JPH0396889A - 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》 この発明は、道路等の反射面からの反射超音波１ 信号に基づいて到達距離を計測するようにした超音波距
離計に関する。

《従来の技術》 従来、超音波距離計における検波方式としては、例えば
第４図に示すようなものがある。同図において、１は図
示しない超音波照射手段から路面等に照射された超音波
Ｕの反射信号を受信する超音波受波器であり、この受波
器で受信された受信信号は増幅器２で増幅された後、２
乗検波器３で２乗検波される。この２乗検波器３によっ
て検波される信号は比較器５に送られて、しきい値設定
器４で設定したしきい値と比較される。次に、比較器５
の出力信号は距離演算器６に送られ、この距離演算器６
において、送波タイミング信号発生器７からのタイミン
グ信号と、上記比較器５から出力信号に基づいて被測定
到達距離が演算される。

《発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような検波方式による超音波距離計
にあっては、以下の２点の理由によって良好な検出距離
精度が得られないという問題点が２ ある。

（Ｉ）　　検出距離精度を向上させるには、しきい値レ
ベルを低くしたほうがよいが、しきい値レベルを低くす
ると、ノイズの影響を受け易くなり、距離分解能が悪化
する。なお、このノイズレベルは環境条件によっても異
なるが、一般に反射超音波信号の第１波目の最大レベル
に対してその３０〜４０％程度となっている。

（ＩＩ）　　反射超音波信号の強度は、風などの周囲環
境により、第５図に示すように大きく揺ぐが、信号強度
が大きく揺ぐと、かりに反射超音波信号の第１波目でし
きい値レベルに達したとしても、検波信号の応答特性が
不十分であるため、そのしきい値レベルに達するまでの
タイミングに大きな時間的変動幅Δｔが生じてしまう。

こうした現象は従来の検波方式では防止できず、特に環
境情況の悪い自動車の距離計として用いたときには測定
誤差が大きくなるという問題がある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、その目的は、反射超音波信号の第１波目を３
乗検波方式によって確実に捕らえ、検波信号強度が設定
しきい値よりも大きくなった後の最初の零クロス点を検
知することにより、距離分解能を悪化させることなく、
検出距離精度を高めることができる超音波距離計を提供
することにある。

《問題点を解決するための手段） この発明は、Ｌ記のような目的を達成するため、路面な
どの反射面に照射した超音波の反射時間に基づいて到達
距離を検出する超音波距離計において、 反射超音波信号を急峻な立上り特性の波形に変換する３
乗検波器と、 この３乗検波器による検波信号レベルと設定しきい値と
の比較を行う比較器と、 検波信号レベルガ設定しきい値に到達した後の零クロス
点を検知する零クロス点検知器と、この零クロス点検知
器による検知結果と送波タイミングとに基づいて到達距
離を演算する距離演算器と を備えることを特徴とする。

（作用） 」―記の構成において、反射超音波信号は３乗検波器で
検波され、急峻な立上り特性を持つ波形に変換される。

この検波信号は比較器で設定しきい値と比較されて零ク
ロス検知器に送られる。この検知器では比較結果と３乗
検波信号とに基づき、しきい値到達後の零クロス点が検
知され、次いでこの検知結果と送波タイミングとに基づ
き、距離演算器で到達距離が算出される。

以上のようにこの発明では、反射超音波信号が比較器に
入力される前に３乗検波を行うことにより、ノイズレベ
ルが反射超音波信号レベルに対して相対的に小さくなる
ため、ノイズの影響を殆ど受けなくなり、距離分解能が
向上する。また、零クロス点を検知して到達距離を算出
するので、環境の変化によって超音波強度が変動しても
、時間的な位相のブレが殆どなく測定誤差の発生を防止
することができる。

（実施例） ５ 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。

まず構戊を説明すると、］．は、図示しない車載用超音
波照射手段から路面に照射された超音波Ｕの反射信号を
受信する超音波受波器であり、この受波器１で受信され
た受信信号は、増幅器２で増幅された後、３乗検波器８
で３乗検波されるようになっている。具体的には、３乗
検波器８は反射超音波信号を急峻な立上り特性に変換す
るもので、その構成は、第２図に示すように、第１のア
ナログ掛算器８ａと第２のアナログ掛算器８ｂとの組合
わせからなり、増幅器２から信号Ｘ１を第１のアナログ
掛算器８ａで２乗検波し、この検波信号Ｘ２と前記信号
Ｘ１を第２のアナログ掛算器８ｂに送出して３乗検波を
行うようになっている。

そして、５は前記３乗検波器８で検波された信号レベル
と、しきい値設定器４で設定されたしきい値とを比較す
る比較器である。また、９は比較器５及び３乗検波器８
の出力側に設けられた零ク６ ロス点検知器で、検波信号レベルがしきい値に達した後
に初めて零クロスする点を検知するためのものである。

さらに、１０はこの零クロス点検知器９の出力側に設け
られた距離演算器で、零クロス点検知器９から出力され
た検知情報と、送波タイミング信号発生器７からのタイ
ミング情報とに基づいて到達距離を演算するものである
。

次にこの実施例の作用を説明する。

まず、路面によって反射された超音波Ｕは超音波受波器
１によって受信された後、電気信号に変換される。次に
この電気信号は増幅器２に送られ適当なゲインに増幅さ
れる。そして、この増幅された受信信号は、３乗検波器
８に送られて３乗検波される。ここで行われる検波方式
は奇数（３）乗検波でなければならない。これは零クロ
ス点検知器って零クロス点検知を行えるようにするため
である。この３乗検波後の信号レベル状態を第３図に示
す。

このように３乗検波を行えば、かりに検波前におけるノ
イズレベルが増幅超音波信号の第１波目のレベルに対し
てその５０％程度であったとしても、検波後にはその比
が１／８程度にまで小さくなる。これにより、ノイズレ
ベルが相対的に低下するため、しきい値設定の自由度が
その分だけ高くなり、ノイズの影響を殆ど受けなくなる
。また、信号の立」一かり応答性も従来の検波方式に比
べて８倍も向」ニするので、周囲環境の良否に拘らず、
確実に反射超音波信号の第１波目を検知することができ
る。

上述したように、従来の検波方式でも反射超音波信号の
第１．波目を捕らえることは可能であるが、しきい値レ
ベルに達するまでの時間は、周囲の環境により変動する
ため、精度の高い測距を行うことが困難になっていた。

その点、本方式では、零クロス点検知器９によって零ク
ロス点検知を行うことにより、環境の変化にともなって
超音波強度が変動しても、その位相のブレは第３図に示
したように、殆ど生じない。すなわち、一定距離測定の
場合、第３図に示したしきい値到達点Ａ通過後の最初の
零クロス点Ｂは、超音波強度の揺らぎによらず殆ど不動
となるため、位相ブレを防止できる。

このように、この発明は３乗検波器８で検波された信号
の第１波目を比較器５で確実に捕らえ、かつ、零クロス
点検知器９で最初の零クロス点Ｂを検知し、その検知タ
イミングと送波タイング信号とにより距離演算器１２で
演算を行うものである。これにより、風などの周囲環境
を殆ど受けないため、極めて精度の高い測距を行うこと
が可能となる。

《発明の効果〉 以上説叩してきたようにこの発門によれば、３乗検波器
で検波された反射超音波信号を比較器に入力し、かつし
きい値到達後の零クロス点を検知して距離を算出するよ
うにしたため、風などの周囲環境の変化に伴う超音波振
幅の変動に起因する測定誤差を確実に取り除くことがで
き、従って従来方式よりも精度の高い測距を行うことが
できる。

この場合、３乗検波によって反射信号を急峻な立−１二
かり特性に変えるので、ノイズレベルが相対的９ に小さくなり距離分解能を悪化させることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る超音波距離計の一実施例を示す
ブロック図、第２図は３乗検波器の構成を示す詳細ブロ
ック図、第３図はこの発明における超音波到達のＩ’ｌ
１別状態を説叩する信号レベル波形図、第４図は従来の
超音波距離計を示すプロ・ソク図、第５図は従来におけ
る超音波到達の判別状態を示す信号レベル波形図である
。 １・・・超音波受波器 ２・・・増幅器 ４・・・しきい値設定器 ５・・・比較器 ７・・・送波タイミング信号発生器 ８・・・３乗検波器 ９・・・零クロス点検知器 １０・・・距離演算器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、路面などの反射面に照射した超音波の反射時間に基
   づいて到達距離を検出する超音波距離計において、 反射超音波信号を急峻な立上り特性の波形に変換する３
   乗検波器と、 この３乗検波器による検波信号レベルと設定しきい値と
   の比較を行う比較器と、 検波信号レベルが設定しきい値に到達した後の零クロス
   点を検知する零クロス点検知器と、この零クロス点検知
   器による検知結果と送波タイミングとに基づいて到達距
   離を演算する距離演算器と を備えることを特徴とする超音波距離計。