JP2520538Y2 - 超音波測距装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、機械的振動子を用いる超音波測距装置にお
いて、受信電圧の温度ドリフトを補償する機能を備えた
超音波測距装置に関する。

〔従来の技術〕

蓄電池を駆動電源とする無人車には、走行路の両側に
設けた誘導壁までの距離を超音波測距装置を用いて測定
し、この距離情報を処理しつつ走行経路を修正する自立
形無人車がある。

第２図はこの種の超音波測距装置をブロック図で示し
たもので、１は誘導壁の如き対象物、２は超音波送信器
（セラミック振動子）であって、パルス発振器４、振動
子駆動回路５を有する送信回路３が周期的に送出する電
圧信号により駆動されて、超音波信号Ｎを対象物１に向
けて発振する。６はセラミック振動子を用いた超音波受
信器であって、上記超音波信号Ｎの対象物１による反射
波Ｒを受信し、電気信号に変換して受信回路７に入力す
る。受信回路７は増幅器８、検波レベルＶTHの検波器９
および波形整形器10を有している。11はカウンタであっ
て、送信回路３のパルス発振器４が電気パルス（間欠パ
ルス）Ｐを送出すると同時にタイミング信号を受けて、
クロックパルスｃの計数を開始し、受信回路７が受信・
検波すると同時にタイミング信号を受けて上記クロック
パルスｃの計数を停止し、計数値Txを制御回路12に送出
する。第３図に、各部の出力波形を示す。

この構成においては、制御回路12がスタート信号Ｓを
送出すると、パルス発振器２が周期的な発振動作を開始
して、所定パルス幅の電気パルスＰを発振する。この電
気パルスＰを受けて振動子駆動回路４が電圧信号を超音
波送信器２に送出し、超音波送信器２が超音波信号Ｎを
送信する。超音波送信器２が発信した超音波信号Ｎは対
象物１に当たって反射し、反射波Ｒが超音波受信器６で
受信され、受信回路７で、増幅、検波、波形整形され
る。上記電気パルスＰが立上がってから波形整形器10が
出力するまで、超音波信号Ｎの空間伝播時間Tx（sec）
がカウンタ11で計数され、制御回路12では、音速をｖ
（m/s）とした場合、下記（１）式により、対象物１ま
での距離Ｘ（ｍ）を演算する。

Ｘ＝2/1v・Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１） 〔考案が解決しようとする課題〕 セラミック振動子は温度に敏感であるので、その温度
特性により超音波受信器６の受信ゲインが変化し、受信
電圧が変動する。ところが、検波レベルＶTHは固定であ
るために、同一距離を測定した場合にも、外界温度が変
化すると、波形整形器10の出力の立上り、立下りタイミ
ングが変動することになり、カウンタ11の計数値Txが変
化するので、測定距離Ｘが異なる結果となる。

特に、無人車の場合は、走行しているので、同一地点
での繰り返し測定ができず、誤差修正はできないから、
重要な問題となっていた。

本考案は上記問題を解消するためになされたもので、
超音波を送受信する振動子の温度特性に起因する測定精
度の低下を防止し、従来に比し、測定精度を向上するこ
とができる超音波測距装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するため、超音波を対象物に
向けて送信する送受信器対と同じ温度特性を有し、送信
器と受信器が単位距離を隔てて対向する連続駆動の第２
の送受信器対、この送受信器対の出力を増幅する可変利
得増幅器、この増幅器の出力を所定値にフィードバック
制御する利得制御回路を設け、上記送受信器対の超音波
受信器の出力を増幅する増幅器を、上記可変利得増幅器
と同一特性の可変利得増幅器として、該可変利得増幅器
の利得を上記利得制御回路の利得制御信号により制御す
る構成としたものである。

〔作用〕

本考案では、第２の送受信器対の出力を増幅する増幅
器の利得制御回路により、超音波受信器の受信電圧の温
度ドリフトを補償するに要する利得制御量が検出され、
この利得制御量を用いて、受信回路の増幅器の利得が制
御されるから、反射波を受信する受信器出力の温度ドリ
フトはリアルタイムで補償される。

〔実施例〕

以下、本考案の１実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、21は第２の超音波送信器であって、
超音波送信器２と同じ温度特性を有し、第２の送信回路
22により駆動される。この第２の送信回路22は、連続パ
ルス発信器23と振動子駆動回路24を有している。25は第
２の超音波受信器であって、超音波受信器６と同一温度
特性を有し、第２の超音波送信器21に対して単位距離l_o
（＜＜Ｘ）を隔てて対向しており、受信超音波を電気信
号に変換して、第２の可変利得増幅器26へ送出する。増
幅器26の出力は交流／直流変換器27で直流信号に変換さ
れて、比較器28で基準電圧29と比較される。比較器28の
出力Ｙは積分器30を通して、利得制御信号として増幅器
26へフィードバックされると同時い受信回路７の第１の
可変利得増幅器31へ供給される。この増幅器31は増幅器
26と同じ増幅特性を持つのであり、利得制御信号Ｙを与
えられる。他の構成は第２図のものと同じである。

この構成においては、第２の超音波送信器21と第２の
超音波受信器25からなる第２の送受信器対は、周期的な
間欠駆動ではなく、送信回路22の連続パルス発信器23が
送出する連続パルスＰ′を受ける振動子駆動回路24によ
り駆動されるから、増幅器26は連続信号を入力される。
この入力の振幅は外界温度の温度変動に伴い変動する。
増幅器26の出力Ａは直流変換されたのち比較器28で基準
電圧Ekと比較され、偏差Δは積分器30を通して、利得制
御信号Ｙとして増幅器26にフィードバックされる。従っ
て、増幅器26は、その入力変動に伴い、その変動分に対
応する大きさだけ利得Ｇが変化し、出力Ａは一定値に維
持される。利得制御信号Ｙは増幅器31にも与えられるの
で、増幅器31の利得Ｇも上記変動分に対応する大きさだ
け制御されるので、その出力が一定になるように利得Ｇ
が調整される。

このように、増幅器31は超音波受信器６から間欠的に
受信電圧を受け取るので、受信電圧の変動にかかわら
ず、その出力を一定に調整することは難しいが、本実施
例では、対象物１に対して超音波信号を送信・受信する
送受信器対（第１の送受信器対）と同じ特性の第２の送
受信器対を設けて、これを連続駆動し、その出力を増幅
する増幅器26の利得を、上記出力が一定になるようにフ
ィードバック制御し、その利得制御信号を用いて、第１
の送受信器対の受信信号を増幅する増幅器31の利得を制
御するようにしたから、上記受信信号が超音波受信器６
の温度特性により変動しても、増幅器31の出力の変動を
防止することができる。従って、波形整形器10の出力の
立上りタイミングや立下りタイミングが上記温度特性に
よって変動することを避けることができ、第１の超音波
送受信器対の温度特性に起因する距離測定精度の低下を
防止することができる。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明した通り、送受信器対と、その出力
を増幅する増幅器とを新たに設けて該送受信器対を連続
駆動することにより、超音波受信器の受信電圧の温度ド
リフトを補償するに要する利得制御量を検出し、この利
得制御量を用いて、受信回路の増幅器の利得制御を行う
ので、第１の送受信器対から上記増幅器に入力される受
信信号の温度ドリフトをリアルタイムで補償することが
でき、従来に比し、測定精度を向上することが可能で、
本考案は、特に、移動しつつ距離測定を行う無人車等用
の測距装置に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示すブロック図、第２図は従
来の超音波測距装置を示すブロック図で第３図は波形タ
イムチヤートである。 ２……超音波送信器、３……送信回路、６……超音波受
信器、７……受信回路、11……カウンタ、12……制御回
路、21……第２の超音波送信器、22……第２の送信回
路、25……第２の超音波受信器、26……第２の可変利得
増幅器、31……第１の可変利得増幅器、28……比較器、
30……積分器。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物に対して超音波を周期的に発信する
   超音波送信器と、この超音波の上記対象物による反射波
   を受信する超音波受信器からなる第１の送受信器対を有
   し、上記発振から受信までの時間と音速に基づいて対象
   物間距離を測定する超音波測距装置において、上記第１
   の送受信器対と同じ温度特性を有し、発振器と受信器が
   単位距離を隔てて対向する連続駆動の第２の送受信器
   対、この第２の送受信器対の出力を増幅する第２の可変
   利得増幅器、この第２の可変利得増幅器の出力を所定値
   にフィードバック制御する利得制御回路を有し、上記第
   １の送受信器対の超音波受信器の出力を増幅する増幅器
   を、上記第２の可変利得増幅器と同一特性の第１の可変
   利得増幅器として、該第１の可変利得増幅器の利得を上
   記利得制御回路の利得制御信号により制御することを特
   徴とする超音波測距装置。