JP3144619B2 - 水滴検出装置 - Google Patents
水滴検出装置Info
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- JP3144619B2 JP3144619B2 JP27929795A JP27929795A JP3144619B2 JP 3144619 B2 JP3144619 B2 JP 3144619B2 JP 27929795 A JP27929795 A JP 27929795A JP 27929795 A JP27929795 A JP 27929795A JP 3144619 B2 JP3144619 B2 JP 3144619B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
板体の表面に付着した水滴を検出する水滴検出装置に関
する。
板体の表面に付着した水滴を検出する水滴検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水滴検出装置として、図４に示す
ような光学的手段によるものが種々提案されている。例
えば、特開昭５９−４４６４１号公報に開示された水滴
検出装置は、図４に示すように、発光素子ａと受光素子
ｂとを透明板ｃの被検出面ｄと反対側の面に配置し、被
検出面ｄに水滴が付着していないときに、発光素子ａの
発した光が透明板ｃ内で全反射して受光素子ｂに入射す
るように構成されている。そして、被検出面ｄに水滴が
付着すると、水滴付着部分で発光素子ａからの光の反射
が変化し、受光素子ｂに入射する光量が減少して受光レ
ベルが低下する。この受光レベルの低下から、水滴の付
着を検出することができる。
ような光学的手段によるものが種々提案されている。例
えば、特開昭５９−４４６４１号公報に開示された水滴
検出装置は、図４に示すように、発光素子ａと受光素子
ｂとを透明板ｃの被検出面ｄと反対側の面に配置し、被
検出面ｄに水滴が付着していないときに、発光素子ａの
発した光が透明板ｃ内で全反射して受光素子ｂに入射す
るように構成されている。そして、被検出面ｄに水滴が
付着すると、水滴付着部分で発光素子ａからの光の反射
が変化し、受光素子ｂに入射する光量が減少して受光レ
ベルが低下する。この受光レベルの低下から、水滴の付
着を検出することができる。
【０００３】また、図示は省略するが、上記の構成にお
いて発光素子ａおよび受光素子ｂを超音波素子で代替
し、超音波を透明板ｃ内を伝播させることによっても同
様に水滴の付着を検出することもでき、例えば特開平５
−１４２３５６号に開示されている。このように検出媒
体として超音波を用いることで、上記の光学方式を適用
できなかった非透明部材（例えば鏡や金属板等）にも適
用可能となり、その用途が広範になる。
いて発光素子ａおよび受光素子ｂを超音波素子で代替
し、超音波を透明板ｃ内を伝播させることによっても同
様に水滴の付着を検出することもでき、例えば特開平５
−１４２３５６号に開示されている。このように検出媒
体として超音波を用いることで、上記の光学方式を適用
できなかった非透明部材（例えば鏡や金属板等）にも適
用可能となり、その用途が広範になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の水滴検
出装置では、発光素子ａ（または超音波素子）と受光素
子ｂ（または超音波素子）とを厳密に位置調整して配置
する必要があり、更に光学方式のものは、透明板にしか
適用できないこと、外乱（周囲の光）による影響が大き
いこと、等の問題があった。
出装置では、発光素子ａ（または超音波素子）と受光素
子ｂ（または超音波素子）とを厳密に位置調整して配置
する必要があり、更に光学方式のものは、透明板にしか
適用できないこと、外乱（周囲の光）による影響が大き
いこと、等の問題があった。
【０００５】本発明は、上記事情を考慮し、透明板以外
にも適用でき、光等の外乱の影響を受けにくく、厳密な
調整の不要な、簡単な構造の水滴検出装置を提供するこ
とを目的とする。
にも適用でき、光等の外乱の影響を受けにくく、厳密な
調整の不要な、簡単な構造の水滴検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の水滴検出装置
は、板体の表面に付着した水滴を検出する装置であっ
て、前記板体の裏面に取り付けられ、前記表面に向けて
垂直に超音波を送波し、かつ前記板体内を繰り返し反射
する反射波を受信する超音波送受信手段と、前記反射波
の反射毎の受信強度を監視するとともに、所定回数反射
後の反射波の受信強度を基準値と比較して演算結果を出
力する演算手段とを備え、前記基準値を複数段に設定し
て前記水滴の大きさの判定を行うことを特徴とする。
は、板体の表面に付着した水滴を検出する装置であっ
て、前記板体の裏面に取り付けられ、前記表面に向けて
垂直に超音波を送波し、かつ前記板体内を繰り返し反射
する反射波を受信する超音波送受信手段と、前記反射波
の反射毎の受信強度を監視するとともに、所定回数反射
後の反射波の受信強度を基準値と比較して演算結果を出
力する演算手段とを備え、前記基準値を複数段に設定し
て前記水滴の大きさの判定を行うことを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。この実施例の水滴検出装置は、図１
に示すように、板体１中へ垂直に超音波を入射すること
によって生じる反射波（以下、「エコー」という）の減
衰の程度を監視することで、板体１の表面１Ａに付着し
た水滴Ｗの検出を行うものである。図示されるように、
板体１の裏面１Ｂに貼り付けられ板体１の表面１Ａに対
して裏側から垂直に超音波を発射し、かつその反射波を
受信する超音波送受信手段（例えば圧電セラミックス）
２と、超音波送受信手段２に接続された送受信回路３
と、反射波を監視して基準値と比較演算する演算制御回
路４と、演算制御回路４が水滴の付着を検出した際に発
する制御信号に応じて作動する水滴除去装置５とから構
成されている。
基づいて説明する。この実施例の水滴検出装置は、図１
に示すように、板体１中へ垂直に超音波を入射すること
によって生じる反射波（以下、「エコー」という）の減
衰の程度を監視することで、板体１の表面１Ａに付着し
た水滴Ｗの検出を行うものである。図示されるように、
板体１の裏面１Ｂに貼り付けられ板体１の表面１Ａに対
して裏側から垂直に超音波を発射し、かつその反射波を
受信する超音波送受信手段（例えば圧電セラミックス）
２と、超音波送受信手段２に接続された送受信回路３
と、反射波を監視して基準値と比較演算する演算制御回
路４と、演算制御回路４が水滴の付着を検出した際に発
する制御信号に応じて作動する水滴除去装置５とから構
成されている。
【０００９】以下、板体１がガラス板の場合を例にし
て、上記水滴検出装置の検出原理について説明する。超
音波送受信手段２から板体１中に裏面１Ｂから表面１Ａ
に向かって垂直に入射された超音波は、板体１内、即ち
表面１Ａと裏面１Ｂとの間で全反射を繰り返すため、送
受信回路３で検出する波形には、図２に示すような多重
エコー（エコー群）Ｅが観測される。これは、空気とガ
ラスとでは、音響インピーダンス（密度とその媒質にお
ける音速との積）が大きく異なり、それゆえガラス中か
ら空気中へは超音波が放出されないためである。図２に
おいて、縦軸は超音波の送信波Ｎおよびエコー群Ｅの個
々のエコーの強度を電圧で表示し、横軸は時間を示す。
各エコーは、超音波の路程すなわち板体１の板厚に対応
し、時間軸上で常に等間隔かつ同じ位置で観測される。
また、反射波は反射の都度減衰するため、エコー群Ｅ
は、図示されるように時間の経過とともにピーク高さが
逓減する右下がりの外観を呈する。
て、上記水滴検出装置の検出原理について説明する。超
音波送受信手段２から板体１中に裏面１Ｂから表面１Ａ
に向かって垂直に入射された超音波は、板体１内、即ち
表面１Ａと裏面１Ｂとの間で全反射を繰り返すため、送
受信回路３で検出する波形には、図２に示すような多重
エコー（エコー群）Ｅが観測される。これは、空気とガ
ラスとでは、音響インピーダンス（密度とその媒質にお
ける音速との積）が大きく異なり、それゆえガラス中か
ら空気中へは超音波が放出されないためである。図２に
おいて、縦軸は超音波の送信波Ｎおよびエコー群Ｅの個
々のエコーの強度を電圧で表示し、横軸は時間を示す。
各エコーは、超音波の路程すなわち板体１の板厚に対応
し、時間軸上で常に等間隔かつ同じ位置で観測される。
また、反射波は反射の都度減衰するため、エコー群Ｅ
は、図示されるように時間の経過とともにピーク高さが
逓減する右下がりの外観を呈する。
【００１０】ところが、音響インピーダンスが空気に比
べ、よりガラスに近い水滴Ｗがガラスの表面に存在する
と（図１参照）、超音波の一部が水中に漏洩してガラス
表面での反射超音波量が減少する。この場合、超音波の
路程は水滴Ｗの有無に関わらず不変であるため、各エコ
ーの時間軸上の位置は変わらず、ピーク高さだけが低下
する。即ち、エコー群Ｅは、位置不変のまま全体として
低下することになる。本発明は、このエコーのピークの
低下を監視することを検出原理とするものであるが、そ
の際、エコー群Ｅの中で特定のエコーを選択し、その強
度を基準値と比較することを特徴とする。この比較は、
演算制御回路４で行われる。ここで、反射回数の少ない
エコー（時間軸上でより左側）はピークが高いため、水
滴Ｗが付着してピークが低下したとしても、その低下率
は小さく、他方反射回数が多すぎても（時間軸上でより
右側）、水滴Ｗの付着の有無に関わらずピークが低いた
め、何れの場合も基準値との比較において好ましくな
い。従って、前記の特定エコーとして、適当な回数反射
されて適当量減衰されたピークのものを選択することが
好ましい。
べ、よりガラスに近い水滴Ｗがガラスの表面に存在する
と（図１参照）、超音波の一部が水中に漏洩してガラス
表面での反射超音波量が減少する。この場合、超音波の
路程は水滴Ｗの有無に関わらず不変であるため、各エコ
ーの時間軸上の位置は変わらず、ピーク高さだけが低下
する。即ち、エコー群Ｅは、位置不変のまま全体として
低下することになる。本発明は、このエコーのピークの
低下を監視することを検出原理とするものであるが、そ
の際、エコー群Ｅの中で特定のエコーを選択し、その強
度を基準値と比較することを特徴とする。この比較は、
演算制御回路４で行われる。ここで、反射回数の少ない
エコー（時間軸上でより左側）はピークが高いため、水
滴Ｗが付着してピークが低下したとしても、その低下率
は小さく、他方反射回数が多すぎても（時間軸上でより
右側）、水滴Ｗの付着の有無に関わらずピークが低いた
め、何れの場合も基準値との比較において好ましくな
い。従って、前記の特定エコーとして、適当な回数反射
されて適当量減衰されたピークのものを選択することが
好ましい。
【００１１】演算制御回路４は、前記特定エコーの強度
を基準値と比較するゲート回路を含み、そのゲート回路
の判定結果を出力する。例えば、図３に示すように、ゲ
ート回路には２つの基準値Ｇ１、Ｇ２（Ｇ１＜Ｇ２）が
その高さ（強度）を変えて定められており、図３（ａ）
のように、特定エコーの高さが基準値Ｇ２より高い時
は、超音波の減衰が無い（若しくは極く僅か）として、
水滴無しと判断し、図３（ｂ）のように、特定エコーの
高さが基準値Ｇ１より低い時は、超音波の減衰が大きい
ので、大きな水滴Ｗあるいは多量の水滴Ｗが付着してい
ると判断し、図３（ｃ）のように、特定エコーの高さが
基準値Ｇ１より高くかつ基準値Ｇ２より低い時は、超音
波の減衰が中程度であるので、霧状の小さな水滴Ｍが付
着していると判断し、これらの判断結果に応じた信号を
水滴除去装置５に出力する。このように、特定エコーの
高さを基準値と比較することにより、水滴Ｗの有無のみ
ならず、水滴Ｗの大きさや付着量までも判別することが
できる。このことは、例えば自動車において、降雨を検
知して自動的にワイパーを作動させたり、ウインドーの
曇りを検知して自動的にヒータを作動させる等、水滴の
状態に応じて各種の水滴除去装置５を自動的に切り換え
て作動させることを可能にする。
を基準値と比較するゲート回路を含み、そのゲート回路
の判定結果を出力する。例えば、図３に示すように、ゲ
ート回路には２つの基準値Ｇ１、Ｇ２（Ｇ１＜Ｇ２）が
その高さ（強度）を変えて定められており、図３（ａ）
のように、特定エコーの高さが基準値Ｇ２より高い時
は、超音波の減衰が無い（若しくは極く僅か）として、
水滴無しと判断し、図３（ｂ）のように、特定エコーの
高さが基準値Ｇ１より低い時は、超音波の減衰が大きい
ので、大きな水滴Ｗあるいは多量の水滴Ｗが付着してい
ると判断し、図３（ｃ）のように、特定エコーの高さが
基準値Ｇ１より高くかつ基準値Ｇ２より低い時は、超音
波の減衰が中程度であるので、霧状の小さな水滴Ｍが付
着していると判断し、これらの判断結果に応じた信号を
水滴除去装置５に出力する。このように、特定エコーの
高さを基準値と比較することにより、水滴Ｗの有無のみ
ならず、水滴Ｗの大きさや付着量までも判別することが
できる。このことは、例えば自動車において、降雨を検
知して自動的にワイパーを作動させたり、ウインドーの
曇りを検知して自動的にヒータを作動させる等、水滴の
状態に応じて各種の水滴除去装置５を自動的に切り換え
て作動させることを可能にする。
【００１２】尚、上記の実施例においては、電圧の異な
る２種類の基準値を設定したが、水滴Ｗの付着状態（大
きさや付着量）に応じて、より多様な水滴除去装置５を
作動させたい場合には、基準値を三つ以上設定すればよ
い。
る２種類の基準値を設定したが、水滴Ｗの付着状態（大
きさや付着量）に応じて、より多様な水滴除去装置５を
作動させたい場合には、基準値を三つ以上設定すればよ
い。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、発明の水滴検出装
置は、超音波を利用して水滴の検出を行うので、材料が
透明体であるか否かに拘らず、水滴の検出が可能であ
る。また、超音波を板体に対して垂直に入射して、その
エコーの減衰を監視するものであるから、簡単な構造
で、位置調整が不要で、外乱にも強く、信頼性の高い水
滴検出が可能である。しかも、エコーの減衰レベルを判
定する基準値を複数段に設定することにより、水滴の付
着状態に応じて水滴除去装置の最適な制御を自動的に実
現することができる。
置は、超音波を利用して水滴の検出を行うので、材料が
透明体であるか否かに拘らず、水滴の検出が可能であ
る。また、超音波を板体に対して垂直に入射して、その
エコーの減衰を監視するものであるから、簡単な構造
で、位置調整が不要で、外乱にも強く、信頼性の高い水
滴検出が可能である。しかも、エコーの減衰レベルを判
定する基準値を複数段に設定することにより、水滴の付
着状態に応じて水滴除去装置の最適な制御を自動的に実
現することができる。
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】同実施例の観測波形の説明図である。
【図３】同実施例における水滴の有無および水滴の大小
による観測波形の違いを示す説明図である。
による観測波形の違いを示す説明図である。
【図４】従来の水滴検出装置の断面図である。
１ 板体 １Ａ 表面 １Ｂ 裏面 ２ 超音波送受信手段 ４ 演算制御回路 Ｗ 水滴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (1)
- 【請求項１】板体の表面に付着した水滴を検出する装置
であって、前記板体の裏面に取り付けられ、前記表面に
向けて垂直に超音波を送波し、かつ前記板体内を繰り返
し反射する反射波を受信する超音波送受信手段と、 前記反射波の反射毎の受信強度を監視するとともに、所
定回数反射後の反射波の受信強度を基準値と比較して演
算結果を出力する演算手段とを備え、 前記基準値を複数段に設定して前記水滴の大きさの判定
を行う ことを特徴とする水滴検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27929795A JP3144619B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 水滴検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27929795A JP3144619B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 水滴検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09127070A JPH09127070A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3144619B2 true JP3144619B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17609211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27929795A Expired - Fee Related JP3144619B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 水滴検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144619B2 (ja) |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP27929795A patent/JP3144619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09127070A (ja) | 1997-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |