JP2522597B2 - 超音波物体検知器 - Google Patents
超音波物体検知器Info
- Publication number
- JP2522597B2 JP2522597B2 JP2216373A JP21637390A JP2522597B2 JP 2522597 B2 JP2522597 B2 JP 2522597B2 JP 2216373 A JP2216373 A JP 2216373A JP 21637390 A JP21637390 A JP 21637390A JP 2522597 B2 JP2522597 B2 JP 2522597B2
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- Japan
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- reception
- reverberation
- wave
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- ultrasonic
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波パルスを用いて物体を検知する超音
波物体検知器に関するものである。
波物体検知器に関するものである。
［従来の技術］ 従来、超音波パルルを送波して、物体からの反射波を
受波することにより物体の存在を検知すると共に、送受
波に要する時間から物体までの距離を測定する超音波物
体検知器が広く用いられている。超音波を用いて物体ま
での距離を測定すると、光や電波を用いる場合に比べ
て、空間中の伝播速度が遅いため、比較的容易に正確な
距離を求めることができる。反射波の有無は、第２図に
示すように、ある一定レベルVthを越えるか否かで判定
している。図中、Ｐは送波パルスであり、その後方には
残響Ｚを伴っている。Ｒは反射波であり、この反射波Ｒ
のレベルが所定レベルVthを越えれば、受波信号S2が存
在すると判定する。この受波信号S2と送波信号S1との時
間間隔により、物体までの距離を測定する。
受波することにより物体の存在を検知すると共に、送受
波に要する時間から物体までの距離を測定する超音波物
体検知器が広く用いられている。超音波を用いて物体ま
での距離を測定すると、光や電波を用いる場合に比べ
て、空間中の伝播速度が遅いため、比較的容易に正確な
距離を求めることができる。反射波の有無は、第２図に
示すように、ある一定レベルVthを越えるか否かで判定
している。図中、Ｐは送波パルスであり、その後方には
残響Ｚを伴っている。Ｒは反射波であり、この反射波Ｒ
のレベルが所定レベルVthを越えれば、受波信号S2が存
在すると判定する。この受波信号S2と送波信号S1との時
間間隔により、物体までの距離を測定する。
ところで、超音波パルスを送出する送波用超音波振動
子と物体からの反射波を受波する受波用超音波振動子と
を兼用した送受波一体型の超音波振動子を用いる場合に
は、第２図に示すように、送波信号S1の送出後も超音波
振動子の共振に起因する残響Ｚが存在し、この残響Ｚが
終わるまでは物体からの反射波Ｒと残響Ｚを明確に区別
できない。そこで、第３図に示すように、残響Ｚの長さ
を常に監視し、送波信号S1に続く残響Ｚの受波信号の後
端縁から若干時間Ｔだけ遅れた時刻t1から物体検知動作
を行わせる受波ゲートＧを設定して、物体の反射波を残
響Ｚと区別できるようにすることが提案されている（特
開昭59−31469号公報参照）。
子と物体からの反射波を受波する受波用超音波振動子と
を兼用した送受波一体型の超音波振動子を用いる場合に
は、第２図に示すように、送波信号S1の送出後も超音波
振動子の共振に起因する残響Ｚが存在し、この残響Ｚが
終わるまでは物体からの反射波Ｒと残響Ｚを明確に区別
できない。そこで、第３図に示すように、残響Ｚの長さ
を常に監視し、送波信号S1に続く残響Ｚの受波信号の後
端縁から若干時間Ｔだけ遅れた時刻t1から物体検知動作
を行わせる受波ゲートＧを設定して、物体の反射波を残
響Ｚと区別できるようにすることが提案されている（特
開昭59−31469号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来例では、残響Ｚが長引いた
場合には、受波ゲートＧが開くタイミングも遅くなる。
このため、検知最短距離付近に物体が存在する場合に、
送波タイミングから予め定められた検知最短距離に対応
した時間が経過しても残響Ｚが長引いているために受波
ゲートＧが開かないことがあり、この場合には、検知最
短距離付近に存在する物体を検知できないことになると
いう問題点があった。
場合には、受波ゲートＧが開くタイミングも遅くなる。
このため、検知最短距離付近に物体が存在する場合に、
送波タイミングから予め定められた検知最短距離に対応
した時間が経過しても残響Ｚが長引いているために受波
ゲートＧが開かないことがあり、この場合には、検知最
短距離付近に存在する物体を検知できないことになると
いう問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、超音波パルスを送波して
物体からの反射波を受波することで物体を検知するパル
ス式超音波物体検知器において、残響が早く終了した場
合には受波開始時刻を早くして検知最短距離を短縮する
と共に、送波タイミングから検知最短距離に対応した時
間が経過したときには受波ゲートを開いて検知最短距離
付近に存在する物体を確実に検知可能とすることにあ
る。
て、その目的とするところは、超音波パルスを送波して
物体からの反射波を受波することで物体を検知するパル
ス式超音波物体検知器において、残響が早く終了した場
合には受波開始時刻を早くして検知最短距離を短縮する
と共に、送波タイミングから検知最短距離に対応した時
間が経過したときには受波ゲートを開いて検知最短距離
付近に存在する物体を確実に検知可能とすることにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第
１図に示すように、超音波パルスを送波して物体からの
反射波を受波することで物体を検知するパルス式超音波
物体検知器において、送波された超音波パルスの残響が
最も長引いても反射波の有無を検知できるように予め設
定された時間が送波タイミングから経過した後に一定期
間だけ受波ゲートを開いて物体検知動作を行わせる受波
ゲート制御部５と、送波された超音波パルスの残響の受
波信号の後端縁から若干遅れた受波開始時刻t1設定する
受波開始時刻設定部６と、受波開始時刻設定部６で設定
された受波開始時刻t1が受波ゲートによる物体検知動作
の開始よりも早い場合には物体検知動作を前記受波開始
時刻t1から開始させる受波判定部８とを備えることを特
徴とするものである。
１図に示すように、超音波パルスを送波して物体からの
反射波を受波することで物体を検知するパルス式超音波
物体検知器において、送波された超音波パルスの残響が
最も長引いても反射波の有無を検知できるように予め設
定された時間が送波タイミングから経過した後に一定期
間だけ受波ゲートを開いて物体検知動作を行わせる受波
ゲート制御部５と、送波された超音波パルスの残響の受
波信号の後端縁から若干遅れた受波開始時刻t1設定する
受波開始時刻設定部６と、受波開始時刻設定部６で設定
された受波開始時刻t1が受波ゲートによる物体検知動作
の開始よりも早い場合には物体検知動作を前記受波開始
時刻t1から開始させる受波判定部８とを備えることを特
徴とするものである。
［作 用］ 本発明にあっては、このように構成されているので、
残響Ｚが早く終わった場合には、第４図（ａ）に示すよ
うに、送波された超音波パルスの残響Ｚの受波信号の後
端縁から若干遅れた受波開始時刻t1から物体検知動作を
開始させることができ、これにより検知最短距離を可能
な限り短くすることが可能となる。一方、残響Ｚが長引
いた場合には、第４図（ｂ）に示すように、送波タイミ
ングから予め設定された時間の経過後に時刻t2から一定
期間だけ物体検知動作を行わせる受波ゲートＧが開くこ
とにより、予め設定された検知最短距離付近に存在する
物体を確実に検知することができる。
残響Ｚが早く終わった場合には、第４図（ａ）に示すよ
うに、送波された超音波パルスの残響Ｚの受波信号の後
端縁から若干遅れた受波開始時刻t1から物体検知動作を
開始させることができ、これにより検知最短距離を可能
な限り短くすることが可能となる。一方、残響Ｚが長引
いた場合には、第４図（ｂ）に示すように、送波タイミ
ングから予め設定された時間の経過後に時刻t2から一定
期間だけ物体検知動作を行わせる受波ゲートＧが開くこ
とにより、予め設定された検知最短距離付近に存在する
物体を確実に検知することができる。
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。本実
施例では、センサ部１での送受波動作を本体部２で制御
している。センサ部１には、超音波振動子11が接続され
ている。超音波振動子11は送波用の振動子と受波用の振
動子を兼ねており、センサ部１の残響吸収回路12と増幅
回路13に接続されている。残響吸収回路12は、本体部２
の送波駆動回路21に接続されている。また、増幅回路13
は、本体部２の受波回路22に接続されている。送波駆動
回路21と受波回路22は、CPU3に接続されている。CPU3は
送波駆動回路21に超音波パルスを間欠的に送出する。送
波駆動回路21では、この超音波パルスを増幅してセンサ
部１に供給する。送波駆動回路21で増幅された超音波パ
ルスは、センサ部１の残響吸収回路12を介して超音波振
動子11に供給される。これにより、超音波振動子11から
超音波パルスが送波される。送波動作が終了すると、残
響吸収回路12は超音波振動子11の残響を吸収し、速やか
に受信可能な状態とする。物体からの反射波が超音波振
動子11により受信されると、増幅回路13により増幅さ
れ、本体部２の受波回路22から受波信号S2が得られる。
CPU3では、受波信号S2の有無により物体の有無を判定す
ると共に、受波信号S2が存在するときには、送波タイミ
ングとの時間間隔を測定することにより物体までの距離
を測定し、得られた物体検知出力を出力駆動回路10を介
して外部に出力する。
施例では、センサ部１での送受波動作を本体部２で制御
している。センサ部１には、超音波振動子11が接続され
ている。超音波振動子11は送波用の振動子と受波用の振
動子を兼ねており、センサ部１の残響吸収回路12と増幅
回路13に接続されている。残響吸収回路12は、本体部２
の送波駆動回路21に接続されている。また、増幅回路13
は、本体部２の受波回路22に接続されている。送波駆動
回路21と受波回路22は、CPU3に接続されている。CPU3は
送波駆動回路21に超音波パルスを間欠的に送出する。送
波駆動回路21では、この超音波パルスを増幅してセンサ
部１に供給する。送波駆動回路21で増幅された超音波パ
ルスは、センサ部１の残響吸収回路12を介して超音波振
動子11に供給される。これにより、超音波振動子11から
超音波パルスが送波される。送波動作が終了すると、残
響吸収回路12は超音波振動子11の残響を吸収し、速やか
に受信可能な状態とする。物体からの反射波が超音波振
動子11により受信されると、増幅回路13により増幅さ
れ、本体部２の受波回路22から受波信号S2が得られる。
CPU3では、受波信号S2の有無により物体の有無を判定す
ると共に、受波信号S2が存在するときには、送波タイミ
ングとの時間間隔を測定することにより物体までの距離
を測定し、得られた物体検知出力を出力駆動回路10を介
して外部に出力する。
次に、CPU3の内部構成について説明する。送波タイミ
ング設定部７はセンサ部１の送受波の間隔とタイミング
を設定する。所定の時刻が来れば、送波タイミング設定
部７から送波パルス発生部４にトリガ信号が出力され
る。送波パルス発生部４はトリガ信号に応答して超音波
パルスを発生する。この超音波パルスは送波駆動回路21
で増幅されて、超音波振動子11を十分に駆動できるパワ
ーを与えられる。
ング設定部７はセンサ部１の送受波の間隔とタイミング
を設定する。所定の時刻が来れば、送波タイミング設定
部７から送波パルス発生部４にトリガ信号が出力され
る。送波パルス発生部４はトリガ信号に応答して超音波
パルスを発生する。この超音波パルスは送波駆動回路21
で増幅されて、超音波振動子11を十分に駆動できるパワ
ーを与えられる。
受波回路22の出力は、受波ゲート制御部５と受波開始
時刻設定部６の両者に入力される。受波ゲート制御部５
は、送波タイミングから予め設定された時間の経過後に
一定期間だけ物体検知動作を行わせる制御を行う。ま
た、受波開始時刻設定部６は、送波された超音波パルス
の残響Ｚの受波信号の後端縁から若干の時間Ｔだけ遅れ
た受波開始時刻t1を設定する。そして、受波判定部８で
は、受波開始時刻設定部６で設定された受波開始時刻t1
が、受波ゲートＧによる物体検知動作の開始する時刻t2
よりも早い場合には、物体検知動作を前記受波開始時刻
t1から開始させるものである。この受波判定部８により
得られた受波信号S2に基づいて、物体の有無を検知する
と共に、物体が存在する場合には、送波タイミングから
の時間間隔に基づいて物体までの距離を測定し、出力制
御部９から出力する。そして、出力駆動回路10により光
や音の信号として外部に出力されるものである。
時刻設定部６の両者に入力される。受波ゲート制御部５
は、送波タイミングから予め設定された時間の経過後に
一定期間だけ物体検知動作を行わせる制御を行う。ま
た、受波開始時刻設定部６は、送波された超音波パルス
の残響Ｚの受波信号の後端縁から若干の時間Ｔだけ遅れ
た受波開始時刻t1を設定する。そして、受波判定部８で
は、受波開始時刻設定部６で設定された受波開始時刻t1
が、受波ゲートＧによる物体検知動作の開始する時刻t2
よりも早い場合には、物体検知動作を前記受波開始時刻
t1から開始させるものである。この受波判定部８により
得られた受波信号S2に基づいて、物体の有無を検知する
と共に、物体が存在する場合には、送波タイミングから
の時間間隔に基づいて物体までの距離を測定し、出力制
御部９から出力する。そして、出力駆動回路10により光
や音の信号として外部に出力されるものである。
以下、本実施例の動作を第４図（ａ），（ｂ）により
説明する。
説明する。
まず、残響Ｚが早く終わった場合には、第４図（ａ）
に示すように、残響Ｚの後端縁から若干の時間Ｔが経過
した後に、受波開始時刻t1から受波動作を開始させる。
これにより、送波タイミングから予め設定された時間の
経過後に一定時刻t2で受波ゲートＧが開くよりも早い時
期に受波動作を開始させることができる。したがって、
受波ゲートＧの開く一定時刻t2に対応する検知最短距離
付近の物体からの反射波Ｒによる受波信号S2を確実に検
知することができる。
に示すように、残響Ｚの後端縁から若干の時間Ｔが経過
した後に、受波開始時刻t1から受波動作を開始させる。
これにより、送波タイミングから予め設定された時間の
経過後に一定時刻t2で受波ゲートＧが開くよりも早い時
期に受波動作を開始させることができる。したがって、
受波ゲートＧの開く一定時刻t2に対応する検知最短距離
付近の物体からの反射波Ｒによる受波信号S2を確実に検
知することができる。
一方、残響Ｚが長引いた場合には、第４図（ｂ）に示
すように、残響Ｚと反射波Ｒを明確には区別できなくな
る。このため、仮に、上述の受波開始時刻t1から受波動
作を開始させるものとすると、検知最短距離付近に存在
する物体からの反射波Ｒによる受波信号S2を検知できな
いことになる。そこで、本発明では、送波タイミングか
ら予め設定された時間の経過後に一定時刻t2で受波ゲー
トＧを開き、強制的に受波動作を開始させることによ
り、反射波Ｒによる受波信号S2を検知できるようにして
いる。つまり、遅くとも受波ゲート制御部５により受波
ゲートＧが開く一定時刻t2以降では受波動作が必ず開始
するものであり、これにより予め設定された検知最短距
離が確実に保証される。このように、遅くとも一定時刻
t2以降では受波動作が必ず開始されるので、この時刻t2
は、残響Ｚが最も長引いた場合においても、受波信号Ｒ
が無いときには、送波パルスＰの残響Ｚが所定レベルVt
hよりも必ず小さくなっているような時刻となるように
設定されるべきである。逆に言えば、残響Ｚが最も長引
いた場合でも、受波信号Ｒの有無を判断できるような時
刻t2から検知最短距離が決まる。この点は通常の超音波
物体検知器と同じであるが、本発明の場合には、残響Ｚ
が早く終わる場合には、前記一定時刻t2よりも早い時刻
t1（第４図（ａ）参照）に受波動作が開始することもあ
り、その場合には、検知最短距離が更に短縮されるもの
である。
すように、残響Ｚと反射波Ｒを明確には区別できなくな
る。このため、仮に、上述の受波開始時刻t1から受波動
作を開始させるものとすると、検知最短距離付近に存在
する物体からの反射波Ｒによる受波信号S2を検知できな
いことになる。そこで、本発明では、送波タイミングか
ら予め設定された時間の経過後に一定時刻t2で受波ゲー
トＧを開き、強制的に受波動作を開始させることによ
り、反射波Ｒによる受波信号S2を検知できるようにして
いる。つまり、遅くとも受波ゲート制御部５により受波
ゲートＧが開く一定時刻t2以降では受波動作が必ず開始
するものであり、これにより予め設定された検知最短距
離が確実に保証される。このように、遅くとも一定時刻
t2以降では受波動作が必ず開始されるので、この時刻t2
は、残響Ｚが最も長引いた場合においても、受波信号Ｒ
が無いときには、送波パルスＰの残響Ｚが所定レベルVt
hよりも必ず小さくなっているような時刻となるように
設定されるべきである。逆に言えば、残響Ｚが最も長引
いた場合でも、受波信号Ｒの有無を判断できるような時
刻t2から検知最短距離が決まる。この点は通常の超音波
物体検知器と同じであるが、本発明の場合には、残響Ｚ
が早く終わる場合には、前記一定時刻t2よりも早い時刻
t1（第４図（ａ）参照）に受波動作が開始することもあ
り、その場合には、検知最短距離が更に短縮されるもの
である。
なお、実施例の超音波振動子11は送受波兼用としてい
るが、送波専用、受波専用の２つの振動子を用いた場合
でも、振動子の残響により検知最短距離付近の物体から
の反射波が判別できないときには、本発明を適用する意
義があることは言うまでもない。
るが、送波専用、受波専用の２つの振動子を用いた場合
でも、振動子の残響により検知最短距離付近の物体から
の反射波が判別できないときには、本発明を適用する意
義があることは言うまでもない。
［発明の効果］ 本発明にあっては、送波された超音波パルスの残響が
最も長引いても反射波の有無を検知できるように予め設
定された時間が送波タイミングから経過した後に一定期
間だけ受波ゲートを開いて物体検知動作を行わせる受波
ゲート制御部と、送波された超音波パルスの残響の受波
信号の後端縁から若干遅れた受波開始時刻を設定する受
波開始時刻設定部とを併用し、受波開始時刻が受波ゲー
トによる物体検知動作の開始よりも早い場合には物体検
知動作を前記受波開始時刻から開始させるようにしたの
で、残響が早く終わった場合には、受波開始時刻を早く
して検知最短距離を可能な限り短くすることができると
いう効果があり、残響が長引いた場合でも、送波タイミ
ングから予め設定された時間の経過後に受波ゲートが開
くことにより、予め設定された距離付近に存在する物体
は確実に検知できるという効果がある。
最も長引いても反射波の有無を検知できるように予め設
定された時間が送波タイミングから経過した後に一定期
間だけ受波ゲートを開いて物体検知動作を行わせる受波
ゲート制御部と、送波された超音波パルスの残響の受波
信号の後端縁から若干遅れた受波開始時刻を設定する受
波開始時刻設定部とを併用し、受波開始時刻が受波ゲー
トによる物体検知動作の開始よりも早い場合には物体検
知動作を前記受波開始時刻から開始させるようにしたの
で、残響が早く終わった場合には、受波開始時刻を早く
して検知最短距離を可能な限り短くすることができると
いう効果があり、残響が長引いた場合でも、送波タイミ
ングから予め設定された時間の経過後に受波ゲートが開
くことにより、予め設定された距離付近に存在する物体
は確実に検知できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
パルス式超音波物体検知器の動作原理を示す図、第３図
は従来例の動作説明図、第４図は本発明の動作説明図で
ある。 １はセンサ部、２は本体部、３はCPU、４は送波パルス
発生部、５は受波ゲート制御部、６は受波開始時刻設定
部、７は送波タイミング設定部、８は受波判定部、９は
出力制御部、10は出力駆動回路、11は超音波振動子、12
は残響吸収回路、13は増幅回路、21は送波駆動回路、22
は受波回路である。
パルス式超音波物体検知器の動作原理を示す図、第３図
は従来例の動作説明図、第４図は本発明の動作説明図で
ある。 １はセンサ部、２は本体部、３はCPU、４は送波パルス
発生部、５は受波ゲート制御部、６は受波開始時刻設定
部、７は送波タイミング設定部、８は受波判定部、９は
出力制御部、10は出力駆動回路、11は超音波振動子、12
は残響吸収回路、13は増幅回路、21は送波駆動回路、22
は受波回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭52−146990（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−168875（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−10795（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】超音波パルスを送波して物体からの反射波
を受波することで物体を検知するパルス式超音波物体検
知器において、送波された超音波パルスの残響が最も長
引いても反射波の有無を検知できるように予め設定され
た時間が送波タイミングから経過した後に一定期間だけ
受波ゲートを開いて物体検知動作を行わせる受波ゲート
制御部と、送波された超音波パルスの残響の受波信号の
後端縁から若干遅れた受波開始時刻を設定する受波開始
時刻設定部と、受波開始時刻設定部で設定された受波開
始時刻が受波ゲートによる物体検知動作の開始よりも早
い場合には物体検知動作を前記受波開始時刻から開始さ
せる受波判定部とを備えることを特徴とする超音波物体
検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2216373A JP2522597B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | 超音波物体検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2216373A JP2522597B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | 超音波物体検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0498186A JPH0498186A (ja) | 1992-03-30 |
| JP2522597B2 true JP2522597B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=16687559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2216373A Expired - Fee Related JP2522597B2 (ja) | 1990-08-15 | 1990-08-15 | 超音波物体検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522597B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-15 JP JP2216373A patent/JP2522597B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0498186A (ja) | 1992-03-30 |
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