JP2508009Y2

JP2508009Y2 - 超音波検出装置

Info

Publication number: JP2508009Y2
Application number: JP1990025180U
Authority: JP
Inventors: 一行飯塚
Original assignee: 和泉電気株式会社
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2005-03-12
Also published as: JPH03115879U

Description

【考案の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この考案は、検出対象の有無および検出対象までの距
離の測定を超音波を用いて行う超音波検出装置に関す
る。

（ｂ）従来の技術従来の超音波検出装置は一般に、第６図に示すように
制御部61の制御によりパルス発生部62が発生した第７図
（Ａ）に示すパルス信号を駆動回路63に供給する。この
パルス信号の供給により駆動回路63が第７図（Ｂ）に示
す駆動パルスを振動子64に与え、振動子64が超音波を発
生するようにしている。この振動子64が発生した超音波
が検出対象70において反射すると、この反射波を振動子
64を介して受信部65が受信する。受信部65において受信
された信号はアンプ66および検波部67を経て判定部68に
入力され、検出対象からの反射波の有無を判定する。こ
の判定結果を出力部69から出力するようにしている。

（ｃ）考案が解決しようとする課題しかしながら、従来の超音波検出装置では、金属の衝
突やエアーガンなどによって発生した外音ノイズを検出
対象と誤って検出する場合がある。すなわち、第７図
（Ｃ）に示すように、受信部65において駆動パルスの間
にノイズＮを検出する場合があり、このノイズを含む受
信波が検波部67に入力されると、判定部68には同図
（Ｄ）に示す波形が入力され、この波形に基づいて検出
対象の有無が判定されることになり、同図（Ｅ）に示す
ようにノイズＮの立ち上がり時に検出対象の検出出力が
出力されてしまい、誤検出を生じる。

また、所定の検出範囲に検出対象がある場合にノイズ
が発生すると、第８図（Ａ）に示すように受信部65は駆
動パルスと次の駆動パルスとの間にノイズＮと検出対象
からの反射波Ｇとを含む波形を受信し、判定部68には同
図（Ｂ）に示す波形が入力され、この波形に基づいて検
出対象の有無の判定が行われる。従って、出力部69は第
８図（Ｂ）に示すノイズＮの立ち上がり時に検出信号を
出力することになり、同図（Ｄ）に破線で示す正常なタ
イミングで検出対象の検出信号を出力することができな
い問題があった。

以上のように従来の超音波検出装置では、受信部にお
ける受信波形からノイズ成分のみを排除することができ
ず、ノイズの発生時には検出対象の有無や検出対象まで
の距離の測定を正確に行うことができない問題があっ
た。

この考案の目的は、発振子に対してパルスの時間間隔
により符号化された１組の駆動パルスを供給し、反射波
において駆動パルスと同一の時間間隔を有する一対の波
形部が有るか否かを判定することにより、ノイズ波形と
反射波とを正確に区別できるようにし、検出対象の有無
や検出対象までの距離の測定を正確に行うことができる
超音波検出装置を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段この考案の超音波検出装置は、駆動パルスの供給によ
り超音波を発生する発振子を備え、発振子が発生した超
音波の反射波を受信部で受信する超音波検出装置におい
て、一定の時間間隔を有する複数のパルスによって構成さ
れる１組の駆動パルスを前記一定の時間間隔より長い時
間間隔で発振子に供給する駆動手段と、前記受信部にお
ける反射波の立ち下がりのタイミングで立ち上がり、前
記１組の駆動パルスに対応する反射波の立ち下がりから
次の立ち上がりまでの期間より長く前記一定の時間間隔
より短い時間間隔でオンする判定信号を作成する判定信
号作成手段と、この判定信号作成手段により作成された
判定信号と前記受信部の反射波との論理積を受信信号と
して出力する検出手段と、を設けたことを特徴とする。

（ｅ）作用この考案においては、駆動手段により一定の時間間隔
を有する１組の駆動パルスが発振子に供給される。発振
子は一定の時間間隔を有する１組の超音波信号を発生
し、検出対象からの反射波も一定の時間間隔を有する１
組の波形部を有することになる。判定信号作成手段は、
反射波の立ち下がりのタイミングで立ち上がり、前記１
組の駆動パルスに対応する反射波の立ち下がりから次の
立ち上がりまでの期間より長く前記一定の時間間隔より
短い時間間隔でオンする判定信号を作成し、検出手段は
この判定信号と反射波との論理積を受信信号として出力
する。したがって、受信部の反射波が一旦立ち下がった
後に駆動パルスにおける一定の時間間隔内に立ち上がっ
ている場合に受信信号が出力されることになり、受信部
が検出対象からの反射波を受信した場合にのみ受信信号
が出力される。

（ｆ）実施例第１図は、この考案の実施例である超音波検出装置の
構成を示す図である。

超音波検出装置は、発振子２に駆動パルスを供給する
駆動部１、受信部３および検出部４からなる。駆動部１
において無安定マルチバイブレータ５は第２図（Ａ）に
示すデューティ比の異なる矩形波列CP₀をモノマルチバ
イブレータ６に出力する。モノマルチバイブレータ６は
第２図（Ｂ）に示すように、矩形波CP₀の立ち上がりお
よび立ち下がりに同期して、一定時間t₂の間に出力され
るパルス波CP₁を作成する。ここでパルス波CP₁の出力間
隔を規定する矩形波CP₀のオン時間t₁と、パルス波CP₁の
オン時間t₂とは検出対象の検出時における近距離の不感
帯域があまり大きくならない程度、例えばt₁＝1msecに
設定されている。また、矩形波CP₀の周期t₀は、検出対
象の検出時における最大範囲より僅かに大きくなるよ
う、例えば10msecに設定されている。上記のオン時間t₁
がこの考案の一定の時間間隔であり、周期t₀が同じく一
定の時間間隔より長い時間間隔である。このマルチバイ
ブレータ６が作成したパルス波CP₁は連続パルス発生回
路７の出力とともにゲート８に導かれ、このゲート８の
出力が駆動回路９に入力される。従って、駆動回路９に
は周期t₁、幅t₂のパルスが２回連続して入力され、駆動
回路９を介して振動子２に第２図（Ｃ）に示す駆動パル
スCP₂が供給される。すなわち、振動子２に供給される
駆動パルスCP₂は、オン／オフを２回繰り返し、波形
W₁，W₂を備えた符号化された駆動パルスとなる。

受信部３においては、受信回路11が受信した受信波が
アンプ12により増幅されて第３図（Ｂ）に示す受信波CP
₄として検波回路13に導かれる。検波回路13では受信波C
P₄を検波し、第３図（Ｃ）に示す波形CP₅を出力する。
この検波回路12の出力波CP₅はゲート10の出力であるゲ
ートパルスCP₃とともにゲート14に入力される。このゲ
ートパルスCP₃は第３図（Ａ）に示すように、無安定マ
ルチバイブレータ５から出力される矩形波CP₀の立ち上
がりから所定時間t₃経過後に一定時間t₄だけオンする。
ゲートパルスCP₃における所定時間t₃は残響防止時間で
あり、検波回路13の出力波CP₅から超音波発振時におけ
る残響をカットするためのゲート時間である。この所定
時間t₃ののち、時間t₄において検波回路13からの出力波
CP₅が有効にされる。従って、ゲート14からは検出部４
に対して第３図（Ｄ）に示す反射波CP₆が出力される。

ゲート14から出力された反射波CP₆は検出部４のモノ
マルチバイブレータ15,18に入力される。モノマルチバ
イブレータ15はこの考案の判定信号作成手段に相当し、
第３図（Ｅ）に示すように、反射波CP₆の立ち下がりに
同期して時間t₇の間において出力を生じる。このモノマ
ルチバイブレータ15の出力時間t₇は、反射波CP₆におけ
る２回の出力の立ち下がり時と立ち上がり時との間の時
間t₅より長く、これらのサイクル時間t₆よりも短くされ
ている。このモノマルチバイブレータ15の出力CP₇はこ
の考案の判定信号であり、反射波CP₆とともにゲート16
に入力される。ゲート16は反射波CP₆とモノマルチバイ
ブレータ15の出力CP₇との論理積を出力する。従って、
反射波CP₆における１つ目の出力の立ち下がり時から時
間t₇が経過する間に、反射波CP₆において次の出力が表
れた場合にのみゲート16の出力が“Hi"になる（第３図
（Ｆ）のCP₈参照）。

モノマルチバイブレータ18は反射波CP₆の立ち上がり
に同期して時間t₈の間に出力を生じる。このモノマルチ
バイブレータ18の出力CP₁₀はフリップフロップ17の出力
CP₉とともにゲート19に入力される。フリップフロップ1
7は、ゲート16の出力CP₈によってセットされ、駆動部１
から出力される無安定マルチバイブレータ５の矩形波パ
ルスCP₀によってリセットされる。従って、フリップフ
ロップ17の出力CP₉は第３図（Ｇ）に示す波形になる。
第３図（Ｈ）に示すモノマルチバイブレータ18の出力CP
₁₀の出力時間t₈はモノマルチバイブレータ15の出力時間
t₇よりも若干長くされており、モノマルチバイブレータ
18の出力CP₁₀はフリップフロップ17の出力CP₉とオーバ
ラップしてゲート19に入力される。

このゲート19の出力CP₁₁は、フリップフロップ17の出
力CP₉とモノマルチバイブレータ18の出力CP₁₀との両者
が“Hi"のとき“L₀”になり、このゲート19の出力の立
ち上がり時にフリップフロップ20がセットされる。この
フリップフロップ20も無安定マルチバイブレータ５の矩
形波パルスCP₀によってリセットされる。従って、フリ
ップフロップ20からはゲート19の出力CP₁₁の立ち上がり
時、すなわちモノマルチバイブレータ18の出力CP₁₀の立
ち下がり時に対応した出力CP₁₂が得られる。

以上のようにしてこの実施例によれば、反射波CP₆に
予め定められた時間間隔の波形が連続して表れたときに
のみ検出出力CP₈が出力される。例えば、検出対象がな
い場合に受信部３がノイズを受信した場合、第４図
（Ａ）に示すように受信波CP₄にはノイズ成分Ｎが表れ
る。このノイズ成分Ｎは第４図（Ｂ）に示すように反射
波CP₆にも表れ、同図（Ｃ）に示すようにこのノイズ成
分の立ち下がり時から時間t₇の間においてモノマルチバ
イブレータ15から出力CP₇がゲート16に入力される。と
ころが、検出対象がない場合には反射波CP₆にはノイズ
成分しか表れず、時間t₇の間に反射波CP₆が再び“Hi"に
なることがなく、検出信号CP₈は出力されない。

また、検出対象がある場合に受信部３がノイズを受信
した場合には第５図（Ａ）に示すように、受信波CP₄に
は検出対象の成分とノイズ成分とが表れる。このため、
反射波CP₆にも第５図（Ｂ）に示すように検出対象の成
分とノイズ成分とが表れ、第５図（Ｃ）に示すように各
波形の立ち下がり時に同期してモノマルチバイブレータ
15から出力CP₇がゲート16に入力される。しかしなが
ら、出力CP₇の出力時間t₇は、t₅＜t₇＜t₆に厳格に規定
されているため、検出対象の波形によってのみ検出信号
CP₈が表れ、フリップフロップ20の出力CP₁₂が得られ
る。なお、符号化された検出対象からの反射波と同様
のタイミングでオン／オフを繰り返すノイズを受信部３
において受信することが考えられ、また第５図に示す例
において、ノイズが検出対象からの反射波に接近して受
信されることも考えられるが、何れにしても複数回の超
音波発振サイクルについて繰り返して検出処理を実行す
ることにより、同じ状態が繰り返して発生する確率の非
常に低いノイズ成分を排除し、検出対象を正確に検出す
ることができる。

（ｇ）考案の効果この考案によれば、符号化された超音波を発生し、発
生した超音波と同様の符号化がなされた受信波を抽出す
ることにより、検出対象からの反射波のみを正確に検出
でき、ノイズによる誤検出を確実に排除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例である超音波検出装置の構成
を示す図、第２図は同超音波検出装置を構成する駆動部
における各部の波形図、第３図は同超音波検出装置にお
ける受信部および検出部の波形図、第４図および第５図
は同超音波検出装置におけるノイズ受信時の各部の波形
を示す図である。また第６図はこの考案の実施例を含む
一般的な超音波検出装置の構成を示すブロック図であ
り、第７図および第８図は従来の超音波検出装置におけ
るノイズ受信時の各部の波形を示す図である。１……駆動部、２……発振子、３……受信部、４……検
出部。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】駆動パルスの供給により超音波を発生する
発振子を備え、発振子が発生した超音波の反射波を受信
部で受信する超音波検出装置において、一定の時間間隔を有する複数のパルスによって構成され
る１組の駆動パルスを前記一定の時間間隔より長い時間
間隔で発振子に供給する駆動手段と、前記受信部におけ
る反射波の立ち下がりのタイミングで立ち上がり、前記
１組の駆動パルスに対応する反射波の立ち下がりから次
の立ち上がりまでの期間より長く前記一定の時間間隔よ
り短い時間間隔でオンする判定信号を作成する判定信号
作成手段と、この判定信号作成手段により作成された判
定信号と前記受信部の反射波との論理積を受信信号とし
て出力する検出手段と、を設けたことを特徴とする超音
波検出装置。