JPH01118790A - 超音波距離測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、数ｃｍ〜１ｍ程度の距離を正確に測定する
超音波距離測定器に関する。

（ｂｌ従来の技術 対象物に接触せずに距離を正確に測定するため、従来よ
り超音波距離測定器が使用されている。

この超音波距離測定器は、送波器から送信された超音波
パルスが対象物で反射して戻ってくるまでの時間で、送
波器・受波器と対象物との距離を測定する。この装置は
たとえば、回転する可変ピンチスクリューのピンチ角を
非接触で測定する場合等に使用される。

ところで、送波器・受波器にはセラミック等の圧電振動
子が使用される。送波器には第３図（Ａ）のような駆動
電圧が印加されるが、実際の送波器の振動波形は同図（
Ｂ）のようになる。すなわち駆動電圧の印加が終了して
も振動（残ｇ）が残り、静止するまでに減衰時間を要し
ている。この減衰時間は印加された駆動電圧が大きいほ
ど（超音波パルスの振幅が大きいほど）長時間である。

超音波距離測定器においては送信波と反射波との時間的
差をカウンタで測定するので、減衰時間中に戻ってきた
反射波は正確に識別することができない。したがって、
反射して戻ってくるまでに要する時間が減衰時間となる
ような距離が測定可能最短距離となる。そこで、短距離
を測定しようとする場合には、送波器の残響減衰時間を
短くするために駆動電圧（超音波パルスの振幅）を小さ
くする必要がある。しかし、超音波パルスの振幅を小さ
くすると伝播による減衰によって微弱になり長距離を測
定することができないため、長距離測定時には振幅を大
きくする必要がある。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の超音波距離測定器では出力される
超音波パルスの振幅が一定であったため、それが短距離
用に設定されていた場合長距離を測定することができず
、長距離用に設定されていた場合短距離を測定すること
ができない問題点があった。このため用途が限られてし
まい、振幅を変更しようとすれば係員がアンプのゲイン
を調整しなければならないため極めて手間がかがる問題
点があった。

この発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、
対象物までの距離に合わせて超音波パルスの振幅の自動
的に変更する超音波距離測定器を提供することを目的と
する。

＋ｄ１問題点を解決するための手段 この発明は、送波器が超音波パルスを送信したのち受波
器がこの反射波を受信するまでの時間で対象物までの距
離を測定する超音波距離測定器において、 前記送波器に供給される送波器駆動パルスの振幅を、測
定すべき距離に相関して変更する振幅変更手段を設けた
ことを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明の超音波距離測定器では、所定の振幅の超音波
パルスを送信して対象物からの反射波との時間差で対象
物までの距離を測定する。このとき距離の測定ができな
かった場合や測定された距離が設定された振幅に適合し
ていなかった場合には振幅を変更して再度測定を行う。

このとき、対象物までの距離が大きいと思われるほど振
幅を大きくする。これによって、正確な距離測定をする
ことができる。

（ｒ）実施例 第１図はこの発明の実施例である超音波距離測定器のブ
ロック図である。超音波振動子１は送波器・受波器を兼
ねている。これによって、送信位置と受信位置とが同一
になり測定誤差を無くすことができる。この超音波振動
子１に超音波パルスを供給する送信側は発振器３−カウ
ンタ４−アンプ５からなっている。カウンタ４およびア
ンプ５はコントローラ２によって制御されている。発振
器３は約２００ＫＨｚの高周波を発振している。カウン
タ４はこのうち５サイクルをカウントしてアンプ５に出
力する。アンプ５に出力すべきサイクル数はコントロー
ラ２が設定する。アンプ５はカウンタ４から入力された
高周波信号を増幅して前記超音波振動子１に入力する。

増幅のゲイン（超音波振動子１の駆動電圧）はコントロ
ーラ２によって設定される。この実施例においてはアン
プ５のゲインは長距離用（高出力）、短距離用（低出力
）の２段階に切り換えられる。超音波振動子１はこの高
周波信号を空気または水の振動として出力する。

超音波パルスは対象物で反射して再度超音波振動子１に
戻ってくる。この反則波を受信する受信側はアンプ６−
比較器７−カウンタ８からなっている。超音波振動子１
が受信する空気または水の振動はアンプ６によって増幅
され、比較器７に入力される。比較器７は振動のうち反
射波として十分な振幅・周期があるもののみを識別する
。比較器７が反射波を識別したとき、その旨の信号がカ
ウンタ８に入力される。カウンタ８は送信側が超音波パ
ルスを送信したときからの時間を計測している。比較器
７から反射波を受信した旨の信号が入力されるとカウン
トを停止し、その時間データをコントローラ２に入力す
る。コントローラ２は気温等から音波の伝播速度を計算
し、この速度に基づいて対象物までの距離を計算する。

コントローラ２には表示器９が接続されており、この表
示器９に測定された距離が表示される。

なお、上記測定動作を数回繰り返して行い、その平均値
を測定結果として表示してもよい。

第２図は前記コントローラ２の動作を示すフローチャー
トである。まずｎｌでは駆動電圧を短距離用にセットし
、対象物までの距離の測定を行う（ｎ２）。反射波が弱
くて距離の測定ができなかった場合（ｎ３）はｎ５に進
み、距離測定はできたがその測定値が２０ω以上であっ
た場合には（ｎ４）、駆動電圧設定が不適切で測定結果
は不正確であるとしてｎ５に進む。測定結果が２０ｃｍ
未満であった場合には直接ｎ８に進む。

ｎ５では駆動電圧を長距離用にセントして、再度距離測
定を行う（ｎ６）。この動作で距離が正確に測定された
ときはｎ８に進む。ｎ８では表示器９に測定結果を表示
して動作を終える。短距離用・長距離用の再設定値で距
離を測定できなかった場合はエラー処理（ｎ９）に進む
。

ｎ３〜ｎ５がこの発明の振幅変更手段に対応する。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば１．対象物までの距離に
基づいて自動的社振幅を変更することができるためどの
ような距離でも測定誤差を少なくすることができるとと
もに、測定可能範囲が広くなるため装置の用途範囲を広
げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である超音波距離測定器のブ
ロック図、第２図は同超音波距離測定器のコントローラ
の動作を示すフローチャート、第３図は超音波振動子に
印加される駆動電圧と振動波形を示す図である。 １−超音波振動子、２−コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送波器が超音波パルスを送信したのち受波器がこ
   の反射波を受信するまでの時間で対象物までの距離を測
   定する超音波距離測定器において、前記送波器に供給さ
   れる送波器駆動パルスの振幅を、測定すべき距離に相関
   して変更する振幅変更手段を設けたことを特徴とする超
   音波距離測定器。