JPH02195286A - 超音波検知器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波検知器に係り、特に送波器の凍結等によ
る物づまりを検出する超音波検知器に関する。

〔従来の技術〕

通常、超音波検知器に用いられる送波器は正常であれば
、送波器への電力供給を停止しても漸減的に振動を持続
する残響が発生し、このため、送波器からの送波がある
時間持続される。

一方、凍結あるいはワックス等の物づまりにより送波器
に異常が発生すると、上記残響レベルが正常時よりも早
く減衰することが知られている。

この点に着目して送波器の異常を検出する手段として、
従来は物標からの反射波を受波器により受波し、例えば
、この反射波のレベルが所定レベル以上である期間にハ
イからローに反転して反射波の有無を検出する検波回路
を用いて検波した後、この検波信号の変動に基づいて送
波器の異常を検出するようにしたものがある。

すなわち、第９図に示すように、送波器の正常時には送
波パルス幅よりも長い時間Ｔ１だけ検波回路の出力はロ
ーになる。一方、送波器への物づまりによる異常が発生
すると残響レベルは急激に減衰し、このため、正常時の
検波終了時点ｔ　１１よりも時間Ｔ２だけ早い時点を和
で検波回路の出力がローからハイに戻る。したがって、
この検波回路の出力がローからハイに戻る時点を検出す
ることにより送波器の異常の有無が検出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の送波器は僅かな物づまりでは残響レベ
ルの減衰量が正常時と比べて余り差がないために上記時
間差Ｔ２が小さく異常検出の感度が悪いといった問題が
ある。

本発明は、上記問題を解消するもので、凍結等による物
づまりを感度よく検出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Ｊ 上記目的を達成するために、本願発明は所定幅の送波信
号に基づいて送波器から超音波パルスが送波され、物標
からの反射波を検知する超音波検知器において、上記送
波器の残響レベルが予め設定したレベル以上の期間だけ
出力するレベル検出手段と、上記送波信号送出終了後予
め設定した時間幅の間上記レベル検出手段の出力信号の
有無を検出する信号有無検出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、所定幅の送波信号に
基づいて送波器から超音波パルスが送出される。そして
、上記送波信号の送出終了後の予め設定した時間幅の間
に送波器の残響レベルが予め設定したレベル以上かどう
かが検出される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る超音波検知器の全体回路図である
。

超音波検知器は発振回路１、送波増幅回路２、送受波器
３、受波増幅回路４、検波整形回路５、異常検出部６お
よび中央制御部７から構成される。

発振回路１は中央制御部７からの送波トリガを受けて所
定時間だけ予め設定された周波数でキャリアの発振を行
うものである。送波増幅回路２は発振回路１からの発振
出力を増幅して送受波器３を励振させるものである。送
受波器３は超音波振動子等からなり、送波増幅回路２か
らの送波信号を超音波パルスに変換して送波するととも
に物標Ｆからの反射波を受波するものである。

受波増幅回路４は送受波器３で受波した微弱信号を検波
整形回路５にて処理可能なレベルまで増幅するものであ
る。検波整形回路５は受波増幅回路４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パルス出力し、中央制御部７
へ出力するものである。中央制御部７は検波整形回路５
からの物標信号の有無および必要に応じて送波と受波と
の時間差に括づいて物標Ｆまでの距離を検出する。

異常検出部６は下記検出パルス出力手段７１からの検出
パルス信号が人力されたときに送受波器３の送波直後の
残響レベルが予め設定したレベル以上であるかどうかを
示す検出信号を中央制御部７へ出力するものである゛。

中央制御部７は一定あるいは任意の周期の送波トリガを
発振回路１へ出力して送波および受波を行わすものであ
る。また、中央制御部７は検出パルス出力手段７１を有
し、送受波器３に異常が生じたときは異常検出部６から
の検出信号に基づいて表示部等に警報信号を出力させる
ようにしている。検出パルス出力手段７１は中央制御部
７から送波トリガが送出された後、予め設定した時間が
経過したときに検出パルス信号を出力するものである。

なお、上記構成では送波および受波を送受波器３で行う
ようにしたが、送受波器３に代えて送波器と受波器とを
それぞれ別個に構成し、送波器により超音波パルスを送
波するとともに、受波器により反射波を受波するように
してもよい。

次に、上記異常検出部６の第１実施例について第２図を
用いて説明する。

異常検出部６は比較器８、アンド回路９および１１１安
定マルチ回路１０を有している。比較器８の“十“端子
には送受波器３が接続され、　−°端子には電源電圧子
Ｂを分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点が接続されている。

そして、この比較器８は送受波器３の送波レベルが抵抗
Ｒ１、Ｒ２による分圧電圧以上の期間だけハイを出力す
るようにしている。

アンド回路９の一方の入力端子には比較器８の出力端子
が、他方の入力端子には検出パルス出力手段７１の出力
端子が接続され、アンド回路９の出力端子は単安定マル
チ回路１０の入力端子に接続されている。このアンド回
路９は、検出パルス出力手段７１からの検出パルス信号
の入力期間中に比較器８の出力がハイになると、ハイを
出力する。

単安定マルチ回路１０はアンド回路９の出力がローから
ハイに反転すると、予め設定された時間だけ中央制御部
７にハイを出力するものである。

次に、異常検出部６の動作について、送受波器３に物づ
まりのない正常な場合を第５図を用いて説明する。

送受波器３の送波レベルが抵抗Ｒ［、Ｒ２により分圧設
定された閾値■１を越えると、その越えた期間だけ比較
器８からハイがパルス状に出力される。

検出パルス出力手段７１は、送波トリガ送出終了時点ｔ
ｇから予め設定された時間経過後の１１時点からｔ３時
点の期間内に検出パルス信号を発生し、アンド回路９に
入力する。そして、例えば、この期間内に比較器８から
出力されたパルスＳ１゜Ｓ２がアンド回路９から出力さ
れる。また、この期間内の最初のパルスＳ１の立ち上が
り時点ｔ２から、予め設定された時間幅Ｔ３のパルスが
単安定マルチ回路１０から中央制御部７に検出信号とし
て出力される。

中央制御部７はｔＱ時点から、予め設定された時間経過
後の時点ｔ４から予め設定された時間幅Ｔ４の期間内に
、単安定マルチ回路１０の検出信号がハイかローかの判
定を行い、ハイの場合には送受波器３が正常な状態であ
ると判断する。

なお、検出パルス出力手段７１からの検出パルス信号は
送波トリガ送出後の残響レベルを検出するためのものな
ので、キャリアの一周期分以上の幅をＨする。

次に、送受波器３に物づまりが生じた異常な場合につい
て第６図を用いて説明する。

上記検出パルス信号がアンド回路９に入力されたときの
上記残響レベルは、送受波器３の物づまりにより正常時
に比べてより急激に減衰しているので比較器８の閾値ｖ
１以下になる。したがって、アンド回路９の出力はロー
のままである。

このため、単安定マルチ回路１０の出力もローのままで
あり、中央制御部７はｔ４時点から時間幅Ｔ４の期間内
の単安定マルチ回路１０の検出信号をローと判定して送
受波器３に物づまりが生じた状態と判断し、物づまりを
示す警報信号を出力する。

このように、単安定マルチ回路１０により上記閾値ｖ１
を越えたことを所定時間保持するようにしたので、中央
制御部７による検出、判定処理に特に高速性が必要でな
く、より正確に送受波器３への物づまりの有無を判定す
ることができる。

次に、異常検出部６の第２実施例について第３図を用い
て説明する。この実施例は第２図の単安定マルチ回路１
０に代えて積分回路と比較器１１で構成したものである
。なお、図中、第２図と同一符号は同一物を示す。

アンド回路９の出力端子は抵抗Ｒ３を介してトランジス
タＱ１のベースに接続され、エミッタはグランドに接続
されている。また、コレクタは抵抗Ｒ５を介して電源電
圧子Ｂに接続されるとともに、比較器１１の　−”端子
に接続されている。

さらに、ベース、エミッタ間には抵抗Ｒ４が接続されて
いる。比較器１１の“＋“端子は＠源電圧十Ｂを分圧す
る抵抗Ｒ９，Ｒ７の中点に接続され、また、比較器１１
の出力端子は中央制御部７に接続されている。

そして、トランジスタＱ１のコレクタ電圧が抵抗Ｒｅ、
Ｒ７により設定された閾値ｖ２以下になると、比較器１
１の出力はローからハイに反転する。

なお、比較器１１の　−°端子には積分用のコンデンサ
Ｃ１が並列接続されている。

次に、この異常検出部６の動作について第７図を用いて
説明する。

送受波器３に物づまりのない正常な場合、検出パルス出
力手段７１からアンド回路９に検出パルス信号が入力さ
れた期間内に送受波器３の残響レベルが比較器８の閾値
ｖ１を越えると、比較器８からの、例えば、パルスｓ１
　、ｓ２がアンド回路９より出力される。

このパルスＳ１の立ち上がり時点ｔ２でトランジスタＱ
１がオンしてコレクタがローになり比較器１１の出力が
ローからハイに反転する。また、上記パルスｓ１．ｓ２
間のロー期間中ではトランジスタＱ１がオフになり電源
電圧子Ｂにより抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ１が充電
される。さらに、パルスＳ２の立ち上がり時点ではトラ
ンジスタＱ１が再びオンしてコレクタがローになりコン
デンサＣ１が放７はされる。

そして、パルスＳ２の立ち下がり時点でトランジスタＱ
１がオフにされ、再びコンデンサＣ１が充電される。そ
して、トランジスタＱ１のコレクタ電圧が比較器１１の
閾値■２に達した時点ｔ５で、比較器１１の出力がロー
になる。

比較器１１の出力は送波トリガの送出終了時点ｔＯから
予め設定された時間経過後のｔ４時点から時間幅Ｔ４の
期間内でハイであり、その結果、中央制御部７は送受波
器３が正常な状態であると判断する。

一方、送受波器３に物づまりが生じると、残響レベルは
急激に減衰し、閾値ｖ１以下になる。このため、比較器
８の出力はローのままになり、アンド回路９の出力もロ
ーのままである。

このため、トランジスタＱ１はオフ状態に保持され、比
較器１１の“−〇端子はハイのままになる。したがって
、比較器１１の出力はローのままであるため、ｔ４時点
から時間幅Ｔ４の期間内でローである。この結果、中央
制御部７は送受波器３に物づまりが生じた異常な状態と
判定し、物づまりを示す警報信号を出力する。

このように、単安定マルチ回路１０に代えて積分回路お
よび比較器１１で構成しても上記第１実施例と同様の効
果が得られる。

次に、異常検出部６の第３実施例について第４図および
第８図を用いて説明する。この実施例は第２図のアンド
回路９と単安定マルチ回路１０との機能を中央制御部７
に持たせたものである。なお、図中、第２図と同一符号
は同一物を示す。

すなわち、比較器８の出力端子は直接中央制御部７に接
続される。

中央制御部７は送波トリガの送出終了時点ｔＱから、予
め設定された時間経過後のｔ１時点からｔ３時点までの
期間内に発振回路１の発振周期よりも短い周期のタイミ
ングで比較器８の出力を複数回サンプリングするように
している。そして、上記期間内で比較器８の出力がハイ
になると、中央制御部７はこれをサンプリングし、送受
波器３には物づまりのない正常な状態であると判断する
。

一方、比較器８の出力がローのままであると、中央制御
部７は送受波器３が物づまりの異常な状態である判断し
、物づまりを示す警報信号を出力する。

このように、中央制御部７がｔ１時点からｔ３時点の比
較器８の残響レベルを直接判定しているので、回路構成
を簡単にすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、送波器への凍結あるいはワックス等による物
づまりを送波器の残響レベルの状態に基づいて検出する
ので、従来の微弱な受波信号を検波して検出する場合に
比べて異常検出の感度を向上させることができる。

また、送波器の残響レベルは受波信号に比べて大きいの
で、異常判定の閾値レベルを広範囲かつ正確に設定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波検知器の全体回路図、第２
図および第５図、第６図は本発明の異常検出部の第１実
施例を示す回路図および正常な場合、異常な場合の異常
検出部の動作を説明する各波形図、第３図、第７図は本
発明の異常検出部の第２実施例を示す回路図および異常
検出部の動作を説明する波形図、第４図、第８図は本発
明の異常検出部の第３実施例を示す回路図および異常検
出部の動作を説明する波形図、第９図は従来の超音波検
知器の異常検出手段の動作を説明する波形図である。 １・・・発振回路、２・・・送波増幅回路、３・・・送
受波器、６・・・異常検出部、７・・・中央制御部、８
．１１・・・比較器、９・・・アンド回路、１０・・・
単安定マルチ回路、 ・・・検出パルス出力手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所定幅の送波信号に基づいて送波器から超音波パル
   スが送波され、物標からの反射波を検知する超音波検知
   器において、上記送波器の残響レベルが予め設定したレ
   ベル以上の期間だけ出力するレベル検出手段と、上記送
   波信号送出終了後予め設定した時間幅の間上記レベル検
   出手段の出力信号の有無を検出する信号有無検出手段と
   を備えたことを特徴とする超音波検知器。