JP3346528B2 - 超音波レベル計 - Google Patents
超音波レベル計Info
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射面に向けて送
信器から超音波を発信し、反射面で反射された超音波を
受信器で受信し、送信器が超音波を発信してから受信器
が反射波を受信するまでに要した時間をもとに反射面の
レベルを検出する超音波レベル計に関するものである。
更に詳しくは、Ｓ／Ｎ比が低くても信号成分を正しく検
出するための改良を施した超音波レベル計に関するもの
である。
信器から超音波を発信し、反射面で反射された超音波を
受信器で受信し、送信器が超音波を発信してから受信器
が反射波を受信するまでに要した時間をもとに反射面の
レベルを検出する超音波レベル計に関するものである。
更に詳しくは、Ｓ／Ｎ比が低くても信号成分を正しく検
出するための改良を施した超音波レベル計に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来における超音波レベル計の構
成例を示した図である。図６で、１はレベルを検出する
検出対象、２は検出対象１が入ったタンクである。３は
センサで、検出対象１の反射面４に対して超音波を発信
する送信器３０１と、反射面４で反射された超音波を受
信する受信器３０２を有する。受信器３０２は受信波に
応じたエコー信号を出力する。６はエコー信号を増幅す
るアンプ、７はオンプ６で増幅されたエコー信号を全波
整流する全波整流回路、８は全波整流信号をアナログ／
デジタル変換するＡ／Ｄ変換器である。
成例を示した図である。図６で、１はレベルを検出する
検出対象、２は検出対象１が入ったタンクである。３は
センサで、検出対象１の反射面４に対して超音波を発信
する送信器３０１と、反射面４で反射された超音波を受
信する受信器３０２を有する。受信器３０２は受信波に
応じたエコー信号を出力する。６はエコー信号を増幅す
るアンプ、７はオンプ６で増幅されたエコー信号を全波
整流する全波整流回路、８は全波整流信号をアナログ／
デジタル変換するＡ／Ｄ変換器である。
【０００３】図６の超音波レベル計では、送信器３０１
が超音波を発信してから受信器３０２が反射波を受信す
るまでにかかった時間をもとにレベルを検出する。
が超音波を発信してから受信器３０２が反射波を受信す
るまでにかかった時間をもとにレベルを検出する。
【０００４】図７はアンプ６を通過した後のエコー信号
の波形例を示した図である。図７に示すように、エコー
信号には信号成分となるエコー波信号Ｓ１とノイズ成分
となるノイズ信号Ｓ２が含まれている。
の波形例を示した図である。図７に示すように、エコー
信号には信号成分となるエコー波信号Ｓ１とノイズ成分
となるノイズ信号Ｓ２が含まれている。
【０００５】図８は全波整流回路７を通過した後の全波
整流信号の一例を示した図である。図８で、Ｓ３はエコ
ー波信号Ｓ１を全波整流した信号、Ｓ４はノイズ信号Ｓ
２を全波整流した信号である。
整流信号の一例を示した図である。図８で、Ｓ３はエコ
ー波信号Ｓ１を全波整流した信号、Ｓ４はノイズ信号Ｓ
２を全波整流した信号である。
【０００６】図６の従来例では、エコー波信号とノイズ
信号の両方が全波整流されるため、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ以
下のときは受信器３０２が受信した反射波から信号成分
を検出することができなかった。
信号の両方が全波整流されるため、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ以
下のときは受信器３０２が受信した反射波から信号成分
を検出することができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、送信器が発信
する超音波の周期と同周期で位相が９０°ずつずれた４
つの駆動信号でスイッチングされる回路で抽出したエコ
ー信号を積分することによって、信号成分よりも高周波
のノイズ信号を除去し、Ｓ／Ｎ比が低くても信号成分を
正しく検出できる超音波レベル計を実現することを目的
とする。
点を解決するためになされたものであり、送信器が発信
する超音波の周期と同周期で位相が９０°ずつずれた４
つの駆動信号でスイッチングされる回路で抽出したエコ
ー信号を積分することによって、信号成分よりも高周波
のノイズ信号を除去し、Ｓ／Ｎ比が低くても信号成分を
正しく検出できる超音波レベル計を実現することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった超音波レベル計である。 （１）反射面に向けて送信器から超音波を発信し、反射
面で反射された超音波を受信器で受信し、前記送信器が
超音波を発信してから前記受信器が反射波を受信するま
でに要した時間をもとに前記反射面のレベルを検出する
超音波レベル計において、前記受信器が出力するエコー
信号を取り出すために設けられた第１乃至第４のスイッ
チと、前記送信器が発信する超音波の周期と同周期にな
った４相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１の
スイッチを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が
１８０°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを
駆動し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれ
た第３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆
動信号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信
号で第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、前
記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー信
号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与え
る反転回路と、前記第１のスイッチから取り出したエコ
ー信号と前記第２のスイッチから取り出した反転信号を
加算する第１の加算回路と、前記第３のスイッチから取
り出したエコー信号と前記第４のスイッチから取り出し
た反転信号を加算する第２の加算回路と、前記第１及び
第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分する第１及び
第２の積分回路と、この第１及び第２の積分回路の積分
信号をそれぞれアナログ／デジタル変換する第１及び第
２のＡ／Ｄ変換器と、この第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
の変換信号が負の値をとるときは、−１を乗算して正側
に反転する第１及び第２の正側反転回路と、この第１及
び第２の正側反転回路の出力どうしを加算し、受信器が
受信した反射波の信号成分を検出する第３の加算回路
と、を具備したことを特徴とする超音波レベル計。 （２）反射面に向けて送信器から超音波を発信し、反射
面で反射された超音波を受信器で受信し、前記送信器が
超音波を発信してから前記受信器が反射波を受信するま
でに要した時間をもとに前記反射面のレベルを検出する
超音波レベル計において、前記受信器が出力するエコー
信号を取り出すために設けられた第１乃至第４のスイッ
チと、前記送信器が発信する超音波の周期と同周期にな
った４相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１の
スイッチを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が
１８０°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを
駆動し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれ
た第３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆
動信号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信
号で第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、前
記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー信
号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与え
る反転回路と、前記第１のスイッチから取り出したエコ
ー信号と前記第２のスイッチから取り出した反転信号を
加算する第１の加算回路と、前記第３のスイッチから取
り出したエコー信号と前記第４のスイッチから取り出し
た反転信号を加算する第２の加算回路と、前記第１及び
第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分する第１及び
第２の積分回路と、この第１及び第２の積分回路の積分
信号の値の絶対値をとった絶対値信号を生成する第１及
び第２の絶対値回路と、この第１及び第２の絶対値回路
の絶対値信号どうしを加算し、受信器が受信した反射波
の信号成分を検出する第３の加算回路と、この第３の加
算回路の加算信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ
変換器と、を具備したことを特徴とする超音波レベル
計。 （３）前記駆動信号発生回路はフリップ・フロップを有
し、このフリップ・フロップの出力により位相が１８０
°異なる駆動信号を生成することを特徴とする（１）ま
たは（２）記載の超音波レベル計。
成になった超音波レベル計である。 （１）反射面に向けて送信器から超音波を発信し、反射
面で反射された超音波を受信器で受信し、前記送信器が
超音波を発信してから前記受信器が反射波を受信するま
でに要した時間をもとに前記反射面のレベルを検出する
超音波レベル計において、前記受信器が出力するエコー
信号を取り出すために設けられた第１乃至第４のスイッ
チと、前記送信器が発信する超音波の周期と同周期にな
った４相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１の
スイッチを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が
１８０°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを
駆動し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれ
た第３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆
動信号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信
号で第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、前
記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー信
号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与え
る反転回路と、前記第１のスイッチから取り出したエコ
ー信号と前記第２のスイッチから取り出した反転信号を
加算する第１の加算回路と、前記第３のスイッチから取
り出したエコー信号と前記第４のスイッチから取り出し
た反転信号を加算する第２の加算回路と、前記第１及び
第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分する第１及び
第２の積分回路と、この第１及び第２の積分回路の積分
信号をそれぞれアナログ／デジタル変換する第１及び第
２のＡ／Ｄ変換器と、この第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
の変換信号が負の値をとるときは、−１を乗算して正側
に反転する第１及び第２の正側反転回路と、この第１及
び第２の正側反転回路の出力どうしを加算し、受信器が
受信した反射波の信号成分を検出する第３の加算回路
と、を具備したことを特徴とする超音波レベル計。 （２）反射面に向けて送信器から超音波を発信し、反射
面で反射された超音波を受信器で受信し、前記送信器が
超音波を発信してから前記受信器が反射波を受信するま
でに要した時間をもとに前記反射面のレベルを検出する
超音波レベル計において、前記受信器が出力するエコー
信号を取り出すために設けられた第１乃至第４のスイッ
チと、前記送信器が発信する超音波の周期と同周期にな
った４相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１の
スイッチを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が
１８０°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを
駆動し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれ
た第３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆
動信号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信
号で第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、前
記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー信
号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与え
る反転回路と、前記第１のスイッチから取り出したエコ
ー信号と前記第２のスイッチから取り出した反転信号を
加算する第１の加算回路と、前記第３のスイッチから取
り出したエコー信号と前記第４のスイッチから取り出し
た反転信号を加算する第２の加算回路と、前記第１及び
第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分する第１及び
第２の積分回路と、この第１及び第２の積分回路の積分
信号の値の絶対値をとった絶対値信号を生成する第１及
び第２の絶対値回路と、この第１及び第２の絶対値回路
の絶対値信号どうしを加算し、受信器が受信した反射波
の信号成分を検出する第３の加算回路と、この第３の加
算回路の加算信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ
変換器と、を具備したことを特徴とする超音波レベル
計。 （３）前記駆動信号発生回路はフリップ・フロップを有
し、このフリップ・フロップの出力により位相が１８０
°異なる駆動信号を生成することを特徴とする（１）ま
たは（２）記載の超音波レベル計。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例の要部構成図である。図
１で図６と同一のものは同一符号を付ける。２０は同期
積分回路である。同期積分回路２０で、ＳＷ１〜ＳＷ４
はエコー信号を取り出すために設けられたスイッチであ
る。２１はスイッチＳＷ２，ＳＷ４の前段に設けられ、
エコー信号を反転し、反転信号をスイッチＳＷ２，ＳＷ
４に与える反転回路である。スイッチＳＷ１から取り出
したエコー信号とスイッチＳＷ２から取り出した反転信
号は加算される。この加算信号をＸ成分信号とする。ス
イッチＳＷ３から取り出したエコー信号とスイッチＳＷ
４から取り出した反転信号は加算される。この加算信号
をＹ成分信号とする。
する。図１は本発明の一実施例の要部構成図である。図
１で図６と同一のものは同一符号を付ける。２０は同期
積分回路である。同期積分回路２０で、ＳＷ１〜ＳＷ４
はエコー信号を取り出すために設けられたスイッチであ
る。２１はスイッチＳＷ２，ＳＷ４の前段に設けられ、
エコー信号を反転し、反転信号をスイッチＳＷ２，ＳＷ
４に与える反転回路である。スイッチＳＷ１から取り出
したエコー信号とスイッチＳＷ２から取り出した反転信
号は加算される。この加算信号をＸ成分信号とする。ス
イッチＳＷ３から取り出したエコー信号とスイッチＳＷ
４から取り出した反転信号は加算される。この加算信号
をＹ成分信号とする。
【００１０】４０はスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を駆動する
ための４相の駆動信号を発生する駆動信号発生回路であ
る。これらの駆動信号の周期は、送信器３０１が発信す
る超音波の周期と同周期である。４１，４２はフリップ
・フロップで、Ｑ出力、Ｑ−出力（Ｑの反転をＱ−と表
す。以下、反転について同様に表す。）、Ｐ出力、Ｐ−
出力により４相の駆動信号をなす。Ｑ出力でスイッチＳ
Ｗ１を駆動する。Ｑ出力に対して位相が１８０°だけず
れたＱ−出力でスイッチＳＷ２を駆動する。Ｑ出力に対
して位相が９０°だけずれたＰ出力でＳＷ３を駆動し、
Ｐ出力に対して位相が１８０°だけずれたＰ−出力でス
イッチＳＷ４を駆動する。
ための４相の駆動信号を発生する駆動信号発生回路であ
る。これらの駆動信号の周期は、送信器３０１が発信す
る超音波の周期と同周期である。４１，４２はフリップ
・フロップで、Ｑ出力、Ｑ−出力（Ｑの反転をＱ−と表
す。以下、反転について同様に表す。）、Ｐ出力、Ｐ−
出力により４相の駆動信号をなす。Ｑ出力でスイッチＳ
Ｗ１を駆動する。Ｑ出力に対して位相が１８０°だけず
れたＱ−出力でスイッチＳＷ２を駆動する。Ｑ出力に対
して位相が９０°だけずれたＰ出力でＳＷ３を駆動し、
Ｐ出力に対して位相が１８０°だけずれたＰ−出力でス
イッチＳＷ４を駆動する。
【００１１】５０及び５１はＸ成分信号及びＹ成分信号
をそれぞれ積分する積分回路である。
をそれぞれ積分する積分回路である。
【００１２】図１の回路の動作を説明する。図２はアン
プ６を通過した後のエコー信号の波形例を示した図であ
る。図３は同期積分回路２０が出力したＸ成分信号及び
Ｙ成分信号の波形例を示した図で、（ａ）はＸ成分信
号、（ｂ）はＹ成分信号である。
プ６を通過した後のエコー信号の波形例を示した図であ
る。図３は同期積分回路２０が出力したＸ成分信号及び
Ｙ成分信号の波形例を示した図で、（ａ）はＸ成分信
号、（ｂ）はＹ成分信号である。
【００１３】図２で、Ｔはエコー波信号Ｓ１の周期であ
る。時刻ｔ1でＱ出力によりスイッチＳＷ１がオンにな
ったとする。これにより期間Ａ１にわたってスイッチＳ
Ｗ１からエコー信号が取り出される。スイッチＳＷ２に
は、エコー信号が反転回路２１で反転してから与えられ
る。Ｑ−出力はＱ出力よりもＴ／２だけ遅れたタイミン
グでオンになる。これにより期間Ａ２にわたってスイッ
チＳＷ２からエコー信号の反転信号が取り出される。期
間Ａ１とＡ２の長さはそれぞれＴ／２である。以下、同
様にしてスイッチＳＷ１とＳＷ２が半周期（Ｔ／２）毎
に交互にオンになる。スイッチＳＷ１から取り出された
信号とスイッチＳＷ２から取り出された反転信号は加算
される。これによって、同期積分回路２０からは図３
（ａ）に示すＸ成分信号が出力される。
る。時刻ｔ1でＱ出力によりスイッチＳＷ１がオンにな
ったとする。これにより期間Ａ１にわたってスイッチＳ
Ｗ１からエコー信号が取り出される。スイッチＳＷ２に
は、エコー信号が反転回路２１で反転してから与えられ
る。Ｑ−出力はＱ出力よりもＴ／２だけ遅れたタイミン
グでオンになる。これにより期間Ａ２にわたってスイッ
チＳＷ２からエコー信号の反転信号が取り出される。期
間Ａ１とＡ２の長さはそれぞれＴ／２である。以下、同
様にしてスイッチＳＷ１とＳＷ２が半周期（Ｔ／２）毎
に交互にオンになる。スイッチＳＷ１から取り出された
信号とスイッチＳＷ２から取り出された反転信号は加算
される。これによって、同期積分回路２０からは図３
（ａ）に示すＸ成分信号が出力される。
【００１４】Ｐ出力はＱ出力からＴ／４だけ遅れたタイ
ミングでオンになる。これにより期間Ａ３にわたってス
イッチＳＷ３からエコー信号が取り出される。スイッチ
ＳＷ４には、エコー信号が反転回路２１で反転してから
与えられる。Ｐ−出力はＰ出力よりもＴ／２だけ遅れた
タイミングでオンになる。これにより期間Ａ４にわたっ
てスイッチＳＷ４からエコー信号の反転信号が取り出さ
れる。期間Ａ３とＡ４の長さはそれぞれＴ／２である。
以下、同様にしてスイッチＳＷ３とＳＷ４が半周期（Ｔ
／２）毎に交互にオンになる。スイッチＳＷ３から取り
出された信号とスイッチＳＷ４から取り出された反転信
号は加算される。これによって、同期積分回路３０から
は図３（ｂ）に示すＹ成分信号が出力される。このよう
にして送信器３０１が発信する超音波の周期と同周期で
位相が９０°ずつずれた４つの駆動信号でスイッチＳＷ
１〜ＳＷ４を駆動することによってエコー信号を抽出し
ている。
ミングでオンになる。これにより期間Ａ３にわたってス
イッチＳＷ３からエコー信号が取り出される。スイッチ
ＳＷ４には、エコー信号が反転回路２１で反転してから
与えられる。Ｐ−出力はＰ出力よりもＴ／２だけ遅れた
タイミングでオンになる。これにより期間Ａ４にわたっ
てスイッチＳＷ４からエコー信号の反転信号が取り出さ
れる。期間Ａ３とＡ４の長さはそれぞれＴ／２である。
以下、同様にしてスイッチＳＷ３とＳＷ４が半周期（Ｔ
／２）毎に交互にオンになる。スイッチＳＷ３から取り
出された信号とスイッチＳＷ４から取り出された反転信
号は加算される。これによって、同期積分回路３０から
は図３（ｂ）に示すＹ成分信号が出力される。このよう
にして送信器３０１が発信する超音波の周期と同周期で
位相が９０°ずつずれた４つの駆動信号でスイッチＳＷ
１〜ＳＷ４を駆動することによってエコー信号を抽出し
ている。
【００１５】図４は本発明の一実施例を示した構成図で
ある。図４は積分回路５０，５１の後段にある回路の構
成例を示した図である。図４で、５２及び５３は積分回
路５０及び５１の積分信号をそれぞれアナログ／デジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、５４及び５５はＡ／Ｄ変換器
５２及び５３の変換信号が負の値をとるときは、−１を
乗算して正側に反転する正側反転回路、５６は正側反転
回路５４及び５５の出力どうしを加算する加算回路であ
る。加算回路５６の加算信号により受信器３０２が受信
した反射波に含まれた信号成分が検出される。図４の回
路のＢの部分がアナログ回路、Ｃの部分がデジタル回路
になる。
ある。図４は積分回路５０，５１の後段にある回路の構
成例を示した図である。図４で、５２及び５３は積分回
路５０及び５１の積分信号をそれぞれアナログ／デジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、５４及び５５はＡ／Ｄ変換器
５２及び５３の変換信号が負の値をとるときは、−１を
乗算して正側に反転する正側反転回路、５６は正側反転
回路５４及び５５の出力どうしを加算する加算回路であ
る。加算回路５６の加算信号により受信器３０２が受信
した反射波に含まれた信号成分が検出される。図４の回
路のＢの部分がアナログ回路、Ｃの部分がデジタル回路
になる。
【００１６】積分回路５０で図３（ａ）のＸ成分信号を
積分することにより、波形と時間軸に挟まれた部分の面
積が求められる。図３（ｂ）のＹ成分信号の積分値は０
である。また、エコー波信号の周波数に比べて十分大き
な周波数になったノイズ信号を積分すると、積分値が０
になる。これによって、ノイズ信号が除去される。
積分することにより、波形と時間軸に挟まれた部分の面
積が求められる。図３（ｂ）のＹ成分信号の積分値は０
である。また、エコー波信号の周波数に比べて十分大き
な周波数になったノイズ信号を積分すると、積分値が０
になる。これによって、ノイズ信号が除去される。
【００１７】時刻ｔ1以外でスイッチＳＷ１がオンにな
る場合は波形の形は図２及び図３と異なるが、この場合
も信号成分が検出され、ノイズ信号は除去される。
る場合は波形の形は図２及び図３と異なるが、この場合
も信号成分が検出され、ノイズ信号は除去される。
【００１８】図５は本発明の他の実施例を示した構成図
である。図５も図４と同様に積分回路５０，５１の後段
にある回路の構成例を示した図である。図５で、６０及
び６１は積分回路５０及び５１の積分信号の値の絶対値
をとった絶対値信号を生成する絶対値回路、６２は絶対
値回路５０と５１の絶対値信号どうしを加算する加算回
路である。６３は加算回路６２の加算信号となるａ点の
電圧信号Ｖａをアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換
器である。加算回路６２の加算信号により受信器３０２
が受信した反射波に含まれた信号成分が検出される。図
５の回路のＤの部分がアナログ回路、Ｅの部分がデジタ
ル回路になる。
である。図５も図４と同様に積分回路５０，５１の後段
にある回路の構成例を示した図である。図５で、６０及
び６１は積分回路５０及び５１の積分信号の値の絶対値
をとった絶対値信号を生成する絶対値回路、６２は絶対
値回路５０と５１の絶対値信号どうしを加算する加算回
路である。６３は加算回路６２の加算信号となるａ点の
電圧信号Ｖａをアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換
器である。加算回路６２の加算信号により受信器３０２
が受信した反射波に含まれた信号成分が検出される。図
５の回路のＤの部分がアナログ回路、Ｅの部分がデジタ
ル回路になる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、送信器が発信する超音
波の周期と同周期で位相が９０°ずつずれた４つの駆動
信号でスイッチングされる回路でエコー信号を抽出し、
抽出した信号を積分することによって、超音波の周波数
よりも十分に高周波のノイズ信号を除去できる。これに
よって、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ以下であっても正しく信号成
分を検出できる。検出した信号成分をＡ／Ｄ変換した後
のデータを例えば１００回重ねることによって、Ｓ／Ｎ
比が−２０ｄＢのように、（信号成分の振幅）／（ノイ
ズ成分の振幅）＝１／１０であっても正しく信号成分を
検出できる。
波の周期と同周期で位相が９０°ずつずれた４つの駆動
信号でスイッチングされる回路でエコー信号を抽出し、
抽出した信号を積分することによって、超音波の周波数
よりも十分に高周波のノイズ信号を除去できる。これに
よって、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ以下であっても正しく信号成
分を検出できる。検出した信号成分をＡ／Ｄ変換した後
のデータを例えば１００回重ねることによって、Ｓ／Ｎ
比が−２０ｄＢのように、（信号成分の振幅）／（ノイ
ズ成分の振幅）＝１／１０であっても正しく信号成分を
検出できる。
【図１】本発明の一実施例の要部構成図である。
【図２】図１の回路の動作説明図である。
【図３】図１の回路の動作説明図である。
【図４】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図６】従来における超音波レベル計の構成例を示した
図である。
図である。
【図７】図６の回路の動作説明図である。
【図８】図６の回路の動作説明図である。
１ 検出対象 ３ センサ ３０１ 送信器 ３０２ 受信器 ４ 反射面 ２０ 同期積分回路 ２１ 反転回路 ４０ 駆動信号発生回路 ４１，４２ フリップフロップ ５０，５１ 積分回路 ５２，５３，６３ Ａ／Ｄ変換器 ５４，５５ 正側反転回路 ５６，６２ 加算回路 ６０，６１ 絶対値回路 ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/527 G01B 17/00 G01F 23/28 G01S 7/536 G01S 15/10
Claims (3)
- 【請求項１】 反射面に向けて送信器から超音波を発信
し、反射面で反射された超音波を受信器で受信し、前記
送信器が超音波を発信してから前記受信器が反射波を受
信するまでに要した時間をもとに前記反射面のレベルを
検出する超音波レベル計において、 前記受信器が出力するエコー信号を取り出すために設け
られた第１乃至第４のスイッチと、 前記送信器が発信する超音波の周期と同周期になった４
相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１のスイッ
チを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が１８０
°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを駆動
し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれた第
３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆動信
号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信号で
第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、 前記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー
信号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与
える反転回路と、 前記第１のスイッチから取り出したエコー信号と前記第
２のスイッチから取り出した反転信号を加算する第１の
加算回路と、 前記第３のスイッチから取り出したエコー信号と前記第
４のスイッチから取り出した反転信号を加算する第２の
加算回路と、 前記第１及び第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分
する第１及び第２の積分回路と、 この第１及び第２の積分回路の積分信号をそれぞれアナ
ログ／デジタル変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
と、 この第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の変換信号が負の値を
とるときは、−１を乗算して正側に反転する第１及び第
２の正側反転回路と、 この第１及び第２の正側反転回路の出力どうしを加算
し、受信器が受信した反射波の信号成分を検出する第３
の加算回路と、を具備したことを特徴とする超音波レベ
ル計。 - 【請求項２】 反射面に向けて送信器から超音波を発信
し、反射面で反射された超音波を受信器で受信し、前記
送信器が超音波を発信してから前記受信器が反射波を受
信するまでに要した時間をもとに前記反射面のレベルを
検出する超音波レベル計において、 前記受信器が出力するエコー信号を取り出すために設け
られた第１乃至第４のスイッチと、 前記送信器が発信する超音波の周期と同周期になった４
相の駆動信号を出力し、第１の駆動信号で第１のスイッ
チを駆動し、前記第１の駆動信号に対して位相が１８０
°だけずれた第２の駆動信号で第２のスイッチを駆動
し、第１の駆動信号に対して位相が９０°だけずれた第
３の駆動信号で第３のスイッチを駆動し、第３の駆動信
号に対して位相が１８０°だけずれた第４の駆動信号で
第４のスイッチを駆動する駆動信号発生回路と、 前記第２及び第４のスイッチの前段に設けられ、エコー
信号を反転し、反転信号を第２及び第４のスイッチに与
える反転回路と、 前記第１のスイッチから取り出したエコー信号と前記第
２のスイッチから取り出した反転信号を加算する第１の
加算回路と、 前記第３のスイッチから取り出したエコー信号と前記第
４のスイッチから取り出した反転信号を加算する第２の
加算回路と、 前記第１及び第２の加算回路の加算信号をそれぞれ積分
する第１及び第２の積分回路と、 この第１及び第２の積分回路の積分信号の値の絶対値を
とった絶対値信号を生成する第１及び第２の絶対値回路
と、 この第１及び第２の絶対値回路の絶対値信号どうしを加
算し、受信器が受信した反射波の信号成分を検出する第
３の加算回路と、 この第３の加算回路の加算信号をアナログ／デジタル変
換するＡ／Ｄ変換器と、を具備したことを特徴とする超
音波レベル計。 - 【請求項３】 前記駆動信号発生回路はフリップ・フロ
ップを有し、このフリップ・フロップの出力により位相
が１８０°異なる駆動信号を生成することを特徴とする
請求項１または請求項２記載の超音波レベル計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03753697A JP3346528B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 超音波レベル計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03753697A JP3346528B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 超音波レベル計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10232279A JPH10232279A (ja) | 1998-09-02 |
| JP3346528B2 true JP3346528B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=12500256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03753697A Expired - Fee Related JP3346528B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 超音波レベル計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346528B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5036773B2 (ja) * | 2009-08-10 | 2012-09-26 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 超音波距離測定装置 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP03753697A patent/JP3346528B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10232279A (ja) | 1998-09-02 |
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