JPH03277987A - 超音波距離計 - 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、ディジタル相関器を使用して、送信時刻と受
信時刻との差を正確に計測し、送信点から反射点または
受信点までの距離を計測する超音波距離針に関するもの
である。

（従来の技術） 超音波距離計は超音波の送信時刻と、受信時刻との差と
、音速を用いて、送信点から受信点までの距離を計測す
るものである。このとき、受信時刻を正確に計測しなけ
れば、距離に大きな誤差を生じることとなる。たとえば
水中での音速は約１．５ｋｍ／秒であるから、受信時刻
に１０００分の１秒の誤差があると距離に１．５■の誤
差を生じる。

いま、受信信号について調べると、受信時刻として判定
することは、ノイズの影響を避けるため、受信信号があ
るしきい値を越えた時刻としている。

第４図は受信信号にノイズが混入していない場合を、第
５図は受信信号にノイズが混入している場合を示す。第
４図では、ノイズが混入していないが、受信レベルが高
い場合と、低い場合とで、しきい値を越える時間に差が
あるため、受信レベルの差により距離の差が生じる。第
５図では、受信信号にノイズを含んでいるため、細い実
線に示すようにしきい値レベルを越えた時刻がｔ１１ｔ
２と２回あり、そのいずれを正しい時刻とするかにより
、ｔｌ−ｔ２の時刻差すなわち距離の差を生じる。

（発明が解決しようとする課題） 第４図において誤差が生じるのは、超音波を水中に送信
したとき水中の潮流、気泡、水温変化、送受信機の動揺
による影響のためである。

第５図においては反射点までの距離の大小により、ノイ
ズのレベルが変動するため、誤差が大きくなったり、小
さくなったりする。

本発明の目的は前述の欠点を改善し、ノイズや受信レベ
ルの変動による影響の少ない超音波距離計を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 第１図は本発明の原理構成を示す図である。

第１図において、ｌは送信機、２は受信機、３は参照波
を得る手段、４は受信波をＡ／Ｄ′Ｒ換し格納する手段
、５はディジタル相関器、６は演算回路、７は反射点を
示す。

送信された超音波が反射点７から反射されて受信された
とき、時間差により送信点から反射点までの距離を計測
する超音波距離計において、本発明は下記の構成として
いる。すなわち、送信波形に対応する参照波を得る手段
３と、受信波をＡ／Ｄ変換して格納する手段４と、格納
する手段４に格納したデータを読出し、前記参照波とを
比較するディジタル相関器５と、最大相関値が得られた
参照波の発生時刻を受信時刻と判定し、送信時刻との時
間差を演算する演算回路６とで構成し、送信点から受信
点までの距離を計測することである。

（作用） 第１図において、送信機１から超音波を送信し、反射点
７において反射された信号は受信機２により受信される
。受信機２は受信信号をＡ／Ｄ変換して記憶装置など４
に格納する。一方、参照波を得る手段３において、送信
する超音波の波形に対応する参照波を設定し、メモリに
格納しておく。つぎにディジタル相関器５は参照波を得
る手段３と受信波を格納する手段４の当初のものを読出
して、両省の相関値を求める。第２図Ａは参照波で時間
軸方向に３２個の時系列値で形成したもの、第２図Ｂは
受信波形を示す。

参照波がたとえば３２個の時系列値で形成した波形であ
るとき、受信波データも格納を開始した時刻ＴＯから同
じ個数のデータを読出して相関値を求め、ディジタル相
関器内の相関値の記憶装置のアドレスＴＯに格納する。

第２図はこの状況をアナログ波形で説明する図である。

次に、受信波データを１個遅くした時刻Ｔ！から前記と
同個数読み出して相関値を求め、前記の記憶装置の次の
アドレスＴＩに格納する。

このようにして相関値を求めることを受信波の終わりま
で繰り返せば、相関値の時系列が得られる。ついでこの
時系列の内で最大の値を有する受信波データの発生時刻
Ｔｘを求めて演算装置６に送る。°この場合、当初の相
関値は低く、ＴＸで相関値が最大になっている。演算回
路６では時系列データのサンプリング時間間隔と受信波
データの相関値最大値発生までの繰り返し回数を積算し
て、メモリ開始から相関値最大になる時間を求め、さら
に発信から受信データのメモリ開始までの時間を加算し
た値を求める。この値が発信から受信までに要した正確
な時間である。ついでこの値と音速とから、送信点から
受信点までの距離を計算できる。

（実施例） 本発明の実施例においては、受信波はＡ／Ｄ変換の後、
つねにメモリに格納しておく。ディジタル相関器相関に
おいて比較するデータは、前記メモリの格納データを読
出して直接相関値を求めると演算時間が多大となるから
、メモリの後にバッフ１を１段設けて、当初のメモリに
おける信号振幅がしきい値を越える時刻より少し前の波
形からバッファに移して行く。そしてバッファのデータ
を読出して参照波形との相関値を求めれば、相関値を求
めるＺこ要する時間が短縮できる。

次に第３図は距離を演算するブロック図である。第３図
において、ブロック１１は距離計算部、１２は最大相関
時刻データ、１３は記録開始時刻データ、１４は発信時
刻データを示す。

１５は距離出力部である。距離計算部１１ではまず、時
刻データ１４と１３との時間差と、　１３と１２との時
間差をそれぞれ求める。

それらの値を加算してから、音速とを積算すれば、距離
が求められる。距離出力部１５ではその値を出力する。

（発明の効果） このようにして本願発明によると、超音波を受信した信
号について、メモリを利用し、参照波との相関値を求め
ることにより、雑音に影響されない受信時刻を的確に知
って、送信点と受信点または反射点までの正確な距離を
求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は第１図の動作説明のための図、第３図は本発明
の実施例としての距離を演算することを説明するブロッ
ク図、 第４図−第５図は従来の超音波距離計の動作を説明する
ための図である。 １・・・送信機 ２・・・受信機 ３・・・参照波を得る手段 ４・・・Ａ／Ｄ変換Φ格納手段 ５・・・ディジタル相関器 ６・・・演算回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送信された超音波が反射点より反射されて受信されたと
   き、時間差により送信点から反射点までの距離を計測す
   る超音波距離計、または送信点と受信点が離れて設置さ
   れ、その距離を計測する超音波距離計において、 送信波形に対応する参照波を得る手段と、 受信波をＡ／Ｄ変換して格納する手段と、 格納する手段に格納したデータを読出し、前記参照波と
   比較するディジタル相関器と、 最大相関値が得られた参照波の発生時刻を受信時刻と判
   定し、送信時刻との時間差を演算する演算回路とで構成
   し、 送信点から反射点または、送信点と受信点までの距離を
   計測することを特徴とする超音波距離計。