JP2012220434A - Object detecting device - Google Patents

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Itsushi Tadamasa
逸志 只政
Kazumasa Yamauchi
一將 山内
Naoto Terada
直人 寺田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an object detecting device capable of detecting reflection waves buried in reverberation vibrations even when the reverberation vibrations of an ultrasonic transducer are small and detecting an object existing within a short distance.SOLUTION: An object detecting device comprises: an ultrasonic transducer 1 that sends ultrasonic waves to an object A1 and receives reflection waves reflected on the object A1; a drive part 2 and a control part 3 that drive the ultrasonic transducer 1 at a first frequency f1 and then drive the ultrasonic transducer 1 at a second frequency f2 that is different from the first frequency f1; an envelope detection part 7 for detecting a beat signal based on the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2; and a signal processing part 8 for detecting the object A1 based on an output of the envelope detection part 7.

Description

本発明は、物体の存在の検知や物体までの距離を求める物体検知装置に関する。   The present invention relates to an object detection apparatus that detects the presence of an object and obtains a distance to the object.

従来から、超音波信号の物体からの反射波を検出することで物体の存在検知や物体までの距離の算出を行う超音波センサーが知られている。超音波センサーはトランスデューサーから超音波信号を出力するとともに物体からの反射波をトランスデューサーで受けて、物体の存在の検出を行ったり、超音波信号の送出時刻から反射波の受信時刻までの時間から物体までの距離を検出するものである。このような超音波センサーでは、超音波信号の送出と反射波の受信とを単一のトランスデューサーで行うものが多い。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic sensor that detects the presence of an object and calculates a distance to the object by detecting a reflected wave from the object of an ultrasonic signal is known. The ultrasonic sensor outputs the ultrasonic signal from the transducer and receives the reflected wave from the object by the transducer to detect the presence of the object, or the time from the sending time of the ultrasonic signal to the receiving time of the reflected wave The distance from the object to the object is detected. Many of such ultrasonic sensors transmit an ultrasonic signal and receive a reflected wave with a single transducer.

ここで、発振出力をトランスデューサーに印加して超音波信号の送出を行った時、トランスデューサーは発振出力が止まった後も残響振動によるところの出力が受信出力に現れる。このため、物体からの反射波の検出にあたり、物体までの距離が短くて反射波が残響振動に埋もれてしまうと物体の検出ができないという問題があった。超音波信号の送出と反射波の受信とを異なるトランスデューサーで行うものにおいても、送出した超音波信号が受信用トランスデューサーに回り込むために、ほぼ同様の問題を有している。   Here, when the oscillation output is applied to the transducer and the ultrasonic signal is transmitted, the output of the transducer due to the reverberation appears even after the oscillation output stops. For this reason, when detecting the reflected wave from the object, there is a problem that the object cannot be detected if the distance to the object is short and the reflected wave is buried in the reverberation vibration. Even in the case where the transmission of the ultrasonic signal and the reception of the reflected wave are performed by different transducers, the transmitted ultrasonic signal wraps around the receiving transducer, and thus has substantially the same problem.

上記の問題を解決するものが、特許文献1に開示されている。この従来例は、超音波信号の送出と超音波信号の物体からの反射波の受信とをトランスデューサーで行う超音波センサーにおいて、トランスデューサーの共振周波数frと異なる周波数f0のパルス発振出力をトランスデューサーに加える発振回路を備える。そして、この従来例は、トランスデューサーの受信出力に接続されて|fr−f0|の周波数を通過させるフィルターと、該フィルター出力を処理する処理回路とを備えている。   A solution to the above problem is disclosed in Patent Document 1. In this conventional example, in an ultrasonic sensor that transmits an ultrasonic signal and receives a reflected wave from an object of the ultrasonic signal by a transducer, a pulse oscillation output having a frequency f0 different from the resonance frequency fr of the transducer is applied to the transducer. An oscillation circuit to be added is provided. This conventional example includes a filter that is connected to the reception output of the transducer and passes the frequency of | fr−f0 |, and a processing circuit that processes the filter output.

したがって、この従来例では、共振周波数frの残響振動の中に周波数f0の反射波が重なっても、フィルターの出力に|fr−f0|の周波数で反射波の存在を示す出力が現れることから、残響振動の中に埋もれた反射波の存在を抽出することができる。   Therefore, in this conventional example, even if the reflected wave of the frequency f0 overlaps the reverberation vibration of the resonance frequency fr, an output indicating the presence of the reflected wave appears at the frequency of | fr−f0 | It is possible to extract the presence of a reflected wave buried in the reverberation vibration.

特開平10−268035号公報JP-A-10-268035

しかしながら、上記従来例では、トランスデューサー(超音波振動子)の共振周波数frの残響振動と周波数f0の反射波との周波数差成分に基づいて残響振動の中に埋もれた反射波を検出している。このため、十分な大きさの残響振動が発生した場合には残響振動の中に埋もれた反射波を検出することができるが、残響振動が小さい場合には上記周波数差成分を検出することができず、残響振動の中に埋もれた反射波を検出し難しいという問題があった。   However, in the above conventional example, the reflected wave buried in the reverberation vibration is detected based on the frequency difference component between the reverberation vibration having the resonance frequency fr of the transducer (ultrasonic transducer) and the reflected wave having the frequency f0. . For this reason, when a sufficiently large reverberation vibration is generated, a reflected wave buried in the reverberation vibration can be detected, but when the reverberation vibration is small, the frequency difference component can be detected. However, there is a problem that it is difficult to detect the reflected wave buried in the reverberation vibration.

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、超音波振動子の残響振動が小さい場合でも残響振動の中に埋もれた反射波を検出し、近距離に存在する物体を検知することのできる物体検知装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and detects an object existing in a short distance by detecting a reflected wave buried in the reverberation vibration even when the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator is small. It is an object of the present invention to provide an object detection device capable of performing the above.

本発明の物体検知装置は、1乃至複数の超音波振動子を有し、超音波の送波及び受波を行う送受波部と、前記送受波部を第1の周波数で駆動させた後に前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で前記送受波部を駆動させる駆動制御部と、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差分に基づくビート信号を検波する包絡線検波部と、前記包絡線検波部の出力に基づいて前記物体を検知する信号処理部とを備えたことを特徴とする。   The object detection device of the present invention includes one or more ultrasonic transducers, and transmits and receives an ultrasonic wave, and after driving the wave transmitting and receiving unit at a first frequency, A drive control unit that drives the transmission / reception unit at a second frequency different from the first frequency, and an envelope detection unit that detects a beat signal based on a difference between the first frequency and the second frequency; And a signal processing unit for detecting the object based on the output of the envelope detection unit.

この物体検知装置において、前記送受波部は、1つの前記超音波振動子を有し、当該超音波振動子で超音波の送波及び受波を行うことが好ましい。   In this object detection apparatus, it is preferable that the transmission / reception unit has one ultrasonic transducer and transmits and receives ultrasonic waves using the ultrasonic transducer.

この物体検知装置において、前記送受波部は、少なくとも2つの前記超音波振動子を有し、少なくとも1つの前記超音波振動子は超音波を送波する送波器であり、少なくとも1つの前記超音波振動子は超音波を受波する受波器であり、前記駆動制御部は、前記送波器を駆動させることが好ましい。   In this object detection apparatus, the wave transmitting / receiving unit includes at least two ultrasonic transducers, and the at least one ultrasonic transducer is a transmitter that transmits ultrasonic waves, and at least one of the ultrasonic transducers. It is preferable that the acoustic transducer is a receiver that receives ultrasonic waves, and the drive control unit drives the transmitter.

この物体検知装置において、前記第1の周波数は、前記送受波部の共振周波数とは異なる周波数であり、前記第2の周波数は、前記送受波部の共振周波数と同じ、若しくはこれに近い周波数であることが好ましい。   In this object detection apparatus, the first frequency is a frequency different from the resonance frequency of the transmission / reception unit, and the second frequency is the same as or close to the resonance frequency of the transmission / reception unit. Preferably there is.

この物体検知装置において、前記駆動制御部は、前記送受波部に印加する駆動電圧を昇圧するトランスと、前記トランスの1次側巻線に直列に接続される抵抗とを備え、前記第1の周波数で前記送受波部を駆動する際には前記抵抗を使用せず、前記第2の周波数で前記送受波部を駆動する際には前記抵抗を前記トランスの1次側巻線に接続することが好ましい。   In the object detection device, the drive control unit includes a transformer that boosts a drive voltage applied to the wave transmitting / receiving unit, and a resistor connected in series to a primary side winding of the transformer, When driving the transmission / reception unit at a frequency, do not use the resistor, and when driving the transmission / reception unit at the second frequency, connect the resistance to the primary winding of the transformer. Is preferred.

この物体検知装置において、前記駆動制御部は、近距離に存在する前記物体を検知する近距離モードと、遠距離に存在する前記物体を検知する遠距離モードとを有し、前記近距離モードでは、前記送受波部を第1の周波数で駆動させた後に前記第2の周波数で前記送受波部を駆動させ、前記遠距離モードでは、前記送受波部を前記第2の周波数で駆動させた後に前記送受波部の駆動を停止させることが好ましい。   In this object detection apparatus, the drive control unit has a short distance mode for detecting the object existing at a short distance and a long distance mode for detecting the object existing at a long distance. Driving the transmitting / receiving unit at the second frequency after driving the transmitting / receiving unit at the second frequency, and driving the transmitting / receiving unit at the second frequency in the long-distance mode. It is preferable to stop driving of the transmission / reception unit.

この物体検知装置において、前記駆動制御部は、前記近距離モードにおいて前記遠距離モードのときよりも高い駆動電圧で前記送受波部を駆動させることが好ましい。   In this object detection apparatus, it is preferable that the drive control unit drives the wave transmitting / receiving unit in the short distance mode with a higher drive voltage than in the long distance mode.

本発明は、超音波振動子の残響振動が小さい場合でも、残響振動の中に埋もれた反射波を検出し、近距離に存在する物体を検知することができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that even when the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator is small, a reflected wave buried in the reverberation vibration can be detected and an object existing at a short distance can be detected.

本発明に係る物体検知装置の実施形態を示す図で、(a)はブロック図で、(b)は波形図である。It is a figure which shows embodiment of the object detection apparatus which concerns on this invention, (a) is a block diagram, (b) is a wave form diagram. 同上の物体検知装置の駆動部を示す図で、(a)は回路概略図で、(b)は他の構成を示す回路概略図で、(c)は(b)の具体的構成を示す回路概略図である。It is a figure which shows the drive part of an object detection apparatus same as the above, (a) is a circuit schematic diagram, (b) is a circuit schematic diagram which shows another structure, (c) is a circuit which shows the specific structure of (b). FIG. 同上の物体検知装置の他の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structure of an object detection apparatus same as the above.

以下、本発明に係る物体検知装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図1(a)に示すように、物体A1に超音波を送波して物体A1で反射した反射波を受波する超音波振動子1(送受波部)と、超音波振動子1に駆動電圧を印加する駆動部2と、駆動部2を制御する制御部3とを備える。また、本実施形態は、第1の周波数f1の発振信号を出力する第1の発振器4と、第1の周波数f1とは異なる第2の周波数f2の発振信号を出力する第2の発振器5と、超音波振動子1で受波した信号を増幅して出力する増幅部6とを備える。更に、本実施形態は、増幅部6の出力信号の包絡線を検波する包絡線検波部7と、包絡線検波部7の出力信号に基づいて物体A1を検知する信号処理部8と、物体A1までの距離を演算する測距部9とを備える。なお、特許請求の範囲における「駆動制御部」とは、駆動部2と制御部3とを含むものである。   Hereinafter, embodiments of an object detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, an ultrasonic transducer 1 (transmission / reception unit) that transmits an ultrasonic wave to an object A1 and receives a reflected wave reflected by the object A1, and an ultrasonic wave A driving unit 2 that applies a driving voltage to the vibrator 1 and a control unit 3 that controls the driving unit 2 are provided. The present embodiment also includes a first oscillator 4 that outputs an oscillation signal having a first frequency f1, and a second oscillator 5 that outputs an oscillation signal having a second frequency f2 different from the first frequency f1. And an amplifying unit 6 that amplifies and outputs a signal received by the ultrasonic transducer 1. Further, in the present embodiment, an envelope detection unit 7 that detects an envelope of the output signal of the amplification unit 6, a signal processing unit 8 that detects the object A1 based on the output signal of the envelope detection unit 7, and an object A1 And a distance measuring unit 9 for calculating the distance up to. The “drive control unit” in the claims includes the drive unit 2 and the control unit 3.

本実施形態は、例えば車両(図示せず)に装着されて、車両の周辺の障害物(物体A1)の検知及び障害物までの距離を求めるものである。本実施形態を車両に装着する場合には、超音波振動子1は車両のバンパーに埋め込まれ、その他の部材は車室内に配置される。   This embodiment is mounted on a vehicle (not shown), for example, to detect an obstacle (object A1) around the vehicle and determine the distance to the obstacle. When the present embodiment is mounted on a vehicle, the ultrasonic transducer 1 is embedded in a vehicle bumper, and other members are disposed in the vehicle interior.

超音波振動子1は、駆動部2からパルス状の駆動電圧を印加されることによって振動し、当該駆動電圧の周波数の超音波を外部空間に送波する。また、超音波振動子1は、外部空間に存在する物体A1からの反射波を受波して振動することにより、反射波の周波数に基づいた受波信号を出力して増幅部6に与える。   The ultrasonic transducer 1 vibrates when a pulsed drive voltage is applied from the drive unit 2 and transmits ultrasonic waves having the frequency of the drive voltage to the external space. The ultrasonic transducer 1 receives a reflected wave from the object A1 existing in the external space and vibrates, thereby outputting a received signal based on the frequency of the reflected wave and giving it to the amplifier 6.

駆動部2は、制御部3を介して何れかの発振器4,5から与えられる発振信号を増幅して超音波振動子1に駆動電圧を印加する。ここで、駆動部2の回路構成の一例について図面を用いて説明する。本実施形態の駆動部2は、図2(a)に示すように、定電圧源VR1と、PNP型トランジスタから成るスイッチング素子Q1と、トランス20と、抵抗R1及びスイッチSW1の並列回路とを備える。トランス20の1次側巻線20Aの一端には、スイッチング素子Q1を介して定電圧源VR1が接続されており、他端には抵抗R1が直列に接続されている。また、トランス20の2次側巻線20Bには、超音波振動子1が並列に接続されている。なお、1次側巻線20Aの巻数と2次側巻線20Bの巻数との巻数比は、1対n(n>1)である。   The drive unit 2 amplifies an oscillation signal given from any of the oscillators 4 and 5 via the control unit 3 and applies a drive voltage to the ultrasonic transducer 1. Here, an example of a circuit configuration of the drive unit 2 will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2A, the drive unit 2 of the present embodiment includes a constant voltage source VR1, a switching element Q1 composed of a PNP transistor, a transformer 20, and a parallel circuit of a resistor R1 and a switch SW1. . A constant voltage source VR1 is connected to one end of the primary winding 20A of the transformer 20 via a switching element Q1, and a resistor R1 is connected in series to the other end. Further, the ultrasonic transducer 1 is connected in parallel to the secondary winding 20B of the transformer 20. The turn ratio between the number of turns of the primary side winding 20A and the number of turns of the secondary side winding 20B is 1 to n (n> 1).

以下、駆動部2の動作について説明する。スイッチング素子Q1のベース端子には、制御部3を介して何れかの発振器4,5から発振信号が入力される。したがって、スイッチング素子Q1は、発振信号の周波数に基づいてオン/オフを交互に切り替える。これにより、定電圧源VR1の電圧が1次側巻線20Aに間欠的に印加される。すなわち、1次側巻線20Aには、発振信号の周期と同じ周期のパルス状の電圧が印加される。トランス20では、1次側巻線20Aに印加されるパルス状の電圧を昇圧した誘起電圧(例えば、30V)が2次側巻線20Bに誘導される。そして、超音波振動子1には当該誘起電圧が駆動電圧として印加される。   Hereinafter, the operation of the drive unit 2 will be described. An oscillation signal is input from one of the oscillators 4 and 5 to the base terminal of the switching element Q1 via the control unit 3. Therefore, the switching element Q1 is switched on / off alternately based on the frequency of the oscillation signal. Thereby, the voltage of the constant voltage source VR1 is intermittently applied to the primary side winding 20A. That is, a pulse voltage having the same cycle as the oscillation signal is applied to the primary winding 20A. In the transformer 20, an induced voltage (for example, 30V) obtained by boosting a pulsed voltage applied to the primary side winding 20A is induced in the secondary side winding 20B. The induced voltage is applied as a drive voltage to the ultrasonic transducer 1.

ここで、物体A1を検知するために超音波振動子1から超音波を送波する際には、超音波振動子1に印加される駆動電圧が大きければ超音波の出力も増大する。この場合には、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスが小さいのが望ましい。一方、物体A1からの反射波を受波する際には、超音波振動子1での受波信号が大きければ受信感度も大きくなる。この場合には、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスが大きいのが望ましい。   Here, when transmitting an ultrasonic wave from the ultrasonic transducer 1 to detect the object A1, the output of the ultrasonic wave increases if the drive voltage applied to the ultrasonic transducer 1 is large. In this case, it is desirable that the impedance on the primary side of the transformer 20 as viewed from the ultrasonic transducer 1 is small. On the other hand, when receiving a reflected wave from the object A1, the reception sensitivity increases if the received signal at the ultrasonic transducer 1 is large. In this case, it is desirable that the impedance on the primary side of the transformer 20 as viewed from the ultrasonic transducer 1 is large.

そこで、本実施形態では、抵抗R1及びスイッチSW1の並列回路を1次側巻線20Aに接続している。スイッチSW1は、制御部3から与えられる制御信号によってオン/オフを切り替えるようになっており、第1の周波数f1の超音波を送波する際にはオン、第2の周波数f2で超音波振動子1を駆動させる際にはオフに切り替わる。なお、本実施形態では、第2の周波数f2で超音波振動子1を駆動させる期間が、物体A1からの反射波を受波する期間となっている。   Therefore, in the present embodiment, a parallel circuit of the resistor R1 and the switch SW1 is connected to the primary winding 20A. The switch SW1 is turned on / off by a control signal supplied from the control unit 3, and is turned on when transmitting an ultrasonic wave having the first frequency f1, and is ultrasonically vibrated at the second frequency f2. When the child 1 is driven, it is switched off. In the present embodiment, the period for driving the ultrasonic transducer 1 at the second frequency f2 is a period for receiving the reflected wave from the object A1.

したがって、超音波振動子1から超音波を送波する際には、スイッチSW1がオンに切り替わることで抵抗R1が1次側巻線20Aに接続されないため、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスを小さくすることができる。また、物体A1からの反射波を受波する際には、スイッチSW1がオフに切り替わることで抵抗R1が1次側巻線20Aに接続されるため、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスを大きくすることができる。   Therefore, when transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic transducer 1, the switch SW1 is turned on so that the resistor R1 is not connected to the primary winding 20A. The primary side impedance can be reduced. Further, when receiving the reflected wave from the object A1, the resistor R1 is connected to the primary winding 20A when the switch SW1 is turned off, so that the transformer 20 viewed from the ultrasonic transducer 1 is seen. The impedance on the primary side can be increased.

なお、物体A1からの反射波を受波する際には第2の周波数f2で超音波振動子1を駆動しているが、上記のようにインピーダンスを大きくすることで駆動電圧を小さく抑えることができる。したがって、物体A1からの反射波を受波する際に、超音波振動子1を駆動している第2の周波数f2の発振信号に含まれる第1の周波数f1の周波数成分を小さくすることができ、超音波振動子1に入力が無い状態でのフロアノイズを抑制することができる。   Note that, when receiving the reflected wave from the object A1, the ultrasonic transducer 1 is driven at the second frequency f2, but the drive voltage can be kept low by increasing the impedance as described above. it can. Therefore, when receiving the reflected wave from the object A1, the frequency component of the first frequency f1 included in the oscillation signal of the second frequency f2 driving the ultrasonic transducer 1 can be reduced. The floor noise in the state where there is no input to the ultrasonic transducer 1 can be suppressed.

制御部3は、例えばマイコンから成り、第1の発振器4から発振される第1の周波数f1の発振信号を駆動部2に供給する経路と、第2の発振器5から発振される第2の周波数f2の発振信号を駆動部2に供給する経路との切替制御を行う。また、制御部3は、上述のようにスイッチSW1のオン/オフを切り替える制御信号を駆動部2に出力する。更に、制御部3は、第1の発振器4から発振される第1の周波数f1の発振信号を駆動部2に供給する経路に切り替える際に、当該タイミングを超音波振動子1が超音波を送波する送波タイミングとして測距部9に与える。   The control unit 3 includes, for example, a microcomputer, a path for supplying an oscillation signal having a first frequency f1 oscillated from the first oscillator 4 to the drive unit 2, and a second frequency oscillated from the second oscillator 5. Switching control for the path for supplying the oscillation signal of f2 to the drive unit 2 is performed. Further, the control unit 3 outputs a control signal for switching on / off of the switch SW1 to the drive unit 2 as described above. Further, when the control unit 3 switches to the path for supplying the oscillation signal of the first frequency f1 oscillated from the first oscillator 4 to the drive unit 2, the ultrasonic transducer 1 transmits the ultrasonic wave at the timing. This is given to the distance measuring unit 9 as wave transmission timing.

包絡線検波部7は、増幅部6からの出力信号のうち周波数|f1−f2|のビート信号の包絡線を検波する。ここで、増幅部6からの出力信号には、第1の周波数f1の送波信号、第2の周波数f2の送波信号、超音波振動子1の共振周波数frの残響振動が含まれる。また、増幅部6からの出力信号には、周波数|fr−f2|のビート信号、周波数|f1−f2|のビート信号が含まれる。そこで周波数|f1−f2|が他の信号の周波数と離れていることに着目して、包絡線検波部7には、周波数|f1−f2|のビート信号のみを通過させるバンドパスフィルタ又はローパスフィルタ(図示せず)が設けられている。   The envelope detector 7 detects the envelope of the beat signal having the frequency | f 1 −f 2 | from the output signal from the amplifier 6. Here, the output signal from the amplifying unit 6 includes a transmission signal having the first frequency f1, a transmission signal having the second frequency f2, and reverberation vibration having the resonance frequency fr of the ultrasonic transducer 1. The output signal from the amplifying unit 6 includes a beat signal having a frequency | fr−f2 | and a beat signal having a frequency | f1−f2 |. Accordingly, paying attention to the fact that the frequency | f1-f2 | is separated from the frequency of other signals, the envelope detector 7 has a band-pass filter or a low-pass filter that allows only the beat signal having the frequency | f1-f2 | (Not shown) is provided.

信号処理部8は、包絡線検波部7の出力信号を更に包絡線検波する包絡線検波回路(図示せず)と、包絡線検波回路の出力値と所定の閾値とを比較するコンパレータ(図示せず)とを備える。信号処理部8は、包絡線検波部7の出力信号を包絡線検波することで、矩形波パルスを得る。そして、信号処理部8は、当該矩形波パルスの出力値と所定の閾値とを比較することで、当該矩形波パルスの立ち上がりタイミングを検出して測距部9にハイレベル信号を出力する。すなわち、信号処理部8は、矩形波パルスの立ち上がりタイミングを検出することで外部空間に物体A1が存在することを検知する。また、信号処理部8は、矩形波パルスの立ち上がりタイミングを検出することで物体A1からの反射波の受波タイミングを検出し、その検出結果を測距部9に与える。   The signal processing unit 8 further includes an envelope detection circuit (not shown) that further detects an envelope of the output signal of the envelope detection unit 7, and a comparator (not shown) that compares the output value of the envelope detection circuit with a predetermined threshold value. Z)). The signal processing unit 8 obtains a rectangular wave pulse by performing envelope detection on the output signal of the envelope detection unit 7. Then, the signal processing unit 8 compares the output value of the rectangular wave pulse with a predetermined threshold value to detect the rising timing of the rectangular wave pulse and outputs a high level signal to the distance measuring unit 9. That is, the signal processing unit 8 detects that the object A1 exists in the external space by detecting the rising timing of the rectangular wave pulse. Further, the signal processing unit 8 detects the reception timing of the reflected wave from the object A 1 by detecting the rising timing of the rectangular wave pulse, and gives the detection result to the distance measuring unit 9.

なお、上記の信号処理部8では、包絡線検波部7の出力信号を包絡線検波回路で検波しているが、包絡線検波回路の代わりに、包絡線検波部7の出力信号のピーク値を保持するピークホールド回路を用いてもよい。この場合でも、上記と同様に物体A1からの反射波の受波タイミングを検出することができる。   In the signal processing unit 8 described above, the output signal of the envelope detection unit 7 is detected by the envelope detection circuit, but instead of the envelope detection circuit, the peak value of the output signal of the envelope detection unit 7 is obtained. A peak hold circuit for holding may be used. Even in this case, the reception timing of the reflected wave from the object A1 can be detected in the same manner as described above.

測距部9は、制御部3から与えられる送波タイミングと、信号処理部8から与えられる受波タイミングとから超音波の伝播時間T1を求め、この伝播時間T1に基づいて物体A1までの距離を演算する。この演算結果は、例えばブザー等の装置に与えられる。ブザーに与えられる場合には、物体A1までの距離が所定の閾値以下になると警報音を鳴動するように構成することが考えられる。また、演算結果をディスプレイに表示させ、運転者に物体A1までの距離を知らせる構成も考えられる。   The distance measuring unit 9 obtains the ultrasonic wave propagation time T1 from the transmission timing given from the control unit 3 and the wave receiving timing given from the signal processing unit 8, and the distance to the object A1 based on the propagation time T1. Is calculated. This calculation result is given to a device such as a buzzer. When given to the buzzer, it is conceivable that an alarm sound is generated when the distance to the object A1 becomes a predetermined threshold value or less. A configuration in which the calculation result is displayed on the display and the driver is notified of the distance to the object A1 is also conceivable.

以下、本実施形態の動作について図1(b)を用いて説明する。なお、以下の説明では、第1の周波数f1を62kHz、第2の周波数f2を57kHz、超音波振動子1の共振周波数frを72kHzと定めるものとする。   Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the first frequency f1 is 62 kHz, the second frequency f2 is 57 kHz, and the resonance frequency fr of the ultrasonic transducer 1 is 72 kHz.

先ず、制御部3は、第1の発振器4から出力される第1の周波数f1の発振信号を駆動部2に供給する経路に切り替える。駆動部2は、当該発振信号を増幅し、第1の周波数f1のパルス状の駆動電圧を超音波振動子1に印加する。これにより、超音波振動子1は、第1の周波数f1の超音波を一定期間の間、外部空間に向けて送波する。   First, the control unit 3 switches to a path for supplying the oscillation signal having the first frequency f <b> 1 output from the first oscillator 4 to the drive unit 2. The drive unit 2 amplifies the oscillation signal and applies a pulsed drive voltage having the first frequency f <b> 1 to the ultrasonic transducer 1. Accordingly, the ultrasonic transducer 1 transmits the ultrasonic wave having the first frequency f1 toward the external space for a certain period.

一定期間の経過後、制御部3は第2の発振器5から出力される第2の周波数f2の発振信号を駆動部2に供給する経路に切り替える。駆動部2は、当該発振信号を増幅し、第2の周波数f2のパルス状の駆動電圧を超音波振動子1に印加する。これにより、超音波振動子1は、第1の周波数f1での駆動を停止し、第2の周波数f2の超音波を一定期間の間、外部空間に向けて送波する。   After the elapse of a certain period, the control unit 3 switches to a path for supplying an oscillation signal having the second frequency f2 output from the second oscillator 5 to the drive unit 2. The drive unit 2 amplifies the oscillation signal and applies a pulsed drive voltage having the second frequency f2 to the ultrasonic transducer 1. As a result, the ultrasonic transducer 1 stops driving at the first frequency f1, and transmits the ultrasonic wave of the second frequency f2 toward the external space for a certain period.

ここで、超音波振動子1はQ値が高いために、第1の周波数f1での駆動を停止しても直ぐに振動を止めることができず、振動は徐々に減衰していく。これが超音波振動子1の残響振動であり、この残響振動時の周波数は、超音波振動子1の固有振動数、すなわち共振周波数frとなる。   Here, since the ultrasonic transducer 1 has a high Q value, even if the driving at the first frequency f1 is stopped, the vibration cannot be stopped immediately, and the vibration is gradually attenuated. This is the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1, and the frequency at the time of the reverberation vibration is the natural frequency of the ultrasonic vibrator 1, that is, the resonance frequency fr.

外部空間に物体A1が存在する場合、超音波振動1から送波される第1の周波数f1の超音波が物体A1で反射し、その反射波を超音波振動子1で受波する。このとき、超音波振動子1は第2の周波数f2で駆動しているため、超音波振動子1において第1の周波数f1の反射波と第2の周波数f2の送信波とで唸りが生じる。この唸りによって生じるビート信号は次式で表される。   When the object A1 exists in the external space, the ultrasonic wave having the first frequency f1 transmitted from the ultrasonic vibration 1 is reflected by the object A1, and the reflected wave is received by the ultrasonic vibrator 1. At this time, since the ultrasonic transducer 1 is driven at the second frequency f2, the ultrasonic transducer 1 is distorted by the reflected wave at the first frequency f1 and the transmitted wave at the second frequency f2. The beat signal generated by this beat is expressed by the following equation.

Figure 2012220434
Figure 2012220434

次に、超音波振動子1で受信した上式で表されるビート信号は、包絡線検波部7において検波される。ここで、包絡線検波部7においては包絡線検波を行い、高周波成分を無視することで、次式で表される出力信号を得る。   Next, the beat signal represented by the above equation received by the ultrasonic transducer 1 is detected by the envelope detector 7. Here, the envelope detection unit 7 performs envelope detection and ignores the high frequency component, thereby obtaining an output signal represented by the following equation.

Figure 2012220434
Figure 2012220434

したがって、包絡線検波部7では、周波数|f1−f2|(=5kHz)のビート信号を検波することができる。包絡線検波部7の出力信号は信号処理部8に入力される。そして、信号処理部8では、当該出力信号を上記のように処理することで物体A1が外部空間に存在することを検知し、また、物体A1からの反射波の受波タイミングを測距部9に与える。測距部9は、制御部3から与えられる送波タイミングと、信号処理部8から与えられる受波タイミングとから超音波の伝播時間T1を求め、この伝播時間T1に基づいて物体A1までの距離を演算する。   Therefore, the envelope detector 7 can detect a beat signal having a frequency | f1-f2 | (= 5 kHz). The output signal of the envelope detector 7 is input to the signal processor 8. Then, the signal processing unit 8 detects the presence of the object A1 in the external space by processing the output signal as described above, and determines the reception timing of the reflected wave from the object A1 by the distance measurement unit 9. To give. The distance measuring unit 9 obtains the ultrasonic wave propagation time T1 from the transmission timing given from the control unit 3 and the wave receiving timing given from the signal processing unit 8, and the distance to the object A1 based on the propagation time T1. Is calculated.

なお、超音波振動子1を第2の周波数f2で駆動している期間においては、超音波振動子1の残響振動と第2の周波数f2の送信波とによりビート信号が生じる。このビート信号は、上記と同様に包絡線検波部7において包絡線検波を行うと、周波数|fr−f2|(=15kHz)の周波数成分となる。したがって、包絡線検波部7に遮断周波数が5〜15kHzとなるローパスフィルタを設けることで当該ビート信号を遮断することができるので、周波数|f1−f2|のビート信号のみを検波することができる。   Note that during the period in which the ultrasonic transducer 1 is driven at the second frequency f2, a beat signal is generated by the reverberation vibration of the ultrasonic transducer 1 and the transmitted wave of the second frequency f2. This envelope signal becomes a frequency component of frequency | fr−f2 | (= 15 kHz) when envelope detection is performed in the envelope detection unit 7 as described above. Therefore, by providing the envelope detector 7 with a low-pass filter having a cutoff frequency of 5 to 15 kHz, the beat signal can be cut off, so that only the beat signal having the frequency | f1-f2 | can be detected.

また、超音波振動子1を第2の周波数f2で駆動することで、超音波振動子1から第2の周波数f2の超音波が外部空間に送波される。この送信波は物体A1で反射し、第2の周波数f2の反射波として超音波振動子1で受信されるが、超音波振動子1は第2の周波数f2で駆動しているため、ビート信号は生じず、包絡線検波部7で検波されることがない。更に、第2の周波数f2の反射波は、第1の周波数f1の反射波を超音波振動子1で受信した後に受信することになるため、物体A1の検知及び物体A1までの距離の演算に影響を与えない。   Further, by driving the ultrasonic transducer 1 at the second frequency f2, ultrasonic waves having the second frequency f2 are transmitted from the ultrasonic transducer 1 to the external space. This transmission wave is reflected by the object A1 and received by the ultrasonic vibrator 1 as a reflected wave of the second frequency f2, but since the ultrasonic vibrator 1 is driven at the second frequency f2, the beat signal Does not occur and is not detected by the envelope detection unit 7. Furthermore, since the reflected wave of the second frequency f2 is received after the reflected wave of the first frequency f1 is received by the ultrasonic transducer 1, the object A1 is detected and the distance to the object A1 is calculated. Does not affect.

上述のように、本実施形態では、第1の周波数f1の超音波を送波した後に第2の周波数f2で超音波振動子1を駆動させ、第1の周波数f1の反射波と第2の周波数f2の送信波とで生じるビート信号を検波することで、物体A1からの反射波を検出している。したがって、超音波振動子1の残響振動の有無に依らず物体A1からの反射波を検出することができるので、超音波振動子1の残響振動が小さい場合でも、残響振動の中に埋もれた反射波を検出し、近距離に存在する物体A1を検知することができる。   As described above, in this embodiment, after transmitting the ultrasonic wave of the first frequency f1, the ultrasonic transducer 1 is driven at the second frequency f2, and the reflected wave of the first frequency f1 and the second frequency f1 A reflected wave from the object A1 is detected by detecting a beat signal generated by the transmission wave having the frequency f2. Accordingly, since the reflected wave from the object A1 can be detected regardless of the presence or absence of the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1, even when the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1 is small, the reflection buried in the reverberation vibration. A wave can be detected and an object A1 existing at a short distance can be detected.

なお、本実施形態では、第2の周波数f2を第1の周波数f1及び超音波振動子1の共振周波数frと異なる周波数に設定しているが、第2の周波数f2を超音波振動子1の共振周波数frと同じ周波数、若しくはこれに近い周波数に設定してもよい。この場合、超音波振動子1を第2の周波数f2で駆動している期間において、超音波振動子1の残響振動と第2の周波数f2の送信波とによるビート信号が生じ難いため、第1の周波数f1の反射波と第2の周波数f2の送信波とによるビート信号を検出し易くなる。   In the present embodiment, the second frequency f2 is set to a frequency different from the first frequency f1 and the resonance frequency fr of the ultrasonic transducer 1, but the second frequency f2 of the ultrasonic transducer 1 is set. The frequency may be set to the same frequency as the resonance frequency fr or a frequency close thereto. In this case, the beat signal due to the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1 and the transmission wave of the second frequency f2 is unlikely to occur during the period in which the ultrasonic vibrator 1 is driven at the second frequency f2. It becomes easy to detect a beat signal due to the reflected wave having the frequency f1 and the transmitted wave having the second frequency f2.

但し、実際には、第1の周波数f1での超音波振動子1を駆動した後、超音波振動子1の残響振動の周波数は第1の周波数f1から共振周波数frまで過渡的に変化するため、残響振動には共振周波数fr以外の周波数成分も含まれる。したがって、超音波振動子1の残響振動には第1の周波数f1の周波数成分も少しながら含まれるため、超音波振動子1の残響振動と第2の周波数f2の送信波とによるビート信号は生じ得る。勿論、当該ビート信号は小さいものであるため、第1の周波数f1の反射波と第2の周波数f2の送信波とによるビート信号の検出には影響を与えない。   However, in practice, after the ultrasonic transducer 1 is driven at the first frequency f1, the frequency of the reverberation vibration of the ultrasonic transducer 1 changes transiently from the first frequency f1 to the resonance frequency fr. The reverberation vibration includes frequency components other than the resonance frequency fr. Accordingly, since the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1 includes a small amount of the frequency component of the first frequency f1, a beat signal is generated by the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1 and the transmission wave of the second frequency f2. obtain. Of course, since the beat signal is small, it does not affect the detection of the beat signal by the reflected wave of the first frequency f1 and the transmission wave of the second frequency f2.

ところで、駆動部2において、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスは、上述のように超音波振動子1から超音波を送波する際に小さく、物体A1からの反射波を受波する際に大きくなればよい。したがって、図2(b)に示すように、第2の周波数f2の超音波を送波する際に駆動するハイインピーダンス駆動部21と、第1の周波数f1の超音波を送波する際に駆動するローインピーダンス駆動部22とを1次側巻線20Bに接続する構成であってもよい。   By the way, in the drive unit 2, the primary-side impedance of the transformer 20 viewed from the ultrasonic transducer 1 is small when transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic transducer 1 as described above, and is reflected from the object A1. It only needs to be large when receiving waves. Accordingly, as shown in FIG. 2B, the high impedance driving unit 21 that is driven when transmitting the ultrasonic wave of the second frequency f2 and the driving when transmitting the ultrasonic wave of the first frequency f1 are driven. The low impedance drive part 22 to be connected may be connected to the primary winding 20B.

ハイインピーダンス駆動部21は、例えば図2(c)に示すように、定電圧源VR1と、PNP型トランジスタから成るスイッチング素子Q2と、抵抗R2との直列回路を1次側巻線20Aの一端に接続して構成される。ローインピーダンス駆動部22は、例えば図2(c)に示すように、定電圧源VR1と、PNP型トランジスタから成るスイッチング素子Q3との直列回路を1次側巻線20Aの一端に接続して構成される。   For example, as shown in FIG. 2C, the high impedance drive unit 21 includes a series circuit of a constant voltage source VR1, a switching element Q2 composed of a PNP transistor, and a resistor R2 at one end of the primary winding 20A. Connected and configured. For example, as shown in FIG. 2C, the low impedance drive unit 22 is configured by connecting a series circuit of a constant voltage source VR1 and a switching element Q3 made of a PNP transistor to one end of the primary winding 20A. Is done.

したがって、第1の周波数f1の超音波を送波する際には、制御部3がスイッチング素子Q3に制御信号を与えてオンに切り替える。この場合、1次側巻線20Aには抵抗R2が直列に接続されないため、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスを小さくすることができる。また、第2の周波数f2の超音波を送波する際には、制御部3がスイッチング素子Q2に制御信号を与えてオンに切り替える。この場合、1次側巻線20Aに抵抗R2が直列に接続されるので、超音波振動子1から見たトランス20の1次側のインピーダンスを大きくすることができる。   Therefore, when transmitting the ultrasonic wave of the first frequency f1, the control unit 3 gives a control signal to the switching element Q3 to switch it on. In this case, since the resistor R2 is not connected in series with the primary winding 20A, the impedance on the primary side of the transformer 20 viewed from the ultrasonic transducer 1 can be reduced. Moreover, when transmitting the ultrasonic wave of the 2nd frequency f2, the control part 3 gives a control signal to the switching element Q2, and switches it on. In this case, since the resistor R2 is connected in series to the primary side winding 20A, the impedance on the primary side of the transformer 20 as viewed from the ultrasonic transducer 1 can be increased.

ところで、本実施形態は、超音波振動子1の残響振動に反射波が埋もれてしまう場合、すなわち物体A1までの距離が短い場合を考慮して構成されたものである。一方、超音波振動子1の残響振動に反射波が埋もれない場合、すなわち物体A1までの距離が長い場合には、超音波振動子1から送波する超音波の周波数は、最も送受波の感度が高い超音波振動子1の共振周波数fr、若しくはこれに近い周波数であるのが好ましい。   By the way, this embodiment is configured in consideration of the case where the reflected wave is buried in the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1, that is, the case where the distance to the object A1 is short. On the other hand, when the reflected wave is not buried in the reverberation vibration of the ultrasonic transducer 1, that is, when the distance to the object A1 is long, the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 1 is the highest sensitivity of the transmitted and received waves. It is preferable that the resonance frequency fr of the ultrasonic transducer 1 is high or a frequency close thereto.

そこで、制御部3に、近距離に存在する物体A1を検知する近距離モードと、遠距離に存在する物体A1を検知する遠距離モードとを切り替えて制御させるようにしてもよい。例えば、図3に示すように、包絡線検波部7と並列にスイッチSW2を設け、当該スイッチSW2と制御部3とに外部の制御装置(図示せず)からモード切替信号を与える構成が考えられる。以下、当該構成における動作について説明する。   Therefore, the control unit 3 may be controlled to switch between a short distance mode for detecting the object A1 existing at a short distance and a long distance mode for detecting the object A1 existing at a long distance. For example, as shown in FIG. 3, a configuration in which a switch SW2 is provided in parallel with the envelope detector 7 and a mode switching signal is given to the switch SW2 and the controller 3 from an external control device (not shown) is conceivable. . Hereinafter, the operation in the configuration will be described.

モード切替信号が近距離モードへの切り替えを指令するものである場合、モード切替信号によってスイッチSW2はオフに切り替えられる。そして、制御部3では、上記実施形態と同様に、超音波振動子1を第1の周波数f1で駆動させた後に第2の周波数f2で超音波振動子1を駆動させる。したがって、近距離モードにおいては、上記実施形態と同様に、超音波振動子1の残響振動が小さい場合でも、残響振動の中に埋もれた反射波を検出し、近距離に存在する物体A1を検知することができる。   When the mode switching signal instructs switching to the short distance mode, the switch SW2 is turned off by the mode switching signal. In the control unit 3, the ultrasonic transducer 1 is driven at the second frequency f2 after the ultrasonic transducer 1 is driven at the first frequency f1 as in the above embodiment. Therefore, in the short distance mode, as in the above embodiment, even when the reverberation vibration of the ultrasonic vibrator 1 is small, the reflected wave buried in the reverberation vibration is detected, and the object A1 existing at a short distance is detected. can do.

一方、モード切替信号が遠距離モードへの切り替えを指令するものである場合、モード切替信号によってスイッチSW2はオンに切り替えられる。これにより、増幅部6の出力信号は包絡線検波部7を介さずに信号処理部8に与えられる。そして、制御部3では、超音波振動子1を第2の周波数f2で駆動させた後に超音波振動子1の駆動を停止させる。したがって、遠距離モードにおいては、単に第2の周波数f2で超音波の送受波を行い、包絡線検波を行うことがないため、ビート信号を検出する必要がない。このため、第2の周波数f2を超音波振動子1の共振周波数fr、若しくはこれに近い周波数に設定することで、超音波振動子1の送受波の感度を最も高くすることができ、物体A1の測定距離を伸ばすことができる。   On the other hand, when the mode switching signal instructs switching to the long distance mode, the switch SW2 is turned on by the mode switching signal. Thereby, the output signal of the amplifying unit 6 is given to the signal processing unit 8 without going through the envelope detection unit 7. Then, the controller 3 stops driving the ultrasonic transducer 1 after driving the ultrasonic transducer 1 at the second frequency f2. Therefore, in the long distance mode, ultrasonic waves are simply transmitted / received at the second frequency f2 and envelope detection is not performed, so there is no need to detect a beat signal. Therefore, by setting the second frequency f2 to the resonance frequency fr of the ultrasonic transducer 1 or a frequency close thereto, the sensitivity of the transmission / reception wave of the ultrasonic transducer 1 can be maximized, and the object A1 The measurement distance can be extended.

なお、上記構成では外部の制御装置からモード切替信号を与えているが、制御部3自身でモード切替を行い、且つ制御部3からスイッチSW2にモード切替信号を与える構成であってもよい。この構成では、例えば制御部3において先ず遠距離モードで物体A1の検知及び物体A1までの距離の測定を行い、測距部9で得られる物体A1までの距離が所定の閾値を下回ると近距離モードに切り替える制御が可能である。   In the above configuration, the mode switching signal is given from the external control device, but the mode switching signal may be given by the control unit 3 itself and the mode switching signal may be given from the control unit 3 to the switch SW2. In this configuration, for example, the control unit 3 first detects the object A1 and measures the distance to the object A1 in the long-distance mode, and when the distance to the object A1 obtained by the distance measuring unit 9 falls below a predetermined threshold, the short distance Control to switch to the mode is possible.

また、近距離モードで物体A1を検知する場合には、超音波振動子1から送波する超音波の周波数は第1の周波数f1であって共振周波数frではない。このため、近距離モードで送波する超音波の出力は、共振周波数frで送波する場合と比較して小さくなる。近距離モードでは、近距離に存在する物体A1の検知を目的としているために、超音波振動子1から送波する超音波の出力はそれほど大きくする必要がないが、より確実に物体A1を検知するためには、送波する超音波の出力は大きい方が望ましい。   When the object A1 is detected in the short distance mode, the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 1 is the first frequency f1 and not the resonance frequency fr. For this reason, the output of the ultrasonic wave transmitted in the short distance mode is smaller than that in the case of transmitting at the resonance frequency fr. In the short distance mode, the object is to detect the object A1 existing at a short distance. Therefore, the output of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 1 does not need to be increased so much, but the object A1 is detected more reliably. In order to achieve this, it is desirable that the output of the ultrasonic wave to be transmitted is large.

そこで、近距離モードにおいて送波する超音波の出力を大きくするために、例えば駆動部2の増幅率を大きくすることで、遠距離モードのときよりも高い駆動電圧で超音波振動子1を駆動させるように構成してもよい。例えば、図3の破線で示すように、モード切替信号を駆動部2に与え、近距離モードに切り替えられた際に駆動部2の増幅率を大きくする構成が考えられる。なお、駆動部2の増幅率を変化させる構成については従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   Therefore, in order to increase the output of the ultrasonic wave transmitted in the short distance mode, for example, by increasing the amplification factor of the drive unit 2, the ultrasonic transducer 1 is driven with a higher drive voltage than in the long distance mode. You may comprise. For example, as shown by a broken line in FIG. 3, a configuration is conceivable in which a mode switching signal is given to the drive unit 2 to increase the amplification factor of the drive unit 2 when switched to the short distance mode. Since the configuration for changing the amplification factor of the drive unit 2 is well known in the art, a detailed description thereof is omitted here.

なお、本実施形態では、超音波の送波及び受波を行う1つの超音波振動子1で送受波部を構成したものについて説明したが、送受波部を2つ以上の超音波振動子1で構成してもよい。例えば、超音波の送波を行う送波器と、超音波の受波を行う受波器とをそれぞれ少なくとも1つ以上設け、駆動部2及び制御部3によって送波器を駆動させる構成であってもよい。この構成でも、本実施形態と同様の効果を奏することができる。   In the present embodiment, a description has been given of a case in which the transmission / reception unit is configured by one ultrasonic transducer 1 that transmits and receives ultrasonic waves. However, the transmission / reception unit includes two or more ultrasonic transducers 1. You may comprise. For example, at least one or more transmitters that transmit ultrasonic waves and at least one receiver that receives ultrasonic waves are provided, and the transmitter is driven by the drive unit 2 and the control unit 3. May be. Even with this configuration, the same effects as in the present embodiment can be achieved.

1 超音波振動子(送受波部)
2 駆動部(駆動制御部)
3 制御部(駆動制御部)
7 包絡線検波部
8 信号処理部
A1 物体
1 Ultrasonic transducer (transmission / reception unit)
2 Drive unit (drive control unit)
3 Control unit (drive control unit)
7 Envelope detector 8 Signal processor A1 Object

Claims (7)

1乃至複数の超音波振動子を有し、超音波の送波及び受波を行う送受波部と、前記送受波部を第1の周波数で駆動させた後に前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で前記送受波部を駆動させる駆動制御部と、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差分に基づくビート信号を検波する包絡線検波部と、前記包絡線検波部の出力に基づいて前記物体を検知する信号処理部とを備えたことを特徴とする物体検知装置。   A transmission / reception unit having one or more ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a first frequency different from the first frequency after driving the transmission / reception unit at a first frequency; A drive control unit that drives the transmission / reception unit at a frequency of 2, an envelope detection unit that detects a beat signal based on a difference between the first frequency and the second frequency, and an output of the envelope detection unit And a signal processing unit for detecting the object based on the object detection device. 前記送受波部は、1つの前記超音波振動子を有し、当該超音波振動子で超音波の送波及び受波を行うことを特徴とする請求項1記載の物体検知装置   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the transmission / reception unit includes one ultrasonic transducer, and transmits and receives ultrasonic waves using the ultrasonic transducer. 前記送受波部は、少なくとも2つの前記超音波振動子を有し、少なくとも1つの前記超音波振動子は超音波を送波する送波器であり、少なくとも1つの前記超音波振動子は超音波を受波する受波器であり、前記駆動制御部は、前記送波器を駆動させることを特徴とする請求項1記載の物体検知装置。   The wave transmitting / receiving unit includes at least two ultrasonic transducers, at least one of the ultrasonic transducers is a transmitter that transmits ultrasonic waves, and at least one of the ultrasonic transducers is an ultrasonic wave. The object detection apparatus according to claim 1, wherein the drive control unit drives the wave transmitter. 前記第1の周波数は、前記送受波部の共振周波数とは異なる周波数であり、前記第2の周波数は、前記送受波部の共振周波数と同じ、若しくはこれに近い周波数であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の物体検知装置。   The first frequency is a frequency different from a resonance frequency of the transmission / reception unit, and the second frequency is the same as or close to the resonance frequency of the transmission / reception unit. The object detection apparatus of any one of Claim 1 thru | or 3. 前記駆動制御部は、前記送受波部に印加する駆動電圧を昇圧するトランスと、前記トランスの1次側巻線に直列に接続される抵抗とを備え、前記第1の周波数で前記送受波部を駆動する際には前記抵抗を使用せず、前記第2の周波数で前記送受波部を駆動する際には前記抵抗を前記トランスの1次側巻線に接続することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の物体検知装置。   The drive control unit includes a transformer that boosts a drive voltage applied to the transmission / reception unit, and a resistor connected in series to a primary side winding of the transformer, and the transmission / reception unit at the first frequency The resistor is not used when driving the transformer, and the resistor is connected to a primary side winding of the transformer when driving the transmitting / receiving unit at the second frequency. The object detection device according to any one of 1 to 4. 前記駆動制御部は、近距離に存在する前記物体を検知する近距離モードと、遠距離に存在する前記物体を検知する遠距離モードとを有し、前記近距離モードでは、前記送受波部を第1の周波数で駆動させた後に前記第2の周波数で前記送受波部を駆動させ、前記遠距離モードでは、前記送受波部を前記第2の周波数で駆動させた後に前記送受波部の駆動を停止させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の物体検知装置。   The drive control unit has a short distance mode for detecting the object existing at a short distance and a long distance mode for detecting the object existing at a long distance. In the short distance mode, the transmission / reception unit is Driving the transmitting / receiving unit at the second frequency after driving at the first frequency, and driving the transmitting / receiving unit after driving the transmitting / receiving unit at the second frequency in the long distance mode. The object detection device according to claim 1, wherein the object detection device is stopped. 前記駆動制御部は、前記近距離モードにおいて前記遠距離モードのときよりも高い駆動電圧で前記送受波部を駆動させることを特徴とする請求項6記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 6, wherein the drive control unit drives the transmission / reception unit with a higher driving voltage in the short-distance mode than in the long-distance mode.
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