JP2828678B2

JP2828678B2 - 超音波検知器

Info

Publication number: JP2828678B2
Application number: JP1219492A
Authority: JP
Inventors: 直哉東
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH0382978A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、超音波パルスを利用して物標の有無を検知
する超音波検知器に係り、特に送波直後の残響振動によ
る誤検知を防止する超音波検知器に関する。

〔従来の技術〕

超音波検知器は、第６図の構成図および第７図の波形
図に示すように、超音波パルスを送受波器４から一定周
期毎に送波するとともに、物標からの帰来反射波を送受
波器４で受波し、検波回路６により検波するようにして
いる。そして、ノイズ等による誤検知を防止すべく、受
波信号Ｂが連続して検出される検出回数をカウンタ９に
よりカウントし、このカウント値が所定回数（例えば、
２回）に達すると、検知出力回路10から検知信号として
ハイ信号が出力される。

すなわち、送波信号A₁では受波されないが、送波信号
A₂,A₃では受波信号B₂,B₃が連続して受波されて検知出力
回路10からハイ信号が出力される。

ところで、かかる超音波検知器では、送波直後に送受
波器４への電力供給を停止しても送受波器４が漸減的に
振動を持続して残響が発生するので、この残響が受波側
の増幅回路５に混入する虞れがある。そこで、この残響
振動による誤検知を防止するために検知ゲート回路７を
設け、上記残響振動の持続時間を考慮して設定された期
間後にt₀期間の検知ゲートを開くようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記残響時間は送受波器４の保持構造や周
囲の環境により変動するものである。すなわち、雨粒、
雪あるいは泥等が送受波器４に付着した時には、一時的
に残響時間が長くなる。このため、検知ゲート期間t₀内
まで残響振動が持続し、誤検知される虞れがある。一
方、この期検知を防止するために、上記残響振動の終了
後からある程度経過してから検知ゲートを開くようにす
ることも可能であるが、逆に近距離の物標を検知するこ
とができなくなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、残響振
動の影響を受けずに近距離の物標を好適に検知すること
ができる超音波検知器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〕

上記目的を達成するために、本発明は、送受波器から
超音波パルスを繰り返して送波するとともに、物標から
の反射波を受波して物標の検知を行う超音波検知器にお
いて、送波直後からτ_１期間の第１の距離ゲートを発生
する第１ゲート手段と、上記第１の距離ゲート終了時か
らτ_２期間の第２の距離ゲートを発生する第２ゲート手
段と、ｎ回（ｎ≧２）連続して上記第１の距離ゲート内
に反射波が受波されると出力を送出する第１のカウント
手段と、ｍ回（ｍ＜ｎ）連続して上記第２の距離ゲート
内に反射波が受波されると出力を送出する第２のカウン
ト手段と、上記第１あるいは第２のカウント手段から出
力が送出されると物標検知信号を出力する信号出力手段
とを備えたものである。

〔作用〕

上記構成の超音波検知器によれば、超音波パルスの送
波直後からτ_１期間の第１の距離ゲートが発生され、第
１の距離ゲート終了時からτ_２期間の第２の距離ゲート
が発生される。そして、ｎ回連続して第１の距離ゲート
内に反射波が受波されるか、あるいはｍ回連続して第２
の距離ゲート内に反射波が受波されると物標が検知され
たとするようにした。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる超音波検知器の第１実施例の
ブロック図である。

送波ゲート回路１は所定幅のゲートパルスを所定周期
で発振回路２および検知ゲート回路７に送出するもので
ある。発振回路２は上記ゲートパルスの入力期間中、予
め設定された周波数で発振するものである。増幅回路３
は上記発振信号を電力増幅して送受波器４を励振させる
ものである。送受波器４は超音波振動子等からなり、増
幅回路３からの励振信号を超音波パルスに変換して送波
するとともに物標から帰来する反射波を受波するもので
ある。

増幅回路５は送受波器４で受波した物標からの反射波
信号を増幅するものである。検波回路６は増幅回路５か
らの受波信号を包絡線検波するもので、この検波信号か
ら一定レベル以上の信号を物標信号としてそのまま、あ
るいはパルス整形を施した後、アンド回路８へ出力する
ものである。

検知ゲート回路７は第１検知ゲート回路71および第２
検知ゲート回路72からなり、送波ゲート回路１からのゲ
ートパルスを遅延し、所定幅に変更したパルスをアンド
回路８へ出力するものである。すなわち、第２図に示す
ように、第１検知ゲート回路71は超音波パルスＡのパル
ス幅および残響振動を考慮して送波開始からT₀期間経過
後に立ち上がってt₁期間ハイレベルの第１の距離ゲート
パルスを出力する。第２検知ゲート回路72は上記t₁期間
終了後から立ち上がってt₂期間ハイレベルの第２の距離
ゲートパルスを出力する。なお、上記第１の距離ゲート
パルスは近距離の物標を検出するためのもので、第２の
距離ゲートパルスは第１の距離ゲートパルスよりも遠い
物標を検出するためのものである。

アンド回路８は第１アンド回路81および第２アンド回
路82からなり、検知ゲート回路７からのパルス入力期間
内に検波回路６からの物標信号が入力されると、ハイ信
号をカウンタ９へ出力するものである。すなわち、第１
アンド回路81は第１検知ゲート回路71からの第１の距離
ゲートパルスが入力されるt₁期間内に検波回路６からの
物標信号が入力されると、ハイ信号をカウンタ９へ出力
する。第２アンド回路82は第２検知ゲート回路72からの
第２の距離ゲートパルスが入力されるt₂期間に検波回路
６からの物標信号が入力されると、ハイ信号をカウンタ
９へ出力するものである。

カウンタ９は第１カウンタ91および第２カウンタ92か
らなり、アンド回路８からのハイ信号の数をカウントす
るものである。すなわち、第１カウンタ91の第１フリッ
プフロップ回路912は、第３図に示すように、第１アン
ド回路81を通して入力された検波回路６からの物標信号
の立ち上がりで出力がセットされ、ノット回路911によ
り反転されたゲートパルスの後縁で出力がリセットされ
るものである。なお、第１フリップフロップ回路912は
上記物標信号が入力されるまではリセットされたままと
なる。

第１カウント回路914は第１フリップフロップ回路912
からハイ信号が入力されると、このハイ信号の数をカウ
ントするものである。そして、このカウント数が、例え
ば値４に達するとカウントアップ信号を検知出力回路10
へ出力する。ノア回路913は第１フリップフロップ回路9
12の出力がリセット状態のときに、上記送波ゲート回路
１からのゲートパルスが入力されるとハイ信号を出力す
るものである。そして、第１カウント回路914はこのハ
イ信号が入力されるとそれまでのカウント値をリセット
する（第３図参照）。

また、第２カウンタ92も第１カウンタ91と同様に構成
され、異なる点は、第２カウント回路924が第２フリッ
プフロップ回路922からのハイ信号を、例えば２個カウ
ントすると、カウントアップ信号を検知出力回路10へ出
力する点である。なお、上記カウントアップするカウン
ト値は第１カウンタ91の方が第２カウンタ92よりも多く
なるように設定されており、これにより近距離側での誤
検知防止を図っている。

検知出力回路10は第１カウンタ91あるいは第２カウン
タ92のいずれかからカウントアップ信号が入力される
と、物標が検知されたものとして検知信号を出力するも
のである。

なお、検知出力回路10は必要に応じて送波と受波との
時間差に基づいて物標までの距離を検出して距離信号を
出力するようにしてもよい。

次に、第１実施例の動作について説明する。なお、t₁
は雨粒等の付着による残響振動が生じても、この残響振
動がt₂期間には混入しない期間に設定されている。

超音波パルスＡが送受波器４から送波され、例えば近
距離の物標で反射し、反射波が第２図に示す第１検知ゲ
ート回路71の第１の距離ゲートパルスのt₁期間内に送受
波器４で受波されると、この受波信号は第１カウンタ91
によりカウントされる（カウント値が１）。続いて次周
期の超音波パルスＡが送受波器４から送波され、上記t₁
期間内に再び受波されると、第１カウンタ91によりカウ
ントされる（カウント値が２）。このようにして、第１
カウンタ91により受波信号が４個カウントされると（第
３図、フリップフロップ回路出力参照）、第１カウンタ
91から検知出力回路10にカウントアップ信号が出力され
（第３図、カウント回路出力参照）、検知出力回路10か
ら検知信号が出力される。

また、例えば遠距離に物標がある場合には、超音波パ
ルスＡがこの物標で反射し、反射波が第２図に示す第２
検知ゲート回路72の第２の距離ゲートパルスのt₂期間内
に送受波器４で受波されると、第２カウンタ92によりカ
ウントされる。続いて次周期の超音波パルスＡが送受波
器４から送波され、上記t₂期間内で再び受波されると、
第２カウンタ92がカウントアップして検知出力回路10に
カウントアップ信号が出力され、検知信号が出力され
る。

次に、送受波器４へ雨粒等が付着して一時的に残響振
動期間が長くなり、かつ第１検知ゲート回路71からの第
１の距離ゲートパルスが４回出力するまでの間に正常に
戻った場合について説明する。なお、第３図後半の波形
は、第１の距離ゲートパルスが１回出力後に正常に戻っ
てカウント回路がリセットされた場合を示している。

例えば物標が存在しないときに一時的に残響振動期間
が長くなると、上記t₁期間内に残響振動が混入し、検波
回路６が上記残響振動を反射波と誤検知して検波信号を
出力する。この検波信号は第１カウンタ91によりカウン
トされる（カウント値が１）。ところが、上記残響振動
は上述したように短期間で正常な残響振動期間に戻るの
で、次周期の超音波パルスＡの送波時には検出波信号が
出力されない。したがって、検波信号が第１カウンタ91
に連続して入力されないので、第１カウント回路914が
ノア回路913からの出力パルスによってそれまでのカウ
ント値が０にリセットされる。したがって、検知信号の
連続性が途切れると、初期状態から再度物標検知が開始
される。

このように、第１実施例では、カウントアップするカ
ウント数を残響振動の混入する虞れのあるt₁期間では多
くし、残響振動の影響を受けないt₂期間では少なくした
ので、一時的に残響振動期間が長くなっても、残響振動
による誤検知が防止できるとともに、遠距離の物標から
の反射波であれば比較的短時間で物標を検出することが
できる。

次に、本発明にかかる超音波検知器の第２実施例につ
いて第４図および第５図を用いて説明する。なお、図
中、第１図と同一番号が付されたものは同一機能を果た
すものである。第２実施例は近距離付近をより細分化し
た検知ゲート回路を設けたものである。

第１検知ゲート回路71は送波開始からT₀期間経過後、
t₁₁期間だけ第１の距離ゲートパルスを出力し、第２検
知ゲート回路72は上記t₁₁期間の経過後からt₁₂期間、第
２の距離ゲートパルスを出力するものである。また、第
３検知ゲート回路73は上記t₁₂期間の経過後からt₁₃期
間、第３の距離ゲートパルスを出力するものである。な
お、第１の距離ゲートパルスは近距離のより狭い範囲内
の物標を検出するためのものである。

第１アンド回路81は上記t₁₁期間内に検波回路６から
の物標信号が入力されると、ハイ信号を第１カウンタ91
へ出力し、第２アンド回路82は上記t₁₂期間内に検波回
路６からの物標信号が入力されると、ハイ信号を第２カ
ウンタ92へ出力するものである。また、第３アンド回路
83は上記t₁₃期間内に検波回路６からの物標信号が入力
されると、ハイ信号を第３カウンタ93へ出力するもので
ある。

第１カウンタ91は第１実施例と同様に第１アンド回路
81からのハイ信号の数をカウントし、このカウント数
が、例えば値４に達するとカウントアップ信号を検知出
力回路10へ出力するものである。また、第１カウンタ91
のカウント数が値４に達する前に、上記物標信号が受波
されなくなると（連続性が途切れると）、第１カウンタ
91はリセットされる。第２カウンタ92は第２アンド回路
82からのハイ信号の数をカウントし、このカウント数
が、例えば値３に達するとカウントアップ信号を検知出
力回路10へ出力するものである。また、第２カウンタ92
のカウント数が値３に達する前に、上記物標信号が受波
されなくなると、第２カウンタ92はリセットされる。第
３カウンタ93は第３アンド回路83からのハイ信号の数を
カウントし、このカウント数が、例えば値２に達すると
カウントアップ信号を検知出力回路10へ出力するもので
ある。また、第３カウンタ93のカウント数が値２に達す
る前に、上記物標信号が受波されなくなると、第３カウ
ンタ93はリセットされる。なお、上記カウントアップす
るカウント数は第１カウンタ91の方が第２カウンタ92よ
りも多くなるとともに、第３カウンタ93の方が第２カウ
ンタ92よりも多くなるように設定する。

このように、第２実施例では、カウントアップするカ
ウント数を残響振動の混入する虞れが高いt₁₁期間では
大きくし、残響振動の混入する虞れがより低くなるt₁₂
期間ではより小さくし、更に残響振動の影響がないと考
えられるt₁₃期間では上記t₁₂期間よりも更に小さくした
ので（この実施例では相関を施すべく値２としてい
る）、一時的に残響振動期間が長くなっても、残響振動
の影響の少ない遠距離側の物標は比較的短時間で検出す
ることができる。

なお、検知ゲート回路７を更に複数個に細分化し、近
距離側のカウントのカウントアップするカウント数を大
きくして、誤検知を一層押えるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、近距離の物標からの反射波による連続検知
回数を遠距離の物標からの反射波による連続検知回数よ
りも多くなるようにしたので、残響振動の影響を受け易
い近距離では、残響振動による誤検知を確実に防止でき
るとともに、残響振動の影響の少ない比較的遠距離で
は、物標の検出応答時間を延長されることなく物標を検
知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波検知器の第１実施例のブ
ロック図、第２図は第１実施例の動作を説明する波形
図、第３図は本超音波検知器のカウンタの動作を説明す
る波形図、第４図は本発明にかかる超音波検知器の第２
実施例を示すブロック図、第５図は第２実施例の動作を
説明する波形図、第６図は従来の超音波検知器のブロッ
ク図、第７図は従来の超音波検知器の動作を説明する波
形図である。１……送波ゲート回路、２……発振回路、３……増幅回
路、４……送受波器、５……増幅回路、６……検波回
路、７……検知ゲート回路、８……アンド回路、９……
カウンタ、10……検知出力回路、71……第１検知ゲート
回路、72……第２検知ゲート回路、73……第３検知ゲー
ト回路、81……第１アンド回路、82……第２アンド回
路、83……第３アンド回路、91……第１カウンタ、92…
…第２カウンタ、93……第３カウンタ、911,921,931…
…ノット回路、912……第１フリップフロップ回路、91
3,923,933……ノア回路、914……第１カウント回路、92
2……第２フリップフロップ回路、924……第２カウント
回路、932……第３フリップフロップ回路、934……第３
カウント回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送受波器から超音波パルスを繰り返して送
波するとともに、物標からの反射波を受波して物標の検
知を行う超音波検知器において、送波直後からτ_１期間
の第１の距離ゲートを発生する第１ゲート手段と、上記
第１の距離ゲート終了時からτ_２期間の第２の距離ゲー
トを発生する第２ゲート手段と、ｎ回（ｎ≧２）連続し
て上記第１の距離ゲート内に反射波が受波されると出力
を送出する第１のカウント手段と、ｍ回（ｍ＜ｎ）連続
して上記第２の距離ゲート内に反射波が受波されると出
力を送出する第２のカウント手段と、上記第１あるいは
第２のカウント手段から出力が送出されると物標検知信
号を出力する信号出力手段とを備えたことを特徴とする
超音波検知器。