JP2000147098A - Sound wave receiver and sound wave transmitting/ receiving method - Google Patents

Sound wave receiver and sound wave transmitting/ receiving method

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JP2000147098A
JP2000147098A JP10315012A JP31501298A JP2000147098A JP 2000147098 A JP2000147098 A JP 2000147098A JP 10315012 A JP10315012 A JP 10315012A JP 31501298 A JP31501298 A JP 31501298A JP 2000147098 A JP2000147098 A JP 2000147098A
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JP
Japan
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signal
piezoelectric element
sound wave
circuit
frequency
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Withdrawn
Application number
JP10315012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Sugino
正芳 杉野
Yutaka Suzuki
豊 鈴木
Takuya Kondo
拓也 近藤
Toshimitsu Takahashi
利光 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound wave transmitter/receiver, wherein unwanted oscillations of a piezoelectric element adopted for an ultrasonic transducer are suppressed. SOLUTION: An ultrasonic transducer 10 transmits sound waves to a reflector through an object to be measured, based on the oscillation of a piezoelectric element 12 driven by a drive signal from a drive circuit 100 and receives reflected sound waves from the reflector S through the object, when they are reflected, to generate a received signal from the piezoelectric element 12. To suppress unwanted oscillations generated from the piezoelectric element 12 after the output stop of the drive signal from the drive circuit 100 to the piezoelectric element 12, a signal having a phase opposite to that of the unwanted oscillations is fed to the piezoelectric element 12 as a suppressing signal, thus obtaining a received signal of good accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可聴音波や超音波
等の音波の送受信装置及び送受信方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmitting / receiving apparatus and a transmitting / receiving method for sound waves such as audible sound waves and ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば、車両の燃料タンク内の液
体燃料の物理的性状(例えば、重質ガソリンであるか、
或いは軽質ガソリンであるか)を知るために、液体燃料
を通る超音波の伝搬時間を測定する測定装置がある。こ
のような測定を行うために、図7に示すように、伝搬時
間の測定装置1からの駆動信号に応じた超音波の送信
と、この超音波の反射板Sによる反射波の受信との双方
を行う超音波振動子2を採用したものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, the physical properties of liquid fuel in a fuel tank of a vehicle (for example, whether it is heavy gasoline,
Or a light gasoline), there is a measuring device for measuring the propagation time of ultrasonic waves through the liquid fuel. In order to perform such a measurement, as shown in FIG. 7, both the transmission of the ultrasonic wave according to the drive signal from the measuring device 1 for the propagation time and the reception of the ultrasonic wave reflected by the reflector S There is a type that employs an ultrasonic transducer 2 that performs the above.

【0003】この超音波振動子2としては、例えば、図
8に示すように、ケース3と、このケース3内に配置さ
れたパラボラ型ホーン4と、バイモルフ構造の圧電素子
5とを備えたものがある。この圧電素子5は、両圧電セ
ラミック板5a、5bの間に共通電極板5cを狭持する
と共に、両電極板5d、5eの間に圧電セラミック板5
a、共通電極板5c及び圧電セラミック板5bを狭持し
て構成されている。
For example, as shown in FIG. 8, the ultrasonic transducer 2 includes a case 3, a parabolic horn 4 disposed in the case 3, and a piezoelectric element 5 having a bimorph structure. There is. The piezoelectric element 5 sandwiches a common electrode plate 5c between the two piezoelectric ceramic plates 5a and 5b, and has a piezoelectric ceramic plate 5 between the two electrode plates 5d and 5e.
a, the common electrode plate 5c and the piezoelectric ceramic plate 5b are sandwiched.

【0004】ここで、両圧電セラミック板5a、5b
は、互いに板厚方向にて逆極性になるように駆動信号を
各々付与される。このため、両圧電セラミック板5a、
5bの板厚方向の圧電伸縮特性がそれぞれ逆位相になる
ため、振動面の振幅が大きくなる。これにより、超音波
の送信及び反射超音波の受信の高効率化を図るようにし
てある。
Here, both piezoelectric ceramic plates 5a, 5b
Are supplied with drive signals so that they have opposite polarities in the thickness direction. For this reason, both piezoelectric ceramic plates 5a,
Since the piezoelectric expansion and contraction characteristics in the plate thickness direction of 5b are in opposite phases, the amplitude of the vibrating surface increases. Thereby, the transmission of the ultrasonic waves and the reception of the reflected ultrasonic waves are made more efficient.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、超音波振動子
2では、その圧電素子5は、測定装置1からの駆動信号
を付与されて振動し、その後、測定装置1による駆動信
号の付与の停止後でも、その運動エネルギーを失うまで
不要振動をし続ける。この不要振動に応じて、圧電素子
5は、共通電極板5c及び電極板5dの間と、共通電極
板5c及び電極板5eの間との双方から不要信号を発生
する。
However, in the ultrasonic vibrator 2, the piezoelectric element 5 vibrates upon receiving the driving signal from the measuring device 1, and thereafter, the application of the driving signal by the measuring device 1 is stopped. Even after that, it keeps making unnecessary vibrations until it loses its kinetic energy. In response to the unnecessary vibration, the piezoelectric element 5 generates an unnecessary signal from both between the common electrode plate 5c and the electrode plate 5d and between the common electrode plate 5c and the electrode plate 5e.

【0006】このため、超音波振動子2と反射板Sとの
間の測定距離H(図7参照)が短い場合には、反射板S
による反射超音波が、圧電素子5の不要振動の最中、即
ち不要信号の発生中にて、ホーン4を介して圧電素子5
に受信波として受信されることがある。この結果、図9
にて示すように、圧電素子5による受信信号と不要信号
とが重なることになる。
For this reason, when the measuring distance H (see FIG. 7) between the ultrasonic transducer 2 and the reflector S is short, the reflector S
During the unnecessary vibration of the piezoelectric element 5, that is, during the generation of the unnecessary signal, the reflected ultrasonic wave by the piezoelectric element 5
May be received as a received wave. As a result, FIG.
As shown by, the signal received by the piezoelectric element 5 and the unnecessary signal overlap.

【0007】このように、受信信号と不要信号とが重な
ると、受信波の正確な信号波形が得られないため、受信
信号の計測が困難になるという不具合が生じる。これに
対して、特開平8−322100号公報にて示されてい
るように、図10にて示す如く、有機高分子圧電素子6
を、圧電素子5の図示上側にて接着層8を介して配設し
て、有機高分子圧電素子6の両電極板6a、6bの間に
信号を付与して圧電素子5の不要振動の抑制するように
したものがある。
[0007] As described above, when the received signal and the unnecessary signal overlap with each other, an accurate signal waveform of the received wave cannot be obtained, which causes a problem that the measurement of the received signal becomes difficult. On the other hand, as shown in JP-A-8-322100, as shown in FIG.
Is disposed on the upper side of the piezoelectric element 5 via an adhesive layer 8, and a signal is applied between the two electrode plates 6 a and 6 b of the organic polymer piezoelectric element 6 to suppress unnecessary vibration of the piezoelectric element 5. There are things that I try to do.

【0008】しかし、図10にて示す超音波振動子は、
図8にて示す超音波振動子に比較して、有機高分子圧電
素子6及び接着層8という余分な部材を必要とする。そ
こで、発明者等は、超音波振動子の圧電素子に、何らか
の信号を付与して不要振動を抑制できるのではないかと
考え、超音波振動子の不要振動及び不要信号につき詳細
に調査したところ、不要振動の周波数、ひいては不要信
号の周波数は、超音波振動子の固有周波数であることが
分かった。
However, the ultrasonic transducer shown in FIG.
As compared with the ultrasonic transducer shown in FIG. 8, extra members such as the organic polymer piezoelectric element 6 and the adhesive layer 8 are required. Therefore, the present inventors have considered that unnecessary vibrations can be suppressed by applying some signal to the piezoelectric element of the ultrasonic vibrator, and examined in detail the unnecessary vibrations and unnecessary signals of the ultrasonic vibrator, It has been found that the frequency of the unnecessary vibration, and hence the frequency of the unnecessary signal, is the natural frequency of the ultrasonic transducer.

【0009】これによれば、圧電素子は、測定装置によ
る駆動信号の付与の停止後にて、上記固有周波数でもっ
て不要振動しその両電極板の間から上記固有周波数を有
する不要信号を発生することになる。しかして、発明者
等は、この点に着目して、不要信号の逆位相の信号を超
音波振動子の圧電素子に付与すれば不要振動を抑制でき
るのではないかと考え、実験で、圧電素子の両電極板の
間に駆動信号を付与した後、不要信号の逆位相の信号を
付与してみた(図11参照)。
[0009] According to this, the piezoelectric element unnecessarily vibrates at the above-mentioned natural frequency after the application of the drive signal by the measuring device is stopped, and generates an unnecessary signal having the above-mentioned natural frequency from between the two electrode plates. . In view of this point, the inventors have considered that unnecessary vibration can be suppressed by applying a signal having a phase opposite to that of the unnecessary signal to the piezoelectric element of the ultrasonic vibrator. After applying a drive signal between the two electrode plates, a signal having a phase opposite to that of the unnecessary signal was applied (see FIG. 11).

【0010】ここで、不要信号の逆位相の信号を付与す
る期間t1(図11参照)としては異なる期間を数多く
採用して、その度毎に、信号ラインR(図7参照)の電
位を計測したところ、期間t1がある一定期間の場合に
て、図12に示すタイミングチャートが得られた。但
し、図12では、縦軸は電圧(V)を示し、横軸は時間
( μsec )を示す。
Here, a number of different periods are employed as the period t1 (see FIG. 11) for applying a signal having the opposite phase to the unnecessary signal, and the potential of the signal line R (see FIG. 7) is measured each time. Then, in the case where the period t1 is a certain period, the timing chart shown in FIG. 12 is obtained. In FIG. 12, the vertical axis represents voltage (V), and the horizontal axis represents time.
(μsec).

【0011】これにより、超音波振動子の圧電素子に駆
動信号を付与した後、不要信号の逆位相の信号を付与し
ない場合のタイミングチャート(図13参照)では、駆
動信号の付与後、不要信号が約70μsec 以上発生して
いるけれど、不要信号の逆位相の信号を付与した場合に
は、図12に示す如く不要信号が抑制されてほぼ無くな
ったことが分かる。
Accordingly, in the timing chart (see FIG. 13) in the case where the drive signal is applied to the piezoelectric element of the ultrasonic vibrator and the signal having the opposite phase to the unnecessary signal is not applied (see FIG. 13), the unnecessary signal is applied after the drive signal is applied. However, when a signal having a phase opposite to that of the unnecessary signal is given, the unnecessary signal is suppressed and almost disappeared as shown in FIG.

【0012】この結果、超音波振動子の圧電素子に駆動
信号を付与した後、不要信号の逆位相の信号を期間t1
としての上記一定期間付与することにより、圧電素子の
不要振動が抑制されることが分かった。そこで、本発明
は、このようなことに鑑みて、音波振動子に採用された
圧電素子に、余分な部材を追加することなく、その不要
振動を抑制するようにした音波送受信装置及び音波送受
信方法を提供することを目的とする。
As a result, after a drive signal is applied to the piezoelectric element of the ultrasonic transducer, a signal having an opposite phase to the unnecessary signal is applied for a period t1.
It was found that unnecessary vibration of the piezoelectric element was suppressed by giving the above-mentioned fixed period. In view of the foregoing, the present invention provides a sound wave transmitting / receiving apparatus and a sound wave transmitting / receiving method that suppress unnecessary vibration without adding an extra member to a piezoelectric element employed in a sound wave vibrator. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、圧電素子への駆
動信号の出力停止後、圧電素子の不要振動を抑える抑制
信号を圧電素子に出力することを特徴とする。これによ
り、音波振動子は、その圧電素子の不要振動の発生中に
て、反射体からの反射音波を受信し圧電素子から受信出
力を出力しても、圧電素子の不要振動を抑える抑制信号
が出力されるため、圧電素子からの不要振動が抑制され
る。この結果、精度の良い受信出力が得られる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, after the output of the drive signal to the piezoelectric element is stopped, a suppression signal for suppressing unnecessary vibration of the piezoelectric element is transmitted to the piezoelectric element. It is characterized by outputting. Accordingly, even when the acoustic transducer receives the reflected sound wave from the reflector and outputs the reception output from the piezoelectric element during the unnecessary vibration of the piezoelectric element, the suppression signal for suppressing the unnecessary vibration of the piezoelectric element is generated. Since this is output, unnecessary vibration from the piezoelectric element is suppressed. As a result, an accurate reception output can be obtained.

【0014】また、請求項2に記載の発明においては、
音波振動子の固有周波数を有する信号を抑制信号として
圧電素子に出力することを特徴とする。このように、音
波振動子の固有周波数を有する信号を抑制信号として圧
電素子に出力しても、上記請求項1に記載の発明と同様
に、圧電素子の不要振動が抑制される。
Further, in the invention according to claim 2,
A signal having a natural frequency of the acoustic transducer is output to the piezoelectric element as a suppression signal. As described above, even when the signal having the natural frequency of the acoustic transducer is output to the piezoelectric element as the suppression signal, unnecessary vibration of the piezoelectric element is suppressed, as in the first aspect of the present invention.

【0015】さらに、請求項3に記載の発明によれば、
駆動信号の逆位相の信号を抑制信号として圧電素子に出
力しても、上記請求項1に記載の発明と同様に、圧電素
子の不要振動が抑制される。さらに、請求項4に記載の
発明においては、駆動信号出力手段による圧電素子への
駆動信号の出力停止後、圧電素子の不要振動を抑制する
抑制信号を圧電素子に出力する抑制信号出力手段(6
0、70、90、100、140)を備えたことを特徴
とする。
Further, according to the third aspect of the present invention,
Even if a signal having the opposite phase to the drive signal is output to the piezoelectric element as a suppression signal, unnecessary vibration of the piezoelectric element is suppressed as in the first aspect of the present invention. Further, in the invention according to claim 4, after the drive signal output means stops outputting the drive signal to the piezoelectric element, the suppression signal output means (6) for outputting a suppression signal for suppressing unnecessary vibration of the piezoelectric element to the piezoelectric element.
0, 70, 90, 100, 140).

【0016】これにより、音波振動子は、その圧電素子
の不要振動の発生中にて、反射体からの反射音波を受信
し圧電素子から受信出力を出力しても、抑制信号出力手
段が圧電素子の不要振動を抑える抑制信号を圧電素子に
出力するため、圧電素子の不要振動が抑制される。この
結果、精度の良い受信出力が得られる。また、請求項5
に記載の発明においては、抑制信号出力手段は、音波振
動子の固有周波数を有する信号を抑制信号として圧電素
子に出力することを特徴とする。
Thus, even if the acoustic transducer receives the reflected acoustic wave from the reflector and outputs the received output from the piezoelectric element during the unnecessary vibration of the piezoelectric element, the suppression signal output means can output the signal from the piezoelectric element. Since the suppression signal for suppressing unnecessary vibration of the piezoelectric element is output to the piezoelectric element, unnecessary vibration of the piezoelectric element is suppressed. As a result, an accurate reception output can be obtained. Claim 5
In the invention described in (1), the suppression signal output means outputs a signal having a natural frequency of the acoustic transducer as a suppression signal to the piezoelectric element.

【0017】このように、抑制信号出力手段は、音波振
動子の固有周波数を有する信号を抑制信号として圧電素
子に出力するため、上記請求項4に記載の発明と同様
に、圧電素子の不要振動が抑制される。さらに、請求項
6に記載の発明によれば、抑制信号出力手段は、圧電素
子に駆動信号と逆位相の信号を抑制信号として出力して
も、上記請求項4に記載の発明と同様に、圧電素子の不
要振動が抑制される。
As described above, the suppression signal output means outputs the signal having the natural frequency of the sound wave transducer to the piezoelectric element as a suppression signal. Is suppressed. Furthermore, according to the invention described in claim 6, even if the suppression signal output means outputs a signal having the opposite phase to the drive signal to the piezoelectric element as the suppression signal, Unwanted vibration of the piezoelectric element is suppressed.

【0018】なお、請求項1乃至6に記載の発明におい
て、音波としては、可聴音波や超音波であってもよい。
In the first to sixth aspects of the present invention, the sound wave may be an audible sound wave or an ultrasonic wave.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
により説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明に係る超音波伝搬時間
の測定装置の第1実施形態を示している。この測定装置
は、車両の燃料タンク内にて、超音波振動子10と反射
板Sとの間に存在する測定対象(ガソリン)の物理的性
状を知るために、この測定対象を通る超音波の伝搬時間
を測定するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of an ultrasonic propagation time measuring apparatus according to the present invention. This measuring device detects the physical properties of the measurement object (gasoline) existing between the ultrasonic vibrator 10 and the reflection plate S in the fuel tank of the vehicle so that the ultrasonic wave passing through the measurement object can be measured. It measures the propagation time.

【0020】超音波振動子10は、そのホーン11から
上記測定対象を通し反射板Sに向けて超音波を送信す
る。また、超音波振動子10は、反射板Sにより反射さ
れる超音波を上記測定対象を通しそのホーン11により
受信しその圧電素子12から受信信号を発生する。ま
た、伝搬時間の測定装置は、マイクロコンピュータ2
0、周波数発生器30、カウンタ回路40、ゲート回路
50、周波数発生器60、反転回路70、タイマ回路8
0、ゲート回路90、駆動回路100及びアナログスイ
ッチ110を備えている。
The ultrasonic transducer 10 transmits an ultrasonic wave from the horn 11 to the reflection plate S through the object to be measured. The ultrasonic vibrator 10 receives the ultrasonic wave reflected by the reflection plate S through the measurement object by the horn 11 and generates a reception signal from the piezoelectric element 12. The measuring device of the propagation time is a microcomputer 2
0, frequency generator 30, counter circuit 40, gate circuit 50, frequency generator 60, inverting circuit 70, timer circuit 8
0, a gate circuit 90, a drive circuit 100, and an analog switch 110.

【0021】マイクロコンピュータ20は、図2にて示
すフローチャートに従い、コンピュータプログラムを実
行し、上記コンピュータプログラムの実行中にて、上記
測定対象を通る超音波の伝搬時間の測定のための演算処
理を行う。周波数発生器30は、マイクロコンピュータ
20からの測定開始信号に応じてリセット処理され、周
波数F1を有する周波数信号をパルス状に順次発生す
る。
The microcomputer 20 executes the computer program according to the flowchart shown in FIG. 2, and performs an arithmetic process for measuring the propagation time of the ultrasonic wave passing through the measurement object during the execution of the computer program. . The frequency generator 30 is reset in response to a measurement start signal from the microcomputer 20, and sequentially generates a frequency signal having a frequency F1 in a pulse shape.

【0022】カウンタ回路40は、マイクロコンピュー
タ20からの測定開始信号に応じてリセット処理され、
周波数発生器30からの周波数信号の波数の計数作動を
開始する。このカウンタ回路40は、当該周波数信号の
所定波数の計数後(例えば、8波目の立ち下がり時期の
検出後)にて、ゲート回路50、周波数発生器60及び
タイマ回路80に終了信号を出力する。
The counter circuit 40 is reset in response to a measurement start signal from the microcomputer 20.
The counting operation of the wave number of the frequency signal from the frequency generator 30 is started. The counter circuit 40 outputs an end signal to the gate circuit 50, the frequency generator 60, and the timer circuit 80 after counting a predetermined number of waves of the frequency signal (for example, after detecting the falling timing of the eighth wave). .

【0023】ゲート回路50は、カウンタ回路40から
の終了信号を受ける迄の間、周波数発生器30と駆動回
路100との間を接続する一方、ゲート回路50は、上
記終了信号を受けた後、周波数発生器30と駆動回路7
0との間を遮断する。これにより、ゲート回路50は、
上記終了信号を受ける迄の間に限り、周波数発生器30
からの周波数信号を駆動回路100に出力する。
The gate circuit 50 connects between the frequency generator 30 and the drive circuit 100 until the end signal from the counter circuit 40 is received. Frequency generator 30 and drive circuit 7
Cut off between 0. As a result, the gate circuit 50
Only before receiving the end signal, the frequency generator 30
Is output to the drive circuit 100.

【0024】周波数発生器60は、カウンタ回路40か
らの終了信号に応じてリセット処理され、周波数F2を
有し且つ位相零の状態から開始する周波数信号をパルス
状に順次発生する。当該周波数F2は、超音波振動子1
0の圧電素子12による不要信号の周波数、即ち、超音
波振動子10の固有周波数と同一である。反転回路70
は、周波数発生器60からの周波数信号を受けてその反
転信号(以下、反転周波数信号という)をゲート回路9
0に出力する。
The frequency generator 60 is reset in response to an end signal from the counter circuit 40, and sequentially generates a frequency signal having a frequency F2 and starting from a phase of zero in a pulse shape. The frequency F2 corresponds to the ultrasonic transducer 1
The frequency of the unnecessary signal by the piezoelectric element 12 of 0, that is, the natural frequency of the ultrasonic transducer 10 is the same. Inverting circuit 70
Receives the frequency signal from the frequency generator 60 and converts the inverted signal (hereinafter referred to as the inverted frequency signal) of the gate circuit 9
Output to 0.

【0025】タイマ回路80は、カウンタ回路40から
の終了信号を受けて、ゲート回路90に短絡信号を出力
すると共に、タイマ作動を開始する。このタイマ回路8
0は、規定期間の計測後にて、ゲート回路90に遮断信
号を出力すると共に、アナログスイッチ回路100に切
換信号を出力する。なお、当該規定期間は上述した期間
t1(図8参照)としての一定期間に相当する。
The timer circuit 80 receives the end signal from the counter circuit 40, outputs a short-circuit signal to the gate circuit 90, and starts the timer operation. This timer circuit 8
0 outputs a cutoff signal to the gate circuit 90 and outputs a switching signal to the analog switch circuit 100 after the measurement of the specified period. Note that the specified period corresponds to a certain period as the above-described period t1 (see FIG. 8).

【0026】ゲート回路90は、タイマ回路80からの
短絡信号を受けてから遮断信号を受ける迄の上記規定期
間に限り、反転回路70と駆動回路100との間を短絡
する。これにより、ゲート回路90は、上記規定期間の
間に限り、反転回路80からの反転周波数信号を駆動回
路100に出力する。駆動回路100は電圧増幅回路で
あって、ゲート回路50からの周波数信号(1波目から
8波目の立ち下がり時期迄の部分)を電圧増幅し電圧増
幅信号をアナログスイッチ70を通して超音波振動子1
0の圧電素子12に付与する。このことは、超音波振動
子10の圧電素子12が上記電圧増幅信号に基づき振動
し周波数F1の超音波をホーン11から送信することを
意味する。なお、以下、上記電圧増幅信号を駆動信号と
いう。
The gate circuit 90 short-circuits the inverting circuit 70 and the driving circuit 100 only during the above-mentioned specified period from when the short-circuit signal is received from the timer circuit 80 to when the cut-off signal is received. As a result, the gate circuit 90 outputs the inverted frequency signal from the inverting circuit 80 to the driving circuit 100 only during the specified period. The drive circuit 100 is a voltage amplifying circuit, and amplifies the voltage of the frequency signal (the portion from the first wave to the fall of the eighth wave) from the gate circuit 50, and amplifies the voltage amplified signal through the analog switch 70 to the ultrasonic transducer 1
0 is applied to the piezoelectric element 12. This means that the piezoelectric element 12 of the ultrasonic vibrator 10 vibrates based on the voltage amplification signal and transmits the ultrasonic wave of the frequency F1 from the horn 11. Hereinafter, the voltage amplification signal is referred to as a drive signal.

【0027】駆動回路100は、反転回路90からの反
転周波数信号に基づき電圧増幅し電圧増幅信号をアナロ
グスイッチ70を通して超音波振動子10の圧電素子1
2に付与する。因みに、当該電圧増幅信号は、上述の如
く、周波数発生器60からの周波数信号(周波数F2を
有し且つ位相零の状態から開始する)を反転回路70に
よって反転された反転周波数信号に基づく信号である。
これと共に、当該電圧増幅信号は、後述する如く、駆動
信号の8波目の立ち下がり時期に追加されて圧電素子1
0に付与される。
The drive circuit 100 amplifies the voltage based on the inverted frequency signal from the inverting circuit 90, and amplifies the voltage amplified signal through the analog switch 70.
2 Incidentally, the voltage amplified signal is a signal based on the inverted frequency signal obtained by inverting the frequency signal (having the frequency F2 and starting from the state of zero phase) from the frequency generator 60 as described above. is there.
At the same time, the voltage amplification signal is added to the falling time of the eighth wave of the drive signal as described later,
0 is added.

【0028】これにより、当該電圧増幅信号は、超音波
振動子10の圧電素子12にその不要信号の逆位相の信
号として付与されることになる。当該電圧増幅信号は圧
電素子12の不要振動を抑制する役割を果たす。以下、
反転周波数信号に基づく上記電圧増幅信号を抑制信号と
いう。アナログスイッチ110は、タイマ回路80から
の切換信号を受ける迄の間にて、駆動回路100と超音
波振動子10との間を短絡すると共に、超音波振動子1
0と増幅回路120との間を遮断する。一方、アナログ
スイッチ110は、タイマ回路80からの切換信号を受
けた後、駆動回路100と超音波振動子10との間を遮
断すると共に、超音波振動子10と増幅回路120との
間を短絡する。
Thus, the amplified voltage signal is applied to the piezoelectric element 12 of the ultrasonic transducer 10 as a signal having a phase opposite to that of the unnecessary signal. The amplified voltage signal plays a role of suppressing unnecessary vibration of the piezoelectric element 12. Less than,
The voltage amplification signal based on the inverted frequency signal is called a suppression signal. The analog switch 110 short-circuits the drive circuit 100 and the ultrasonic vibrator 10 and receives the ultrasonic vibrator 1 before receiving the switching signal from the timer circuit 80.
0 and the amplifier circuit 120 are shut off. On the other hand, after receiving the switching signal from the timer circuit 80, the analog switch 110 cuts off the connection between the drive circuit 100 and the ultrasonic vibrator 10 and short-circuits the ultrasonic vibrator 10 and the amplifier circuit 120. I do.

【0029】増幅回路120は、超音波振動子10の圧
電素子12からの受信信号をアナログスイッチ110を
通して受けて増幅し増幅信号を発生する。また、2値化
回路130は増幅回路130からの増幅信号を所定閾値
を基準として2値化し2値化信号をマイクロコンピュー
タ20に入力データとして出力する。このように構成し
た本第1実施形態において、マイクロコンピュータ20
は図2のフローチャートに従いコンピュータプログラム
の実行を開始する。
The amplifier circuit 120 receives the signal from the piezoelectric element 12 of the ultrasonic transducer 10 through the analog switch 110, amplifies the signal, and generates an amplified signal. Further, the binarization circuit 130 binarizes the amplified signal from the amplifier circuit 130 with reference to a predetermined threshold and outputs the binarized signal to the microcomputer 20 as input data. In the first embodiment configured as described above, the microcomputer 20
Starts execution of the computer program according to the flowchart of FIG.

【0030】ステップ200において、マイクロコンピ
ュータ20での内部カウンタCOの計数結果が、クリア
処理される。ついで、ステップ210で、マイクロコン
ピュータ20からの測定開始信号が周波数発生器30及
びカウンタ回路40の双方に出力処理される。これに伴
い、ステップ220で、内部カウンタCOは、計測周波
数F3でもって、そのカウンタ作動を開始する。
In step 200, the count result of the internal counter CO in the microcomputer 20 is cleared. Next, at step 210, the measurement start signal from the microcomputer 20 is output to both the frequency generator 30 and the counter circuit 40. Accordingly, in step 220, the internal counter CO starts its counter operation at the measurement frequency F3.

【0031】しかして、周波数発生器30は、上記測定
開始信号を受けて、周波数F1を有する周波数信号の出
力を開始する。そして、ゲート回路50は、周波数発生
器30からの周波数信号を駆動回路100に出力する。
これに伴い、駆動回路100は、当該周波数信号に応答
して、駆動信号をアナログスイッチ110を通して超音
波振動子10に出力する。
Upon receiving the measurement start signal, the frequency generator 30 starts outputting a frequency signal having the frequency F1. Then, the gate circuit 50 outputs the frequency signal from the frequency generator 30 to the drive circuit 100.
Accordingly, the drive circuit 100 outputs a drive signal to the ultrasonic transducer 10 through the analog switch 110 in response to the frequency signal.

【0032】このため、超音波振動子10は、上記駆動
信号に応答して、周波数F1の超音波を上記測定対象を
通し反射板Sに向け送信する。また、カウンタ回路40
は、上記測定開始信号に応じてリセット処理され、周波
数発生器30からの周波数信号の波数の計数作動を開始
する。そして、カウンタ回路40は、当該周波数信号の
波数を8個計数後(8波目の立ち下がりの検知後)に
て、ゲート回路50、周波数発生器60及びタイマ回路
80のそれぞれに終了信号を出力する。
Therefore, the ultrasonic transducer 10 transmits an ultrasonic wave of the frequency F1 to the reflection plate S through the object to be measured in response to the drive signal. Also, the counter circuit 40
Is reset in response to the measurement start signal, and the counting operation of the wave number of the frequency signal from the frequency generator 30 is started. Then, the counter circuit 40 outputs an end signal to each of the gate circuit 50, the frequency generator 60, and the timer circuit 80 after counting eight wave numbers of the frequency signal (after detecting the falling edge of the eighth wave). I do.

【0033】すると、ゲート回路50は、上記終了信号
を受けて、周波数発生器30と駆動回路100との間を
遮断する。この結果、ゲート回路50は、駆動回路10
0への周波数発生器30からの周波数信号の出力を停止
する。これに応じて、超音波振動子10は、上記駆動信
号に応答した超音波の送信を停止する。そして、タイマ
回路80は、カウンタ回路40からの終了信号を受け
て、ゲート回路90に短絡信号を出力すると共に、タイ
マ作動を開始する。
Then, the gate circuit 50 cuts off the connection between the frequency generator 30 and the drive circuit 100 in response to the end signal. As a result, the gate circuit 50
The output of the frequency signal from the frequency generator 30 to 0 is stopped. In response, the ultrasonic transducer 10 stops transmitting the ultrasonic wave in response to the drive signal. Then, the timer circuit 80 receives the end signal from the counter circuit 40, outputs a short-circuit signal to the gate circuit 90, and starts the timer operation.

【0034】ついで、ゲート回路90は、上記短絡信号
を受けて、反転回路70と駆動回路100との間を短絡
する。しかして、周波数発生器60は、カウンタ回路4
0からの終了信号に応じてリセット処理され、反転回路
70への周波数F2を有する周波数信号の出力を開始す
る。
Next, the gate circuit 90 receives the short-circuit signal and short-circuits the inverter circuit 70 and the drive circuit 100. Thus, the frequency generator 60 has the counter circuit 4
The reset processing is performed in response to the end signal from 0, and the output of the frequency signal having the frequency F2 to the inverting circuit 70 is started.

【0035】すると、反転回路70は、周波数発生器6
0からの周波数信号を受けて、反転周波数信号をゲート
回路90に出力する。そして、ゲート回路90は、上記
反転周波数信号を、駆動回路100に出力する。これに
伴い、駆動回路100は、上記周波数信号に応答して、
抑制信号をアナログスイッチ110を通して超音波振動
子10に出力する。
Then, the inverting circuit 70 controls the frequency generator 6
Upon receiving the frequency signal from 0, it outputs an inverted frequency signal to the gate circuit 90. Then, the gate circuit 90 outputs the inverted frequency signal to the drive circuit 100. Accordingly, the driving circuit 100 responds to the frequency signal,
The suppression signal is output to the ultrasonic transducer 10 through the analog switch 110.

【0036】しかして、タイマ回路80は、上記規定期
間の計測後にて、ゲート回路90に遮断信号を出力する
と共に、アナログスイッチ110に切換信号を出力す
る。よって、ゲート回路90は、タイマ回路80からの
遮断信号を受けて、反転回路70と駆動回路100との
間を遮断する。この結果、ゲート回路90は、駆動回路
100への上記反転周波数信号の出力を停止する。
The timer circuit 80 outputs a cutoff signal to the gate circuit 90 and outputs a switching signal to the analog switch 110 after the measurement of the specified period. Therefore, the gate circuit 90 receives the cutoff signal from the timer circuit 80 and cuts off between the inverting circuit 70 and the drive circuit 100. As a result, the gate circuit 90 stops outputting the inverted frequency signal to the drive circuit 100.

【0037】また、アナログスイッチ110は、タイマ
回路80からの切換信号に応じて、駆動回路100と超
音波振動子10との間を遮断すると共に、超音波振動子
10と増幅回路120との間を短絡する。その後、反射
板Sに反射された反射超音波が、上記測定対象を通り超
音波振動子10のホーン11に入射すると、圧電素子1
2は受信信号を発生する。
The analog switch 110 cuts off the connection between the drive circuit 100 and the ultrasonic vibrator 10 in response to the switching signal from the timer circuit 80, and connects between the ultrasonic vibrator 10 and the amplifier circuit 120. Short circuit. Thereafter, when the reflected ultrasonic wave reflected by the reflection plate S passes through the measurement target and enters the horn 11 of the ultrasonic vibrator 10, the piezoelectric element 1
2 generates a received signal.

【0038】すると、増幅器120は、当該受信信号を
受けて、増幅信号を発生する。ついで、2値化回路13
0は、増幅器120からの増幅信号の振幅を所定閾値を
基準に2値化して2値化信号を発生する。しかして、ス
テップ230で、マイクロコンピュータ20への当該2
値化信号が入力データとして受信されると、YESと判
定される。これに応じて、マイクロコンピュータ20の
内部カウンタCOの計測作動が終了する。
Then, the amplifier 120 receives the received signal and generates an amplified signal. Next, the binarization circuit 13
A value of 0 binarizes the amplitude of the amplified signal from the amplifier 120 with reference to a predetermined threshold to generate a binarized signal. Then, in step 230, the second
When the value signal is received as input data, it is determined as YES. In response, the measurement operation of the internal counter CO of the microcomputer 20 ends.

【0039】すると、ステップ240で、内部カウンタ
COの計測結果及び計測周波数F3の双方でもって、数
1の式に基づき上記測定対象中における超音波の伝搬時
間Tが算出される。
Then, in step 240, the propagation time T of the ultrasonic wave in the object to be measured is calculated based on the equation (1) based on both the measurement result of the internal counter CO and the measurement frequency F3.

【0040】[0040]

【数1】伝搬時間T=(内部カウンタCOのよる計数結
果)/(計数周波数F3) 以上説明したように、駆動回路100への周波数発生器
30からの周波数信号の出力をゲート回路50によって
停止した後、ゲート回路90は、上記短絡信号を受け
て、反転回路70と駆動回路100との間を短絡する一
方、上記遮断信号を受けて、反転回路70と駆動回路1
00との間を遮断する。
## EQU1 ## Propagation time T = (result of counting by internal counter CO) / (counting frequency F3) As described above, the output of the frequency signal from frequency generator 30 to drive circuit 100 is stopped by gate circuit 50. After receiving the short-circuit signal, the gate circuit 90 short-circuits the inversion circuit 70 and the drive circuit 100, while receiving the cut-off signal, the gate circuit 90 and the drive circuit 1
Cut off between 00 and 00.

【0041】従って、ゲート回路90は、上記短絡信号
を受けてから上記遮断信号を受ける迄の上記規定期間に
て、反転回路70からの反転周波数信号を駆動回路10
0に出力することになる。このため、駆動回路100
は、ゲート回路50による周波数信号の付与の停止後、
上記規定期間にて、ゲート回路90からの反転周波数信
号に基づく抑制信号をアナログスイッチ110を通して
超音波振動子10の圧電素子12に出力することにな
る。よって、超音波素子10の圧電素子12における不
要振動、ひいては不要信号が抑制される。
Therefore, the gate circuit 90 outputs the inverted frequency signal from the inverting circuit 70 to the drive circuit 10 during the specified period from when the short circuit signal is received to when the cutoff signal is received.
0 will be output. Therefore, the driving circuit 100
After stopping the application of the frequency signal by the gate circuit 50,
In the specified period, the suppression signal based on the inverted frequency signal from the gate circuit 90 is output to the piezoelectric element 12 of the ultrasonic transducer 10 through the analog switch 110. Therefore, unnecessary vibration in the piezoelectric element 12 of the ultrasonic element 10 and thus unnecessary signal are suppressed.

【0042】従って、測定距離H(図7参照)が短いた
めに、超音波振動子10は、その圧電素子12の不要信
号の発生中にて、反射体Sからの反射音波を受信し圧電
素子12から受信信号を出力しても、駆動回路110か
らアナログスイッチ110を通して抑制信号が圧電素子
12に出力されるため、圧電素子12の不要振動、ひい
ては不要信号が抑制される。
Accordingly, since the measuring distance H (see FIG. 7) is short, the ultrasonic vibrator 10 receives the reflected sound wave from the reflector S while the unnecessary signal of the piezoelectric element 12 is being generated, and Even if the received signal is output from the drive signal 12, the suppression signal is output from the drive circuit 110 to the piezoelectric element 12 through the analog switch 110, so that unnecessary vibration of the piezoelectric element 12 and thus unnecessary signal are suppressed.

【0043】よって、圧電素子12からの精度の良い受
信信号が得られる。これに伴い、増幅回路120からの
精度の良い増幅信号、ひいては2値化回路130からの
精度の良い2値化信号が得られる。この結果、伝搬時間
がマイクロコンピュータ20でもって精度良く算出され
る。 (第2実施形態)図3は本発明の第2実施形態を示して
いる。
Therefore, a highly accurate received signal from the piezoelectric element 12 can be obtained. With this, a highly accurate amplified signal from the amplifier circuit 120 and a highly accurate binary signal from the binarization circuit 130 are obtained. As a result, the propagation time is accurately calculated by the microcomputer 20. (Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.

【0044】本第2実施形態では、上記第1実施形態に
て述べた超音波振動子10に代えて超音波振動子10a
が採用されている。この超音波振動子10aの圧電素子
12aは、上記第1実施形態にて述べた駆動回路100
の駆動信号の周波数に近い周波数F4でもって、不要振
動を行う。これに応じて、圧電素子12aは周波数F4
を有する不要信号を発生する。
In the second embodiment, an ultrasonic oscillator 10a is used instead of the ultrasonic oscillator 10 described in the first embodiment.
Has been adopted. The piezoelectric element 12a of the ultrasonic transducer 10a is connected to the drive circuit 100 described in the first embodiment.
Unnecessary vibration is performed at a frequency F4 that is close to the frequency of the drive signal. In response, the piezoelectric element 12a has the frequency F4
Is generated.

【0045】本第2実施形態でのタイマ回路80は、上
記第1実施形態にて述べた規定期間と期間の異なる規定
期間を計測後にて、上記第1実施形態と同様に、ゲート
回路90に遮断信号を出力すると共に、アナログスイッ
チ回路110に切換信号を出力する。また、本第2実施
形態では、上記第1実施形態にて述べた周波数発生器6
0及び反転回路70の代えて、反転回路140が採用さ
れている。この反転回路140は、上記第1実施形態に
て述べた周波数発生器30からの周波数信号を受けて反
転周波数信号をゲート回路90に出力する。
The timer circuit 80 according to the second embodiment measures the specified period different from the specified period described in the first embodiment, and then controls the gate circuit 90 similarly to the first embodiment. It outputs a cutoff signal and outputs a switching signal to the analog switch circuit 110. In the second embodiment, the frequency generator 6 described in the first embodiment is used.
An inverting circuit 140 is employed in place of the 0 and the inverting circuit 70. The inverting circuit 140 receives the frequency signal from the frequency generator 30 described in the first embodiment and outputs an inverted frequency signal to the gate circuit 90.

【0046】ゲート回路90は、上記第1実施形態と実
質的同様に、タイマ回路80からの短絡信号を受けてか
ら遮断信号を受ける迄の上記規定期間にて、反転回路1
40からの反転周波数信号を駆動回路100に出力す
る。駆動回路100は、上記第1実施形態と実質的同様
に、上記反転周波数信号に応答して、反転駆動信号をア
ナログスイッチ110を介して超音波振動子10aの圧
電素子12aに付与する。当該反転駆動信号は、上記第
1実施形態にて述べた抑制信号と実質的に同様に、圧電
素子12aの不要振動を抑制する役割を果たす。その他
の構成は上記第1実施形態と実質的に同様である。
In substantially the same manner as in the first embodiment, the gate circuit 90 operates in the inversion circuit 1 during the specified period from when the short circuit signal is received from the timer circuit 80 to when the cutoff signal is received.
The inversion frequency signal from 40 is output to the drive circuit 100. The drive circuit 100 applies the inversion drive signal to the piezoelectric element 12a of the ultrasonic transducer 10a via the analog switch 110 in response to the inversion frequency signal in substantially the same manner as in the first embodiment. The inversion drive signal plays a role of suppressing unnecessary vibration of the piezoelectric element 12a substantially in the same manner as the suppression signal described in the first embodiment. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment.

【0047】このように構成された本第2実施形態で
は、ゲート回路50が駆動回路100への周波数発生器
30からの周波数信号の出力を停止した後、ゲート回路
90は、タイマ回路80からの短絡信号を受けて、反転
回路140と駆動回路100との間を短絡する。よっ
て、ゲート回路90は、周波数発生器30からの反転周
波数信号を駆動回路100に出力する。これに伴い、駆
動回路100は、当該反転周波数信号に応答して、反転
駆動信号をアナログスイッチ110を通して超音波振動
子10aの圧電素子12aに付与する。
In the second embodiment configured as above, after the gate circuit 50 stops outputting the frequency signal from the frequency generator 30 to the drive circuit 100, the gate circuit 90 outputs the signal from the timer circuit 80. Upon receiving the short-circuit signal, the inverter circuit 140 and the drive circuit 100 are short-circuited. Therefore, the gate circuit 90 outputs the inverted frequency signal from the frequency generator 30 to the drive circuit 100. Accordingly, the drive circuit 100 provides the inverted drive signal to the piezoelectric element 12a of the ultrasonic transducer 10a through the analog switch 110 in response to the inverted frequency signal.

【0048】その後、タイマ回路60は、上記規定期間
の計測後にて、ゲート回路140に遮断信号を出力す
る。但し、本第2実施形態での上記規定期間(図4にて
符号t2参照)は、上記第1実施形態での規定期間と実
質的同様に、圧電素子10aに上記駆動信号を付与後、
反転駆動信号を付与する期間であって、予め実験で決定
されている。また、上記規定期間は上記反転駆動信号の
周期の整数倍の期間ではない(図4参照)。
Thereafter, the timer circuit 60 outputs a cutoff signal to the gate circuit 140 after the measurement of the specified period. However, the specified period (see reference numeral t2 in FIG. 4) in the second embodiment is substantially the same as the specified period in the first embodiment, after the drive signal is applied to the piezoelectric element 10a.
This is a period during which the inversion drive signal is applied, and is determined in advance by experiments. Further, the specified period is not an integral multiple of the period of the inversion drive signal (see FIG. 4).

【0049】しかして、ゲート回路90は、上記遮断信
号を受けて、反転回路140と駆動回路100との間を
遮断する。よって、ゲート回路90は、駆動回路100
への上記反転周波数信号の出力を停止する。その他の作
用は、上記第1実施形態と実質的に同様である。以上説
明したように、駆動回路100は、ゲート回路50によ
るその周波数信号の付与の停止後、上記規定期間にて、
ゲート回路90からの反転周波数信号に基づく反転駆動
信号をアナログスイッチ110を通して超音波振動子1
0aの圧電素子12aに付与する。
Thus, the gate circuit 90 cuts off between the inverting circuit 140 and the drive circuit 100 in response to the cutoff signal. Therefore, the gate circuit 90 includes the driving circuit 100
The output of the inverted frequency signal to is stopped. Other operations are substantially the same as those of the first embodiment. As described above, after the driving circuit 100 stops applying the frequency signal by the gate circuit 50, the driving circuit 100
The inversion drive signal based on the inversion frequency signal from the gate circuit 90 is passed through the analog switch 110 to the ultrasonic vibrator 1.
0a is applied to the piezoelectric element 12a.

【0050】この場合には、圧電素子12aに上記駆動
信号を付与した後、上記反転駆動信号を付与しない場合
に比べて、圧電素子12aの不要信号が抑制される。例
えば、図5及び図6に示すように、圧電素子12aによ
る受信信号の受信前の期間と、上記受信信号の受信後の
後部期間t3との双方で、上記不要信号が抑制されてい
ることが分かる。
In this case, after the drive signal is applied to the piezoelectric element 12a, unnecessary signals of the piezoelectric element 12a are suppressed as compared with the case where the inversion drive signal is not applied. For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the unnecessary signal may be suppressed both in a period before the reception of the reception signal by the piezoelectric element 12a and in a rear period t3 after the reception of the reception signal. I understand.

【0051】このように、圧電素子12aによる上記不
要信号が抑制されることは、圧電素子12aの不要振動
が抑制されることを意味する。よって、本第2実施形態
によれば、圧電素子12aの不要振動の周波数が上記駆
動信号の周波数に近い場合には、上記第1実施形態にて
述べた抑制信号に代えて反転駆動信号を採用することに
より、上記第1実施形態と実質的に同様の効果が得られ
る。
As described above, suppression of the unnecessary signal by the piezoelectric element 12a means that unnecessary vibration of the piezoelectric element 12a is suppressed. Therefore, according to the second embodiment, when the frequency of the unnecessary vibration of the piezoelectric element 12a is close to the frequency of the drive signal, the inverted drive signal is used instead of the suppression signal described in the first embodiment. By doing so, substantially the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0052】また、本第2実施形態によれば、上述の如
く、上記抑制信号に代えて上記反転駆動信号が採用され
る。当該反転駆動信号は、上述の如く、上記駆動信号の
ための周波数発信器30からの周波数信号を基に発生す
る。従って、上記反転駆動信号のための周波数発信器を
設ける必要がないため、上記第1実施形態に比べて、伝
搬時間の測定装置の電気回路構成を簡易化し得る。
According to the second embodiment, as described above, the inverted drive signal is employed instead of the suppression signal. The inverted drive signal is generated based on the frequency signal from the frequency transmitter 30 for the drive signal as described above. Therefore, since there is no need to provide a frequency oscillator for the inversion drive signal, the electric circuit configuration of the propagation time measuring device can be simplified as compared with the first embodiment.

【0053】なお、本第2実施形態では、圧電素子12
aの駆動信号が、圧電素子12a の不要振動の周波数に
近い周波数場合につき述べたが、、圧電素子12aの駆
動信号が、圧電素子12a の不要振動の周波数と同一の
場合にも、上記反転駆動信号のための周波数発信器を設
ける必要がないため、本第2実施形態と同様の効果が得
られる。
In the second embodiment, the piezoelectric element 12
The case where the drive signal of the piezoelectric element 12a is close to the frequency of the unnecessary vibration of the piezoelectric element 12a has been described. However, even when the drive signal of the piezoelectric element 12a is the same as the frequency of the unnecessary vibration of the piezoelectric element 12a, Since there is no need to provide a frequency transmitter for signals, the same effects as in the second embodiment can be obtained.

【0054】なお、本発明の実施にあたり、超音波に限
ることなく、可聴音波等の各種の音波を用いて上記測定
対象中の伝搬時間を測定するようにしても、上記各実施
形態と同様の作用効果が得られる。また、本発明の実施
にあたり、上記各実施形態のフローチャートにおける各
ステップは、それぞれ、機能実行手段としてハードロジ
ック構成により実行するようしてもよい。
In carrying out the present invention, the propagation time in the object to be measured may be measured by using various sound waves such as audible sound waves without being limited to the ultrasonic waves. An effect can be obtained. Further, in implementing the present invention, each step in the flowchart of each of the above embodiments may be executed by a hardware logic configuration as a function executing unit.

【0055】さらに、本発明の実施にあたり、測定対象
としては、ガソリン及び水などの液体、及び気体(例え
ば、大気)を問わず、超音波振動子10、10aとして
は、圧電素子を採用した音波振動子であるならば、バイ
モルフ型超音波振動子、PZT型超音波振動子の各種の
音波振動子を採用してもよい。なお、本発明に実施にあ
たり、例えば、車両の一部に設けられた超音波振動子か
ら送信された超音波の反射超音波を利用して当該車両の
周囲の障害物を知るようにしたコナーソナー、その他、
超音波振動子から送信された超音波の反射超音波を利用
した装置に適用してもよい。
Further, in the practice of the present invention, the ultrasonic transducers 10 and 10a employ a piezoelectric element as the ultrasonic transducers 10 and 10a, regardless of whether the object to be measured is a liquid such as gasoline or water or a gas (for example, the atmosphere). If it is a vibrator, various kinds of sound wave vibrators such as a bimorph ultrasonic vibrator and a PZT ultrasonic vibrator may be employed. In implementing the present invention, for example, a conner sonar that uses a reflected ultrasonic wave of an ultrasonic wave transmitted from an ultrasonic vibrator provided in a part of a vehicle to know an obstacle around the vehicle, Others
The present invention may be applied to an apparatus using reflected ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic transducer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the microcomputer of FIG.

【図3】本発明の第2実施形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】上記第2実施形態における駆動信号及び反転駆
動信号を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing a drive signal and an inverted drive signal in the second embodiment.

【図5】上記第2実施形態における超音波振動子の圧電
素子に反転駆動信号を付与した場合にて超音波振動子と
伝搬時間の測定装置との間の信号ラインの電位を計測し
た結果を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 shows a result of measuring a potential of a signal line between the ultrasonic transducer and a propagation time measuring device when an inversion drive signal is applied to the piezoelectric element of the ultrasonic transducer according to the second embodiment. It is a timing chart shown.

【図6】超音波振動子の圧電素子に反転駆動信号を付与
しない場合にて超音波振動子と伝搬時間の測定装置との
間の信号ラインの電位を計測した結果を示すタイミング
チャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing a result of measuring a potential of a signal line between the ultrasonic vibrator and a propagation time measuring device when an inversion drive signal is not applied to a piezoelectric element of the ultrasonic vibrator.

【図7】伝搬時間の測定装置及び超音波振動子を示すブ
ロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an apparatus for measuring a propagation time and an ultrasonic transducer.

【図8】超音波振動子を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an ultrasonic transducer.

【図9】図7に示す伝搬時間の測定装置と超音波振動子
との間の信号ラインの電位を測定した結果を示すタイミ
ングチャートである。
9 is a timing chart showing a result of measuring a potential of a signal line between the propagation time measuring device shown in FIG. 7 and the ultrasonic transducer.

【図10】超音波振動子を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing an ultrasonic transducer.

【図11】駆動信号及び不要信号の逆位相の信号を示す
タイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart showing signals of opposite phases to the drive signal and the unnecessary signal.

【図12】超音波振動子の圧電素子にその不要信号の逆
位相の信号を付与した場合を示すタイミングチャートで
ある。
FIG. 12 is a timing chart showing a case where a signal having a phase opposite to that of an unnecessary signal is applied to a piezoelectric element of an ultrasonic transducer.

【図13】超音波振動子の圧電素子にその不要信号の逆
位相の信号を付与しない場合を示すタイミングチャート
である。
FIG. 13 is a timing chart showing a case where a signal having a phase opposite to that of an unnecessary signal is not applied to the piezoelectric element of the ultrasonic transducer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…マイクロコンピュータ、30、60…周波数発生
器、50、90…ゲート回路、70、140…反転回
路、100…駆動回路。
Reference numeral 20: microcomputer, 30, 60: frequency generator, 50, 90: gate circuit, 70, 140: inverting circuit, 100: driving circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 豊 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 近藤 拓也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 高橋 利光 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 2G047 AA01 BA02 BC02 CA01 GB11 GB35 GF11 5J083 AA02 AB20 AC19 AD08 AD30 AE10 AF01 BA01 BE30 BE33 CA15 CB01 CC01 EA05 EA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yutaka Suzuki 14 Iwatani, Shimowakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Prefecture Inside the Japan Automobile Parts Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Toshimitsu Takahashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term (reference) 2G047 AA01 BA02 BC02 CA01 GB11 GB35 GF11 5J083 AA02 AB20 AC19 AD08 AD30 AE10 AF01 BA01 BE30 BE33 CA15 CB01 CC01 EA05 EA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音波振動子に内蔵された圧電素子を駆動
信号により振動させて前記音波振動子から音波を送信
し、 前記送信された音波の反射音波を前記音波振動子でもっ
て受信し前記圧電素子から受信出力を発生する音波送受
信方法において、 前記圧電素子への前記駆動信号の出力停止後、前記圧電
素子の不要振動を抑える抑制信号を前記圧電素子に出力
することを特徴とする音波送受信方法。
1. A piezoelectric element built in a sound wave vibrator is vibrated by a drive signal to transmit a sound wave from the sound wave vibrator, and a reflected sound wave of the transmitted sound wave is received by the sound wave vibrator and the piezoelectric wave is received. A sound wave transmitting / receiving method for generating a reception output from an element, comprising: after stopping output of the drive signal to the piezoelectric element, outputting a suppression signal to suppress unnecessary vibration of the piezoelectric element to the piezoelectric element. .
【請求項2】 前記音波振動子の固有周波数を有する信
号を前記抑制信号として前記圧電素子に出力することを
特徴とする請求項1に記載の音波送受信方法。
2. The sound wave transmitting / receiving method according to claim 1, wherein a signal having a natural frequency of the sound wave oscillator is output to the piezoelectric element as the suppression signal.
【請求項3】 前記駆動信号の逆位相の信号を前記抑制
信号として前記圧電素子に出力することを特徴とする請
求項1に記載の音波送受信方法。
3. The sound wave transmitting / receiving method according to claim 1, wherein a signal having an opposite phase to the drive signal is output to the piezoelectric element as the suppression signal.
【請求項4】 圧電素子を内蔵してこの圧電素子(1
2、12a)の振動に基づき音波を送信し、この送信さ
れた音波の反射音波を受信し前記圧電素子から受信出力
を発生する音波振動子(10、10a)と、 前記圧電素子を振動させるように前記圧電素子に駆動信
号を出力する駆動信号出力手段(30、50)とを備え
る音波送受信装置において、 前記駆動信号出力手段による前記圧電素子への前記駆動
信号の出力停止後、前記圧電素子の不要振動を抑制する
抑制信号を前記圧電素子に出力する抑制信号出力手段
(60、70、90、100、140)を備えたことを
特徴とする音波送受信装置。
4. A piezoelectric element (1) having a built-in piezoelectric element.
A sound wave is transmitted based on the vibration of 2, 2a), a sound wave vibrator (10, 10a) that receives a reflected sound wave of the transmitted sound wave and generates a reception output from the piezoelectric element, and vibrates the piezoelectric element. And a drive signal output means (30, 50) for outputting a drive signal to the piezoelectric element. After the drive signal output means stops outputting the drive signal to the piezoelectric element, A sound wave transmitting / receiving device comprising a suppression signal output means (60, 70, 90, 100, 140) for outputting a suppression signal for suppressing unnecessary vibration to the piezoelectric element.
【請求項5】 前記抑制信号出力手段は、前記音波振動
子の固有周波数を有する信号を前記抑制信号として前記
圧電素子に出力することを特徴とする請求項4に記載の
音波送受信装置。
5. The sound wave transmitting / receiving device according to claim 4, wherein the suppression signal output unit outputs a signal having a natural frequency of the sound wave transducer to the piezoelectric element as the suppression signal.
【請求項6】 前記抑制信号出力手段は、前記圧電素子
に前記駆動信号と逆位相の信号を前記抑制信号として出
力することを特徴とする請求項4に記載の音波送受信装
置。
6. The sound wave transmitting / receiving apparatus according to claim 4, wherein the suppression signal output unit outputs a signal having a phase opposite to the drive signal to the piezoelectric element as the suppression signal.
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