JPH0245789A - 超音波距離測定装置 - Google Patents
超音波距離測定装置Info
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- JPH0245789A JPH0245789A JP19692188A JP19692188A JPH0245789A JP H0245789 A JPH0245789 A JP H0245789A JP 19692188 A JP19692188 A JP 19692188A JP 19692188 A JP19692188 A JP 19692188A JP H0245789 A JPH0245789 A JP H0245789A
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- ultrasonic
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- Pending
Links
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
げ）産業上の利用分野
本発明は、超音波パルスを測定面に放射してから、その
反射波を受波するまでの往復時間から測定対象物までの
距離を測定する超音波距離測定装置に関し、特１ζ近距
離の測定室可能にしたものである。
反射波を受波するまでの往復時間から測定対象物までの
距離を測定する超音波距離測定装置に関し、特１ζ近距
離の測定室可能にしたものである。
同 従来の技術
超音波により、測定対象物までの距離を測定する距離測
定装置は、自動車のバックセンサの他、無人で室内の清
掃等を行う作業車等に用いられる。
定装置は、自動車のバックセンサの他、無人で室内の清
掃等を行う作業車等に用いられる。
こうした一般的な超音波距離測定装置を第６図に示す。
同図においては、パルス発生回路α０からある一定数の
パルス列Ｐ！が駆動回路αＤに与えられると駆動回路α
υはこのパルス列へ信号Ｐ！を増幅し、駆動パルスｐｎ
として超音波送波器■を駆動する。これにより超音波送
波器■は超音波を放射し、この超音波送波器■から放射
された超音波パルスは、測定対象物１３）で反射し、超
音波送波器α勾で受波され、この超音波送波器０句は微
弱な受信信号Ｖ１１を発生する。この受信信号ＶＲは増
幅回路■で増幅された後、整流回路αｅで整流されて検
比信号Ｖｌとなる。検出信号Ｖｌは受信検出回路αでで
、ある一定レベルの基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、ｖｌ
Ｉ＞ｖｒｅｆとなったときに受信パルスＰＲがマスキン
グ回路αりを通じて出力される。
パルス列Ｐ！が駆動回路αＤに与えられると駆動回路α
υはこのパルス列へ信号Ｐ！を増幅し、駆動パルスｐｎ
として超音波送波器■を駆動する。これにより超音波送
波器■は超音波を放射し、この超音波送波器■から放射
された超音波パルスは、測定対象物１３）で反射し、超
音波送波器α勾で受波され、この超音波送波器０句は微
弱な受信信号Ｖ１１を発生する。この受信信号ＶＲは増
幅回路■で増幅された後、整流回路αｅで整流されて検
比信号Ｖｌとなる。検出信号Ｖｌは受信検出回路αでで
、ある一定レベルの基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、ｖｌ
Ｉ＞ｖｒｅｆとなったときに受信パルスＰＲがマスキン
グ回路αりを通じて出力される。
一方、カウンタ回路αｌは、パルス発生回路αＧからパ
ルス列Ｐ？と同期して出力されるスタートパルスＰｓに
よりカウントを開始し、受信パルスＰ１％によりカウン
トを停止する。これにより、超音波パルスが超音波送波
器から放射され、測定対象物によって反射され、超音波
送波器によって受波されるまでの時間Ｔがカウントされ
る。カウンタ回路Ｃ１ｌのカウント値、すなわち時間Ｔ
は出力回路■化よって適当な方法で出力され、これによ
って測定対象物までの距離が認識出来る。
ルス列Ｐ？と同期して出力されるスタートパルスＰｓに
よりカウントを開始し、受信パルスＰ１％によりカウン
トを停止する。これにより、超音波パルスが超音波送波
器から放射され、測定対象物によって反射され、超音波
送波器によって受波されるまでの時間Ｔがカウントされ
る。カウンタ回路Ｃ１ｌのカウント値、すなわち時間Ｔ
は出力回路■化よって適当な方法で出力され、これによ
って測定対象物までの距離が認識出来る。
次にマスキング回路叩の役割について説明する。
上述の説明では述べなかったが、実際の動作では超音波
送波器＠の振動は駆動回路αυが出力する駆動パルスＰ
Ｄが無くなってもただちにおさまらずに減衰特性に従っ
て減衰していく。また、超音波送波器はと超音波送波器
α委を接近して配置した場合には、超音波送波器α引よ
、測定対象物α３からの反射波だけではなく、超音波送
波器■からの直接波も受波する。この直接波は反射波よ
りも早く受波され、受波レベルも比較的高いために誤動
作の原因となる。この直接波による誤動作を避けるため
、超音波の放射開始から超音波送波器の振動が十分に小
さくなるまでの期間、受信パルスをマスク（遮断）する
のがマスキング回路αｇの役割である。
送波器＠の振動は駆動回路αυが出力する駆動パルスＰ
Ｄが無くなってもただちにおさまらずに減衰特性に従っ
て減衰していく。また、超音波送波器はと超音波送波器
α委を接近して配置した場合には、超音波送波器α引よ
、測定対象物α３からの反射波だけではなく、超音波送
波器■からの直接波も受波する。この直接波は反射波よ
りも早く受波され、受波レベルも比較的高いために誤動
作の原因となる。この直接波による誤動作を避けるため
、超音波の放射開始から超音波送波器の振動が十分に小
さくなるまでの期間、受信パルスをマスク（遮断）する
のがマスキング回路αｇの役割である。
第７図にこうした従来の超音波距離測定装置の動作タイ
ミングを示す。
ミングを示す。
ｅ］ 発明が解決しようとする課題
ところで、マスキング回路のマスキング期間Ｔｍまたは
この時間Ｔｍに超音波パルス列が往復する距離は不感帯
と呼ばれ、これが測定可能な最短距離を決定する。より
短い距離を測定可能とするためには、この不感帯すなわ
ちマスキング期間Ｔｍは短かい方がよく、逆に超音波送
波器の残留振動による誤動作を避けるためにはマスキン
グ期間−を十分に長くする必要がある。超音波送波器の
バラツキ等を考慮すると誤動作を防止し、かつ可能な限
り不感帯を小さく、つまり、マスキング期間Ｔｍを短か
く設定することは非常に困難である。
この時間Ｔｍに超音波パルス列が往復する距離は不感帯
と呼ばれ、これが測定可能な最短距離を決定する。より
短い距離を測定可能とするためには、この不感帯すなわ
ちマスキング期間Ｔｍは短かい方がよく、逆に超音波送
波器の残留振動による誤動作を避けるためにはマスキン
グ期間−を十分に長くする必要がある。超音波送波器の
バラツキ等を考慮すると誤動作を防止し、かつ可能な限
り不感帯を小さく、つまり、マスキング期間Ｔｍを短か
く設定することは非常に困難である。
また仮にマスキング期間Ｔｍを相当短かく設定できたと
しても、マスキング期間Ｔｍが存在する限り、不感帯が
存在することになる。具体的に′ｈ＝ｔｍとすると、 １−ｃ−ｔｍ／２ （ｃ ：音速） で表されるＥが測定可能な最短距離となり、例えば、ｔ
ｍ驕１ｍ５ｅｃ、ｃセ３４０ｍ／ｓｅｃとするとｅ＝１
７ｃｘ以下の距離は測定不可能ということになる。
しても、マスキング期間Ｔｍが存在する限り、不感帯が
存在することになる。具体的に′ｈ＝ｔｍとすると、 １−ｃ−ｔｍ／２ （ｃ ：音速） で表されるＥが測定可能な最短距離となり、例えば、ｔ
ｍ驕１ｍ５ｅｃ、ｃセ３４０ｍ／ｓｅｃとするとｅ＝１
７ｃｘ以下の距離は測定不可能ということになる。
に）課題を解決するための手段
本発明は、このような点に鑑みて為されたものれ、測定
対象物から反射してくる超音波パルスを受波（１）超音
波送波器と、この超音波送波器の出力を整流する駆動手
段と、この駆動手段の出力と所定の基準電圧とを比較す
る受信検出手段と、上記駆動手段による超音波送波器の
駆動に同期して出力される信号により計時を開始し、上
記受信検出手段から出力される受信パルスにより計時を
終了するカウント手段と、このカウント手段の計時結果
を出力する出力手段と、上記駆動手段による皆 超音送波器駆動と同期して上記基準電圧を変化させる基
準電圧可変手段と、を設けている。
対象物から反射してくる超音波パルスを受波（１）超音
波送波器と、この超音波送波器の出力を整流する駆動手
段と、この駆動手段の出力と所定の基準電圧とを比較す
る受信検出手段と、上記駆動手段による超音波送波器の
駆動に同期して出力される信号により計時を開始し、上
記受信検出手段から出力される受信パルスにより計時を
終了するカウント手段と、このカウント手段の計時結果
を出力する出力手段と、上記駆動手段による皆 超音送波器駆動と同期して上記基準電圧を変化させる基
準電圧可変手段と、を設けている。
（ホ）作用
超音波パルスの放射に同期して受信検出回路の基準電圧
を上昇させることにより、マスクを用いることなく直接
波による受信動作発生が防止される。
を上昇させることにより、マスクを用いることなく直接
波による受信動作発生が防止される。
（へ）実施例
第１図は本発明超音波距離測定装置の一実施例ブロック
図であって、第６図と同一部分には同一符号を付しであ
る。、同図において、基準電圧発生回路圓はパルス発生
回路（１０）からのパルス列Ｐ！と同期して出力される
。信号Ｐ９により、第２図のような特性の基準電圧Ｖｒ
ｅｆを発生させる。ここでＶＦＩは直接波を受波器０句
が受信したときの整流回路０６）の出方であって、この
出力ＶＲより僅かに高いレベルを保つようこの基準電圧
Ｖｒｅｆが設定される。
図であって、第６図と同一部分には同一符号を付しであ
る。、同図において、基準電圧発生回路圓はパルス発生
回路（１０）からのパルス列Ｐ！と同期して出力される
。信号Ｐ９により、第２図のような特性の基準電圧Ｖｒ
ｅｆを発生させる。ここでＶＦＩは直接波を受波器０句
が受信したときの整流回路０６）の出方であって、この
出力ＶＲより僅かに高いレベルを保つようこの基準電圧
Ｖｒｅｆが設定される。
こうした基準電圧発生回路ＣＤとしては例えば第３図の
ようなものが考えられる。同図について説明すると、同
期信号Ｐ１１により単安定バイブレータ回路■でパルス
幅ｔｗトランジスタ駆動パルスＰｓを発生させる。これ
によりトランジスタ（Ｔｒ）がＯＮすると基準電圧Ｖｒ
ｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｖｃｃ−Ｖｚ−ＶＦただし、Ｖｃｃ
：電源電圧、ｖｚニツエナダイオドＺＤのツＩす電圧、
ＶＦ：ダイオードＤの順方向電圧降下となり、次にトラ
ンジスタ駆動ハ／Ｌ／ ｘ Ｐ ｓが反転し、トランジ
スタ（Ｔｒ ） ｆｆ１ＯＦＦすると基準電圧Ｖｒｅｆ
は指数関数的に低下し、やがて Ｖｒｅｆ−Ｖｃｃ −Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）に落ちつく
。すなわち超音波パルスの放射に同期して基準電圧Ｖｒ
ｅｆが変化する。なお、ツ工ナダここで、トランジスタ
（Ｔ「）がＯＮのトキノＶｒｅｆの値が増幅回路−の飽
和電圧よりもわずかに高くなるようにトランジスタ（Ｔ
ｒ）、ツェナタイオード（ＺＤ）ダイオード０を選び、
トランジスタ（Ｔｒ）が０ＦＦＬ、て十分に時間が経過
した後にノイズによって誤動作を起こさない基準電圧Ｖ
ｒｅｆのレベルとなるように、かつ、トランジスタ（Ｔ
ｒ ）がＯＦＦした直後には残留振動の直接波の減衰曲
線に近い基準電圧Ｖｒｅｆの低下曲線となるように抵抗
（ＲＩＸＲ２）およびコンデンサ０を選び、また、超音
波パルスの放射中の直接波による整流回路α９出力Ｖ！
Ｉがトランジスタ（Ｔｒ）がＯＮのときのＶｒｅｆのレ
ベルを越えないように増幅回路−の増幅率を設定する。
ようなものが考えられる。同図について説明すると、同
期信号Ｐ１１により単安定バイブレータ回路■でパルス
幅ｔｗトランジスタ駆動パルスＰｓを発生させる。これ
によりトランジスタ（Ｔｒ）がＯＮすると基準電圧Ｖｒ
ｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｖｃｃ−Ｖｚ−ＶＦただし、Ｖｃｃ
：電源電圧、ｖｚニツエナダイオドＺＤのツＩす電圧、
ＶＦ：ダイオードＤの順方向電圧降下となり、次にトラ
ンジスタ駆動ハ／Ｌ／ ｘ Ｐ ｓが反転し、トランジ
スタ（Ｔｒ ） ｆｆ１ＯＦＦすると基準電圧Ｖｒｅｆ
は指数関数的に低下し、やがて Ｖｒｅｆ−Ｖｃｃ −Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）に落ちつく
。すなわち超音波パルスの放射に同期して基準電圧Ｖｒ
ｅｆが変化する。なお、ツ工ナダここで、トランジスタ
（Ｔ「）がＯＮのトキノＶｒｅｆの値が増幅回路−の飽
和電圧よりもわずかに高くなるようにトランジスタ（Ｔ
ｒ）、ツェナタイオード（ＺＤ）ダイオード０を選び、
トランジスタ（Ｔｒ）が０ＦＦＬ、て十分に時間が経過
した後にノイズによって誤動作を起こさない基準電圧Ｖ
ｒｅｆのレベルとなるように、かつ、トランジスタ（Ｔ
ｒ ）がＯＦＦした直後には残留振動の直接波の減衰曲
線に近い基準電圧Ｖｒｅｆの低下曲線となるように抵抗
（ＲＩＸＲ２）およびコンデンサ０を選び、また、超音
波パルスの放射中の直接波による整流回路α９出力Ｖ！
Ｉがトランジスタ（Ｔｒ）がＯＮのときのＶｒｅｆのレ
ベルを越えないように増幅回路−の増幅率を設定する。
こうすることにより基準電圧Ｖｒｅｆと直接ｆｔのみに
よる増幅回路（５）の出力ＶＦＩとの関係は上述の第２
図のようになる。
よる増幅回路（５）の出力ＶＦＩとの関係は上述の第２
図のようになる。
第２図に示した検出信号ＶＲは、第３図における抵抗Ｒ
２が小さくなりすぎないように増幅回路叫で出力にバイ
アスをかけたものである。同図に示した関係から直接波
によって受信検出回路α力が誤動作することはないつ即
ち、測定対象物が適当に離れた距離にある場合、受信検
出回路αηの入出力波形は第４図のようになり、整流回
路αＪ出力Ｖｌｌの反射波による山の波高値は、直接波
によるそれよりも低いが、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させ
ているために受信検出回路αηは誤動作することなく受
信パルスＰＲを出力し、正常に距離を測定する。
２が小さくなりすぎないように増幅回路叫で出力にバイ
アスをかけたものである。同図に示した関係から直接波
によって受信検出回路α力が誤動作することはないつ即
ち、測定対象物が適当に離れた距離にある場合、受信検
出回路αηの入出力波形は第４図のようになり、整流回
路αＪ出力Ｖｌｌの反射波による山の波高値は、直接波
によるそれよりも低いが、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させ
ているために受信検出回路αηは誤動作することなく受
信パルスＰＲを出力し、正常に距離を測定する。
−万、測定対象物が至近距離にある場合、受信検出回路
間の入出力波形は第５図のようになる。
間の入出力波形は第５図のようになる。
このとき、直接波と反射波は時間的に重なって受渡され
るが、直接波に比べ反射波のレベルは十分に高いために
反射波によって増幅回路似の出力は飽和し、整流回路α
Ｑ比出力Ｒは基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなる。従って
、この場合にも受信検出回路α力は誤動作することなく
受信パルスＰ１１を出力し、正常に距離を測定する。
るが、直接波に比べ反射波のレベルは十分に高いために
反射波によって増幅回路似の出力は飽和し、整流回路α
Ｑ比出力Ｒは基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなる。従って
、この場合にも受信検出回路α力は誤動作することなく
受信パルスＰ１１を出力し、正常に距離を測定する。
Ｃト） 発明の効果
以上述べた如く、本発明超音波距離測定装置は超音波パ
ルスの放射に同期して基準電圧を変化させているので、
マスクを用いることなく直接波による受信誤動作が防止
され、短い距離の測定が可能になる。
ルスの放射に同期して基準電圧を変化させているので、
マスクを用いることなく直接波による受信誤動作が防止
され、短い距離の測定が可能になる。
第１図は本発明超音波距離測定装置のブロック図、第２
図及び第４図、第５図は本発明装置における基準電圧及
び整流回路出力の特性図、第３図は基準電圧発生回路の
回路図、第６図は従来の超音波距渭測定装置のブロック
図、第７図はその動作特性図であるう αα・・・パルス発生回路、（社）・・・駆動回路、■
・・・超音波送波器、α枦・・超音波送波器、αＱ・・
・整流回路、Ｑ７）・・・受信検出回路、弱・・・カウ
ンタ、訃・・出力回路、（社）・・・基準電圧発生回路
。
図及び第４図、第５図は本発明装置における基準電圧及
び整流回路出力の特性図、第３図は基準電圧発生回路の
回路図、第６図は従来の超音波距渭測定装置のブロック
図、第７図はその動作特性図であるう αα・・・パルス発生回路、（社）・・・駆動回路、■
・・・超音波送波器、α枦・・超音波送波器、αＱ・・
・整流回路、Ｑ７）・・・受信検出回路、弱・・・カウ
ンタ、訃・・出力回路、（社）・・・基準電圧発生回路
。
Claims (1)
- （１）超音波送波器と、この超音波送波器を駆動する駆
動手段と、上記超音波送波器より放射され、測定対象物
から反射してくる超音波パルスを受波する超音波受波器
と、この超音波受波器の出力を整流する整流手段と、こ
の整流手段の出力と所定の基準電圧とを比較する受信検
出手段と、上記駆動手段による超音波送波器の駆動に同
期して出力される信号により計時を開始し、上記受信検
出手段から出力される受信パルスにより計時を終了する
カウント手段と、このカウント手段の計時結果を出力す
る出力手段と、上記駆動手段による超音波送波器駆動と
同期して上記基準電圧を変化させる基準電圧可変手段と
、を有して成る超音波距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19692188A JPH0245789A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超音波距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19692188A JPH0245789A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超音波距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245789A true JPH0245789A (ja) | 1990-02-15 |
Family
ID=16365884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19692188A Pending JPH0245789A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超音波距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0245789A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034766A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自律走行装置およびプログラム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412284A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Kurita Water Ind Ltd | Ultrasonic range finder |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP19692188A patent/JPH0245789A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412284A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Kurita Water Ind Ltd | Ultrasonic range finder |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034766A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自律走行装置およびプログラム |
| JP4552799B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | 自律走行装置 |
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