit einem vierzehnten Referenzwert (Ref14) und erzeugt das vierzehnte Vergleichsergebnissignal (v14). Dieses wird typischerweise von dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und/oder der Steuereinrichtung (CTR) ausgewertet, die ggf. eine Fehlermeldung erzeugen. Bevorzugt findet diese Prüfung nur in der Sendephase (SP) statt.

Sofern das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) ein Mindestmaß für die Symmetrie darstellen soll, muss das fünfte Unterschiedssignal (d5i) mit -1 multipliziert durch den fünften Differenzverstärker (D5) ausgegeben werden und der zweite Integrator (INT2) nach m Taktperioden (T) nicht wieder gelöscht, sondern auf einen positiven Vorladewert vorgeladen werden. Unterschreitet das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) den vierzehnten Referenzwert (Ref14), so erzeugt der vierzehnte Komparator (C14) das vierzehnte Vergleichsergebnissignal (v14), um eine nicht ausreichende Symmetrie zu signalisieren.

50
50 zeigt die Vorrichtung entsprechend 48 mit konkreter Ausführung einer Symmetrieprüfung für die Primärseite des Übertragers (UEB). Die erste Symmetrieprüfvorrichtung (SPA) ist mit dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) verbunden. Voraussetzung für den Einsatz dieser ersten Symmetrieprüfvorrichtung (SPA) ist, dass zum Ersten der Signalpfadteil aus Übertrager (UEB), Ultraschall-Transducer (TR) und Ultraschallkanal (CN) absolut symmetrisch aufgebaut ist und zum Zweiten symmetrisch durch den analogen Multiplexer (AMX) und den analogen Eingangsschaltkreis (AS) belastet wird und zum Dritten durch die Treiberstufe (DR) und das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2), das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) im Normalfall symmetrisch angesteuert wird. Eine bevorzugte beispielhafte symmetrische Ansteuerung durch diese Teilsignale des zweiten analogen Signals (S2) kann der 12 entnommen werden. Die erste Symmetrieprüfvorrichtung (SPA) ist mit einem gestrichelten Kasten in der 50 markiert. Sie umfasst einen ersten Phasenschieber (S&H_Aa), der bevorzugt als Halteschaltung ausgeführt ist, und zu einem ersten Zeitpunkt (Z1) den Momentanwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) zwischenspeichert und als erstes Teilsignal (S2am) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) ausgibt. Sie umfasst einen zweiten Phasenschieber (S&H_Ab), der ebenfalls bevorzugt als Halteschaltung ausgeführt ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt (Z2) den Momentanwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zwischenspeichert und als zweites Teilsignal (S2bm) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) ausgibt. Es wird nun vorausgesetzt, dass das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) periodisch sind und eine Schwingungsperiode (T) aufweisen, wobei das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) gegenüber dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) um 180° (=π) phasenverschoben ist, also dessen Inversion ist. Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt (Z1) und dem zweiten Zeitpunkt (Z2) so gewählt wird, dass er dem Wert (n+0,5)*T entspricht, wobei n eine ganze positive Zahl oder Null ist. Ein sechster Differenzverstärker (D6) bildet aus dem ersten Teilsignal (S2am) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) und dem zweites Teilsignal (S2bm) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) das sechste Unterschiedssignal (d6). Ein erster Integrator (INT1), der auch ein Tiefpassfilter sein kann, integriert das sechste Unterschiedssignal (d6) zu einem integrierten sechsten Unterschiedssignal (d6i). Bevorzugt wird der erste Integrator (INT1) nach m Taktperioden (T) wieder gelöscht, wobei m eine ganze positive Zahl ist. Bevorzugt ist das sechste Unterschiedssignal (d6) gleichgerichtet, sodass nur die Amplitude des sechsten Unterschiedssignals (d6) integriert wird. Das integrierte sechste Unterschiedssignal (d6i) ist dann ein Maß für die Asymmetrie innerhalb der m Taktperioden (T). Ein dreizehnter Komparator (C13) vergleicht das integrierte sechste Unterschiedssignal (d6i) mit einem dreizehnten Referenzwert (Ref13) und erzeugt das dreizehnte Vergleichsergebnissignal (v13). Dieses wird typischerweise von dem digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und/oder der Steuereinrichtung (CTR) ausgewertet, die ggf. eine Fehlermeldung erzeugen. Bevorzugt findet diese Prüfung nur in der Sendephase (SP) statt.

Sofern das integrierte sechste Unterschiedssignal (d6i) ein Mindestmaß für die Symmetrie darstellen soll, muss das sechste Unterschiedssignal (d6i) mit -1 multipliziert durch den sechsten Differenzverstärker (D6) ausgegeben werden und der erste Integrator (INT1) nach m Taktperioden (T) nicht wieder gelöscht, sondern auf einen positiven Vorladewert vorgeladen werden. Unterschreitet das integrierte sechste Unterschiedssignal (d6i) den dreizehnten Referenzwert (Ref13), so erzeugt der dreizehnte Komparator (C13) das dreizehnte Vergleichsergebnissignal (v13), um eine nicht ausreichende Symmetrie zu signalisieren.

51
51 vergleicht beispielhaft das ungestörte dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) (siehe auch 11) mit dem gestörten dritten Teilsignal (S2cLC) des zweiten analogen Signals (S2) (siehe 34, dort mit Bezugszeichen S2c) bei einem Kondensatorabriss des Transducer-Kondensators (CTR) und zeigt zwei beispielhafte Paare von Analysesignalen.

Es ist zu erkennen, dass die symmetrische Form des ungestörten dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) sich in eine mehr sägezahnförmige Form in Form des gestörten dritten Teilsignals (S2cLC) des zweiten analogen Signals (S2) durch den Abriss des Transducer-Kondensators (CTR) wandelt. Offensichtlich besitzt das gestörte dritte Teilsignal (S2cLC) des zweiten analogen Signals (S2) eine Oberwelle. Die Grundidee zur Detektion dieses Fehlers ist daher, zwei Koeffizienten durch zeitabschnittsweise Bildung eines ersten Skalarprodukts zwischen einem geeigneten ersten internen Analysesignal (A_a) und dem zu analysierenden Signal (ZA) einerseits und durch zeitabschnittsweise Bildung eines zweiten Skalarprodukts zwischen einem geeigneten zweiten internen Analysesignal (A_a) und dem zu analysierenden Signal (ZA) andererseits ein erstes internes Koeffizientensignal (s3a) und ein zweites internes Koeffizientensignal (s3b) zu erzeugen und diese miteinander zu vergleichen und bei Abweichungen vom Erwartungswert ein internes Vergleichssignal (v_X) zu erzeugen, das dann zur Fehlermeldungserzeugung durch die Steuereinheit (CTR) und/oder den digitalen Empfangsschaltkreis (DSI) ausgewertet werden kann. Im konkreten Fall dieser 51 werden zwei mögliche Analysesignale zur Analyse des zweiten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) beispielhaft vorgeschlagen. Das erste Analysesignalpaar besteht aus zwei digitalen Signalen, die bevorzugt und besonders einfach in der digitalen Signalerzeugung (DSO) erzeugt werden können. Es handelt sich um ein erstes beispielhaftes Analysesignal (A2c_a) für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und ein zweites beispielhaftes Analysesignal (A2c_b) für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2). Das erste beispielhafte Analysesignal (A2c_a) ähnelt in diesem Beispiel mehr dem gestörten dritten Teilsignal (S2cLC) des zweiten analogen Signals (S2). Das zweite beispielhafte Analysesignal (A2c_b) ähnelt in diesem Beispiel mehr dem ungestörten dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2). In diesem Beispiel ist das erste beispielhafte Analysesignal (A2c_a) gegenüber dem zweiten beispielhaften Analysesignal (A2c_b) um -90° phasenvershoben. Es handelt sich in diesem Beispiel also um sinus- und cosinusähnliche Signale. Bei der Ausarbeitung des Vorschlags wurde erkannt, dass ein Abriss des Transducer-Kondensators (CTR) die Konfiguration der Eigenschwingungsfrequenzen des an sich immer noch symmetrischen Systems aus Übertrager (UEB), Transducer-Widerstand (RTR), „Transducer-Kondensators (CTR)“ und innerem Transducer (TRi) so ändert, dass nicht mehr nur die Grundschwingung vorliegt, sondern dass dann auch andere Schwingungsmodi angeregt werden. Würden sinus- und cosinus förmige Signale angewendet, so würde das erste interne Koeffizientensignal (s3a) und das zweite interne Koeffizientensignal (s3b) den Fourier-Koeffizienten entsprechen.

Des Weiteren zeigt die 52 ein alternatives Paar aus möglichen Analysesignalen. Es handelt sich um ein alternatives erstes beispielhaftes Analysesignal (A2c_a') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und ein alternatives zweites beispielhaftes Analysesignal (A2c_b') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2). Das alternative erste beispielhafte Analysesignal (A2c_a') ist in diesem Beispiel ein Sägezahnsignal und ähnelt damit mehr dem gestörten dritten Teilsignal (S2cLC) des zweiten analogen Signals (S2). Das alternative zweite beispielhafte Analysesignal (A2c_b') ist in diesem Beispiel ein Dreieckssignal und ähnelt damit in diesem Beispiel mehr dem ungestörten dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2). Im Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel ist nun jedoch bezüglich der in 52 vorgeschlagenen Implementierung der Skalarprodukte das alternative erste beispielhafte Analysesignal (A2c_a') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und das alternative zweite beispielhafte Analysesignal (A2c_b') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) nicht mehr orthogonal zueinander. Vielmehr enthalten sie bezüglich dieses Skalarprodukts Anteile voneinander. Die Analysesignale können auch als Aneinanderreihung analysesignalspezifischer Wavelets verstanden werden.

Das alternative erste beispielhafte Analysesignal (A2c_a') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) besteht dann aus einer zeitlichen Aneinanderreihung einzelner sägezahnförmiger Wavelets, wobei ein Wavelet einen Zahn umfassen würde.

Das alternative zweite beispielhafte Analysesignal (A2c_b') für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) besteht dann aus einer zeitlichen Aneinanderreihung einzelner dreiecksförmiger Wavelets, wobei ein Wavelet ein gleichschenkeliges Dreieck umfassen würde.

Je nach Analysezweck können auch andere Wavelets gewählt werden. Da Fehler an dem Übertrager (UEB), dem Transducer-Widerstand (RTR), der Transducer-Kapazität (CTR) und dem inneren Transducer (TRi) nicht immer die Symmetrie zerstören, kann auf diese Weise aber die Veränderung der spektralen Eigenschaften der Zusammenstellung dieser Komponenten überwacht werden.

Somit ist es u.a. möglich, weitestgehend symmetrische Übertragerkurzschlüsse des Übertragers (UEB), Abweichungen des effektiven Widerstands des Transducer-Widerstands (RTR), Änderungen der effektiven Kapazität der Transducer-Kapazität (CTR) und Änderungen der Impedanz des inneren Ultraschalltranducers (TRi) sicher zu detektieren, wenn sie sich auf relevante spektrale Eigenschaften der Zusammenstellung dieser Komponenten auswirken.

52
52 zeigt beispielhaft eine mögliche innere Struktur einer analogen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Andere Implementationen sind möglich. Das zu analysierende Signal (ZA) wird in diesem Beispiel durch den ersten Multiplizierer (M1) mit dem ersten internen Analysesignal (A_a) um ersten Filtereingangssignal (s1a) und im zweiten Multiplizierer (M2) zum zweiten Filtereingangssignal (s1b) multipliziert. Das erste Analysesignal (A_a) kann beispielsweise dem normalen Betriebsfall nahe kommen, während das zweite Analysesignal (A_b) beispielsweise einem fehlerhaften Betriebsfall nahe kommen kann. Das erste Filtereingangssignal (s1a) wird durch den ersten Filter (F1) zum ersten Filterausgangssignal (s2a) gefiltert. Der erste Filter (F1) ist bevorzugt ein Integrator oder Tiefpassfilter. Das zweite Filtereingangssignal (s1b) wird durch den zweiten Filter (F2) zum zweiten Filterausgangssignal (s2b) gefiltert. Der erste Filter (F1) ist bevorzugt ein Integrator oder Tiefpassfilter. Die erste interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Ca) tastet am zeitlichen Ende (51: beispielsweise Zeitpunkte z1, z2, z3, z4) einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA) (siehe 51) das erste interne Filterausgangssignal (S2a) ab und bildet so das erste interne Koeffizientensignal (S3a). Die zweite interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Cb) tastet am zeitlichen Ende (51: beispielsweise Zeitpunkte z1, z2, z3, z4) einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA) (siehe 51) das zweite interne Filterausgangssignal (S2b) ab und bildet so das zweite interne Koeffizientensignal (S3b).

Diese Abtastungen erfolgen bevorzugt nur in der Sendephase (SP) oder zu ausgewählten Zeiträumen innerhalb der Sendephase (SP). Die Steuerung der ersten internen Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Ca) und der zweiten internen Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Cb) erfolgt bevorzugt durch die digitale Signalerzeugungseinheit (DSO).

Die Winkelberechnungseinheit (arctan) erzeugt aus dem ersten internen Koeffizientensignal (s3a) und dem zweiten internen Koeffizientensignal (s3b) das Winkelsignal (). Bevorzugt stellt das Winkelsignal () den arctan oder den arccot des Verhältnisses der Pegel des ersten internen Koeffizientensignals (s3a) und des zweiten internen Koeffizientensignals (s3b) dar. Näherungen und andere Auswertungen (z.B. einfache Division etc.) sind denkbar.

Der interne Komparator (C_X) vergleicht den Pegel des Winkelsignals () mit dem internen Referenzwert (Ref_X). In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der interne Komparator (C_X) ein internes Vergleichsergebnissignal (v_X).

Die 52 stellt eine beispielhafte Struktur für die Realisierung der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b in der 53 dar. Andere Realisierungen, insbesondere teil- und ganz digitale Realisierungen z.B. als Programm in Signalprozessoren sind denkbar.

Natürlich ist es denkbar, mehr als zwei Analysesignale (A_a, A-b) zu verwenden und über dementsprechende mehr als zwei parallele Signalpfade mehr als zwei Koeffizientensignale zu erzeugen und dementsprechend mehr Vergleiche durzuführen, was zu wesentlich mehr Vergleichsergebnissignalen führt, die wieder von der Steuereinrichtung (CTR) und/oder dem digitalen Empfangsschaltkreis (DSI) ausgewertet werden können und für die Erzeugung von Fehlermeldungen genutzt werden können.

53
53 entspricht der 8, wobei die Pegelüberwachungen nicht eingezeichnet sind. Stattdessen sind mögliche Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b eingezeichnet. Je nach überwachtem Signal werden verschiedene Vergleichsergebnissignale (v15, v16, v17, v18, v19) erzeugt, die bevorzugt durch den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) und/oder die Systemsteuerung (CTR) ausgewertet werden, die ggf. eine Fehlermeldung auslösen.

54
54 entspricht der 52, wobei nun zwei Komparatoren zur zusätzlichen Überwachung der beiden internen Koeffizientensignale, für das erste interne Koeffizientensignal (s3a) und das zweite interne Koeffizientensignal (s3b) vorgesehen sind. Es werden nun drei Vergleichsergebnissignale (V_X, V_Y, V_Z) anstelle nur eines Vergleichsergebnissignals (V_X) erzeugt. 54 zeigt somit beispielhaft eine weitere mögliche innere Struktur einer analogen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE).

Ein zweiter interner Komparator (C_Y) vergleicht das erste interne Koeffizientensignal (s3a) mit einem zweiten internen Referenzwert (R_Y). In Abhängigkeit vom dem Vergleichsergebnis erzeugt der zweite interne Komparator (C_Y) ein zweites internes Vergleichsergebnissignal (V_Y), das wie zuvor typischerweise durch die Steuereinrichtung (CTR) und/ oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet wird, um ggf. eine Fehlermeldung zu erzeugen.

Ein dritter interner Komparator (C_Z) vergleicht das zweite interne Koeffizientensignal (s3b) mit einem dritten internen Referenzwert (R_Z). In Abhängigkeit vom dem Vergleichsergebnis erzeugt der dritte interne Komparator (C_Z) ein drittes internes Vergleichsergebnissignal (V_Z), das wie zuvor typischerweise durch die Steuereinrichtung (CTR) und/ oder den digitalen Eingangsschaltkreis (DSI) ausgewertet wird, um ggf. eine Fehlermeldung zu erzeugen.

55
55 entspricht der 54, wobei nun das Verhältnis der beiden internen Koeffizientensignale nicht überwacht wird. Es werden nun nur zwei Vergleichsergebnissignale (V_Y, V_Z) erzeugt. 55 zeigt somit beispielhaft eine weitere mögliche innere Struktur einer analogen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Die Funktion der verbliebenen Schaltungsteile wurde in den Beschreibungen der 52 und 54 bereits beschrieben.

56
56 entspricht der 55, wobei nun nur ein internes Koeffizientensignal (hier s3a) überwacht wird. Es wird nun nur ein Vergleichsergebnissignale (V_Y) erzeugt. Dieses zweite Vergleichsergebnissignal (V_Y) überwacht jedoch nur den absoluten Pegel des ersten internen Koeffizientensignals (s3a), was einer Überwachung der Grundwellen oder Oberwellenamplitude entspricht. In 52 wurde das Verhältnis zweier Koeffizientensignale überwacht. 56 zeigt somit beispielhaft eine weitere mögliche innere Struktur einer analogen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Die Funktion der verbliebenen Schaltungsteile wurde in den Beschreibungen der 52 und 54 bereits beschrieben.

57
Die 57 entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass das dritte analoge Signal (S3) vor dem analogen Multiplexer (AMX) durch ein analoges Filter oder einen analogen Verstärker (AV) in das dritte analoge Signal (S3) und das verstärkte dritte analoge Signal (S3') aufgespalten ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Übersteuerung vermieden wird. Der Nachteil ist, dass im zweiten Testzustand das dritte analoge Testsignal (S3t) über den analogen Multiplexer (AMX) erst nach dem analogen Filter oder analogen Verstärker (AV) in den Signalpfad zurückgespeist wird. Dies hat zur Folge, dass das analoge Filter oder der analoge Verstärker (AV) nicht mitgetestet werden. Natürlich könnet man die Gesamtheit aus analogem Eingangsschaltkreis (AS), analogem Multiplexer (AMX) und analogem Filter oder analogem Verstärker (AV) auch als einen gemeinsamen analogen Eingangsschaltkreis mit zwei Eingängen auffassen, wie er zuvor bereits erwähnt wurde. Sollte die Amplitude des zweiten analogen Signals (S2) klein genug sein, sodass der Eingang des analogen Multiplexers (AMX) und der Eingang des analogen Eingangsschaltkreises (AS) durch direktes Anlegen des zweiten analogen Signals (S2) nicht übersteuert werden, kann ggf. in dieser Konfiguration auch auf die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS verzichtet werden. Somit ergeben sich insgesamt mindestens drei Möglichkeiten, um eine Übersteuerung des analogen Signalpfads im zweiten Testzustand zu verhindern:

Umkonfiguration der Treiberstufe (DR) im zweiten Testzustand vorzugsweise durch die Steuereinheit (CTR) in der Art, dass die Ausgangsamplitude der Treiberstufe (DR) an die maximale Eingangsamplitude des analogen Multiplexers (AMX) und die maximale Eingangsamplitude des analogen Eingangsschaltkreises (AS) und angepasst wird. In dem Fall kann u.U. die analoge Kanalsimulationseinheit durch Drahtbrücken ersetzt werden.

Dämpfung des zweiten Analogen Signals (S2) zum dritten analogen Testsignal (S3t) in der analogen Kanalsimulationseinheit in der Art, dass die Ausgangsamplitude der Treiberstufe (DR) an die maximale Eingangsamplitude des analogen Multiplexers (AMX) und die maximale Eingangsamplitude des analogen Eingangsschaltkreises (AS) angepasst wird.

Aussparen einer Vorstufe des analogen Eingangsschaltkreises (AS) - im Beispiel der 57 eines analogen Filters oder analogen Verstärkers (AV) und Einspeisung des dritten analogen Testsignals (S3t) oder sogar Direkteinspeisung des zweiten analogen Signals (S2) über den analogen Multiplexer (AMX) in den anlogen Eingangsschaltkreis (AS). Hierbei ist wieder darauf zu achten, dass die Ausgangsamplitude der Treiberstufe (DR) an die maximale Eingangsamplitude des analogen Multiplexers (AMX) und die maximale Eingangsamplitude des analogen Eingangsschaltkreises (AS) und angepasst wird. In dem Fall kann u.U. die analoge Kanalsimulationseinheit durch Drahtbrücken ersetzt werden.

Die entsprechende Konfiguration des Sensorsystems (SS) wird vorzugsweise wieder durch die Steuereinrichtung (CTR) vorgenommen.

Zum Abschluss der Figurenbeschreibung sollte noch erwähnt werden, dass insbesondere die Maßnahmen der 6,8,9,10, 48, 49, 50 und 53 miteinander kombiniert werden können. Auch wird der Fachmann aus diesen Maßnahmen im konkreten Anwendungsfall diejenigen auswählen, die dem beabsichtigten Anwendungszweck am nächsten kommen und nicht alle Maßnahmen zur Fehlererkennung durchführen.

GlossarFrequenz-Sweep

Unter einem Frequenz-Sweep im Sinne dieser Offenlegung wird ein Vorgang verstanden, bei dem die Frequenz eines ersten digitalen Signals (S1) oder die Frequenz eines zweiten analogen Signals (S2) oder die Frequenz eines Messsignals (MS) zu einem ersten Zeitpunkt eine Startfrequenz aufweist und zu einem zweiten Zeitpunkt eine Endfrequenz aufweist. Bevorzugt durchläuft die Frequenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt alle zwischen der Startfrequenz und der Endfrequenz liegenden Frequenzen vorzugsweise streng monoton, zumindest aber monoton.

Ultraschalltransducer

Ein Ultraschalltransducer im Sinne dieser Offenlegung setzt sich zusammen aus dem optionalen (bevorzugt aber vorhandenen) Transducer-Widerstand (RTR), der optionalen (bevorzugt aber vorhandenen) Transducer-Kapazität (CTR) und dem inneren Ultraschalltransducer (TRi), der das eigentliche Schwingelement, dessen Gehäuse und die Kontakte umfasst. Ein Ultraschalltransducer ist in der Lage, Ultraschallsignale vorzugsweise im Zeitmultiplex auszusenden und zu empfangen.

Testfall / Prüffall

Unter einem Testfall bzw. Prüffall wird im Sinne dieser Offenlegung eine vorbestimmte Konfiguration des Signalpfades und aller seiner Komponenten verstanden. Die Konfiguration erfolgt bevorzugt durch die Steuerungseinheit (CTR). Die Stimulation dieses dermaßen vorbestimmten Signalpfades wird im Wesentlichen durch vorbestimmte Signale der digitalen Signalerzeugung (DSI) vorgenommen. Dabei werden vorbestimme Signale innerhalb des Signalpfads durch vorbestimmte Überwachungsvorrichtungen (z.B. Differenzverstärker und/oder Komparatoren) überwacht und die Antwort des Signalpfads auf einen solchen Stimulus testfallspezifisch bevorzugt durch den digitalen Empfangsschaltkreis (DSO) oder die Sensorsystemsteuerung (CTR) ausgewertet.

Testzustand

Unter einem Testzustand wird ein Zustand des Sensorsystems (SS) verstanden, der der Überprüfung des Sensorsystems (SS) dient und der nicht der Betriebszustand ist.

Signalkette

Unter Signalkette wird die Weitergabe eines Signals innerhalb einer Kette von Vorrichtungsteilen des Sensorsystems (SS) entlang des Signalpfads verstanden. (siehe auch 3, 4 und 5)

Digitaler Teil der Signalkette

Unter dem digitalen Teil der Signalkette werden die Schaltungsteile verstanden, die vorwiegend in digitaler Schaltungstechnik ausgeführt sind. Im vorgelegten Beispiel sind dies die digitale Signalerzeugung (DSO), der digitale Multiplexer (DMX) und der digitale Eingangsschaltkreis (DSI). Die digitale Kanalsimulationseinheit (DCS) kann im dritten Testzustand als Teil der digitalen Signalkette aufgefasst werden.

Analoger Teil der Signalkette

Unter dem analogen Teil der Signalkette werden die Schaltungsteile verstanden, die vorwiegend in analoger Schaltungstechnik ausgeführt sind. Im vorgelegten Beispiel sind dies die Treiberstufe (DR), der analoge Multiplexer (AMX) und der analoge Eingangsschaltkreis (AS). Die analoge Kanalsimulationseinheit (ACS) kann im zweiten Testzustand als Teil der analogen Signalkette aufgefasst werden.

Fehlermeldungen

Im Sinne dieser Offenbarung sind Informationen über detektierte Fehler, die über entsprechende Vorrichtungsteile, z.B. Leitungen, übermittelt werden oder an vorbestimmten oder ermittelbaren Stellen in Vorrichtungsteilen bereitgestellt werden. Das Bereitstellen solcher Informationen ist ein Erzeugen im Sinne dieser Offenlegung.

Dreieckssignal

Unter einem Dreieckssignal ist ein Signal mit einem zeitlichen Amplitudenverlauf zu verstehen, bei dem dieser zeitliche Amplitudenverlauf durch eine unmittelbare Aufeinanderfolge von dreiecksförmigen Spannungsverläufen des betreffenden Signals gekennzeichnet ist und wobei diese Dreiecke näherungsweise gleichschenklig sein sollten (siehe auch Signal A2c_b der 51).

Sägezahnsignal

Unter einem Sägezahnsignal ist ein Signal mit einem zeitlichen Amplitudenverlauf zu verstehen, bei dem dieser zeitliche Amplitudenverlauf durch eine unmittelbare Aufeinanderfolge von dreiecksförmigen Spannungsverläufen des betreffenden Signals gekennzeichnet ist und wobei der eines Schenke eines solchen Dreiecks wesentlich steiler als der andere Schenkel ist (siehe auch Signal A2c_a der 51).

Bezugszeichenliste

1.TZ
erster Testzustand;
2.TZ
zweiter Testzustand;
3.TZ
dritter Testzustand;
A2a_a
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2);
A2a_b
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2);
A2b_a
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2);
A2b_b
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2);
A2c_a
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2);
A2c_b
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2);
A2c_a'
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2), hier in einer alternativen beispielhaften Ausführung;
A2c_b'
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2), hier in einer alternativen beispielhaften Ausführung;
A3a_a
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) für das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
A3a_b
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) für das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
A3b_a
erstes beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) für das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3);
A3b_b
zweites beispielhaftes Analysesignal für die Koeffizentenüberwachung in der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) für das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3);
A_a
erstes internes Analysesignal der betreffenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Dabei kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Signale mit den folgenden Bezugszeichen handeln: A2a_a, A2b_a, A2c_a, A3a_a, A3b_a. Andere interne, symmetrische Signale können so auch überwacht werden. Das erste interne Analysesignal muss immer passend zur vorhandenen zeitlichen Symmetrie des zu analysierenden Signals (ZA) und mit gleicher Periodendauer T wie das zu analysierende Signal (ZA) gewählt werden. Soll beispielsweise das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) überwacht werden, so sollte das erste interne Analysesignal nicht, wie in Figur 51 für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) für das entsprechende erste Analysesignal (A2c_a) dargestellt, in jeder Periode T Pulse aufweisen, sondern phasenrichtig nur in jeder zweiten Periode. Bevorzugt wird das erste interne Analysesignal digital durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt;
A_b
zweites internes Analysesignal der betreffenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE). Dabei kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Signale mit den folgenden Bezugszeichen handeln: A2a_b, A2b_b, A2c_b, A3a_b, A3b_b. Andere interne, symmetrische Signale können so auch überwacht werden. Das zweite interne Analysesignal muss immer passend zur vorhandenen zeitlichen Symmetrie des zu analysierenden Signals (ZA) und mit gleicher Periodendauer T wie das zu analysierende Signal (ZA) gewählt werden. Soll beispielsweise das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) überwacht werden, so sollte das zweite interne Analysesignal nicht, wie in Figur 51 für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) für das entsprechende zweite Analysesignal (A2c_b) dargestellt, in jeder Periode T Pulse aufweisen, sondern phasenrichtig nur in jeder zweiten Periode. Bevorzugt wird das zweite interne Analysesignal digital durch die digitale Signalerzeugung (DSO) erzeugt;
ADC
Analog-zu-Digital-Wandler;
ACS
analoge Kanalsimulationseinheit;
AMX
analoger Multiplexer;
AP
Ausschwingphase;
arctan
Winkelberechnungseinheit. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) eine Winkelberechnungseinheit auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Die Winkelberechnungseinheit erzeugt aus dem ersten internen Koeffizientensignal (s3a) und dem zweiten internen Koeffizientensignal (s3b) das Winkelsignal (). Bevorzugt stellt das Winkelsignal den arctan oder den arccot des Verhältnisses der Pegel des ersten internen Koeffizientensignals (s3a) und des zweiten internen Koeffizientensignals (s3b) dar. Näherungen und andere Auswertungen (z.B. einfache Division etc.) sind denkbar;
AS
analoger Eingangsschaltkreis (Hat die Funktion eines Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC));
ASS
Außenbereich außerhalb des Sensorsystems (SS);
AV
analoges Filter oder analoger Verstärker;
C_X
interner Komparator. Bevorzugt weisen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) einen internen Komparator (C_X) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Komparatoren mit den Bezugszeichen C15, C16, C17, C18 und C19 handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen. Der interne Komparator vergleicht den Pegel des Winkelsignals () mit dem internen Referenzwert (Ref_X). Bei dem internen Referenzwert (Ref_X) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte mit den Bezugszeichen Ref15, Ref16, Ref17, Ref18 und Ref19 handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der interne Komparator ein internes Vergleichsergebnissignal (v_X). Bei dem internen Vergleichsergebnissignal (v_X). kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale mit den Bezugszeichen v15, v16, v17, v18 und v19 handeln, die innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden.
C_Y
zweiter interner Komparator. Bevorzugt weisen in einer Implementationsform Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) einen zweiten internen Komparator (C_Y) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 54 realisiert wird. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Komparatoren handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. Der zweite interne Komparator vergleicht den Pegel ersten internen Koeffizientensignals (s3a) mit dem zweiten internen Referenzwert (Ref_Y). Bei dem zweiten internen Referenzwert (Ref_Y) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der zweite interne Komparator ein zweites internes Vergleichsergebnissignal (v_Y). Bei dem zweiten internen Vergleichsergebnissignal (v_Y) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale handeln, die innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden und zur Vereinfachung nicht in der 53 eingezeichnet sind.
C_Z
dritter interner Komparator. Bevorzugt weisen in einer Implementationsform Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) einen dritten internen Komparator (C_Z) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 54 realisiert wird. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Komparatoren handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. Der dritte interne Komparator vergleicht den Pegel zweiten internen Koeffizientensignals (s3b) mit dem dritten internen Referenzwert (Ref_Z). Bei dem dritten internen Referenzwert (Ref_Z) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der dritte interne Komparator ein drittes internes Vergleichsergebnissignal (v_Z). Bei dem dritten internen Vergleichsergebnissignal (v_Z) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale handeln, die innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden und zur Vereinfachung nicht in der 53 eingezeichnet sind.
C1
erster Komparator. Der erste Komparator vergleicht das erste Unterschiedssignal (d1) mit dem ersten Referenzwert (Ref1) und erzeugt das erste Vergleichsergebnissignal (v1);
C2
zweiter Komparator. Der zweite Komparator vergleicht das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) mit dem zweiten Referenzwert (Ref2) und erzeugt das zweite Vergleichsergebnissignal (v2);
C3
dritter Komparator. Der dritte Komparator vergleicht das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) mit dem dritten Referenzwert (Ref3) und erzeugt das dritte Vergleichsergebnissignal (v3);
C4
vierter Komparator. Der vierte Komparator vergleicht das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem vierten Referenzwert (Ref4) und erzeugt das vierte Vergleichsergebnissignal (v4);
C5
fünfter Komparator. Der fünfte Komparator vergleicht das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem fünften Referenzwert (Ref5) und erzeugt das fünfte Vergleichsergebnissignal (v5);
C6
sechster Komparator. Der sechste Komparator vergleicht das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem sechsten Referenzwert (Ref6) und erzeugt das sechste Vergleichsergebnissignal (v6);
C10
zehnter Komparator. Der zehnte Komparator vergleicht das zweite Unterschiedssignal (d2) mit dem siebten Referenzwert (Ref7) und erzeugt das zehnte Vergleichsergebnissignal (v10);
C11
elfter Komparator. Der elfte Komparator vergleicht das dritte Unterschiedssignal (d3) mit dem achten Referenzwert (Ref8) und erzeugt das elfte Vergleichsergebnissignal (v11);
C12
zwölfter Komparator. Der zwölfte Komparator vergleicht das vierte Unterschiedssignal (d4) mit dem neunten Referenzwert (Ref9) und erzeugt das zwölfte Vergleichsergebnissignal (v12);
C13
dreizehnter Komparator. Der dreizehnte Komparator vergleicht das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) mit dem dreizehnten Referenzwert (Ref13) und erzeugt das dreizehnte Vergleichsergebnissignal (v13);
C14
vierzehnter Komparator. Der vierzehnte Komparator vergleicht das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) mit dem vierzehnten Referenzwert (Ref14) und erzeugt das vierzehnte Vergleichsergebnissignal (v14);
C15
fünfzehnter Komparator. Der fünfzehnte Komparator vergleicht das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) mit dem fünfzehnten Referenzwert (Ref15) und erzeugt das fünfzehnte Vergleichsergebnissignal (v15). Der fünfzehnte Komparator (C15) befindet sich innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
C16
sechzehnter Komparator. Der sechzehnte Komparator vergleicht das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) mit dem sechzehnten Referenzwert (Ref16) und erzeugt das sechzehnte Vergleichsergebnissignal (v16). Der sechzehnte Komparator (C16) befindet sich innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3);
C17
siebzehnter Komparator. Der siebzehnte Komparator vergleicht das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem siebzehnten Referenzwert (Ref17) und erzeugt das siebzehnte Vergleichsergebnissignal (v17). Der siebzehnte Komparator (C17) befindet sich innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2);
C18
achtzehnter Komparator. Der achtzehnte Komparator vergleicht das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem achtzehnten Referenzwert (Ref18) und erzeugt das achtzehnte Vergleichsergebnissignal (v18). Der achtzehnte Komparator (C18) befindet sich innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2);
C19
neunzehnter Komparator. Der neunzehnte Komparator vergleicht das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) mit dem neunzehnten Referenzwert (Ref19) und erzeugt das neunzehnte Vergleichsergebnissignal (v19). Der neunzehnte Komparator (C19) befindet sich innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2);
CN
Messkanal, insbesondere ein Ultraschallmesskanal;
CTR
Steuereinrichtung;
CTR
Transducer-Kapazität;
d1
erstes Unterschiedssignal. Das erste Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 3 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem ersten Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) dar;
d2
zweites Unterschiedssignal. Das zweite Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 5 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) dar;
d3
drittes Unterschiedssignal. Das dritte Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 5 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem dritten Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) dar;
d4
viertes Unterschiedssignal. Das vierte Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 5 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem ersten Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) des und dem zweiten Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) dar;
d5
fünftes Unterschiedssignal. Das fünfte Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 49 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem ersten Teilsignal (S3am) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) und dem zweiten Teilsignal (S3bm) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) dar;
d5i
integriertes fünftes Unterschiedssignal. Das integrierte fünfte Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 49 den Ausgang des zweiten Integrators (INT2) dar, der das fünfte Unterschiedssignal (d5) über m Taktperioden T integriert bevor er bevorzugt wieder zurückgesetzt wird. Hierbei ist m eine ganze positive Zahl. Am Ende der m Taktperioden stellt der Wert des integrierten fünften Unterschiedssignals ein Maß für die Asymmetrie der beiden Teilsignale des dritten analogen Signals (S3) dar;
d6
sechstes Unterschiedssignal. Das sechste Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 50 die Differenz der Werte der Signalamplituden (als beispielhafte Parameterwerte) zwischen dem ersten Teilsignal (S2am) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) und dem zweiten Teilsignal (S2bm) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) dar;
d6i
integriertes sechstes Unterschiedssignal. Das integrierte sechste Unterschiedssignal stellt in dem Beispiel der 50 den Ausgang des ersten Integrators (INT1) dar, der das sechste Unterschiedssignal (d6) über m Taktperioden T integriert bevor er bevorzugt wieder zurückgesetzt wird. Hierbei ist m eine ganze positive Zahl. Am Ende der m Taktperioden stellt der Wert des integrierten sechsten Unterschiedssignals ein Maß für die Asymmetrie der beiden Teilsignale des zweiten analogen Signals (S3) dar;
D1
erster Differenzverstärker. Der erste Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) das erste Unterschiedssignal (d1);
D2
zweiter Differenzverstärker. Der zweite Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) das zweite Unterschiedssignal (d2);
D3
dritter Differenzverstärker. Der dritte Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) das dritte Unterschiedssignal (d3);
D4
vierter Differenzverstärker. Der vierte Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) das vierte Unterschiedssignal (d4);
D5
fünfter Differenzverstärker. Der fünfte Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S3am) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S3bm) des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m) das fünfte Unterschiedssignal (d5);
D6
sechster Differenzverstärker. Der sechste Differenzverstärker bildet beispielsweise durch Differenzbildung aus einem Parameterwert des ersten Teilsignals (S2am) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) und aus einem Parameterwert des zweiten Teilsignals (S2bm) des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m) das sechste Unterschiedssignal (d6);
DCS
digitale Kanalsimulationseinheit;
DMX
digitaler Multiplexer;
DR
Treiberstufe;
DSI
digitaler Eingangsschaltkreis;
DSO
digitale Signalerzeugung;
EP
Empfangsphase;
ES
Empfangssignal, insbesondere ein Ultraschallempfangssignal;
EZ
Einschaltzustand;
F1
erster Filter. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen ersten Filter auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Der erste Filter filtert das erste interne Filtereingangssignal (s1a) zu einem ersten Filterausgangssignal (s2a). Der erste Filter ist bevorzugt ein Integrator oder zumindest ein Tiefpass. Dadurch bildet der erste Filter mit dem ersten Multiplizierer (M1) eine erste Skalar-Produkteinheit und bildet also zusammen mit dem ersten Multiplizierer (M1) ein Skalarprodukt aus dem zu analysierenden Signal (ZA) und dem ersten Analysesignal (A_a). Das erste Filterausgangssignal (s2a) repräsentiert also dieses so ermittelte Skalarprodukt. Allerdings sind die Grenzen dieses ersten Skalarprodukts noch unbestimmt. Daher ist die nachfolgende erste interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Ca) notwendig um die erste Skalar-Produkteinheit zu vervollständigen;
F2
zweiter Filter. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen zweiten Filter auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Der zweite Filter filtert das zweite interne Filtereingangssignal (s1b) zu zweiten ersten Filterausgangssignal (s2b). Der zweite Filter ist bevorzugt ein Integrator oder zumindest ein Tiefpass. Dadurch bildet der zweite Filter mit dem zweiten Multiplizierer (M2) eine zweite Skalar-Produkteinheit und bildet also zusammen mit dem zweiten Multiplizierer (M2) ein Skalarprodukt aus dem zu analysierenden Signal (ZA) und dem zweiten Analysesignal (A_b). Das zweite Filterausgangssignal (s2b) repräsentiert also dieses so ermittelte Skalarprodukt. Allerdings sind die Grenzen dieses zweiten Skalarprodukts noch unbestimmt. Daher ist die nachfolgende zweite interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Cb) notwendig um die Skalar-Produkteinheit zu vervollständigen;
FZ
Fehlerzustand;
INT1
erster Integrator;
INT2
zweiter Integrator;
10
Datenschnittstelle;
KUE
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung;
KUE2a
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2);
KUE2b
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2);
KUE2c
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2);
KUE3a
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
KUE3b
Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung des zweiten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
m
Anzahl der Taktperioden über die integriert wird;
M1
erster Multiplizierer. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen ersten Multiplizierer auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Der erste Multiplizierer multipliziert innerhalb der betreffenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) das für die betreffende Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zutreffende erste interne Analysesignal A_a mit dem für die betreffende Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zu analysierende Signal (ZA) um ein erstes internes Filtereingangssignal (s1a) zu erhalten;
M2
zweiter Multiplizierer. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen zweiten Multiplizierer auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Der zweite Multiplizierer multipliziert innerhalb der betreffenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) das für die betreffende Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zutreffende zweite interne Analysesignal A_b mit dem für die betreffende Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zu analysierende Signal (ZA) um ein zweites internes Filtereingangssignal (s1b) zu erhalten;
MS
Messsignal, insbesondere ein Ultraschallmesssignal;
Ref_X
interner Referenzwert. Bevorzugt nutzen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen internen Referenzwert, wenn sie in der Form der 52 realisiert werden. Bei dem internen Referenzwert (Ref_X) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte mit den Bezugszeichen Ref15, Ref16, Ref17, Ref18 und Ref19 handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen.
Ref_Y
zweiter interner Referenzwert. Bevorzugt nutzen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen zweiten internen Referenzwert (Ref_Y), wenn sie in der Form der 54, 55 oder 56 realisiert werden. Bei dem zweiten internen Referenzwert (Ref_Y) kann es sich bezogen auf die 53 um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen.
Ref_Z
dritter interner Referenzwert. Bevorzugt nutzen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) einen dritten internen Referenzwert (Ref_Z), wenn sie in der Form der 54, 55 oder 56 realisiert werden. Bei dem dritten internen Referenzwert (Ref_Z) kann es sich bezogen auf die 53 um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen.
Ref1
erster Referenzwert. Der erste Referenzwert dient als Vergleichswert für das erste Unterschiedssignal (d1) zur Erzeugung des ersten Vergleichsergebnissignals (v1) durch den ersten Komparator (C1);
Ref2
zweiter Referenzwert. Der zweite Referenzwert dient als Vergleichswert für das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) zur Erzeugung des zweiten Vergleichsergebnissignals (v2) durch den zweiten Komparator (C2);
Ref3
dritter Referenzwert. Der dritte Referenzwert dient als Vergleichswert für das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) zur Erzeugung des dritten Vergleichsergebnissignals (v3) durch den dritten Komparator (C3);
Ref4
vierter Referenzwert. Der vierte Referenzwert dient als Vergleichswert für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des vierten Vergleichsergebnissignals (v4) durch den vierten Komparator (C4);
Ref5
fünfter Referenzwert. Der fünfte Referenzwert dient als Vergleichswert für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des fünften Vergleichsergebnissignals (v5) durch den fünften Komparator (C5);
Ref6
sechster Referenzwert. Der sechste Referenzwert dient als Vergleichswert für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des sechsten Vergleichsergebnissignals (v6) durch den sechsten Komparator (C6);
Ref7
siebter Referenzwert. Der siebte Referenzwert dient als Vergleichswert für das zweite Unterschiedssignal (d2) zur Erzeugung des zehnten Vergleichsergebnissignals (v10) durch den zehnten Komparator (C10);
Ref8
achter Referenzwert. Der achte Referenzwert dient als Vergleichswert für das dritte Unterschiedssignal (d3) zur Erzeugung des elften Vergleichsergebnissignals (v11) durch den elften Komparator (C11);
Ref9
neunter Referenzwert. Der neunte Referenzwert dient als Vergleichswert für das vierte Unterschiedssignal (d4) zur Erzeugung des zwölften Vergleichsergebnissignals (v12) durch den zwölften Komparator (C12);
Ref13
dreizehnter Referenzwert. Der dreizehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das integrierte sechste Unterschiedssignal (d6i) zur Erzeugung des dreizehnten Vergleichsergebnissignals (v13) durch den dreizehnten Komparator (C13);
Ref14
vierzehnter Referenzwert. Der vierzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das integrierte fünfte Unterschiedssignal (d5i) zur Erzeugung des vierzehnten Vergleichsergebnissignals (v14) durch den vierzehnten Komparator (C14);
Ref15
fünfzehnter Referenzwert. Der fünfzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) zur Erzeugung des fünfzehnten Vergleichsergebnissignals (v15) durch den fünfzehnten Komparator (C15) innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3);
Ref16
sechzehnter Referenzwert. Der sechzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) zur Erzeugung des sechzehnten Vergleichsergebnissignals (v16) durch den sechzehnten Komparator (C16) innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3);
Ref17
siebzehnter Referenzwert. Der siebzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des siebzehnten Vergleichsergebnissignals (v17) durch den siebzehnten Komparator (C17) innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2);
Ref18
achtzehnter Referenzwert. Der achtzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des achtzehnten Vergleichsergebnissignals (v18) durch den achtzehnten Komparator (C18) innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2);
Ref19
neunzehnter Referenzwert. Der neunzehnte Referenzwert dient als Vergleichswert für das Winkelsignal () innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) zur Erzeugung des neunzehnten Vergleichsergebnissignals (v19) durch den neunzehnten Komparator (C19) innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2);
RTR
Transducer-Widerstand;
Winkelsignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein Winkelsignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Das Winkelsignal wird durch die Winkelberechnungseinheit der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) erzeugt. Bevorzugt stellt das Winkelsignal den arctan oder den arccot des Verhältnisses der Pegel des ersten internen Koeffizientensignals (s3a) und des zweiten internen Koeffizientensignals (s3b) dar. Näherungen und andere Auswertungen (z.B. einfache Division etc.) sind denkbar;
S&H_Aa
erster Phasenschieber der ersten Symmetrieprüfvorrichtung (SPA);
S&H_Ab
zweiter Phasenschieber der ersten Symmetrieprüfvorrichtung (SPA);
S&H_Ba
erster Phasenschieber der zweiten Symmetrieprüfvorrichtung (SPB);
S&H_Bb
zweiter Phasenschieber der zweiten Symmetrieprüfvorrichtung (SPB);
S&H_Ca
erste interne Sample-and-Hold-Einheit. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) eine erste interne Sample-and-Hold-Einheit auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Am zeitlichen Ende einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA) tastet die erste interne Sample-and-Hold-Einheit das erste interne Filterausgangssignal (S2a) ab und bildet so das erste interne Koeffizientensignal (S3a). Die Abtastung erfolgt bevorzugt nur in der Sendephase (SP) oder zu ausgewählten Zeiträumen innerhalb der Sendephase (SP). Die Steuerung der ersten internen Sample-and-Hold-Einheit erfolgt bevorzugt durch die digitale Signalerzeugungseinheit (DSO);
S&H_Cb
zweite interne Sample-and-Hold-Einheit. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) eine zweite interne Sample-and-Hold-Einheit auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Am zeitlichen Ende einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA) tastet die zweite interne Sample-and-Hold-Einheit das zweite interne Filterausgangssignal (S2b) ab und bildet so das zweite interne Koeffizientensignal (S3b). Die Abtastung erfolgt bevorzugt nur in der Sendephase (SP) oder zu ausgewählten Zeiträumen innerhalb der Sendephase (SP). Die Steuerung der ersten internen Sample-and-Hold-Einheit erfolgt bevorzugt durch die digitale Signalerzeugungseinheit (DSO);
S0
nulltes Signal;
S1
erstes digitales Signal;
s1a
erstes internes Filtereingangssignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein erstes internes Filtereingangssignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Das erste Filtereingangssignal wird in dem Beispiel der 52 durch Multiplikation des zu analysierenden Signals (ZA) mit dem ersten internen Analysesignal (A_a) durch den ersten Multiplizierer (M1) erzeugt;
s1b
zweites internes Filtereingangssignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein zweites internes Filtereingangssignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Das zweite Filtereingangssignal wird in dem Beispiel der 52 durch Multiplikation des zu analysierenden Signals (ZA) mit dem zweiten internen Analysesignal (A_a) durch den zweiten Multiplizierer (M2) erzeugt;
S2
zweites analoges Signal;
s2a
erstes internes Filterausgangssignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein erstes internes Filterausgangssignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Das erste Filterausgangssignal wird in dem Beispiel der 52 durch Filterung des ersten Filtereingangssignals (s1a) in dem ersten internen Filter (F1) erzeugt;
S2a
erstes Teilsignal des zweiten analogen Signals (S2);
S2am
erstes Teilsignal des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m);
s2b
zweites internes Filterausgangssignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein zweites internes Filterausgangssignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Das zweite Filterausgangssignal wird in dem Beispiel der 52 durch Filterung des zweiten Filtereingangssignals (s1b) in dem zweiten internen Filter (F2) erzeugt.
S2b
zweites Teilsignal des zweiten analogen Signals (S2);
S2bm
zweites Teilsignal des zweiten zwischengespeicherten Signals (S2m);
S2c
drittes Teilsignal des zweiten analogen Signals (S2);
S2cLC
drittes Teilsignal des zweiten analogen Signals (S2) bei Abriss der Transducer-Kapazität (CTR) (gestörtes drittes Teilsignal des zweiten analogen Signals (S2));
S2m
zweites zwischengespeichertes Signal;
S3
drittes analoges Signal;
S3'
verstärktes drittes analoges Signal;
s3a
erstes internes Koeffizientensignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) erstes internes Koeffizientensignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Die erste interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Ca) bildet das erste interne Koeffizientensignal durch Abtastung des ersten internen Filterausgangssignal (s2a) am zeitlichen Ende einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA). Diese Abtastung erfolgt bevorzugt nur in der Sendephase (SP) oder zu ausgewählten Zeiträumen innerhalb der Sendephase (SP=. Die Steuerung der Abtastung erfolgt bevorzugt durch die digitale Signalerzeugungseinheit (DSO).
s3b
zweites internes Koeffizientensignal. Bevorzugt weist jede Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zweites internes Koeffizientensignal auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) in der Form der 52 realisiert wird. Die zweite interne Sample-and-Hold-Einheit (S&H_Cb) bildet das erste interne Koeffizientensignal durch Abtastung des zweiten internen Filterausgangssignal (s2b) am zeitlichen Ende einer oder mehrerer vollständiger Perioden T des zu analysierenden Signals (ZA). Diese Abtastung erfolgt bevorzugt nur in der Sendephase (SP) oder zu ausgewählten Zeiträumen innerhalb der Sendephase (SP). Die Steuerung der Abtastung erfolgt bevorzugt durch die digitale Signalerzeugungseinheit (DSO);
S3a
erstes Teilsignal des dritten analogen Signals (S3);
S3am
erstes Teilsignal des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m);
S3b
zweites Teilsignal des dritten analogen Signals (S3);
S3bm
zweites Teilsignal des dritten zwischengespeicherten Signals (S3m);
S3m
drittes zwischengespeichertes Signal;
S3t
drittes analoges Testsignal;
S3ta
erstes Teilsignal des dritten analogen Testsignals;
S3tb
zweites Teilsignal des dritten analogen Testsignals;
S4
viertes analoges Signal;
S5
fünftes digitales Signal;
S5t
fünftes digitales Testsignal;
S6
sechstes digitales Signal;
S7
siebtes Antwortsignal;
SBA
erste Symmetrieprüfvorrichtung;
SPB
zweite Symmetrieprüfvorrichtung;
SP
Sendephase;
SS
Sensor System;
T
Taktperiode;
TR
Sensorteilvorrichtung, insbesondere ein Ultraschalltransducer;
TRi
innerer Ultraschalltransducer;
UEB
Übertrager;
v_X
internes Vergleichssignal. Bevorzugt weisen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein internes Vergleichssignal (v_X) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) in der Form der 52 realisiert werden. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Vergleichssignale mit den Bezugszeichen v15, v16, v17, v18 und v19 handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht Ausgangssignale der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b sind. Der jeweilige interne Komparator (C_X) der jeweiligen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) vergleicht den Pegel des betreffenden Winkelsignals () mit dem internen Referenzwert (Ref_X) der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) (siehe auch 52). Bei dem internen Referenzwert (Ref_X) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte mit den Bezugszeichen Ref15, Ref16, Ref17, Ref18 und Ref19 handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden sollen. Sie stellen also den internen Referenzwert (Ref_X) der jeweilige Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) dar. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der interne Komparator (C_X) das interne Vergleichsergebnissignal (v_X). Bei dem internen Vergleichsergebnissignal (v_X). kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale mit den Bezugszeichen v15, v16, v17, v18 und v19 handeln, die innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden. Vorzugsweise werten die Steuereinrichtung (CTR) und/oder der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) das interne Vergleichsergebnissignal (v_X) aus und erzeugen ggf. eine Fehlermeldung;
v_Y
zweites internes Vergleichssignal. Bevorzugt weisen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein zweites internes Vergleichssignal (v_Y) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) in der Form der 54, 55 oder 56 realisiert werden. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Vergleichssignale handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht Ausgangssignale der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b sind. Der jeweilige zweite interne Komparator (C_Y) der jeweiligen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) vergleicht den Pegel des ersten internen Koeffizientensignals (s3a) mit dem zweiten internen Referenzwert (Ref_Y) der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) (siehe auch 54, 55 oder 56). Bei dem zweiten internen Referenzwert (Ref_Y) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. Sie stellen also den zweiten internen Referenzwert (Ref_Y) der jeweiligen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) dar. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der zweite interne Komparator (C_Y) das zweite interne Vergleichsergebnissignal (v_Y). Bei den zweiten internen Vergleichsergebnissignalen (v_Y) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden. Vorzugsweise werten die Steuereinrichtung (CTR) und/oder der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) die zweiten internen Vergleichsergebnissignale (v_Y) aus und erzeugen ggf. entsprechende Fehlermeldungen;
v_Z
drittes internes Vergleichssignal. Bevorzugt weisen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) ein drittes internes Vergleichssignal (v_Z) auf, wenn die Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen (KUE) in der Form der 54, 55 oder 56 realisiert werden. Insbesondere kann es sich bezogen auf die 53 um Vergleichssignale handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht Ausgangssignale der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b sind. Der jeweilige dritte interne Komparator (C_Z) der jeweiligen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) vergleicht den Pegel des zweiten internen Koeffizientensignals (s3b) mit dem dritten internen Referenzwert (Ref_Z) der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) (siehe auch 54, 55 oder 56). Bei dem dritten internen Referenzwert (Ref_Z) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Referenzwerte handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und sich innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b befinden können. Sie stellen also den dritten internen Referenzwert (Ref_Z) der jeweiligen Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) dar. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches erzeugt der dritte interne Komparator (C_Z) das dritte interne Vergleichsergebnissignal (v_Z). Bei den dritten internen Vergleichsergebnissignalen (v_Z) kann es sich bezogen auf die 53 insbesondere um Vergleichsergebnissignale handeln, die zur Vereinfachung in der 53 nicht eingezeichnet sind und innerhalb der entsprechenden Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtungen mit den Bezugszeichen KUE2a, KUE2b, KUE2c, KUE3a und KUE3b gebildet werden. Vorzugsweise werten die Steuereinrichtung (CTR) und/oder der digitale Eingangsschaltkreis (DSI) die dritten internen Vergleichsergebnissignale (v_Z) aus und erzeugen ggf. entsprechende Fehlermeldungen;
v1
erstes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 3 stellt das erste Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des ersten Unterschiedssignals (d1) und dem ersten Referenzwert (Ref1) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v2
zweites Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 3 stellt das zweite Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Referenzwert (Ref2) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v3
drittes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 3 stellt das dritte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) und dem zweiten Referenzwert (Ref2) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v4
viertes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 4 stellt das vierte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und dem vierten Referenzwert (Ref4) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v5
fünftes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 4 stellt das fünfte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und dem fünften Referenzwert (Ref5) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v6
sechstes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 4 stellt das sechste Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und dem sechsten Referenzwert (Ref6) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v10
zehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 8 stellt das zehnte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des zweiten Unterschiedssignals (d2) und dem siebten Referenzwert (Ref7) durch den zehnten Komparator (C10) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v11
elftes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 8 stellt das elfte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des dritten Unterschiedssignals (d3) und dem achten Referenzwert (Ref8) durch den elften Komparator (C11) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v12
zwölftes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 8 stellt das zwölfte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des vierten Unterschiedssignals (d4) und dem neunten Referenzwert (Ref9) durch den zwölften Komparator (C12) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v13
dreizehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 50 stellt das dreizehnte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des integrierten sechsten Unterschiedssignals (d6i) und dem dreizehnten Referenzwert (Ref13) durch den dreizehnten Komparator (C13) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v14
vierzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 49 stellt das vierzehnte Vergleichsergebnissignal das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Wert des integrierten fünften Unterschiedssignals (d5i) und dem vierzehnten Referenzwert (Ref14) durch den vierzehnten Komparator (C14) dar. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v15
fünfzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 53 stellt das fünfzehnte Vergleichsergebnissignal bevorzugt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Winkel (z.B. arctan(α)) der beiden Koeffizienten des ersten Teilsignals (S3a) des dritten analogen Signals (S3) und dem fünfzehnten Referenzwert (Ref15) durch den fünfzehnten Komparator (C15) dar, der sich bevorzugt innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3a) für das erste Teilsignal (S3a) des dritten analogen Signals (S3) befindet. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte.
v16
sechzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 53 stellt das sechzehnte Vergleichsergebnissignal bevorzugt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Winkel (z.B. arctan(α)) der beiden Koeffizienten des zweiten Teilsignals (S3b) des dritten analogen Signals (S3) und dem sechzehnten Referenzwert (Ref16) durch den sechzehnten Komparator (C16) dar, der sich bevorzugt innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE3b) für das zweite Teilsignal (S3b) des dritten analogen Signals (S3) befindet. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v17
siebzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 53 stellt das siebzehnte Vergleichsergebnissignal bevorzugt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Winkel (z.B. arctan(α)) der beiden Koeffizienten des ersten Teilsignals (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) und dem siebzehnten Referenzwert (Ref17) durch den siebzehnten Komparator (C17) dar, der sich bevorzugt innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2a) für das erste Teilsignal (S2a) des zweiten analogen Signals (S2) befindet. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v18
achtzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 53 stellt das achtzehnte Vergleichsergebnissignal bevorzugt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Winkel (z.B. arctan(α)) der beiden Koeffizienten des zweiten Teilsignals (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) und dem achtzehnten Referenzwert (Ref18) durch den achtzehnten Komparator (C18) dar, der sich bevorzugt innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2b) für das zweite Teilsignal (S2b) des zweiten analogen Signals (S2) befindet. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
v19
neunzehntes Vergleichsergebnissignal. In dem Beispiel der 53 stellt das neunzehnte Vergleichsergebnissignal bevorzugt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem ermittelten Winkel (z.B. arctan(α)) der beiden Koeffizienten des dritten Teilsignals (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) und dem neunzehnten Referenzwert (Ref19) durch den neunzehnten Komparator (C19) dar, der sich bevorzugt innerhalb der Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE2c) für das dritte Teilsignal (S2c) des zweiten analogen Signals (S2) befindet. Der Vergleich kann ohne oder mit Berücksichtigung des Vorzeichens erfolgen. Bevorzugt ist ein rein betragsmäßiger Vergleich also ein Vergleich der Absolutwerte;
Z1
erster Zeitpunkt;
Z2
zweiter Zeitpunkt;
z1
erster Zeitpunkt für das Abspeichern der ermittelten Koeffizienten;
z2
zweiter Zeitpunkt für das Abspeichern der ermittelten Koeffizienten;
z3
dritter Zeitpunkt für das Abspeichern der ermittelten Koeffizienten;
z4
vierter Zeitpunkt für das Abspeichern der ermittelten Koeffizienten;
ZA
durch die betreffende Koeffizientenüberwachungsteilvorrichtung (KUE) zu analysierendes Signal. Dabei kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Signale mit den folgenden Bezugszeichen handeln: S2a, S2b, S2c, S3a, S3b. Andere interne, symmetrische Signale können so auch überwacht werden;
zn
n-ter Zeitpunkt für das Abspeichern der ermittelten Koeffizienten;