JP2018021810A - Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method - Google Patents

Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP2018021810A
JP2018021810A JP2016152557A JP2016152557A JP2018021810A JP 2018021810 A JP2018021810 A JP 2018021810A JP 2016152557 A JP2016152557 A JP 2016152557A JP 2016152557 A JP2016152557 A JP 2016152557A JP 2018021810 A JP2018021810 A JP 2018021810A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmitter
ultrasonic
receiver
frequency
displacement measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016152557A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6815786B2 (en
Inventor
祥希 大野
Yoshiki Ono
祥希 大野
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.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority to JP2016152557A priority Critical patent/JP6815786B2/en
Publication of JP2018021810A publication Critical patent/JP2018021810A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6815786B2 publication Critical patent/JP6815786B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic displacement measuring device that facilitates generation of a beat signal at a receiver, restrains costs, and is accurate and energy saving even in the case of measuring distance from a small target at a high frequency.SOLUTION: An ultrasonic displacement measuring device includes: a first transmitter 3 for transmitting an ultrasonic wave at a first frequency as a consecutive wave; a second transmitter 2 for transmitting an ultrasonic burst wave continuing only for a prescribed time at a second frequency different from the first frequency; a receiver 1 located at a position where ultrasonic beams transmitted by the first transmitter 3 and the second transmitter 2 overlap; and an analyzer for finding a reception time reference point from phases of signals obtained by the receiver 1 and finding distance between the first transmitter 3 or second transmitter 2 and the receiver 1 on the basis of time at which the second transmitter 2 started transmission and the reception time reference point.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波を用いた高精度位置計測の装置及び方法であり、特に超音波の伝搬時間を利用してデバイス間の相対距離を計測する超音波変位計測装置及び超音波変位計測方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for high-accuracy position measurement using ultrasonic waves, and more particularly to an ultrasonic displacement measurement apparatus and an ultrasonic displacement measurement method for measuring a relative distance between devices using ultrasonic propagation time. .

従来、超音波を利用して、基準点からある距離だけ離れた位置にある空気中の測定対象物の変位を測定する技術が知られている。超音波による距離計測は、人が入るには危険な場所での計測や、距離計測を連続的に管理する場合などにも有用であり、空中でも液中でも金属の中でも、音が伝わる環境ならば、距離計測が可能となる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for measuring the displacement of an object to be measured in air at a position away from a reference point by using an ultrasonic wave is known. Ultrasonic distance measurement is useful in places where it is dangerous for people to enter, and when managing distance measurement continuously, etc. If it is an environment where sound can be transmitted in the air, liquid or metal Distance measurement is possible.

超音波の送受信には超音波素子を使用する。超音波素子は超音波の送信機でもあり、受信機の役割も果たす。距離計測用の超音波周波数の選定は、周波数が低い(波長が長い)ほど、減衰が小さく、遠くまで届くこと、周波数が高い(波長が短い)ほど、距離分解能が高いこと、より超音波の指向特性と到達距離により決定している。   An ultrasonic element is used for transmission and reception of ultrasonic waves. The ultrasonic element is also an ultrasonic transmitter and serves as a receiver. The selection of the ultrasonic frequency for distance measurement is such that the lower the frequency (the longer the wavelength), the smaller the attenuation, the farther the distance, the higher the frequency (the shorter the wavelength), the higher the distance resolution, It is determined by the directivity and range.

また、波動による距離計測としては、超音波の他に、光波、電磁波等が利用されているが、超音波による距離計測は、電磁波、光波に比べて伝搬速度が遥かに遅いことから、計測に要する時間軸が長く、処理が容易で精度良く測定できること、波長が短いため分解能が高く、精度良く測定できること、人体への安全性が高く、環境にも優しいこと、比較的安価であること、などの利点がある。   In addition to ultrasonic waves, light waves, electromagnetic waves, etc. are used as distance measurements by waves. However, ultrasonic wave distance measurements are much slower than electromagnetic waves and light waves, so they are used for measurement. Long time axis, easy processing, accurate measurement, short wavelength, high resolution, accurate measurement, high human safety, environmental friendliness, relatively low cost, etc. There are advantages.

超音波を利用して、基準点からある距離だけ離れた位置にある空気中の測定対象物の変位を測定する技術では、対象物に超音波を照射し、その送信時刻と対象物における受信時刻との差に基づいて対象物の変位を測定するものが知られている。このような変位測定装置では、超音波の受信を検出するための電圧閾値の決定方法が変位測定精度において重要となり、受信強度の低下に伴い到達時間の判定に誤差が増加する。さらに、超音波の空気中における減衰や分散の影響によって、対象物に到達するまでの経路においてその波形が変化し、その波形変化が受信時刻の決定において障害となる。   In technology that uses ultrasonic waves to measure the displacement of a measurement object in the air at a certain distance from the reference point, the object is irradiated with ultrasonic waves, and its transmission time and reception time at the object What measures the displacement of a target object based on the difference with is known. In such a displacement measuring apparatus, a method for determining a voltage threshold for detecting reception of ultrasonic waves is important in displacement measurement accuracy, and an error increases in determination of arrival time as the received intensity decreases. Furthermore, due to the influence of attenuation and dispersion of ultrasonic waves in the air, the waveform changes in the path to reach the object, and the waveform change becomes an obstacle in determining the reception time.

そのため、超音波の受信時刻を検出するために超音波の受信電圧閾値を利用せず、周波数掃引波の超音波を用い、送信信号と受信信号との位相差に基づく変位測定法が提案されている。しかしながら、測定可能な変位の範囲が超音波の一波長以内に限られる。   Therefore, a displacement measurement method based on the phase difference between the transmission signal and the reception signal using the frequency sweep wave ultrasonic wave is not used to detect the reception time of the ultrasonic wave but using the ultrasonic reception voltage threshold. Yes. However, the range of displacement that can be measured is limited to within one wavelength of the ultrasonic wave.

そこで、波長より広い範囲にわたって変化する変位を、波長より十分微小な分解能を持って高精度で計測するため、異なる2つの周波数f1及びf2による位相遅延計測を切り替えながら2度行うことで、実質的に「f1−f2」の周波数を使用して位相を計測することが知られ、特許文献1に記載されている。   Therefore, in order to measure the displacement that changes over a wider range than the wavelength with high resolution with a resolution that is sufficiently finer than the wavelength, the phase delay measurement using two different frequencies f1 and f2 is performed twice while switching. It is known to measure the phase using a frequency of “f1−f2”, and is described in Patent Document 1.

また、波形発生器から波形受信機へタイミング情報を正確に伝達するため、超音波バーストを送信することが知られているが、超音波バーストは周波数スペクトラムにおいて無限の広がりを持っている。それに対し、実在の波形発生器、波動伝搬媒質及び波形受信機は、不均等な振幅周波数特性及び位相周波数特性を多少なり有している。そのため、矩形の電気信号パルスや矩形の超音波バーストは受信端において変形を受け、タイミング情報を厳密に伝達することが困難である。   In addition, it is known to transmit an ultrasonic burst in order to accurately transmit timing information from the waveform generator to the waveform receiver, but the ultrasonic burst has an infinite spread in the frequency spectrum. In contrast, existing waveform generators, wave propagation media and waveform receivers have somewhat uneven amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics. Therefore, rectangular electric signal pulses and rectangular ultrasonic bursts are deformed at the receiving end, and it is difficult to strictly transmit timing information.

特に、超音波変位計測装置で使用している圧電セラミック素子は狭帯域の周波数特性を有するため、受信波形は強い歪みを受ける。また、超音波バーストの前縁のような、信号的に過渡応答特性の強く影響する領域を使用すると、送受信素子の特性のばらつきが計測精度やタイミング情報の伝達精度に影響を与えやすくなる。さらに、波形の包絡線は伝送路の振幅周波数特性及び位相周波数特性の双方の影響を受けるため、これら特性を有する伝送路を利用する場合には、包絡線の形状が変化し易くなり、その結果、タイミング情報の伝達精度が低下する。   In particular, since the piezoelectric ceramic element used in the ultrasonic displacement measuring apparatus has a narrow band frequency characteristic, the received waveform is subjected to strong distortion. In addition, if a region such as the leading edge of an ultrasonic burst that has a strong influence on the transient response characteristic in terms of signal is used, variations in the characteristics of the transmitting and receiving elements tend to affect the measurement accuracy and the transmission accuracy of timing information. Furthermore, since the envelope of the waveform is affected by both the amplitude frequency characteristic and the phase frequency characteristic of the transmission line, when using a transmission line having these characteristics, the shape of the envelope is likely to change, and as a result The transmission accuracy of timing information is reduced.

この欠点を補い精度を向上するため、位相の一致する点がただ一つ設けられた送信信号として、二つの周波数からなるうなり信号となった超音波バーストを送信し、この位相一致点を受信時刻基準点とする位相一致法と呼ばれる測定手段が知られ、例えば、特許文献2に記載されている。   In order to compensate for this defect and improve accuracy, an ultrasonic burst that is a beat signal consisting of two frequencies is transmitted as a transmission signal with only one phase matching point, and this phase matching point is received at the reception time. A measuring means called a phase matching method using a reference point is known, and is described in Patent Document 2, for example.

特開2004−191145号公報JP 2004-191145 A 特許第4621924号公報Japanese Patent No. 4621924

上記従来技術である位相一致法は、良質なうなりを発生して受信することが重要となる。そのため、特許文献2では、送信機で周波数信号を複数生成し、位相を調整した後、複数の周波数信号を合成している。そして、生成された合成波形を記憶し、D/A変換してアナログ信号に変換する。さらに、増幅部でアナログ信号を増幅して超音波素子である圧電型セラミック振動体を駆動し、合成された複数の周波数信号を超音波で受信機へ送信している。   In the phase matching method, which is the conventional technique, it is important to generate and receive a high-quality beat. For this reason, in Patent Document 2, a plurality of frequency signals are generated by the transmitter, the phase is adjusted, and then the plurality of frequency signals are synthesized. Then, the generated composite waveform is stored, D / A converted and converted into an analog signal. Further, the amplification unit amplifies the analog signal to drive the piezoelectric ceramic vibrating body, which is an ultrasonic element, and transmits a plurality of synthesized frequency signals to the receiver using ultrasonic waves.

したがって、合成波形の生成に複雑な処理が必要でコスト高となるばかりでなく、増幅部はアナログ信号を扱うため、無駄な消費電力を必要とし、歪みの少ない良質なうなりが必要となる。また、超音波素子を駆動するには大振幅、高出力が必要になり、高周波数で駆動するには超音波としては比較的に低周波数の40kHzで駆動せざるを得なかった。   Therefore, not only is complicated processing necessary for generating a synthesized waveform and the cost is high, but also the amplification unit handles analog signals, so it requires wasteful power consumption and requires high quality beats with less distortion. In addition, driving the ultrasonic element requires a large amplitude and a high output, and driving at a high frequency has to drive the ultrasonic wave at a relatively low frequency of 40 kHz.

また、低周波数の超音波素子は低エネルギで振動を発生できるが、遠方まで伝達すると、そのビーム径は大きくなり、特許文献2に記載のものでは小型のターゲットの位置測定には不向きであった。さらに、小ビーム径を持つ高周波数素子は、駆動させるためにより高いエネルギを必要としており、電気回路的に合成して良質な合成波形としてうなりを発生させることが極めて困難であった。   In addition, although the low-frequency ultrasonic element can generate vibration with low energy, the beam diameter increases when transmitted to a distant place, and the one described in Patent Document 2 is not suitable for position measurement of a small target. . Furthermore, a high-frequency element having a small beam diameter requires higher energy for driving, and it is extremely difficult to generate a beat as a high-quality composite waveform by synthesizing in an electric circuit.

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、受信機での合成波形の生成を簡単にし、コストを抑制すると共に、高周波数で小型のターゲットの距離測定を高精度で行う場合においても、省エネルギで歪みの低減化を図ることにある。   The object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, simplify the generation of a composite waveform at the receiver, reduce costs, and perform distance measurement of a small target at high frequency with high accuracy. The purpose is to save energy and reduce distortion.

上記目的を達成するため、本発明は、送信機から受信機へ超音波ビームを送信して、送信から受信までの伝搬時間を求めることより前記送信機と前記受信機間における距離を測定する超音波変位計測装置において、第1周波数で連続波として超音波を送信する第1送信機と、前記第1周波数とは異なる第2周波数で所定時間だけ連続する超音波バースト波を送信する第2送信機と、前記第1送信機及び第2送信機から送信される前記超音波ビームが重なる位置に配置された前記受信機と、前記受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求め、前記第2送信機で送信を開始した時刻と前記受信時刻基準点とに基づいて前記第1送信機あるいは前記第2送信機と前記受信機間における距離を求める解析装置と、を備えたものである。   In order to achieve the above object, the present invention transmits an ultrasonic beam from a transmitter to a receiver and obtains a propagation time from transmission to reception to measure the distance between the transmitter and the receiver. In the acoustic displacement measuring apparatus, a first transmitter that transmits an ultrasonic wave as a continuous wave at a first frequency, and a second transmission that transmits an ultrasonic burst wave continuous for a predetermined time at a second frequency different from the first frequency. A reception time reference point from the receiver, the receiver arranged at the position where the ultrasonic beams transmitted from the first transmitter and the second transmitter overlap, and the phase of the signal obtained by the receiver An analysis device for obtaining a distance between the first transmitter or the second transmitter and the receiver based on a time when transmission is started by the second transmitter and the reception time reference point It is.

これにより、送信機から送信される超音波ビームが重なる位置に受信機を配置し、受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求めるので、合成波形の生成処理がより容易で、高出力、高周波数の超音波を利用することが可能となり、小型のターゲットの距離測定を高精度で行うことができる。   Thereby, the receiver is arranged at a position where the ultrasonic beams transmitted from the transmitter overlap, and the reception time reference point is obtained from the phase of the signal obtained by the receiver, so that the generation process of the composite waveform is easier, High-power, high-frequency ultrasonic waves can be used, and distance measurement of a small target can be performed with high accuracy.

また、上記のものにおいて、前記第1送信機及び第2送信機は、超音波素子をオンオフ信号で駆動するスイッチ回路を備えたことが望ましい。
これにより、駆動回路の消費電力を低減し、高周波数の超音波の送信が可能となる。
In the above configuration, it is preferable that the first transmitter and the second transmitter include a switch circuit that drives the ultrasonic element with an on / off signal.
As a result, the power consumption of the drive circuit is reduced, and high-frequency ultrasonic waves can be transmitted.

さらに、上記のものにおいて、前記第1送信機は前記受信機の中心軸上に前記受信機と正対するように配置され、前記第2送信機は前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことが望ましい。
これにより、第2送信機と受信機間の距離を正確に測定できる。
Further, in the above, the first transmitter is disposed on the central axis of the receiver so as to face the receiver, and the second transmitter is in a direction that forms a predetermined angle with the central axis. It is desirable that it is arranged.
Thereby, the distance between the second transmitter and the receiver can be accurately measured.

さらに、上記のものにおいて、前記第2送信機は前記受信機の中心軸上に前記受信機と正対するように配置され、前記第1送信機は前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことが望ましい。
これにより、受信機の中心軸に沿った距離がより正確に測定できる。
Furthermore, in the above, the second transmitter is disposed on the central axis of the receiver so as to face the receiver, and the first transmitter is in a direction that forms a predetermined angle with the central axis. It is desirable that it is arranged.
Thereby, the distance along the central axis of the receiver can be measured more accurately.

さらに、上記のものにおいて、前記第2送信機は複数配置されたことが望ましい。
これにより、より正確で信頼性の高い距離測定が可能となる。
Furthermore, in the above, it is desirable that a plurality of the second transmitters are arranged.
This enables more accurate and reliable distance measurement.

さらに、上記のものにおいて、前記第1送信機及び前記第2送信機は、前記受信機から所定距離だけ隔てた垂直平面上に配置されたことが望ましい。
これにより、受信機から垂直平面までの距離測定がより正確で高い信頼性で可能となる。
Further, in the above, it is preferable that the first transmitter and the second transmitter are arranged on a vertical plane separated from the receiver by a predetermined distance.
This enables distance measurement from the receiver to the vertical plane with higher accuracy and higher reliability.

さらに、上記のものにおいて、前記解析装置は、前記第2送信機で送信を開始した時刻を決定するトリガ信号によって前記受信機で得られた信号をサンプリングすることが望ましい。
これにより、送信から受信までの伝搬時間の算出がより正確となる。
Furthermore, in the above, it is desirable that the analysis device samples a signal obtained by the receiver by a trigger signal that determines a time when transmission is started by the second transmitter.
Thereby, the calculation of the propagation time from transmission to reception becomes more accurate.

さらに、上記のものにおいて、前記第1送信機は、前記受信機から所定距離だけ隔てた前記中心軸に対して垂直な垂直平面上に配置され、前記第2送信機は前記垂直平面上で前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことが望ましい。
これにより、受信機から垂直平面までの距離測定がより正確で高い信頼性で可能となる。
Further, in the above, the first transmitter is disposed on a vertical plane perpendicular to the central axis and separated from the receiver by a predetermined distance, and the second transmitter is disposed on the vertical plane. It is desirable that the central axis is arranged in a direction that forms a predetermined angle.
This enables distance measurement from the receiver to the vertical plane with higher accuracy and higher reliability.

さらに、上記のものにおいて、前記第1送信機による超音波ビームサイズは前記第2送信機よりも大きくなったことが望ましい。
これにより、測定軸方向の測定可能エリアを広げると共に、測定軸方向以外による影響を避けることができる。
Furthermore, in the above, it is preferable that the ultrasonic beam size by the first transmitter is larger than that of the second transmitter.
As a result, the measurable area in the measurement axis direction can be expanded, and influences other than the measurement axis direction can be avoided.

また、本発明は、第1送信機で第1周波数の連続波となる超音波を送信し、第2送信機で前記第1周波数とは異なる第2周波数で所定時間だけ連続する超音波バースト波を送信し、前記第1送信機及び第2送信機から送信される前記超音波ビームが重なる位置に配置された前記受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求め、前記第2送信機で送信を開始した時刻と前記受信時刻基準点とに基づいて前記第1送信機あるいは前記第2送信機と前記受信機間における距離を求めるものである。   The present invention also provides an ultrasonic burst wave that is transmitted for a predetermined time at a second frequency different from the first frequency by the second transmitter, wherein the first transmitter transmits an ultrasonic wave that is a continuous wave of the first frequency. The reception time reference point is obtained from the phase of the signal obtained by the receiver arranged at a position where the ultrasonic beams transmitted from the first transmitter and the second transmitter overlap with each other, and the second The distance between the first transmitter or the second transmitter and the receiver is obtained based on the time when transmission is started by the transmitter and the reception time reference point.

本発明によれば、周波数が異なる複数の送信機から送信される超音波ビームが重なる空間位置に受信機を配置し、受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求めるので、受信機でのうなり信号の生成を容易にし、コストを抑制すると共に、高周波数で小型のターゲットの距離測定を行う場合においても、高精度で省エネルギなものとすることができる。   According to the present invention, the receiver is arranged at a spatial position where the ultrasonic beams transmitted from a plurality of transmitters having different frequencies overlap, and the reception time reference point is obtained from the phase of the signal obtained by the receiver. This makes it possible to easily generate a beat signal in the machine, reduce costs, and achieve high accuracy and energy saving even when measuring the distance of a small target at a high frequency.

本発明の実施形態に係る超音波変位計測装置の基本構成図1 is a basic configuration diagram of an ultrasonic displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 他の実施形態に係る超音波変位計測装置の基本構成図Basic configuration diagram of an ultrasonic displacement measuring apparatus according to another embodiment 図2の配置とした場合の測定可能エリアを示す図The figure which shows the measurable area at the time of setting as FIG. 一実施形態における超音波素子の駆動回路を示すブロック図The block diagram which shows the drive circuit of the ultrasonic element in one Embodiment 一実施形態における全体の信号処理を示すブロック図The block diagram which shows the whole signal processing in one Embodiment 一実施形態における送信機の信号処理の詳細を示すブロック図Block diagram showing details of transmitter signal processing in one embodiment 一実施形態における受信機の信号処理の詳細を示すブロック図The block diagram which shows the detail of the signal processing of the receiver in one Embodiment うなり信号と位相一致点の関係を示した説明図Explanatory diagram showing relationship between beat signal and phase match point 従来技術による超音波による測定原理を示す説明図Explanatory diagram showing the measurement principle using ultrasonic waves according to the prior art 従来技術による位相一致法におけるうなり波の合成方法を示す説明図Explanatory drawing showing how to synthesize beat waves in the phase matching method according to the prior art 超音波変位計測装置のビームサイズと送信周波数及び距離の関係を示すグラフGraph showing the relationship between beam size, transmission frequency and distance of ultrasonic displacement measuring device 超音波変位計測装置のエネルギ密度と送信周波数及び距離の関係を示すグラフGraph showing relationship between energy density, transmission frequency and distance of ultrasonic displacement measuring device 送信周波数を40kHz、300kHzとした場合のビームサイズの実測値を示すグラフA graph showing the actual measurement value of the beam size when the transmission frequency is 40 kHz and 300 kHz 従来技術による超音波バーストを送信した場合の受信波形を記録したグラフA graph that records the received waveform when transmitting an ultrasonic burst according to the prior art 一実施形態における受信波形を記録したグラフThe graph which recorded the received waveform in one Embodiment 他の実施形態における送信機と受信機のレイアウトを示した図The figure which showed the layout of the transmitter and receiver in other embodiment

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

超音波距離計測は、空中でも液中でも金属の中でも、音が伝わる環境ならば、距離計測が可能となり、測定距離が60mmから10mと長い。それにより、種々のポジショニングとして、ロボット吸着前の高さ制御、ロボットアームの位置決め、鋼板の位置ずれ検出、工作機械等の位置決め、溶接位置の倣い制御、液晶ガラスの位置決め、太陽電池基板の搬送停止位置測定など幅広く用いられている。   Ultrasonic distance measurement enables distance measurement in an environment where sound can be transmitted in the air, in liquid, or in metal, and the measurement distance is as long as 60 to 10 m. Thereby, as various positioning, height control before robot adsorption, positioning of robot arm, detection of misalignment of steel plate, positioning of machine tool, etc., scanning control of welding position, positioning of liquid crystal glass, stop of transportation of solar cell substrate Widely used for position measurement.

超音波変位計測装置は、送信機により超音波を送信し受信機で受信することにより、対象物の有無や対象物までの距離を検出する。超音波の送信・受信には超音波素子が用いられ、超音波素子は電気エネルギを印加して超音波を発生、又は超音波振動エネルギを電気信号に変換する素子で、通常超音波センサには圧電現象を利用したチタン酸バリウム振動子を用いる。   The ultrasonic displacement measuring device detects the presence / absence of an object and the distance to the object by transmitting ultrasonic waves with a transmitter and receiving them with a receiver. Ultrasonic elements are used to transmit and receive ultrasonic waves. Ultrasonic elements are elements that generate ultrasonic waves by applying electrical energy or convert ultrasonic vibration energy into electrical signals. A barium titanate vibrator using a piezoelectric phenomenon is used.

圧電素子は交流電圧を加えると素子が振動し、固有の周波数を持ち、その周波数と同じ周波数の交流電圧を加えることで効率良く振動する。一般的に40kHzのものが多く使用され、長い距離を測定するには低い周波数、短い距離を正確に測るには高い周波数のものが使われている。   A piezoelectric element vibrates efficiently when an AC voltage is applied, the element vibrates and has a specific frequency, and an AC voltage having the same frequency as that frequency is applied. Generally, a frequency of 40 kHz is often used. A low frequency is used to measure a long distance, and a high frequency is used to accurately measure a short distance.

図1は、本発明の一実施形態に係る超音波変位計測装置の基本構成図、図2は他の実施形態に係る超音波変位計測装置の基本構成図を示す。   FIG. 1 is a basic configuration diagram of an ultrasonic displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a basic configuration diagram of an ultrasonic displacement measuring apparatus according to another embodiment.

図1、図2に示すように、高周波数(300kHz前後)の超音波素子を3ヶ使用し、そのうち1ヶは受信機1、2ヶは送信機2及び送信機3として使用することができる。送信機2及び送信機3は、互いに異なる周波数の超音波を送信する(例えば送信機2は296kHz、送信機3は、304kHz)。送信機2(第2送信機)は所定時間だけ連続する超音波バースト波、即ち、超音波パルスバースト波を送信し、送信機3(第1送信機)は送信機2の超音波バースト波に比べて十分長い時間の連続波として超音波を送信する。   As shown in FIGS. 1 and 2, three high-frequency (about 300 kHz) ultrasonic elements are used, one of which can be used as a receiver 1 and two as a transmitter 2 and a transmitter 3. . The transmitter 2 and the transmitter 3 transmit ultrasonic waves having different frequencies (for example, the transmitter 2 is 296 kHz, and the transmitter 3 is 304 kHz). The transmitter 2 (second transmitter) transmits an ultrasonic burst wave continuous for a predetermined time, that is, an ultrasonic pulse burst wave, and the transmitter 3 (first transmitter) converts the ultrasonic burst wave of the transmitter 2 into an ultrasonic burst wave. Ultrasonic waves are transmitted as a continuous wave for a sufficiently long time.

図1に示すように、送信機3(第1送信機)は、受信機1の中心軸上で受信機1と正対するように配置され、送信機2(第2送信機)は中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されている。受信機1では、送信機3と送信機2との超音波ビームが重なり、受信機1の位置で空間合成されて受信機1の受信波形となる。また、送信機2及び送信機3は、互いに異なる周波数の超音波を送信するので、受信機1の位置で、つまり送信機2が送信する所定時間だけうなり信号として合成される。連続波を送信する送信機3(第1送信機)は、受信機1の位置に超音波を送信できる位置であれば良く、図2のように、送信機3と送信機2の配置を逆にしても良い。   As shown in FIG. 1, the transmitter 3 (first transmitter) is arranged to face the receiver 1 on the central axis of the receiver 1, and the transmitter 2 (second transmitter) is the central axis. Are arranged in a direction forming a predetermined angle. In the receiver 1, the ultrasonic beams of the transmitter 3 and the transmitter 2 are overlapped and spatially synthesized at the position of the receiver 1 to be a reception waveform of the receiver 1. Further, since the transmitter 2 and the transmitter 3 transmit ultrasonic waves having different frequencies, they are synthesized as beat signals at the position of the receiver 1, that is, for a predetermined time transmitted by the transmitter 2. The transmitter 3 (first transmitter) that transmits a continuous wave only needs to be a position that can transmit ultrasonic waves to the position of the receiver 1, and the arrangement of the transmitter 3 and the transmitter 2 is reversed as shown in FIG. Anyway.

図1及び図2のいずれの配置においても、超音波パルスバースト波を送信する送信機2(第2送信機)から受信機1までの距離を求める。図1においては、送信機2(第2送信機)と送信機3(第1送信機)との距離は設定時点で既知であり、送信機2(第2送信機)から受信機1までの距離を求め、換算すれば送信機3(第1送信機)から受信機1までの距離を求めることができる。また、受信機1の位置で送信機2(第2送信機)と送信機3(第1送信機)からの超音波ビームが重なり、空間合成されれば良いので、受信機1から動作距離だけ隔てた垂直平面上に複数、3ヶ以上の送信機を立体的に配置しても良い。
図3は、図2のように、送信機2(第2送信機)と送信機3(第1送信機)を配置した場合の測定可能エリアを示す図である。図3の上図は、送信機2(第2送信機)の超音波ビーム51のサイズが小さい場合、下図は、送信機2(第2送信機)の超音波ビーム52のサイズが大きい場合であり、送信機3(第1送信機)の超音波ビーム50のサイズはどちらも同じである。
In either arrangement of FIG. 1 and FIG. 2, the distance from the transmitter 2 (second transmitter) that transmits the ultrasonic pulse burst wave to the receiver 1 is obtained. In FIG. 1, the distance between the transmitter 2 (second transmitter) and the transmitter 3 (first transmitter) is known at the time of setting, and from the transmitter 2 (second transmitter) to the receiver 1. If the distance is obtained and converted, the distance from the transmitter 3 (first transmitter) to the receiver 1 can be obtained. In addition, since the ultrasonic beams from the transmitter 2 (second transmitter) and the transmitter 3 (first transmitter) overlap at the position of the receiver 1 and are spatially synthesized, only the operating distance from the receiver 1 is required. A plurality of three or more transmitters may be three-dimensionally arranged on a separated vertical plane.
FIG. 3 is a diagram showing a measurable area when the transmitter 2 (second transmitter) and the transmitter 3 (first transmitter) are arranged as shown in FIG. The upper diagram of FIG. 3 shows the case where the size of the ultrasonic beam 51 of the transmitter 2 (second transmitter) is small, and the lower diagram shows the case where the size of the ultrasonic beam 52 of the transmitter 2 (second transmitter) is large. Yes, the size of the ultrasonic beam 50 of the transmitter 3 (first transmitter) is the same.

距離測定においては、送信機2(第2送信機)の超音波ビーム51と送信機3(第1送信機)の超音波ビーム50との重なるエリアが測定軸方向での測定可能なエリアとなる。そのため連続波を送信する送信機3(第1送信機)の超音波ビーム50のサイズを大きくすることで測定軸方向での測定可能エリアを広げることができる。   In distance measurement, an area where the ultrasonic beam 51 of the transmitter 2 (second transmitter) and the ultrasonic beam 50 of the transmitter 3 (first transmitter) overlap is an area that can be measured in the measurement axis direction. . Therefore, the measurable area in the measurement axis direction can be expanded by increasing the size of the ultrasonic beam 50 of the transmitter 3 (first transmitter) that transmits continuous waves.

一方、超音波バースト波を送信する送信機2(第2送信機)の超音波ビーム51のサイズを超音波ビーム52のように大きくすると、測定軸以外の方向にも測定可能エリアが広がる。そのため、測定方向に対する誤差となり、上図のように連続波を送信する送信機3(第1送信機)の超音波ビーム50のサイズを超音波ビーム51のサイズより大きくして測定可能エリアを広げることが好ましい。   On the other hand, when the size of the ultrasonic beam 51 of the transmitter 2 (second transmitter) that transmits the ultrasonic burst wave is increased like the ultrasonic beam 52, the measurable area is expanded in directions other than the measurement axis. Therefore, an error occurs with respect to the measurement direction, and the size of the ultrasonic beam 50 of the transmitter 3 (first transmitter) that transmits a continuous wave is made larger than the size of the ultrasonic beam 51 as shown in the above diagram, thereby expanding the measurable area. It is preferable.

受信機1の位置は、送信機2及び送信機3からの超音波ビームが重なる位置に設置され、送信機2及び送信機3は、互いに異なる周波数の超音波を同期して送信するので、受信機1の位置で、つまり空間的にうなり信号として合成される。送信機2は、空中へ高周波数の超音波を送信するため、超音波素子を高電圧のオンオフ信号、つまり矩形波でパルス的に駆動するスイッチ回路で所定時間だけ連続する超音波パルスバースト波として送信する。送信機3は、超音波素子を矩形波でパルス的に駆動するスイッチ回路で超音波パルスの連続波として送信する。   The position of the receiver 1 is installed at a position where the ultrasonic beams from the transmitter 2 and the transmitter 3 overlap, and the transmitter 2 and the transmitter 3 transmit ultrasonic waves having different frequencies in synchronization with each other. It is synthesized at the position of the machine 1, that is, spatially as a beat signal. Since the transmitter 2 transmits high-frequency ultrasonic waves to the air, the ultrasonic element is turned on and off as a high voltage, that is, as an ultrasonic pulse burst wave continuous for a predetermined time by a switch circuit that drives in a pulse manner with a rectangular wave. Send. The transmitter 3 transmits the ultrasonic element as a continuous wave of ultrasonic pulses by a switch circuit that drives the ultrasonic element in a pulse manner with a rectangular wave.

受信機1で得られた信号は解析装置でサンプリングしてA/D変換され、メモリに記録される。そして、受信波形から位相差が0となる点を検出する位相一致法により受信時刻基準点が求められる。送信機2へ送信を開始するため送信トリガを掛けた時刻と、求められた受信時刻基準点とに基づいて伝搬遅延時間を求め、送信機2から受信機1までの距離を決定する。   The signal obtained by the receiver 1 is sampled and A / D converted by the analyzer and recorded in the memory. Then, a reception time reference point is obtained by a phase matching method for detecting a point where the phase difference is 0 from the received waveform. A propagation delay time is obtained based on the time when a transmission trigger is applied to start transmission to the transmitter 2 and the obtained reception time reference point, and the distance from the transmitter 2 to the receiver 1 is determined.

図4は、送信機2及び送信機3における超音波素子の駆動回路を示すブロック図であり、CPU4は矩形波であるパルス信号を生成する。送信機2は296kHz、送信機3は、304kHzのパルス信号を生成する。超音波素子6を駆動する回路は、電気的に合成されたうなり信号のようなアナログ信号を扱う訳でないので、駆動回路自体で無駄な消費電力を必要としないオンオフするだけのスイッチ回路5で良い。したがって、超音波素子6を高周波数の300kHz前後まで大振幅、高出力で駆動することが可能となり、歪みも無く、測定精度も距離的にも一桁上げることができる。実際には送信機2及び送信機3はそれぞれ所定時間だけ連続する超音波パルス波と、超音波パルスの連続波とを送出するので、CPU4は送信機2及び送信機3へのそれぞれのパルス信号を発生し、スイッチ回路5に与える。   FIG. 4 is a block diagram showing a driving circuit for ultrasonic elements in the transmitter 2 and the transmitter 3, and the CPU 4 generates a pulse signal that is a rectangular wave. The transmitter 2 generates a pulse signal of 296 kHz, and the transmitter 3 generates a pulse signal of 304 kHz. Since the circuit that drives the ultrasonic element 6 does not handle an analog signal such as an electrically synthesized beat signal, the drive circuit itself may be a switch circuit 5 that does not require wasteful power consumption and that simply turns on and off. . Therefore, the ultrasonic element 6 can be driven with a large amplitude and a high output up to about 300 kHz, which is a high frequency, without distortion, and the measurement accuracy can be increased by an order of magnitude. Actually, since the transmitter 2 and the transmitter 3 each transmit an ultrasonic pulse wave that is continuous for a predetermined time and a continuous wave of ultrasonic pulses, the CPU 4 sends the respective pulse signals to the transmitter 2 and the transmitter 3. Is generated and applied to the switch circuit 5.

図5は全体の信号処理、図6は、送信機の信号処理の詳細、図7は受信機の信号処理の詳細を示すブロック図であり、図8は、うなり信号と位相一致点の関係を示した説明図である。図5において、送信機2及び送信機3は、図4で示したものと同様であるが、スイッチ回路5で出力したパルス信号をトリガ信号として解析装置9へ伝達している。スイッチ回路5の入力側のCPU4からスイッチ回路5に至る遅延時間の影響を避けることができる。   5 is a general signal processing, FIG. 6 is a block diagram showing details of the transmitter signal processing, FIG. 7 is a block diagram showing details of the signal processing of the receiver, and FIG. 8 shows the relationship between the beat signal and the phase matching point. It is explanatory drawing shown. In FIG. 5, the transmitter 2 and the transmitter 3 are the same as those shown in FIG. 4, but transmit the pulse signal output from the switch circuit 5 to the analyzer 9 as a trigger signal. The influence of the delay time from the CPU 4 on the input side of the switch circuit 5 to the switch circuit 5 can be avoided.

図5において、受信機1は、超音波素子7により、送信機2より送出された超音波パルスバースト波と、送信機3より送出された送信機2とは異なる周波数による超音波パルスの連続波と、が合成されたバースト的なうなり信号を受信する。超音波素子7は、帯域外のノイズを除去してシステムの信号対雑音比を向上させるフィルタ8を介して解析装置9へ接続される。   In FIG. 5, the receiver 1 uses an ultrasonic element 7 to transmit an ultrasonic pulse burst wave transmitted from the transmitter 2 and a continuous wave of ultrasonic pulses having a frequency different from that of the transmitter 2 transmitted from the transmitter 3. And a combined burst-like beat signal is received. The ultrasonic element 7 is connected to the analysis device 9 via a filter 8 that removes out-of-band noise and improves the signal-to-noise ratio of the system.

図6において、外部スイッチ10をオンすることで測定の事前準備が開始され、その信号は、送信機3を制御するCPU4−1に入力される。CPU4−1は矩形波であるパルス信号を生成する。周波数f1(304kHz)によるパルス信号がスイッチ回路5−1に入力され、超音波素子6−1が駆動される。スイッチ回路5−1では振幅歪みが問題になるようなアナログ信号を増幅する訳でないので、連続波であっても駆動回路自体で無駄な消費電力を必要としないオンオフするだけとなる。   In FIG. 6, the preparation for measurement is started by turning on the external switch 10, and the signal is input to the CPU 4-1 that controls the transmitter 3. The CPU 4-1 generates a pulse signal that is a rectangular wave. A pulse signal having a frequency f1 (304 kHz) is input to the switch circuit 5-1, and the ultrasonic element 6-1 is driven. Since the switch circuit 5-1 does not amplify an analog signal in which amplitude distortion becomes a problem, even if it is a continuous wave, the drive circuit itself is merely turned on and off without requiring unnecessary power consumption.

外部スイッチ11をオンすることで測定を開始し、その信号は、送信機2を制御するCPU4−2に入力される。CPU4−2は矩形波であるパルスバースト信号を生成する。周波数f2(296kHz)によるパルスバースト信号がスイッチ回路5−2に入力され、超音波素子6−2が所定時間だけ駆動される。   Measurement is started by turning on the external switch 11, and the signal is input to the CPU 4-2 that controls the transmitter 2. The CPU 4-2 generates a pulse burst signal that is a rectangular wave. A pulse burst signal having a frequency f2 (296 kHz) is input to the switch circuit 5-2, and the ultrasonic element 6-2 is driven for a predetermined time.

図7において、送信機2により送信された超音波パルスバースト波と、送信機3により送信された連続波である超音波パルス波とは、受信機1の位置で、つまり空間的にうなり信号として合成され、そのうなり信号が超音波素子7で受信される。超音波素子7で受信された信号は、フィルタ8を介して解析装置9へ送られ、帯域外のノイズの除去、増幅等を経て分析される。解析装置9は、位相一致法により受信時刻基準点を求める。そして、送信機2へ送信を開始するため外部スイッチ11により送信トリガを掛けた時刻と、求められた受信時刻基準点とに基づいて伝搬遅延時間を求め、送信機2から受信機1までの距離を決定する。   In FIG. 7, the ultrasonic pulse burst wave transmitted by the transmitter 2 and the ultrasonic pulse wave that is a continuous wave transmitted by the transmitter 3 are at the position of the receiver 1, that is, as spatial beat signals. The synthesized beat signal is received by the ultrasonic element 7. The signal received by the ultrasonic element 7 is sent to the analysis device 9 through the filter 8 and analyzed through removal of noise outside the band, amplification, and the like. The analysis device 9 obtains the reception time reference point by the phase matching method. Then, the propagation delay time is obtained based on the time when the transmission trigger is applied by the external switch 11 to start transmission to the transmitter 2 and the obtained reception time reference point, and the distance from the transmitter 2 to the receiver 1 is obtained. To decide.

図8に示すように、うなり信号は、周波数f1、位相φ1の信号と、周波数f2、位相φ2の信号との合成である。二つの位相は各々の周波数で高速に変化するが、その差では−πからπの間を変化するだけとなる。したがって、うなり信号の1パケット中には位相差が0になる点が必ず一つだけ存在する。   As shown in FIG. 8, the beat signal is a combination of a signal of frequency f1 and phase φ1 and a signal of frequency f2 and phase φ2. The two phases change rapidly at each frequency, but the difference only changes between -π and π. Therefore, there is always only one point where the phase difference becomes 0 in one packet of the beat signal.

受信機1では、送信機2と送信機3とで送信された信号が合成されるので、合成された信号の位相は−πからπの間を変化するだけとなる。この中に位相一致点は一点存在するので、合成波形から受信時刻基準点として解析装置9で抽出する。これにより、受信時刻基準点の検出を数μsの精度で検出できる。   In the receiver 1, since the signals transmitted by the transmitter 2 and the transmitter 3 are combined, the phase of the combined signal only changes between −π and π. Since there is one phase coincidence point in this, the analysis device 9 extracts it from the synthesized waveform as a reception time reference point. Thereby, the detection of the reception time reference point can be detected with an accuracy of several μs.

図5、図7において、解析装置9では、受信機1での受信信号を送信機2より入力されたトリガ信号を基準にしてサンプリングしてA/D変換し、FFT処理を行う。つぎに、送信機2及び送信機3のそれぞれの時刻原点におけるキャリヤの位相を求め、その差より位相一致点を求め、受信時刻基準点とする。受信時刻基準点が検出できれば、トリガを掛けた時刻と受信時刻基準点との差として伝搬遅延時間が分かり、送信機2から受信機1までの距離を決定することができる。   5 and 7, the analysis device 9 samples the received signal at the receiver 1 with reference to the trigger signal input from the transmitter 2, performs A / D conversion, and performs FFT processing. Next, the phase of the carrier at the time origin of each of the transmitter 2 and the transmitter 3 is obtained, and a phase coincidence point is obtained from the difference between them to be a reception time reference point. If the reception time reference point can be detected, the propagation delay time can be known as the difference between the time when the trigger is applied and the reception time reference point, and the distance from the transmitter 2 to the receiver 1 can be determined.

A/D変換する際のメモリのアドレスは受信時刻に対応するので、伝搬遅延時間は、送信機2にトリガを掛けた時刻のメモリ書き込み番地を解析装置9で記録し、受信信号がサンプリングされた際の記録アドレスにより求めることができる。   Since the address of the memory at the time of A / D conversion corresponds to the reception time, the propagation delay time is recorded by the analyzer 9 at the time when the transmitter 2 is triggered, and the received signal is sampled. It can be obtained from the recording address.

伝搬遅延時間には超音波素子の応答時間も含まれるため、実際の距離の測定においては、伝搬遅延時間を距離に換算する必要があり、応答時間等をキャンセルする必要がある。そのため、送信機2、送信機3及び受信機1を所定の距離だけ離して設置し、その距離を基準として相対変位を計測する。通常、送信機と受信機間の距離では無く、受信機又は送信機が移動した変位を測定することが多い。このとき、例えば受信機の位置を基準ゲージに合わせて移動し、送信機と受信機間の距離の変化を校正値とする。また、この校正は基準ゲージに相当するものを変えて数点で測定し、校正値を求めることが良い。また、超音波変位計測装置の測定結果は大気変化の影響を受けるので、解析装置9で気温も記録しておき、距離測定の校正を行うことが望ましい。   Since the propagation delay time includes the response time of the ultrasonic element, in the actual distance measurement, it is necessary to convert the propagation delay time into a distance, and it is necessary to cancel the response time. Therefore, the transmitter 2, the transmitter 3 and the receiver 1 are set apart by a predetermined distance, and the relative displacement is measured based on the distance. Usually, it is often measured not the distance between the transmitter and the receiver, but the displacement that the receiver or transmitter has moved. At this time, for example, the position of the receiver is moved according to the reference gauge, and a change in the distance between the transmitter and the receiver is set as a calibration value. In this calibration, it is preferable to obtain a calibration value by changing the one corresponding to the reference gauge and measuring at several points. In addition, since the measurement result of the ultrasonic displacement measuring device is affected by atmospheric changes, it is desirable to record the temperature with the analyzing device 9 and calibrate the distance measurement.

送信機2及び送信機3は、同様の構成であり、CPU4で生成するクロック信号に同期して超音波の送信が行われる。これにより、測定を多数回繰り返しても、超音波の送信タイミングがずれることが無い。   The transmitter 2 and the transmitter 3 have the same configuration, and ultrasonic waves are transmitted in synchronization with the clock signal generated by the CPU 4. Thereby, even if measurement is repeated many times, the transmission timing of ultrasonic waves does not shift.

また、測定に信号の位相を使うため、周囲の反射波によるマルチパスによる測定誤差を受けるが、短時間のバースト波を使っているので解析装置9での信号処理をバーストの継続時間に比べて十分高速に行えば、計測時間をバーストの継続時間に近づけることができる。したがって、マルチパス波と直接波の行路差が測定距離以上あればマルチパスによる影響を避けることができる。   Further, since the phase of the signal is used for measurement, a measurement error due to multipath due to surrounding reflected waves is received. However, since a short burst wave is used, the signal processing in the analysis device 9 is compared with the duration of the burst. If done fast enough, the measurement time can be brought close to the duration of the burst. Therefore, if the path difference between the multipath wave and the direct wave is equal to or greater than the measurement distance, the influence of the multipath can be avoided.

図9は、従来の超音波による位置測定の説明図、図10は、従来技術である位相一致法におけるうなり波の合成方法を示す説明図であり、図9、10を参照して本願の特徴を詳細に説明する。   FIG. 9 is an explanatory diagram of conventional position measurement using ultrasonic waves, and FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a method of synthesizing a beat wave in the conventional phase matching method. Will be described in detail.

図9において、送信機20は40kHz程度で超音波バーストを送信する。距離Lだけ離れた位置に設置された受信機21で受信する。送信波形22は、包絡線が矩形となっているので開始位置は一意的に決まるはずであるが、受信波形23は受信側素子による減衰、応答特性により変形する。また、フィルタにより周波数選択性を持たせることは、帯域外のノイズを除去し、システムの信号対雑音比を向上させ、測定距離を延長するためには不可欠となる。したがって、図9に示したように、受信波形23から受信信号の包絡線24から単純に閾値を設定して受信時刻を得るものでは正確に伝搬時間を決定することが困難となる。   In FIG. 9, the transmitter 20 transmits an ultrasonic burst at about 40 kHz. The signal is received by the receiver 21 installed at a position separated by a distance L. Since the transmission waveform 22 has a rectangular envelope, the starting position should be uniquely determined, but the reception waveform 23 is deformed by the attenuation and response characteristics of the receiving side element. Also, providing frequency selectivity with a filter is indispensable for removing out-of-band noise, improving the signal-to-noise ratio of the system, and extending the measurement distance. Therefore, as shown in FIG. 9, it is difficult to accurately determine the propagation time by simply setting a threshold from the received waveform 23 from the received signal envelope 24 and obtaining the reception time.

図10の従来技術は、図9の欠点を解消するもので、30の周波数f1、31の周波数f2の波形を合成してf1+f2のうなり信号32を計算し、メモリ34に格納する。送信機となる超音波送信機33ではメモリ34に格納されたデータをD/A変換して振幅と位相が変化するアナログ信号に変換して駆動回路35(アナログ増幅回路)へ伝達する。駆動回路35では、超音波素子である圧電型セラミックを駆動するのに必要な電力に変換する。超音波素子36は、超音波バースト37を送信する。   The prior art shown in FIG. 10 eliminates the drawbacks shown in FIG. 9 and synthesizes the waveforms of the frequency f1 of 30 and the frequency f2 of 31 to calculate the beat signal 32 of f1 + f2, and stores it in the memory 34. In the ultrasonic transmitter 33 serving as a transmitter, the data stored in the memory 34 is D / A converted into an analog signal whose amplitude and phase change, and is transmitted to the drive circuit 35 (analog amplifier circuit). In the drive circuit 35, it converts into electric power required in order to drive the piezoelectric ceramic which is an ultrasonic element. The ultrasonic element 36 transmits an ultrasonic burst 37.

合成波形は、測定距離、超音波素子の特性、ターゲットの大きさ等に応じてそれぞれ生成することとなり、その都度、メモリ34に格納されるデータが必要となる。駆動回路35は、増幅部はアナログ信号を扱うため、無駄な消費電力を必要とする。また、超音波素子を駆動するには大振幅、高出力が必要になり、高周波数で駆動するには超音波としては比較的に低周波数の40kHzで駆動せざるを得なかった。   The synthesized waveform is generated according to the measurement distance, the characteristics of the ultrasonic element, the size of the target, and the like, and data stored in the memory 34 is required each time. The drive circuit 35 requires wasteful power consumption because the amplification unit handles analog signals. In addition, driving the ultrasonic element requires a large amplitude and a high output, and driving at a high frequency has to drive the ultrasonic wave at a relatively low frequency of 40 kHz.

また、低周波数の超音波素子は低エネルギで振動を発生できるが、遠方まで伝達すると、そのビーム径は大きくなり、40kHz程度の駆動では小型のターゲットの位置測定には不向きであった。さらに、小ビーム径を持つ高周波数素子は、駆動させるためにより高いエネルギを必要としており、300kHz程度の高周波数の信号を電気回路的に合成すること、高出力で歪み無く駆動することは困難であった。   In addition, the low-frequency ultrasonic element can generate vibration with low energy, but when transmitted to a far distance, the beam diameter becomes large, and driving at about 40 kHz is not suitable for position measurement of a small target. Furthermore, high-frequency devices with a small beam diameter require higher energy to drive, and it is difficult to synthesize a high-frequency signal of about 300 kHz in an electric circuit and to drive without distortion at a high output. there were.

通常、超音波は、測定値が気温により影響を受けるだけでなく、ビームサイズが広がりを持つ傾向がある。これにより、測定ターゲットの面積を大きくせざるを得なく、表面形状、アラサ等により影響される。そこで、超音波は周波数の高さに比例して直進性が増し、ビームサイズを小さくできることを利用することが望ましい。   In general, ultrasonic waves tend to have a wide beam size as well as a measurement value that is affected by temperature. As a result, the area of the measurement target must be increased, and is affected by the surface shape, the roughness, and the like. Therefore, it is desirable to utilize the fact that the ultrasonic wave can increase in linearity in proportion to the frequency and can reduce the beam size.

また、周波数が同じで振動子の寸法が異なった場合、振動子寸法が大きい場合は指向性が鋭くなり、近距離ではビーム幅が大きいが、遠距離で超音波ビームはあまり広がらない。一方、振動子寸法が小さいと指向性が鈍くなり、近距離でビーム幅が小さくなる。   Also, when the vibrators have the same frequency and different dimensions, the directivity becomes sharp when the vibrator dimensions are large, and the beam width is large at a short distance, but the ultrasonic beam is not so wide at a long distance. On the other hand, if the size of the vibrator is small, the directivity becomes dull and the beam width becomes small at a short distance.

図11は、超音波変位計測装置のビームサイズと送信周波数及び距離の関係を示し、一点鎖線が40kHz、破線が100kHz、実線が300kHzである。一方、図12は、超音波変位計測装置のエネルギ密度と送信周波数及び距離の関係を示し、出力強度に関連するエネルギ密度は、図に示されるように送信周波数が高いほど減衰する。図11と同様に一点鎖線が40kHz、破線が100kHz、実線が300kHzである。   FIG. 11 shows the relationship between the beam size, the transmission frequency, and the distance of the ultrasonic displacement measuring apparatus, where the alternate long and short dash line is 40 kHz, the broken line is 100 kHz, and the solid line is 300 kHz. On the other hand, FIG. 12 shows the relationship between the energy density of the ultrasonic displacement measuring device, the transmission frequency, and the distance. The energy density related to the output intensity is attenuated as the transmission frequency is higher as shown in the figure. As in FIG. 11, the alternate long and short dash line is 40 kHz, the broken line is 100 kHz, and the solid line is 300 kHz.

図13は、送信周波数を40kHz、300kHzとした場合のビームサイズの実測値を示し、図においては、300kHzにすれば測定面積に対応した20mmとすることができる。なお、送信周波数を200〜400kHzとすれば、ビームサイズを15〜25mmとすることができる。従来の超音波変位センサのように送信周波数を40kHz、ビームサイズ60〜80mm程度では分解能として1mm程度であり、送信周波数を200〜400kHzとすれば動作距離500mmで分解能を0.1mm程度まで向上させることができる。   FIG. 13 shows the actual measurement values of the beam size when the transmission frequency is 40 kHz and 300 kHz. In the figure, if the transmission frequency is 300 kHz, it can be 20 mm corresponding to the measurement area. If the transmission frequency is 200 to 400 kHz, the beam size can be 15 to 25 mm. When the transmission frequency is 40 kHz and the beam size is about 60 to 80 mm as in the conventional ultrasonic displacement sensor, the resolution is about 1 mm. When the transmission frequency is 200 to 400 kHz, the resolution is improved to about 0.1 mm at an operating distance of 500 mm. be able to.

図14は、図9に示した従来の超音波による位置測定における送信機20から40kHz程度で超音波バーストを送信した場合の実際の受信波形を記録したものを示し、横軸が時間、縦軸が強度である。図9で図示したように受信波形の包絡線は送信波形に対して強度が低下したり、減衰したりして変形している。この波形から単純に閾値を超える時刻から受信時刻を得る方法では正確に伝搬時間を決定することが困難である。   FIG. 14 shows a recording of an actual received waveform when an ultrasonic burst is transmitted from the transmitter 20 in the conventional ultrasonic position measurement shown in FIG. 9 at about 40 kHz, with the horizontal axis representing time and the vertical axis Is the strength. As shown in FIG. 9, the envelope of the received waveform is deformed by decreasing or decreasing the strength of the transmitted waveform. It is difficult to accurately determine the propagation time by simply obtaining the reception time from the time exceeding the threshold from this waveform.

図15は、一方が連続波、他方が超音波パルスバースト波として送信し、動作距離だけ離れた一点で空間合成した結果である。図14と比べて、縮尺を考慮すれば包絡線の形状は、ほぼ同様であるが、300kHz程度と高周波数で超音波素子を駆動している。それにも関わらず、低周波数の40kHzで電気的に合成し、超音波素子を駆動したものと同様のうなり信号が得られている。このうなり信号の位相を検出すれば受信時刻をより正確に決定できる。また、受信機での合成波形の生成が容易となり、コストを抑制することができる。さらに、高周波数で小型のターゲットの位置測定を高精度で行う場合においても、歪みが低減され、より高精度化を省エネルギで達成することができる。   FIG. 15 shows the result of spatial synthesis at one point separated by an operating distance, with one being transmitted as a continuous wave and the other being transmitted as an ultrasonic pulse burst wave. Compared with FIG. 14, the shape of the envelope is almost the same in consideration of the scale, but the ultrasonic element is driven at a high frequency of about 300 kHz. Nevertheless, a beat signal similar to that obtained by electrically synthesizing at a low frequency of 40 kHz and driving the ultrasonic element is obtained. If the phase of the beat signal is detected, the reception time can be determined more accurately. Further, it becomes easy to generate a composite waveform at the receiver, and the cost can be suppressed. Further, even when the position of a small target at high frequency is measured with high accuracy, distortion is reduced, and higher accuracy can be achieved with energy saving.

測定値のばらつきを小さくするためには、図1、2のような場合でも測定回数を繰り返し、測定のエラー、平均値の算出、あるいは測定値の中央値を算出して突出した値を除外することで信頼度を向上できる。また、3ヶ以上の送信機を用いればより信頼度を向上できる。   In order to reduce the variation in measured values, repeat the number of measurements even in the cases shown in FIGS. 1 and 2 to exclude measurement errors, calculation of average values, or calculation of median values of measurement values and extruding values. The reliability can be improved. Further, the reliability can be further improved by using three or more transmitters.

図16は、3ヶ以上の送信機を用いた場合の送信機と受信機のレイアウトを示した図である。受信機1で超音波ビームが重なり、空間合成されれば良いので、受信機1から動作距離だけ離れた垂直平面上に複数、図では4ヶの送信機2、3、41、42を受信機1に対して立体的に配置している。つまり、受信機1を頂点として送信機2、3、41、42は円錐をなすように配置される。   FIG. 16 is a diagram showing a layout of a transmitter and a receiver when three or more transmitters are used. Since it is only necessary that the ultrasonic beams overlap and be spatially synthesized at the receiver 1, a plurality of transmitters 2, 4, 4, 41, and 42 in the figure are arranged on the vertical plane separated from the receiver 1 by an operating distance. 1 is three-dimensionally arranged. That is, the transmitters 2, 3, 41, and 42 are arranged so as to form a cone with the receiver 1 as a vertex.

送信機3は、周波数f1の連続波で超音波を送信し、送信機2、41、42は、それぞれ周波数f2、f3、f4の超音波パルスバースト波として、互いに異なる周波数で超音波を送信する。送信機2、41、42からの超音波ビームは円錐の母線に沿って受信機1へ送信され、送信機3からの超音波ビームは円錐の高さ方向から受信機1へ送信される。   The transmitter 3 transmits ultrasonic waves with a continuous wave of frequency f1, and the transmitters 2, 41, and 42 transmit ultrasonic waves with different frequencies as ultrasonic pulse burst waves of frequencies f2, f3, and f4, respectively. . The ultrasonic beams from the transmitters 2, 41, and 42 are transmitted to the receiver 1 along the cone bus, and the ultrasonic beams from the transmitter 3 are transmitted to the receiver 1 from the height direction of the cone.

超音波ビームは幅を持っているので、送信機2、41、42からの超音波ビームと、送信機3からの連続波と、が重なる範囲がうなり信号を合成できる範囲で測定可能な範囲である測定可能エリアとなる。この円錐の頂角を小さくするように送信機2、41、42を配置すれば重なる範囲が円錐の高さ方向、つまり測定軸方向に広がり、測定範囲が大きくなる。   Since the ultrasonic beam has a width, the range in which the ultrasonic beam from the transmitters 2, 41, and 42 and the continuous wave from the transmitter 3 overlap can be measured within a range in which a beat signal can be synthesized. It becomes a certain measurable area. If the transmitters 2, 41, 42 are arranged so as to reduce the apex angle of the cone, the overlapping range extends in the height direction of the cone, that is, in the measurement axis direction, and the measurement range becomes large.

送信機2、41、42で同時に超音波ビームを送信した場合は、受信機1で受信された信号をフーリエ変換処理することにより、それぞれの送信機の周波数ごとの信号を得ることができるので、それぞれの送信機ごとの超音波ビームの到着時間を求め、送信機ごとの距離も求めることができる。   When the transmitter 2, 41, 42 transmits an ultrasonic beam at the same time, a signal for each frequency of each transmitter can be obtained by performing a Fourier transform process on the signal received by the receiver 1, The arrival time of the ultrasonic beam for each transmitter can be obtained, and the distance for each transmitter can also be obtained.

実際の測定では、送信機2、41、42で同時に超音波ビームを送信する必要は無く、始めに送信機3と送信機2を用いて、受信機1でうなり信号を合成する。合成されたうなり信号により、受信機1と送信機2までの距離を測定する。次に、送信機3と送信機41により2回目の測定、送信機3と送信機42により3回目と順次繰り返す。これにより、送信機2、41、42から受信機1までの距離を求める。さらに、送信機2、41、42により3ヶの距離を測定することで、空間上の一点の位置として送信機3の位置、あるいは円錐の底辺である受信機1から垂直平面まで距離を正確に求めることが可能になる.   In actual measurement, it is not necessary to simultaneously transmit ultrasonic beams by the transmitters 2, 41, and 42, and a beat signal is first synthesized by the receiver 1 using the transmitter 3 and the transmitter 2. The distance between the receiver 1 and the transmitter 2 is measured by the synthesized beat signal. Next, the transmitter 3 and the transmitter 41 sequentially repeat the second measurement, and the transmitter 3 and the transmitter 42 repeat the third measurement. Thereby, the distance from the transmitters 2, 41, 42 to the receiver 1 is obtained. Furthermore, by measuring the three distances with the transmitters 2, 41 and 42, the distance from the transmitter 3 as the position of one point in space or the receiver 1 which is the base of the cone to the vertical plane can be accurately determined. It can be obtained.

また、測定回数を繰り返すことで、平均値の算出、あるいは測定値の中央値を算出して突出した値を除外することなどで信頼度を向上できる。また、測定範囲内に基準ゲージを置いて測定し、校正値とする。送信機2、41、42は、3ヶ以上としても良く、同様に順次、送信機3と組み合わせて測定すれば良い。   Further, by repeating the measurement, the reliability can be improved by calculating the average value or calculating the median value of the measurement values and excluding the protruding values. Also, place a reference gauge within the measurement range and measure it to obtain a calibration value. The transmitters 2, 41, and 42 may be three or more, and may be measured in combination with the transmitter 3 sequentially in the same manner.

1、21 受信機
2、3、20、41、42 送信機
2 第2送信機、3 第1送信機
4、4−1、4−2 CPU
5、5−1、5−2 スイッチ回路
6、6−1、6−2 超音波素子(送信側)
7 超音波素子(受信側)
8 フィルタ
9 解析装置
10、11 外部スイッチ
22 送信波形
23 受信波形
24 包絡線
30 周波数f1
31 周波数f2
32 うなり信号
33 超音波送信機
34 メモリ
35 駆動回路
36 超音波素子
37 超音波バースト
50、51、52 超音波ビーム
1, 21 Receiver 2, 3, 20, 41, 42 Transmitter 2 Second transmitter, 3 First transmitter 4, 4-1, 4-2 CPU
5, 5-1, 5-2 Switch circuit 6, 6-1, 6-2 Ultrasonic element (transmission side)
7 Ultrasonic element (receiving side)
8 Filter 9 Analyzing device 10, 11 External switch 22 Transmission waveform 23 Reception waveform 24 Envelope 30 Frequency f1
31 frequency f2
32 Beat signal 33 Ultrasonic transmitter 34 Memory 35 Drive circuit 36 Ultrasonic element 37 Ultrasonic burst 50, 51, 52 Ultrasonic beam

Claims (10)

送信機から受信機へ超音波ビームを送信して、送信から受信までの伝搬時間を求めることより前記送信機と前記受信機間における距離を測定する超音波変位計測装置において、
第1周波数で連続波として超音波を送信する第1送信機と、
前記第1周波数とは異なる第2周波数で所定時間だけ連続する超音波バースト波を送信する第2送信機と、
前記第1送信機及び第2送信機から送信される前記超音波ビームが重なる位置に配置された前記受信機と、
前記受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求め、前記第2送信機で送信を開始した時刻と前記受信時刻基準点とに基づいて前記第1送信機あるいは前記第2送信機と前記受信機間における距離を求める解析装置と、
を備えたことを特徴とする超音波変位計測装置。
In the ultrasonic displacement measuring device for measuring the distance between the transmitter and the receiver by transmitting an ultrasonic beam from the transmitter to the receiver and obtaining a propagation time from transmission to reception,
A first transmitter for transmitting ultrasonic waves as a continuous wave at a first frequency;
A second transmitter for transmitting an ultrasonic burst wave continuous for a predetermined time at a second frequency different from the first frequency;
The receiver disposed at a position where the ultrasonic beams transmitted from the first transmitter and the second transmitter overlap; and
A reception time reference point is obtained from the phase of the signal obtained by the receiver, and the first transmitter or the second transmitter is determined based on the time when transmission is started by the second transmitter and the reception time reference point. And an analysis device for obtaining a distance between the receiver and the receiver,
An ultrasonic displacement measuring apparatus comprising:
前記第1送信機及び第2送信機は、超音波素子をオンオフ信号で駆動するスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の超音波変位計測装置。   The ultrasonic displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the first transmitter and the second transmitter include a switch circuit that drives an ultrasonic element with an on / off signal. 前記第1送信機は前記受信機の中心軸上に前記受信機と正対するように配置され、前記第2送信機は前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波変位計測装置。   The first transmitter is disposed on the central axis of the receiver so as to face the receiver, and the second transmitter is disposed in a direction that forms a predetermined angle with the central axis. The ultrasonic displacement measuring device according to claim 1 or 2. 前記第2送信機は前記受信機の中心軸上に前記受信機と正対するように配置され、前記第1送信機は前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波変位計測装置。   The second transmitter is disposed on the central axis of the receiver so as to face the receiver, and the first transmitter is disposed in a direction that forms a predetermined angle with the central axis. The ultrasonic displacement measuring device according to claim 1 or 2. 前記第2送信機は、複数配置されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の超音波変位計測装置。   The ultrasonic displacement measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the second transmitters are arranged. 前記第1送信機及び前記第2送信機は、前記受信機から所定距離だけ隔てた垂直平面上に配置されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の超音波変位計測装置。   The ultrasonic displacement according to any one of claims 1 to 5, wherein the first transmitter and the second transmitter are arranged on a vertical plane separated from the receiver by a predetermined distance. Measuring device. 前記解析装置は、前記第2送信機で送信を開始した時刻を決定するトリガ信号によって前記受信機で得られた信号をサンプリングすることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の超音波変位計測装置。   The said analysis apparatus samples the signal obtained by the said receiver with the trigger signal which determines the time which started transmission with the said 2nd transmitter, The any one of Claim 1 to 6 characterized by the above-mentioned. Ultrasonic displacement measuring device. 前記第1送信機は、前記受信機から所定距離だけ隔てた前記中心軸に対して垂直な垂直平面上に配置され、前記第2送信機は前記垂直平面上で前記中心軸とは所定の角度をなす方向に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の超音波変位計測装置。   The first transmitter is disposed on a vertical plane perpendicular to the central axis that is separated from the receiver by a predetermined distance, and the second transmitter is at a predetermined angle with respect to the central axis on the vertical plane. The ultrasonic displacement measuring device according to claim 3, wherein the ultrasonic displacement measuring device is arranged in a direction in which 前記第1送信機による超音波ビームサイズは前記第2送信機による超音波ビームサイズよりも大きいことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の超音波変位計測装置。   The ultrasonic displacement measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein an ultrasonic beam size by the first transmitter is larger than an ultrasonic beam size by the second transmitter. 送信機から受信機へ超音波ビームを送信して、送信から受信までの伝搬時間を求めることより前記送信機と前記受信機間における距離を測定する超音波変位計測方法であって、
第1送信機で第1周波数の連続波となる超音波を送信し、第2送信機で前記第1周波数とは異なる第2周波数で所定時間だけ連続する超音波バースト波を送信し、前記第1送信機及び第2送信機から送信される前記超音波ビームが重なる位置に配置された前記受信機で得られた信号の位相から受信時刻基準点を求め、前記第2送信機で送信を開始した時刻と前記受信時刻基準点とに基づいて前記第1送信機あるいは前記第2送信機と前記受信機間における距離を求めることを特徴とする超音波変位計測方法。
An ultrasonic displacement measurement method for measuring a distance between the transmitter and the receiver by transmitting an ultrasonic beam from a transmitter to a receiver and obtaining a propagation time from transmission to reception,
The first transmitter transmits ultrasonic waves that are continuous waves of the first frequency, the second transmitter transmits ultrasonic burst waves that are continuous for a predetermined time at a second frequency different from the first frequency, and the first transmitter A reception time reference point is obtained from the phase of the signal obtained by the receiver arranged at a position where the ultrasonic beams transmitted from the first transmitter and the second transmitter overlap, and transmission is started by the second transmitter. An ultrasonic displacement measuring method, comprising: obtaining a distance between the first transmitter or the second transmitter and the receiver based on the received time and the reception time reference point.
JP2016152557A 2016-08-03 2016-08-03 Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method Active JP6815786B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016152557A JP6815786B2 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016152557A JP6815786B2 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018021810A true JP2018021810A (en) 2018-02-08
JP6815786B2 JP6815786B2 (en) 2021-01-20

Family

ID=61165943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016152557A Active JP6815786B2 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6815786B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112904324A (en) * 2021-01-20 2021-06-04 北京小米移动软件有限公司 Distance measuring method and device, terminal and storage medium
JP2022538783A (en) * 2019-06-10 2022-09-06 蘇州博昇科技有限公司 Air-coupled ultrasonic interferometry

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60213877A (en) * 1984-04-09 1985-10-26 Kubota Ltd Ultrasonic distance measuring apparatus
JPS61209382A (en) * 1985-03-14 1986-09-17 Nec Corp Range finder
JP2007132671A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Chino Corp Recorder
JP2007240440A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Ntt Facilities Inc Photographing position specifying system, device, and method
KR100773073B1 (en) * 2006-08-02 2007-11-02 삼성전자주식회사 Method and system for tile binning using half-plane edge function

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60213877A (en) * 1984-04-09 1985-10-26 Kubota Ltd Ultrasonic distance measuring apparatus
JPS61209382A (en) * 1985-03-14 1986-09-17 Nec Corp Range finder
JP2007132671A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Chino Corp Recorder
JP2007240440A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Ntt Facilities Inc Photographing position specifying system, device, and method
KR100773073B1 (en) * 2006-08-02 2007-11-02 삼성전자주식회사 Method and system for tile binning using half-plane edge function

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022538783A (en) * 2019-06-10 2022-09-06 蘇州博昇科技有限公司 Air-coupled ultrasonic interferometry
JP7285029B2 (en) 2019-06-10 2023-06-01 蘇州博昇科技有限公司 Air-coupled ultrasonic interferometry
CN112904324A (en) * 2021-01-20 2021-06-04 北京小米移动软件有限公司 Distance measuring method and device, terminal and storage medium
CN112904324B (en) * 2021-01-20 2024-04-09 北京小米移动软件有限公司 Ranging method and device, terminal and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP6815786B2 (en) 2021-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2661329B1 (en) Improvements in or relating to ultrasound generating apparatus, and methods for generating ultrasound
CN102879472B (en) Adaptive steel rail ultrasonic flaw detection method and device based on frequency spectrum recognition
JP6066635B2 (en) Ultrasonic inspection apparatus and method
US11408861B2 (en) Transducer and transducer arrangement for ultrasonic probe systems, ultrasonic probe system and inspection method
JP2008145236A (en) Equivalent-time sampling type radar
JP6815786B2 (en) Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method
JPH11125688A (en) Reactor vibration monitor
WO2008023714A1 (en) Measurement method and measurement program
JP7055922B2 (en) Ultrasonic measuring device and ultrasonic measuring method
US20110048134A1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2011232053A (en) Distance measuring device
JP2005337848A (en) Ultrasonic distance measuring device
JP6815785B2 (en) Ultrasonic displacement measuring device and ultrasonic displacement measuring method
RU2568070C1 (en) Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field
JP5593062B2 (en) Measuring device, measuring system, and measuring method
JP2017223596A (en) Azimuth measurement system
JPH11264873A (en) Object measuring device
CN112526600B (en) Amplitude compensation method and system for sweep frequency ultrasonic excitation signal
WO2024024153A1 (en) Object detection device
EP3745125A1 (en) Ultrasound sub-surface probe microscopy device and corresponding method
JPS597260A (en) Method and device for ultrasonic flaw detection
Chimura et al. Ultrasonic direction measurement using sensitivity-compensated signal and band expansion method based on linear prediction
JPH07120248A (en) Method and apparatus for ultrasonic measurement of film thickness
JP2002350541A (en) Active sonar apparatus
JPH0519054A (en) Movement detector for mobile object

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200708

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6815786

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250