JPH02221885A - パルス変調波の検出方式 - 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、超音波等の波動をパルスにより変調したパル
ス変調波の検出方式に係り、特に超音波式距離計や超音
波式流量計等の超音波波動の送受信点間の伝搬時間を測
定する装置等に利用できる。

〔従来の技術〕

従来、この種のパルス変調波の検出方式としては、パル
ス変調波の信号振幅のピーク値と所定のしきい値（スレ
ショルド）’Ｉ’ｈｃとを比較し、ピーり値が所定スレ
ショルドＴｈｅを越えた場合に変調波を検出したものと
する方法（以下スレショルド法という）が採用されてい
た。

ところで、超音波式距離計等に用いられる超音波波動は
、主にトランスジューサ本体の物理的性質等により立上
がりが緩慢なパルス変調波とされ、このため第１５図に
示すように、受信パルス変調波３０の初頭の振幅は極め
て小さいものであった。

従って、パルス変調波３０の初頭を検出するためには、
スレショルドＴｈｅを小さくする必要があった。

しかし、スレショルドＴｈｅを小さくすると、ノイズや
妨害等の影響を受けやすく正しい検出が行えないため、
受信パルス変調波３０をその初頭で検出することはでき
なかった。

そこで、従来のスレショルド法は、振幅がある程度増大
する先頭から数波目を検出するようにスレショルドＴｈ
ｅを設定していた。

例えば、パルス変調波３０の第５波目を検出するには、
第４波目の正ピーク値Ｐ４および第５波目の正ピーク値
Ｐ５の間にスレショルドＴｈｅを設け、Ｐ４＜Ｔｈｃ≦
Ｐ５　　　　　　　　　　　　　　・（１）の関係を満
たす場合に、パルス変調波３０を検出したものとしてい
た。

また、送信時から受信パルス変調波３０が所定スレショ
ルドＴｈｅを越えた直後の零交差点ＺＰｃまでの時間Ｔ
ｍｃを、その波動の伝搬時間としていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述のパルス変調波３０の振幅は、時間経過に
伴い一定値に漸近するものであるため、スレショルドＴ
ｈｅを適用する対象サイクルのピーク値Ｐ５と、その前
後のサイクルのピーク値Ｐ４．　Ｐ６との差は僅少であ
った。

このため、パルス変調波３０がノイズや妨害の混入に起
因する振幅変動を伴う場合、対象サイクルを正確に検出
できず、隣接する他のサイクルを検出してしまい、伝搬
時間の計測誤差が生じやすいという問題点があった。

本発明の目的は、パルス変調波の振幅の変動あるいはノ
イズや妨害の混入等に対する耐性が高く、所定の対象サ
イクルを高確率で検出できるパルス変調波の検出方式を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前述したスレショルド法において問題となる
対象サイクルの誤判定が、パルス変調波の振幅変動によ
り隣接する他のサイクル等を選択してしまうものである
ことに着目するとともに、パルス変調波の検出対象サイ
クルの零交差点は、振幅変動が相加していても略一定で
あることに着目してなされたものである。

すなわち、特許請求の範囲第１項記載のように、最初に
受信したパルス変調波の所定サイクルの零交差点を検出
し、その後は前回検出した零交差点の前後に亘ってパル
ス変調波の１サイクル分より狭い範囲内で零交差点をサ
ーチし、零交差点を検出した時点で当該パルス変調波を
検出したものとすることによりパルス変調波の検出方式
を構成する。

また、本発明は、前述の最初の零交差点の検出にはスレ
ショルド法等が利用できることに着目し、さらにスレシ
ョルド法と前記特許請求の範囲第１項記載の方式との相
補的な利用を図るために、特許請求の範囲第２項記載の
構成を採用する。

すなわち、パルス変調波の信号振幅が所定のしきい値を
越えた場合に、パルス変調波を検出したものとする第１
の検出手段と、最初に受信したパルス変調波の所定サイ
クルの零交差点をスレショルド法等を用いて検出し、そ
の後は゛前回検出したパルス変調波の零交差点の前後に
亘ってパルス変調波の１サイクル分より狭い範囲内で零
交差点をサーチし、零交差点を検出した場合に前記パル
ス変調波を検出したものとする第２の検出手段と、パル
ス変調波の変動傾向を判定する判定手段と、当該判定手
段の判定結果に基づいて前記第１および第２の判定手段
の何れかを選択してパルス変調波を検出する選択手段と
を備えてパルス変調波の検出方式を構成する。

ここで、前記判定手段および選択手段において問題とな
るパルス変調波の変動としては、信号の振幅が変化する
振幅変動や、信号が遅れたり進んだすする時間変動があ
り、これらの変動に対応するために本発明は特許請求の
範囲第３項記載の構成を採用する。

すなわち、パルス変調波の信号振幅が所定のしきい値を
越えた場合に前記パルス変調波を検出したものとする第
１の検出手段と、最初に受信したパルス変調波の所定サ
イクルの零交差点を検出し、その後は前回検出したパル
ス変調波の零交差点の前後に亘ってパルス変調波の１サ
イクル分より狭い範囲内で零交差点をサーチし、零交差
点を検出した時点で前記パルス変調波を検出したものと
する第２の検出手段と、前記第１および第２の検出手段
の出力を、現時点に至る所定期間に亘ってそれぞれ記憶
する第１および第２のメモリ手段と、前記所定期間にお
ける第１および第２の検出手段の出力の期待値をそれぞ
れ求める第１および第２の期待値算出手段と、前記第１
の検出手段の最新出力が前記第１の期待値から一定割合
内にあれば第１の合判定を出力する第１の判定手段と、
前記第２の検出手段の最新出力が前記第２の期待値から
一定割合内にあれば第２の合判定を出力する第２の判定
手段と、前記第１または第２の合判定が出力された場合
に、その合判定に基づいて前記第１または第２の検出手
段の何れかの最新出力を選択して出力する第１の出力選
択手段と、前記第１および第２の合判定の何れもが出力
されなかった場合に、前記第１．または第２のメモリ手
段内に記憶されている値について、前記第１または第２
の判定手段の判定法に準じて判定し第３の合判定を出力
する第３の判定手段と、前記第３の合判定に基づいて、
前記第１または第２のメモリ手段内の何れかの値を選択
して出力する第２の出力選択手段と、を備えてパルス変
調波の検出方式を構成する。

ここで、第１および第２の期待値算出手段としては、移
動平均を求める手段や、あるいは指数平滑を行う手・段
等が利用できる。

〔作用〕

このような本発明における作用は、例えば次のようにな
る。

まず、最初のパルス変調波の所定サイクルの零交差点を
スレショルド法等を用いて検出する。

その後は前回検出した零交差点の前後に亘ってパルス変
調波の１サイクル分より狭い範囲内で零交差点をサーチ
する。

ここで、零交差点が見つかった場合には、パルス変調波
を検出したものとされ、送信時から検出された零交差点
までの時間を測定し、伝搬時間として出力する。

一方、零交差点が見つからなかった場合には、パルス変
調波の検出が不能であったものとされる。

従って、パルス変調波の検出に当たって、零交差点をサ
ーチを行い、変調波のピーク値の検出を行わないため、
ノイズや妨害の混入等により振幅変動が起きても、対象
サイクルが高確率で検出され、伝搬時間の計測誤差も起
こらず、これらにより前記目的が達成される。

ところで、特許請求の範囲第２項記載の方式においては
、スレショルド法による第１の検出手段と、前述の零交
差点をサーチして検出する方法（以下零点追従法という
）による第２の検出手段とを備え、測定対象のパルス変
調波の変動傾向すなわち変動が時間変動であるか振幅変
動であるかを判定手段で判定し、その判定結果に基づい
て第１または第２の検出手段の何れかが選択手段により
適宜選択され、最適な検出手段によりパルス変調波が検
出される。

この際、スレショルド法は信号振゛幅のピーク値と所定
のしきい値とを比較してパルス変調波を検出するため、
パルス変調波の進みや遅れ等の時間変動に影響されずに
対象サイクルが検出され、検出手段を適切に選択するこ
とにより振幅変動だけでなく時間変動を伴うパルス変調
波であっても高確率で検出される。

従って、第１および第２の検出手段を備え、変動に応じ
て最適な検出手段を選択することにより、どのような変
動が相加されていても対象サイクルが高確率で検出され
、伝搬時間の計測誤差を生じない。

一方、特許請求の範囲第３項記載の方式においては、前
記第１および第２の検出手段の出力を各メモリ手段に記
憶し、各検出手段の出力の期待値°を各期待値算出手段
により求め、各検出手段の最新出力が各期待値から一定
範囲内にあるがどうかでパルス変調波の変動傾向を判定
させる。・すなわち、各検出手段の最新出力が各期待値
から一定範囲内にあれば、その検出手段の出力は変動に
影響されずに対象サイクルを正しく検出しているといえ
、その出力を第１の出力選択手段により選択することに
より、パルス変調波の検出が高確率で行われる。

尚、各検出手段の出力がそれぞれ期待値の一定範囲内に
ある場合は、期待値により近い方を出力したり、一方の
検出手段の出力を優先する等で、どちらか一方の出力が
選択されるようにしてもよい。

また、各検出手段の最新出力がそれぞれ期待値の一定範
囲外にある場合には、各メモリ手段内に記憶されている
前回の出力がそれぞれ取り出され、その値が各期待値か
ら一定範囲内にあるかが第３の判定手段で判定され、そ
の結果に基づいて何れか一方のメモリ手段の値が第２の
出力選択手段により出力される。

従って、パルス変調波の変動の影響が少ない検出手段の
出力が常に選択され、振幅変動や時間変動を伴うパルス
変調波であっても、正しくかつ高確率で検出される。

本発明においては、以上に記載した各作用により前記目
的が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明を利用した超音波式距離測定装置の構
成を示すブロック図である。

測定の時間カウントの基準となる基準信号を発生する時
間軸発生部ｌには、所定周波数の電気振動を発生する同
期発振部２を介して送／受共用部３が接続されている。

。 送／受共用部３は、送信時には前記電気振動を送／受波
部４に送るとともに、受信時には送／受波部４からの受
信信号を増幅器５に送る機能を有している。

送／受波部４は、前記波動を超音波に変換して測定対象
物８に向かって送信し、測定対象物８による反射波を受
信するとともに、受信信号を送／受共用部３を介して増
幅器５に送る機能を有している。

増幅器５の出力側には、パルス変調波検出／時間計測部
６が接続され、このパルス変調波検出／時間計測部６に
は、計測時間Ｔ　ｍｅｘに基づいて測定対象物８までの
距離を算出する距離演算部７および時間軸発生部１が接
続されている。

ここで、パルス変調波／時間計測部６は、本発明のパル
ス変調波の検出方式を用いて受信パルス変調波を検出し
、送信時から検出時までの計測時間Ｔ　ｎ＋ｅｘを求め
るものであり、第２図に示すように、スレショルド法を
用いた第１の検出手段１１Ａ、零点追従法を用いた第２
の検出手段１１Ｂおよび処理判定部２０を備えている。

第１および第２の検出手段】ＩＡ、ＩＩＢには、増幅器
５から受信パルス変調波３ｏが入力されるとともに、時
間軸発生部１から時間カウントの基準信号が入力されて
おり、パルス変調波３ｏの送信時から受信時までの計測
時間Ｔｍｃ、　Ｔｌ１２を処理判定部２０に出力してい
る。

但し、第２の検出手段１１Ｂには、最初の検出時のみ増
幅器５からの信号は入力されず、第１の検出手段ｌＩＡ
の出力Ｔｍｃが入力される。

処理判定部２０は、各検出手段１１Ａ、ＩＩＢの出方が
記憶される第１および第２のメモリ手段２１Ａ。

２１Ｂと、各検出手段１１Ａ、ＪＩＢの出力の期待値を
移動平均法を用いて算出する期待値算出手段２２Ａ。

２２Ｂとを備えている。

各メモリ手段２１Ａ、２１Ｂおよび期待算出手段２２Ａ
、２２Ｂには、第１および第２の判定手段２３Ａ。

２３Ｂが接続され、この第１および第２の判定手段２３
Δ、２３Ｂには、第１の出力選択手段２４および第３の
判定手段２５が接続されている。尚、第２のメモリ手段
２１Ｂは、第２の検出手段ｌｌＢにも接続されて、前回
検出した計測時間ＴＩＩＩｚＩを出力している。

第１の出力選択手段２４は、各検出手段１１Ａ　　１１
Ｂに遅れ補償用の遅延回路２６Ａ、２６Ｂを介して設け
られた第１および第２のスイッチ２７Ａ、２７Ｂを入れ
る機能を有している。

一方、第３の判定手段２５は、第２の出力選択手段２８
を起動し、各メモリ手段２１Ａ、２１Ｂの出力側に設け
られた第３および第４のスイッチ２９Ａ、　２９Ｂを入
れる機能を有している。

このように構成された本実施例により超音波の伝搬時間
を測定する場合の動作を説明する。

まず、時間軸発生部１で発生された基準信号は、同期発
振部２およびパルス変調波検出／時間計測部６に送られ
る。パルス変調波検出／時間計測部６は、時間軸発生部
１からの基準信号によって時間カウントを開始する。

一方、同期発振部２は、基準信号に同期して所定周波数
の電気振動を発生させ、この電気振動は送／受共用部３
を介して送／受波部４に送られる。

送／受波部４は、電気振動を所定周波数の超音波に変換
し、この超音波を気体や液体等の媒体中にある測定対象
物８に向がって送信する。

媒体中に送信された超音波は、測定対象物８で反射され
て送／受波部４で受信され、送／受波部７で受信信号に
変換された後、送／受共用部３・を介して増１陥器５に
送られて増幅されてがらパルス変調波検出／時間計測部
６に送られる。

パルス、変調波検出／時間計測部６では、第３図のフロ
ーチャートにも示すように、第１お、よび第２の検出手
段１１Ａ、ＩＩＢによりパルス変調波３ｏを検出できた
かを示すフラグＦ　ｍｃｏ、　Ｆ　ｍｈｏ　と、前回パ
ルス変調波３０を検出できたかを示すフラグＦｍｃ、。

Ｆｅｚ、をそれぞれＯとする初期設定が行われる（段階
■）。

次に、従来と同様のスレショルド法を用いた第１の検出
手段１１Ａにより、受信パルス変調波の検出が行われる
（段階■）。ここで、第１５図に示すように、受信パル
ス変調波３ｏの波形は、搬送波を立上がりの緩いパルス
で変調した形になっており、搬送波の周期はＴｏ、包絡
線の立上がり時定数τは５ＴＩ、とされている。

また、第１の検出手段１１Ａは、第５波の正方向立上が
りを検出対・象サイクルとしており、このため、スレシ
ョルドＴｈｅは、第４波のピーク値Ｐ４、第５波のピー
ク値Ｐ５の中央に設定されている。

第１の検出手段１１Ａによりパルス変調波３０が検出さ
れると、受信基準信号等が発信され、先に開始継続され
ていた時間カウントが終了されて計測時間Ｔｍｃが出力
される（段階■）。

この計測時間Ｔｉｃは、第１のメモリ手段２１Ａに第１
の検出手段１１Ａの最新出力Ｔｍｃ、とじて記憶され（
段階■）、第１の期待値算出手段２２Ａでは計測時間Ｔ
ｍｃの移動平均が計算されて期待値Ｔｍｃが求められる
（段階■）。

最新出力Ｔｎ＋ｃｏおよび期待値Ｔｍｃは、第１の判定
手段２３Ａにおいてその差の絶対値ΔＴｎ＋ｃが計算さ
れ（段階■）、絶対値ΔＴｍｃと期待値７百πのα１（
例えば０．１）倍の値とが比較される（段階■）。

ここで、絶対値ΔＴｎ＋ｃが期待値Ｔｍｃのα１倍の値
以下の場合は、最新出力Ｔ　ｔｓ　ｃ　ｏは期待値Ｔｍ
ｃから一定範囲内にあると判断され、第１の合判定とし
て第１の判定手段２３ＡによりフラグＦ　ｍｃｏが１と
される（段階■）。

一方、第１の検出手段１１Ａによりパルス変調波３０を
検出できなかった場合（段階■）や、絶対値ΔＴｍｃが
期待値下ｉのα１倍の値より大きい場合（段階■）には
、第１の検出手段１１Ａにより前回パルス変調波３０を
検出できたかを、第３の判定手段２５によりフラグＦｍ
ｃ＋が１であるかが調べられて判定される（段階■）。

ここで、フラグＦ＊ｃｌは、前回、パルス変調波３０を
検出できた時は１に設定され、検出できなかった場合お
よび測定開始後の第１回目の検出の場合は０に設定され
ている。

段階■を経てフラグＦ　ＩＩＩＣ（１が１の場合および
段階■においてフラグＦｍｃｌが１の場合には、第２の
検出手段１１Ｂにより前回パルス変調波３０を検出でき
たかを、第３の判定手段２５によりフラグＦｍｚ。

がＯであるかが調べられて判定される（段階［相］）。

フラグＦｍｚ、は、零点追従法を用いた第２の検出手段
１１Ｂで前回パルス変調波３０を検出できた場合にはｌ
に、できなかった場合には０に設定されているので、フ
ラグＦｎ＋ｚ＋が０でない場合には、第４図にも示すよ
うに、前回検出した零交差点ＺＰｚ、すなわち計測時間
Ｔｎ＋ｚｌが零点追従法の基準零交差点とされる（段階
■）。

一方、フラグＦｍｚ、が０の場合は、前回零点追従法に
よりパルス変調波３０を検出できなかった場合もしくは
第１回目の検出の場合であるので、スレショルド法でパ
ルス変調波３０を検出できたかをフラグＦｍｃ＠が１で
あるかで調べて（段階＠）、フラグＦｍｃ、）が１つま
りスレショルド法によりパルス変調波３０を検出できた
場合には、スレショルド法により検出された零交差点Ｚ
Ｐｃすなわち計測時間Ｔｓｃが基準とされる（段階＠）
。

続いて、第２の検出手段１１Ｂにより段階■、■で基準
とされた零交差点Ｚ　Ｐｚｔ＋　　Ｚ　Ｐｃに基づいて
、パルス変調波３０が零点追従法により検出される（段
階■）。

ここで、零点追従法によるパルス変調波３０の検出は、
第４図にも示すように、まず計測時間Ｔｍｚ。

で表される前回の零交差点Ｚ　Ｐｚ、の３／８　Ｔ、前
から零交差点ＺＰｚ、の３／８　Ｔ、後までの範囲で零
交差点ＺＰｚｏがサーチされる。但し、零交差点ＺＰｚ
０が検出された時点でサーチは終了される。

第２の検出手段１１Ｂによりパルス変調波３０が検出さ
れると、受信基準信号等が発信され、先に開始継続され
ていた時間カウントが終了されて計測時間Ｔｍｚが出力
される（段階■）。

この計ａ＋！１時間Ｔｍｚは、第２のメモリ手段２１Ｂ
に第２の検出手段ｌｌＢの最新出力Ｔｍｚ、として記憶
され（段階［相］）、第２の期待値算出手段２２Ｂでは
計測時間Ｔｍｚの移動平均が計算されて期待値Ｔｍｚが
求められる（段階＠）。

最新出力Ｔｒａｚｏおよび期待値下ｉは、第２の判定手
段２３Ｂにおいてその差の絶対値ΔＴｍｚが計算され（
段階■）、絶対値ΔＴ＋ａｚと期待値Ｔｍｚのα２（例
えば０．１）倍の値とが比較される（段階［相］）。

ここで、絶対値ΔＴｍｃが期待値Ｔｍｚのα２倍の値以
下の場合は、最新出力Ｔｎ＋ｚｏは期待値Ｔｍｚから一
定範囲内にあると判断され、第２の判定手段２３Ｂによ
り第２の合判定としてフラグＦａｚ、が１とされる（段
階＠ｌ）。

一方、第２の検出手段１１Ｂによりパルス変調波３０を
検出できなかった場合（段階■）や、絶対値ΔＴｍｚが
期待値Ｔｍｚのα２倍の値より大きい場合（段階＠ｌ）
には、第２の検出手段１１Ｂにより前回パルス変調波３
０を検出できたかを、第３の判定手段２５によりフラグ
Ｆｍｚ、がｌであるかが調べられて判定される（段階＠
）。

段階［相］を経てフラグＦｉｚｏが１の場合および段階
＠においてフラグＦｍｚｌが１の場合には、各フラグＦ
　ＩＩｃｏ＋　Ｆ　ｍｃ、、　Ｆ　１１１２６．　Ｆ　
１１２１の何れかはｌとなっている。つまり、第１およ
び第２の検出手段１１Ａ、ＩＩＢの何れかが、今回ある
いは前回にパルス変調波３０を検出していることとなり
、その値が計測時間Ｔ　ｍｅｘとして出力される。

すなわち、まずフラグＦｍｃｏが１であるかが調べられ
（段階０）、フラグＦＩＩＣ＠が１であれば、第１の検
出手段１１Ａに遅延回路２６Ａを介して設けられたスイ
ッチ２７Ａが第１の出力選択手段２４により入れられ、
第１の検出手段１１Ａからの計測時間Ｔｓ＋ｃが出力さ
れる（段階０）。

ここで、遅延回路２６Ａは、処理判定部２０による遅れ
を補償するためのものである。

一方、フラグＦｍｃ、が１でなければ、フラグＦ１１Ｚ
ｏが１であるかが調べられ（段階［相］）、フラグＦｍ
ｚｏが１であれば、第２の検出手段１１Ｂに遅延回路２
６Ｂを介して設けられたスイッチ２７Ｂが第１の出力選
択手段２４により入れられ、第２の検出手段ｌｌＢから
の計測時間Ｔｍｚが出力される（段階［相］）。

また、フラグＦｔａｚ６が１でなければ、フラグＦｍｃ
、がｌであるかが調べられ（段階＠）、フラグＦｍｃ、
が１であれば、第１のメモリ手段２１Ａに接続されたス
イッチ２９Ａが第２の出力選択手段２８により入れられ
て、第１の検出手段１１Ａの前回の出力Ｔｍｃ、が出力
される（段階０）。

一方、フラグＦｍｃｌが１でなければ、フラグＦ１１１
２＋が１であるので、第２のメモリ手段２１Ｂに接続さ
れたスイッチ２９Ｂが第２の出力選択手段２８により入
れられて、第２の検出手段１１Ｂの前回の出力Ｔｍｚｌ
が出力される（段階＠ｌ）。

計測時間Ｔ　ｍｅｘが出力された場合、あるいは、段階
■、　（Ｉｉｌ）、　ｏ、　ｏにおいて、各フラグＦｍ
ｃｏ、Ｆｍｃ、、　Ｆｒｍｚ６．　Ｆｍｚ、が全て０の
場合には、パルス変調波３０の検出を終了するかどうか
を決定しく段階０）、検出を継続する場合には、前回検
出フラグＦｍｃ、およびＦｍｚ、がフラグＦｍｃｏおよ
びＦｍｚ。

でそれぞれ書き換えられ、フラグＦｍｃ６およびＦｌｌ
ＺＯは各々０とされ、計測時間Ｔｍｃ、およびＴｍｚｌ
は各々Ｔｍｃ＠およびＴｍｚ、で書き換えられて（段階
＠）、第１の検出手段１１Ａによるパルス変調波３０の
検出（段階■）から再度実行される。

パルス変調波検出／時間計測部６からの出力時間Ｔｍｅ
ｘは、距離演算部７に送られ、この出力時間Ｔｍｅｘに
基づいて測定対象物８までの距離が算出される。

このような本実施例における第１の検出手段１１Ａの計
測時間出力Ｔｍｃを第５図〜第７図に、第２の検出手段
１１Ｂの計測時間出力Ｔｍｚを第８図〜第１０図に、処
理判定部２０の計測時間出力Ｔｍｅｘを第１１図〜第１
３図にそれぞれ示す。

尚、第５．８．１１図には、パルス変調波３０が振幅変
動のみを伴う場合の各出力が示され、第６゜９．１２図
には、パルス変調波３０が時間変動のみを伴う場合の各
出力が示され、第７．１０．１３図には、パルス変調波
３０が振幅および時間の両変動を伴う場合が示されてい
る。

また、振幅変動は、正規分布形Ｎ（μｍ、σ、）を取る
ものとし、μ、（平均値）は０に設定され、σ、（標準
偏差）は第５漁の正ピーク値Ｐ５とスレショルドＴｈｅ
との差を１　（基準値）とするような任意の値（相対値
）に設定されている。

一方、時間変動も、正規分布形Ｎ（μｔ、σｔ）を取る
ものとし、μｍ（平均値）はＯに設定され、σＬ　（標
準偏差）は搬送波の周期の１／４つまりＴ０／４を１（
基準値）とするような任意の値（相対値）に設定されて
いる。

さらに、第１および第２の検出手段１１Ａ、　ＩＩＢの
出力は、各変動のばらつきの程度、つまり標準偏差σ、
（振幅）およびσｔ　（時間）の大きさが、各々 σ１．σｔ：ｏ、１〜０．５　　　　　　　・・・（２
）の範囲である場合について示されている。但し、振幅
および時間の両変動を伴う場合は、σ、＝σ。

であるものとした。

一方、第１１図〜第１３図には、σ１＝σｔ＝０．４の
場合の処理判定部２０の出力Ｔｍｅｘを示すとともに、
比較対象として第１の検出手段１１Ａの出力Ｔａｃ、第
２の検出〜手段ｌｌＢの出力Ｔｍｚもそれぞれ示してい
る。

尚、各図の横軸は各条件における試行順（時系列）を表
し、縦軸は計測値を表しており４．５を理想値とした。

各グラフ中、点線は検出不能であったことを示している
。尚、各図において点線は全て下方に描かれているが、
これは時間計測値が少ない方に外れた場合だけでなく多
い方に外れた場合をも含むものである。

これらの図からも分がるように、スレショルド法を用い
た第１の検出手段１１Ａでは、振幅変動に対してはパル
ス変調波３ｏの検出確率は低く、時間変動に対しては検
出確率は高くなる。

一方、零点追従法を用いた第２の検出手段ｌＩＢでは、
振幅変動に対してはパルス変調波３ｏの検出６′α率は
高く、時間変動に対しては検出確率は低くなっている。

これらに対し、スレショルド法および零点追従法を組み
合わせた処理判定部２ｏの出力Ｔｍｅｘは、何れの変動
に対しても検出確率は高くなっており、本実施例は各検
出方法の長所が機能的に統合されたシステムであるとい
える。

ここで、振幅および時間の両変動が存在する場合の、検
出確率に対する各変動の影響を調べるために、σ８−σ
、を中ｔｃＡこ、σつまたはσ、を１ランクづつ上下に
振った場合の、パラメータによるコントリビューショ、
ンの傾向を第１４図に示す。

尚、図中０印は完全検出の場合を示し、ム印は１点でも
検出漏れがある場合を示している。

この第１４図からも分かるように、振幅および時間の両
変動が共存する場合には、スレショルド法ではその検出
確率は主に振幅変動に依存しており、零点追従法では時
間変動に依存している。従って、スレショルド法および
零点追従法の検出性能はおよそ表１のようにまとめられ
る。

表１ ◎：優　　ム：可　　×：不可 このように、パルス変調波３０が振幅変動のみを伴う場
合には零点追従法を用い、時間変動のみを伴う場合には
スレショルド法が用いられるが、両変動を伴う場合には
、スレショルド法の方が変動の影響が少ないため、スレ
ショルド法すなわち第１の検出手段１１Ａの出力が優先
して出力される。

従って、各変動に対し最適な検出手段が選択され、パル
ス変調波３０は常に高確率で検出される。

このような本実施例によれば、次のような効果がある。

零交差点ＺＰｚｏを検出する零点追従法を用いた第２の
検出手段１１Ｂを設けることにより、従来のスレショル
ド法では検出できなかった振幅変動を伴うパルス変調波
３０を高値率で検出することができる。

また、スレショルド法を用いた第１の検出手段ｌｌＡを
併用することにより、時間変動を伴うパルス変調波３０
であっても高確率で検出することができる。

従って、スレショルド法あるいは零点追従法のみを用い
た検出手段に比べて、振幅変動および時間変動の両方を
伴うパルス変調波３０でも高確率で検出でき、様々な変
動が相加されるパルス変調波３０の検出確率を全体的に
高くできる。

すなわち、たとえ立上がりの緩慢なパルス変調波３０で
あっても、あるいはそのパルス変調波３０にノイズや妨
害が混入して振幅変動を伴うものであっても、さらに時
間変動を伴うものであっても、また両変動が混在してい
ても、目標とするサイクルを安定かつ高確率で検出でき
、ひいては正確な計時を行うことができる。

また、第１および第２のメモリ手段２１Ａ、２１Ｂ。

第１および第２の期待値算出手段２２Ａ、２２Ｂ、第１
および第２の判定手段２３Ａ、２３Ｂ、第１の出力選択
手段２４等を設けることにより、第１および第２の検出
手段１１Ａ、ＩＩＢの各出力Ｔ　ｍｃ　、　Ｔ　ｍｚの
内、より適切な出力を自動的に選択して出力することが
できるので、操作者が各変動の種類を調べたり、変動に
応じて適切な処理を行う必要もなく、パルス変調波３０
の検出を容易に行うことができる。

さらに、第３の判定手段２５および第２の出力選択手段
２８を設けることにより、各検出手段１１Ａ。

１１Ｂの出力Ｔｍｃ、　Ｔａ＋ｚがいずれも適当でない
場合でも、前回の出力Ｔｍｃ＋、、　Ｔｍｚ、を用いる
ことによりパルス変調波３０の検出を続行できる。

尚、本発明は前記実施例の構成等に限らず、本発明の目
的を達成できる範囲の変形は、本発明に含まれるもので
ある。

例えば、前記実施例では、スレショルド法を用いた第１
の検出手段１１Ａと、零点追従法を用いた第２の検出手
段１１Ｂとを併用していたが、第２の検出手段１１Ｂつ
まり零点追従法のみを用いてパルス変調波３０の検出を
行ってもよい。

すなわち、一定距離の測定や振幅変動のみを伴うパルス
変調波３０を検出する場合には、時間変動を伴う恐れが
少ないため、従来のスレショルド法では検出できないパ
ルス変調波３０であっても高確率で検出することができ
る。

また、第１および第２の検出手段１１Ａ、ＩＩＢを併用
する場合でも、前記実施例の構成に限らず他の構成でも
よい。

例えば、第３の判定手段２５および第２の出力選択手段
２８を設けず、第１および第２．の検出手段１１Ａ、Ｉ
ＩＢの何れかの出力Ｔｍｃ、　Ｔｍｚを常時選択して出
力するようにしてもよい。特に、各変動のばらつきが小
さいパルス変調波３０の検出に利用できる。

但し、前記実施例の方が、変動のばらつきが大きいため
パルス変調波３０を検出できない場合でも、前回の出力
Ｔ　ｍ　ｃ　＋　＋　Ｔ　ｒｍ　ｚ　＋を選択できるの
で検出を続行できる利点がある。

また、前記実施例では、第１および第２の判定手段２３
Ａ、２３Ｂにおいて、各検出手段１１Ａ、　ＩＩＢの最
新出力ＴｍＣｏ、Ｔｍｚ０が各期待値下ｍｃ、　Ｔｍｚ
から一定範囲内にあるかを調べていたが、各期待値Ｔｍ
ｃ、下ｉとの差の絶対値ΔＴｍｃ、ΔＴｍｚが小さい方
を出力するものとしてもよい。

但し、最新出力Ｔｍｃｏ、　ＴＩＩＩＺｏが各期待値か
ら離れた状態が続くと、期待値そのものが変化してしま
うため、前記実施例のように、期待値から一定範囲内に
あるもののみを出力する方が有利である。

さらに、各最新出力Ｔ＋＋＋ｃ、、ＴｖＩｚｏの差を求
め、その大きさに基づいて出力する値を選択するなど、
検出手段１１Ａ、　ＩＩＢの出力の選択方法は適宜設定
すればよい。

また、前記実施例では、零点追従法を用いた第１回目の
検出の際に、スレショルド法を用いた第１の検出手段１
１Ａの出力Ｔｍｃを基準となる零交差点としていたが、
基準零交差点としては、搬送波の周期Ｔ０から予め設定
しておくなど、他の方法で設定したものでもよい。

さらに、前記実施例において、第１および第２の期待値
算出手段２２Ａ、２２Ｂでは、移動平均を用いて期待値
を算出していたが、指数平滑を行う手段により！■待値
を算出してもよい。

また、前記実施例においては、測定対象物８に超音波を
送信し、反射した反射波を受信して、測定対象物８まで
の距離を算出する場合について説明したが、超音波の伝
搬時間を測定し、媒体中における超音波自体の速度や媒
体の性質等の調査にも利用できる。

さらに、本発明は、超音波だけでなく、音波、媒体振動
、光および電磁波等の他の波動の検出にも同様に適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたよ・うに、本発明によれば、パルス変
調波の振幅がノイズや妨害の混入等で変動しても、所定
の対象サイクルを高確率で検出できるという従来にない
優れたパルス変調波の検出方式を捷供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は前記実施例のパルス変調波検出／時間計測部の構
成を示すブロック図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は前記実施
例のパルス変調波の検出動作を示すフローチャート、第
４図は零点追従法によるパルス変調波の検出動作を示す
グラフ、第５図〜第７図は第１の検出手段の出力Ｔｌｌ
１ｃを示すグラフ、第８図〜第１０図は第２の検出手段
の出力Ｔｍｚを示すグラフ、第１１図〜第１３図は処理
判定部の出力Ｔ　ｍｅｘを示すグラフ、第１４図は各変
動パラメータによるコントリビュージョンの傾向を模擬
的に示すグラフ、第１５図はスレショルド法によるパル
ス変調波の検出動作を示すグラフである。 ６・・・パルス変調波検出／時間計測部、ｌｌＡ・・・
第１の検出手段、ＩＩＢ・・・第２の検出手段、２０・
・・処理判定部、２１Ａ・・・第１のメモリ手段、２１
Ｂ・・・第２のメモリ手段、２２Ａ・・・第１の期待値
算出手段、２２Ｂ・・・第２の期待値算出手段、２３Ａ
・・・第１の判定手段、２３Ｂ・・・第２の判定手段、
２４・・・第１の出力選択手段、２５・・・第３の判定
手段、２８・・・第２の出力選択手段、３０・・・パル
ス変調波。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）最初に受信したパルス変調波の所定サイクルの零
   交差点を検出し、 その後は前回検出したパルス変調波の零交差点の前後に
   亘ってパルス変調波の１サイクル分より狭い範囲内で零
   交差点をサーチし、 零交差点を検出した時点で当該パルス変調波を検出した
   ものとすることを特徴とするパルス変調波の検出方式。
2. （２）パルス変調波の信号振幅が所定のしきい値を越え
   た場合に前記パルス変調波を検出したものとする第１の
   検出手段と、 最初に受信したパルス変調波の所定サイクルの零交差点
   を検出し、その後は前回検出したパルス変調波の零交差
   点の前後に亘ってパルス変調波の１サイクル分より狭い
   範囲内で零交差点をサーチし、零交差点を検出した場合
   に前記パルス変調波を検出したものとする第２の検出手
   段と、 パルス変調波の変動傾向を判定する判定手段と、当該判
   定手段に基づいて前記第１および第２の検出手段の何れ
   かを選択してパルス変調波を検出する選択手段と、 を有することを特徴とするパルス変調波の検出方式。
3. （３）パルス変調波の信号振幅が所定のしきい値を越え
   た場合に前記パルス変調波を検出したものとする第１の
   検出手段と、 最初に受信したパルス変調波の所定サイクルの零交差点
   を検出し、その後は前回検出したパルス変調波の零交差
   点の前後に亘ってパルス変調波の１サイクル分より狭い
   範囲内で零交差点をサーチし、零交差点を検出した時点
   で前記パルス変調波を検出したものとする第２の検出手
   段と、 前記第１および第２の検出手段の出力を、現時点に至る
   所定期間に亘ってそれぞれ記憶する第１および第２のメ
   モリ手段と、 前記所定期間における第１および第２の検出手段の出力
   の期待値をそれぞれ求める第１および第２の期待値算出
   手段と、 前記第１の検出手段の最新出力が前記第１の期待値から
   一定割合内にあれば第１の合判定を出力する第１の判定
   手段と、 前記第２の検出手段の最新出力が前記第２の期待値から
   一定割合内にあれば第２の合判定を出力する第２の判定
   手段と、 前記第１または第２の合判定が出力された場合に、その
   合判定に基づいて前記第１または第２の検出手段の何れ
   かの最新出力を選択して出力する第１の出力選択手段と
   、 前記第１および第２の合判定の何れもが出力されなかっ
   た場合に、前記第１または第２のメモリ手段内に記憶さ
   れている値について、前記第１または第２の判定手段の
   判定法に準じて判定し第３の合判定を出力する第３の判
   定手段と、 前記第３の合判定に基づいて、前記第１または第２のメ
   モリ手段内の何れかの値を選択して出力する第２の出力
   選択手段と、 を有することを特徴とするパルス変調波の検出方式。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、前記第１および
   第２の期待値算出手段は移動平均を求める手段により構
   成されることを特徴とするパルス変調波の検出方式。
5. （５）特許請求の範囲第３項において、前記第１および
   第２の期待値算出手段は指数平滑を行う手段により構成
   されることを特徴とするパルス変調波の検出方式。