JPH04122380U - Noise removal circuit for measuring instruments - Google Patents

Noise removal circuit for measuring instruments

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JPH04122380U
JPH04122380U JP722292U JP722292U JPH04122380U JP H04122380 U JPH04122380 U JP H04122380U JP 722292 U JP722292 U JP 722292U JP 722292 U JP722292 U JP 722292U JP H04122380 U JPH04122380 U JP H04122380U
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signal
circuit
level
noise
gain
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Application number
JP722292U
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Japanese (ja)
Inventor
俊男 遠藤
興二 斉藤
実 田村
敏夫 小松
Original Assignee
株式会社トキメツク
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Abstract

(57)【要約】 【構成】利得制御信号により設定される増幅利得で入力
信号を増幅する可変利得増幅器10と、該増幅器の出力
信号波形のうち、レベルが予め設定したバイアス電圧レ
ベルより高い波形部分のみを出力する信号レベルスライ
ス回路20と、送信波の送信後、予測される反射波受信
までの間に入力する受信波のレベルが、予め設定した基
準値を越える時、高ノイズレベル判定信号を出力するノ
イズレベル判定回路30と、上記判定信号を受けて、増
幅利得を減少させる利得制御信号を上記可変利得増幅器
10に送出する利得制御信号発生回路40とを備える。 【効果】目標とする反射エコー信号の前に存在するノイ
ズを除去ないし低減して、S/Nを改善し、マスクゲー
ト全開時でも誤計測を起しにくする。
(57) [Summary] [Configuration] A variable gain amplifier 10 that amplifies an input signal with an amplification gain set by a gain control signal, and a waveform whose level is higher than a preset bias voltage level among the output signal waveforms of the amplifier. A signal level slicing circuit 20 outputs only a portion of the signal, and when the level of the received wave that is input between the transmission of the transmitted wave and the expected reception of the reflected wave exceeds a preset reference value, a high noise level judgment signal is generated. and a gain control signal generating circuit 40 that receives the determination signal and sends a gain control signal for reducing the amplification gain to the variable gain amplifier 10. [Effect] The noise present before the target reflected echo signal is removed or reduced, the S/N ratio is improved, and erroneous measurements are less likely to occur even when the mask gate is fully open.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案は、パルス状送信波の送信と検出目標物からの反射波受信との時間間隔 を計測する計測器におけるノイズ除去回路に関する。 This invention is based on the time interval between the transmission of a pulsed transmission wave and the reception of a reflected wave from a detection target. This invention relates to a noise removal circuit in a measuring instrument that measures.

【0002】0002

【従来の技術】[Conventional technology]

接岸速度計、超音波レーダー、超音波レベル計等の計測器は、パルス状送信波 の送信と検出目標物からの反射波受信との時間間隔を計測し、この時間情報から 目的とする情報を得る構成となっている。この種の計測器では、本来の受信波の 前後に、障害物、媒質の密度変化、多重反射等によるノイズを受信することが頻 繁に起きる。 Measuring instruments such as berthing speed meters, ultrasonic radars, and ultrasonic level meters use pulsed transmitted waves. The time interval between the transmission of the signal and the reception of the reflected wave from the detection target is measured, and from this time information, It is configured to obtain the desired information. With this type of measuring instrument, the original received wave Noise due to obstacles, medium density changes, multiple reflections, etc. is often received before and after the Happens often.

【0003】 その一例として、超音波測距計等において受信される信号波形を図11aに示 す。同図において、の波形は送信漏れ信号分を示し、、はノイズ信号分を 示し、は当該超音波測距計等でで目標とする測定対象物からの反射エコー信号 分を示し、は多重反射エコー分を示す。0003 As an example, the signal waveform received by an ultrasonic range finder is shown in Figure 11a. vinegar. In the same figure, the waveform indicates the transmission leakage signal, and the waveform indicates the noise signal. Indicates the reflected echo signal from the object to be measured using the ultrasonic rangefinder, etc. indicates the number of minutes, and indicates the number of multiple reflection echoes.

【0004】 同図に示すように、目的とする反射エコー信号の前にノイズ信号分が存在 すると、超音波測距装置等の計測器は、該ノイズ信号分を目的とする反射エコ ー信号と誤認し、誤計測する。0004 As shown in the figure, there is a noise signal before the desired reflected echo signal. Then, a measuring device such as an ultrasonic ranging device detects the reflected echo from the noise signal. -Misidentify it as a signal and mismeasure it.

【0005】 こうした誤計測を防止するため、超音波測距等の計測器では、計測の初期の時 点で、目的とする反射エコー信号を一度捕捉した後、ノイズ信号分を除去するた め、上記図11bに示すような送信マスク信号によるマスクゲートをかけること がある。[0005] In order to prevent such erroneous measurements, measuring instruments such as ultrasonic range finders use After capturing the desired reflected echo signal, the Therefore, applying a mask gate using a transmission mask signal as shown in FIG. 11b above. There is.

【0006】 このマスクゲートは、目的とする反射エコー信号の予測される受信時の直前で 開き、以後の信号成分を受信可能とするよう作用する。図11cは、この場合に 得られる信号波形を示す。[0006] This mask gate is placed immediately before the expected reception of the desired reflected echo signal. It opens and acts to enable reception of subsequent signal components. Figure 11c shows that in this case The resulting signal waveform is shown.

【0007】 また、このマスク信号は、目的とする反射エコー信号の予測到来時間の間のみ マスクゲートを開き、その後再び閉じるように制御されるようにすることもある 。この例を、図11bにおいて破線で示す。この場合、同図cに示す、の信 号分はなくなる。[0007] Additionally, this mask signal is applied only during the expected arrival time of the desired reflected echo signal. Mask gates may be controlled to open and then close again. . This example is shown in dashed lines in Figure 11b. In this case, the belief shown in Figure c. There will be no issue.

【0008】 上記したマスク信号は、目標とする反射エコー信号の移動(到来時間の移動) に同期して移動するように制御されるため、トラッキングゲートと称され、常に 、目標とする反射エコー信号の到来直前で開くように制御される。[0008] The above mask signal is a movement of the target reflected echo signal (movement of arrival time) It is called a tracking gate because it is controlled to move in synchronization with the , is controlled to open just before the arrival of the target reflected echo signal.

【0009】 超音波測距装置等では、目標とする反射エコー信号の前に存在するノイズ分の みが誤計測の原因となるため、上記図11bに示すようなマスク信号によるマス クゲートをかけることにより、同図cに示すような信号波形が得られ、極めて安 定に計測を行なえることが期待できる。[0009] Ultrasonic distance measuring devices, etc., detect the noise that exists before the target reflected echo signal. The masking using the mask signal as shown in Figure 11b above is not recommended. By applying the gate, a signal waveform as shown in figure c can be obtained, which is extremely safe. It is expected that measurements can be carried out accurately.

【0010】 図12に示す回路は、このような機能を有する従来の計測器用ノイズ除去回路 である。このノイズ除去回路は、入力信号を増幅する増幅器1と、マスク信号を 形成するマスク信号発生回路2と、該マスク信号を制御信号として開閉するアナ ログスイッチ3とを備えて構成される。このアナログスイッチ3は、上記図11 bに示すマスク信号がハイレベルとなっているマスク信号発生期間に開となり、 入力信号の出力を阻止する。0010 The circuit shown in Figure 12 is a conventional noise removal circuit for measuring instruments that has such a function. It is. This noise removal circuit includes an amplifier 1 that amplifies the input signal and a mask signal. A mask signal generation circuit 2 that generates a signal, and an analyzer that opens and closes using the mask signal as a control signal. and a log switch 3. This analog switch 3 is shown in Fig. 11 above. It is open during the mask signal generation period when the mask signal shown in b is at a high level, Prevents output of input signal.

【0011】[0011]

【考案が解決しようとする課題】[Problem that the idea aims to solve]

従来のノイズ除去回路は、上記したように、ノイズ除去について一応の効果が 期待できるが、計測の状態によっては、次のような点に問題がある。 As mentioned above, conventional noise removal circuits are somewhat effective in removing noise. This is promising, but depending on the measurement conditions, the following problems may occur.

【0012】 即ち、計測の目標物が急激に変位する等の原因で、図11aにおいて波形と して示す反射エコー信号が、同図dに示すように、bのマスク信号の内側(近距 離側)に入ってしまうと、同図eに示すように、出力信号波形が0、即ち、目標 とする反射エコー信号を捕捉できないことになる。のみならず、多重エコー信号 または次のノイズ信号分を捕捉し、誤計測する不都合が生ずる。0012 In other words, due to sudden displacement of the measurement target, etc., the waveform in FIG. As shown in figure d, the reflected echo signal shown as As shown in figure e, the output signal waveform is 0, that is, the target This means that the reflected echo signal cannot be captured. Not only multiple echo signals Alternatively, the next noise signal may be captured and erroneously measured.

【0013】 このような不都合を回避するため、従来のマスク信号を使用した超音波測距装 置では、一定周期毎に、または、一定の計測回数毎に、図11fに示すようにマ スクゲートを全開し、常に、目的とする反射エコー信号を捕捉しているか否かを チェックする必要を生ずる。もっとも、このマスクゲートを全開する場合には、 送信漏れ信号を通さないように制御されることは勿論である。[0013] In order to avoid such inconvenience, an ultrasonic ranging device using a conventional mask signal is used. At each fixed period or every fixed number of measurements, as shown in Fig. 11f, Fully open the screen gate and always check whether you are capturing the desired reflected echo signal. This creates a need to check. However, when fully opening this mask gate, Of course, control is performed so as not to pass any transmission leakage signals.

【0014】 しかしながら、マスクゲートを全開すると、反射エコー信号の前に存在する ノイズ分を捕捉する可能性がでてくるという矛盾が生ずる。[0014] However, when the mask gate is fully opened, there is a A contradiction arises in that there is a possibility that noise components may be captured.

【0015】 また、マスクゲート設定時であっても、反射エコー信号の直前に入るノイズに よる誤計測を起こすという問題もある。[0015] In addition, even when mask gate is set, noise that enters just before the reflected echo signal There is also the problem that erroneous measurements may occur.

【0016】 本考案は、このような問題点を解決すべくなされたもので、目標とする反射エ コー信号の前に存在するノイズ分を除去ないし低減して、S/Nを改善し、マス クゲート全開時でも誤計測を起しにくい計測器用ノイズ除去回路を提供すること を目的とする。[0016] The present invention was developed to solve these problems, and the target reflection effect is Improves S/N by removing or reducing the noise that exists before the signal To provide a noise removal circuit for a measuring instrument that is unlikely to cause erroneous measurements even when the gate is fully open. With the goal.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本考案は、パルス状送信波の送信と検出目標物からの反射波受信との時間間隔 を計測する計測器におけるノイズ除去回路であって、上記問題点を解決する手段 として、 利得制御信号により設定される増幅利得で入力信号を増幅する可変利得増幅器 と、 該可変利得増幅器の出力信号電圧から、予め設定したレベルのバイアス電圧を 減じて、該信号波形のうち、レベルが該バイアス電圧レベルより高い波形部分の みを出力する信号レベルスライス回路と、 送信波の送信後、予測される反射波受信までの間に入力する受信波のレベルが 、予め設定した基準値と比較して、これを越える時、高ノイズレベル判定信号を 出力するノイズレベル判定回路と、 上記高ノイズレベル判定信号を受けて、増幅利得を減少させる利得制御信号を 形成し、上記可変利得増幅器に送出する利得制御信号発生回路とを備えることを 特徴とする。 This invention is based on the time interval between the transmission of a pulsed transmission wave and the reception of a reflected wave from a detection target. A noise removal circuit for a measuring instrument that measures As, Variable gain amplifier that amplifies the input signal with an amplification gain set by a gain control signal and, A bias voltage of a preset level is applied from the output signal voltage of the variable gain amplifier. The part of the signal waveform whose level is higher than the bias voltage level. a signal level slice circuit that outputs only the The level of the input received wave after the transmission of the transmitted wave until the predicted reception of the reflected wave is , compare it with a preset reference value, and when it exceeds it, send a high noise level judgment signal. a noise level judgment circuit to output; In response to the above high noise level judgment signal, a gain control signal is sent to reduce the amplification gain. and a gain control signal generation circuit that generates a gain control signal and sends it to the variable gain amplifier. Features.

【0018】 上記信号レベルスライス回路は、例えば、入力信号をスライスするレベルに対 応するバイアス電圧を減じる減算回路と、上記スライスレベル以下の信号の出力 を阻止する回路とを備えて構成される。[0018] The above signal level slicing circuit, for example, A subtraction circuit that reduces the corresponding bias voltage and outputs signals below the above slice level. and a circuit that prevents this.

【0019】 上記ノイズレベル判定回路は、例えば、判定期間を設定する判定ゲート手段と 、入力信号を基準値と比較する比較回路とを備えて構成される。[0019] The noise level determination circuit may include, for example, a determination gate means for setting a determination period. , and a comparison circuit that compares the input signal with a reference value.

【0020】 また、上記利得制御信号発生回路は、例えば、標準的利得の設定を行なうと共 に、上記高ノイズレベル判定信号を受けて該標準利得の変更を行なう利得設定・ 変更手段と、設定された利得をアナログの利得制御信号に変換する手段とを備え て構成される。[0020] Further, the gain control signal generation circuit described above may perform standard gain settings, for example. In addition, a gain setting/gain adjustment is performed to change the standard gain in response to the high noise level judgment signal. and means for converting the set gain into an analog gain control signal. It consists of

【0021】[0021]

【作用】[Effect]

上記問題点解決手段において、信号レベルスライス回路は、可変利得増幅器の 出力信号電圧から、予め設定したレベルのバイアス電圧を減じて、該信号波形の うち、レベルが該バイアス電圧レベルより高い波形部分のみを出力する。これに より、尖頭値がバイアス電圧レベル以下となるノイズ波形が除去される。 In the above problem solving means, the signal level slicing circuit is a variable gain amplifier. Subtract the bias voltage at a preset level from the output signal voltage to obtain the signal waveform. Among them, only the waveform portion whose level is higher than the bias voltage level is output. to this As a result, noise waveforms whose peak values are below the bias voltage level are removed.

【0022】 上記ノイズレベル判定回路は、送信波の送信後、予測される反射波受信までの 間に入力する受信波のレベルを、予め設定した基準値と比較する。比較の結果、 受信波のレベルが基準値を越える時、高ノイズレベル判定信号を出力する。[0022] The above noise level judgment circuit measures the noise level between the transmission of the transmitted wave and the expected reception of the reflected wave. The level of the received wave input during this period is compared with a preset reference value. As a result of the comparison, When the level of the received wave exceeds the reference value, a high noise level judgment signal is output.

【0023】 上記利得制御信号発生回路は、上記高ノイズレベル判定信号を受けて、増幅利 得を減少させる利得制御信号を形成すると共に、この利得制御信号を、上記可変 利得増幅器に送出する。[0023] The gain control signal generation circuit receives the high noise level determination signal and generates an amplification gain. A gain control signal is formed to reduce the gain, and this gain control signal is applied to the variable Send to gain amplifier.

【0024】 上記可変利得増幅器は、この利得制御信号を受けて、入力信号を増幅利得を下 げて増幅する。その結果、上記信号レベルスライス回路および上記ノイズレベル 判定回路には、レベルが下がった信号波形が入力される。[0024] The above variable gain amplifier receives this gain control signal and reduces the amplification gain of the input signal. and amplify it. As a result, the above signal level slicing circuit and the above noise level A signal waveform whose level has been lowered is input to the determination circuit.

【0025】 これにより、尖頭値が基準値を越えるノイズ波形が無くなり、信号レベルスラ イス回路では、ノイズ信号が全部除去される。また、ノイズレベル判定回路でも 、同様に、判定基準値を越える波形が無くなる。仮りに、基準値を越えるノイズ が残っている場合には、上記同様の作用により、増幅利得をさらに下げることに より対応することができる。[0025] This eliminates noise waveforms whose peak values exceed the reference value, and increases the signal level. In the chair circuit, all noise signals are removed. Also, the noise level judgment circuit , Similarly, there are no waveforms exceeding the determination reference value. If the noise exceeds the standard value If , the amplification gain will be further reduced due to the same effect as above. can be more responsive.

【0026】 従って、本考案によれば、入力信号の増幅利得を、増幅後のノイズの尖頭値が 信号レベルスライス回路のスライスレベル以下となるように設定できるので、ノ イズが除去され、スライスレベルより大きい反射エコー信号のみが取出される。 その結果、目標とする反射エコー信号の前に存在するノイズ分を除去ないし低減 して、S/Nを改善し、マスクゲート全開時でも誤計測を起しにくくすることが できる。[0026] Therefore, according to the present invention, the amplification gain of the input signal is determined by the peak value of the noise after amplification. The signal level can be set to be below the slice level of the slice circuit, so the noise is removed and only reflected echo signals greater than the slice level are extracted. As a result, the noise that exists before the target reflected echo signal is removed or reduced. This improves the S/N ratio and makes it difficult to cause erroneous measurements even when the mask gate is fully open. can.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

本考案の実施例について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】 図1に本考案計測器用ノイズ除去回路の第1実施例の構成を示す。[0028] FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the noise removal circuit for a measuring instrument according to the present invention.

【0029】 同図に示す本考案第1実施例は、超音波測距装置に適用されるもので、可変利 得増幅器10と、信号レベルスライス回路20と、ノイズレベル判定回路30と、利得 制御信号発生回路40とを備えて構成される。なお、本実施例では、信号レベルス ライス回路20の後段に増幅器50を配置しているが、これは省略することもできる 。[0029] The first embodiment of the present invention shown in the figure is applied to an ultrasonic distance measuring device, and is a variable gain gain amplifier 10, signal level slicing circuit 20, noise level determination circuit 30, and gain amplifier 10; The control signal generating circuit 40 is configured to include a control signal generating circuit 40. Note that in this example, the signal level An amplifier 50 is placed after the Rice circuit 20, but this can be omitted. .

【0030】 可変利得増幅器10は、例えば、演算増幅器からなり、後述する利得制御信号発 生回路40からの利得制御信号により指示される増幅利得で、入力信号を増幅する 。この入力信号は、本実施例の場合、図示しない超音波受波器にて受波されたバ ースト波である。もっとも、これを検波して得られるパルス信号であってもよい 。[0030] The variable gain amplifier 10 is composed of, for example, an operational amplifier, and generates a gain control signal, which will be described later. Amplify the input signal with the amplification gain dictated by the gain control signal from the raw circuit 40 . In the case of this embodiment, this input signal is a wave received by an ultrasonic receiver (not shown). It is a first wave. However, a pulse signal obtained by detecting this may also be used. .

【0031】 信号レベルスライス回路20は、図2に示すように、入力回路を形成する抵抗R1 およびR2と、帰還回路を形成する抵抗R3とを反転入力端子に接続して、加算器を 構成する演算増幅器21を備え、かつ、該演算増幅器21の出力側に、ゼロライン以 下の出力電圧の出力を遮断するするダイオードDとを備えている。該演算増幅器 21には、上記可変利得増幅器10の出力が抵抗R1を介して入力信号として入力され る。また、出力電圧のゼロラインを引き上げてスライスレベルとするためのバイ アス電源EBからのバイアス電圧+Ebが抵抗R2を介して入力される。As shown in FIG. 2, the signal level slicing circuit 20 connects resistors R 1 and R 2 forming an input circuit and a resistor R 3 forming a feedback circuit to an inverting input terminal, and operates an adder. , and a diode D on the output side of the operational amplifier 21 to cut off output of an output voltage below the zero line. The output of the variable gain amplifier 10 is input to the operational amplifier 21 as an input signal via a resistor R1. Further, a bias voltage +E b from a bias power supply E B for raising the zero line of the output voltage to a slice level is input via a resistor R 2 .

【0032】 ノイズレベル判定回路30は、図3に示すように、入力電圧を基準電源ERの基準 電圧Erと比較するコンパレータ31と、ノイズレベル判定ゲート信号作成回路32と 、ノイズレベル判定ゲート33と、判定結果を保持するフリップフロップ回路34と を備えて構成される。ノイズレベル判定ゲート信号作成回路32には、送信マスク 信号およびトラッキングゲート信号が入力される。また、ノイズレベル判定ゲー ト33は、アンドゲート回路からなり、ノイズレベル判定ゲート信号と上記コンパ レータの比較出力との論理積をとり、ノイズレベル判定ゲート内において入力電 圧が基準電源Erを越えたとき、高ノイズレベル判定信号を出力する。フリップフ ロップ回路34は、この高ノイズレベル判定信号によりセットされ、該論理積を保 持する。As shown in FIG. 3, the noise level determination circuit 30 includes a comparator 31 that compares the input voltage with the reference voltage E r of the reference power source E R , a noise level determination gate signal generation circuit 32 , and a noise level determination gate. 33, and a flip-flop circuit 34 that holds the determination result. A transmission mask signal and a tracking gate signal are input to the noise level determination gate signal generation circuit 32. Further, the noise level judgment gate 33 is composed of an AND gate circuit, and performs the logical product of the noise level judgment gate signal and the comparison output of the above-mentioned comparator, and when the input voltage exceeds the reference power supply E r within the noise level judgment gate. , outputs a high noise level determination signal. The flip-flop circuit 34 is set by this high noise level determination signal and holds the logical product.

【0033】 利得制御信号発生回路40は、図4に示すように、標準的利得の設定を行なうと 共に、上記高ノイズレベル判定信号を受けて該標準利得の変更を行なう利得設定 ・変更手段を構成するプリセットカウンタ41と、設定された利得をアナログの利 得制御信号に変換する手段を構成するデコーダ42とを備えている。プリセットカ ウンタ41には、予め標準的な増幅利得が設定してあり、上記高ノイズレベル判定 信号が送られると、1パルス分ダウンカウントする。[0033] The gain control signal generation circuit 40 performs standard gain settings as shown in FIG. Both have a gain setting that changes the standard gain in response to the above high noise level judgment signal. ・The preset counter 41 constituting the changing means and the analog gain and a decoder 42 constituting means for converting the obtained control signal into a control signal. Preset card The counter 41 has a standard amplification gain set in advance, and can be used for the above-mentioned high noise level judgment. When a signal is sent, it counts down by one pulse.

【0034】 次に、上記のように構成される第1実施例の作用について、上記各図と図5〜 7とを参照して説明する。[0034] Next, regarding the operation of the first embodiment configured as described above, the above-mentioned figures and FIGS. This will be explained with reference to 7.

【0035】 図1において、可変利得増幅器10にて増幅された入力信号は、信号レベルスラ イス回路20と、ノイズレベル判定回路30とに送られる。この入力信号には、通常 、図5aに示すように、反射エコー信号と、その前にあるノイズ信号分と、 多重反射エコーおよびノイズ信号分とが含まれる。[0035] In FIG. 1, the input signal amplified by the variable gain amplifier 10 has a signal level The signal is sent to the chair circuit 20 and the noise level determination circuit 30. This input signal typically has , as shown in Figure 5a, the reflected echo signal and the noise signal in front of it, This includes multiple reflected echoes and noise signals.

【0036】 また、同図において、波形は、送信パルスであるが、説明の便宜上示すもの であって、実際の入力信号には含まれず、また、その漏れ分も、送信マスクゲー トにより除かれる。[0036] Also, in the same figure, the waveform is a transmission pulse, but it is shown for convenience of explanation. This is not included in the actual input signal, and its leakage is also included in the transmission mask game. removed by

【0037】 この送信マスクゲートは、本実施例では図示していないが、例えば、図1に示 す増幅器の後段に、ゲート回路を設けて構成することができる。マスクゲートの 開閉は、図5cに示すように、送信指令パルスをトリガとして形成される送信マ スク信号によリ設定され、この期間の受信を遮断することにより、漏れ送信パル スの混信を防いで、誤計測を防止している。[0037] This transmission mask gate is not shown in this embodiment, but for example, as shown in FIG. A gate circuit can be provided after the amplifier. mask gate As shown in Figure 5c, opening/closing is performed by a transmission master that is triggered by a transmission command pulse. By blocking reception during this period, leakage transmission pulses are prevented. This prevents erroneous measurements by preventing signal interference.

【0038】 また、本実施例が適用される超音波測距装置には、上記従来例においても述べ たように、送信パルス送信後、反射エコー受信迄の間に入射するノイズ信号分を 除去する目的で、マスクゲートが設定される。このマスクゲートは、通常、目標 とする反射エコー信号の移動に追尾して、そのゲートの開く位置を変化させるよ うにするため、特に、トラッキングゲートと称される。[0038] In addition, the ultrasonic distance measuring device to which this embodiment is applied also includes the above-mentioned conventional example. As shown above, the noise signal that enters between the time the transmitted pulse is sent and the reflected echo is received is A mask gate is set for removal purposes. This mask gate usually targets It tracks the movement of the reflected echo signal and changes the opening position of the gate. Because of this, it is especially called a tracking gate.

【0039】 このトラッキングゲートは、本実施例では、図示していないが、上記送信マス クゲートと同様に、ゲート回路を設けて設定される。このトラッキングゲートの 開閉は、トラッキングゲート信号により行なわれる。このトラッキングゲート信 号は、通常、前回の反射エコー信号の受信位置を基準として設定される。[0039] Although not shown in this embodiment, this tracking gate is used for the transmission mask described above. It is set by providing a gate circuit in the same way as a gate. This tracking gate Opening/closing is performed by a tracking gate signal. This tracking gate signal The signal is usually set based on the reception position of the previous reflected echo signal.

【0040】 なお、上記送信マスクゲートとして、トラッキングゲートを利用することがで きる。[0040] Note that a tracking gate can be used as the above transmission mask gate. Wear.

【0041】 従って、本実施例の適用される超音波測距装置では、通常は、上記トラッキン グゲートが作用するため、反射エコー信号の受信直前までに入力したノイズ信号 分は阻止される。そこで、以下では、このトラッキングゲートが開放状態である ときについて説明する。[0041] Therefore, in the ultrasonic distance measuring device to which this embodiment is applied, the above-mentioned tracking The noise signal input just before receiving the reflected echo signal is affected by the minutes are blocked. Therefore, in the following, this tracking gate is in an open state. Explain about the time.

【0042】 入力信号が送られる信号レベルスライス回路20は、入力信号から一定レベルの 電圧を減じて出力するように機能する回路である。即ち、演算増幅器21の反転入 力端子に、次式で示される範囲のバイアス電圧Ebを印加することで、ノイズを除 去する。The signal level slice circuit 20 to which the input signal is sent is a circuit that functions to subtract a certain level of voltage from the input signal and output it. That is, noise is removed by applying a bias voltage E b in the range shown by the following equation to the inverting input terminal of the operational amplifier 21.

【0043】[0043]

【数1】 [Math 1]

【0044】 ここで、上記Erは、後述するノイズレベル判定回路30の基準電源ERの基準電圧 である。また、Vfは、信号レベルスライス回路20のダイオードDの順方向電圧を 示す。[0044] Here, E r is a reference voltage of a reference power supply E R of the noise level determination circuit 30, which will be described later. Further, V f indicates the forward voltage of the diode D of the signal level slice circuit 20.

【0045】 さて、信号レベルスライス回路20への入力信号が、図6aに示すように、尖頭 値Eeが上記基準電圧Erより大きい反射エコー信号と、尖頭値Enが該基準電圧Er より小さいノイズ信号分とを含む場合、これらの信号は、演算増幅器21の出力 側では、ダイオードDが接続されていないとすれば、同図bに示すようになる。 即ち、反射エコー信号の尖頭値Eeは、Ee・R3/R1となり、ノイズ信号分の尖 頭値Enは、En・R3/R1となる。この場合には、Eeは、図6bに示すゼロラインを 越え、また、Enは、ゼロライン以下となる。Now, as shown in FIG. 6a, the input signals to the signal level slicing circuit 20 are a reflected echo signal whose peak value E e is greater than the reference voltage E r and a reflected echo signal whose peak value E n is greater than the reference voltage E r. If a noise signal component smaller than E r is included, these signals will be as shown in FIG. That is, the peak value E e of the reflected echo signal is E e ·R 3 /R 1 , and the peak value E n of the noise signal is E n ·R 3 /R 1 . In this case, E e exceeds the zero line shown in FIG. 6b, and E n becomes less than or equal to the zero line.

【0046】 ところで、実際の回路では、演算増幅器21の出力側にはダイオードDが接続さ れているので、同図cに示すように、ゼロライン以下(正確には、さらに−Vf分 下)の信号電圧の出力が阻止されて、本来の反射エコー信号のみが出力される。By the way, in the actual circuit, the diode D is connected to the output side of the operational amplifier 21, so as shown in FIG . The output of the signal voltage is blocked, and only the original reflected echo signal is output.

【0047】 ここで、上記ノイズ信号分に、尖頭値Enが上記基準電圧Erより大きいものが 含まれているとすると(図示せず)、その場合には、当該ノイズ信号の尖頭値の うち、ゼロラインを越える分が、出力されることになる。このような場合に備え て、ノイズレベル判定回路30によりノイズレベルの監視を行なっている。[0047] Here, if the noise signal includes a peak value E n larger than the reference voltage E r (not shown), in that case, the peak value of the noise signal The portion of the value that exceeds the zero line will be output. In preparation for such a case, the noise level is monitored by the noise level determination circuit 30.

【0048】 ノイズレベル判定回路30では、このノイズレベル監視期間を設定するため、ノ イズレベル判定ゲート信号作成回路32において、図5c〜eに示すように、上述 した送信マスク信号の立ち下りと、トラッキングゲート信号の立ち下りとからノ イズレベル判定ゲート信号を作成する。このノイズレベル判定ゲート信号は、tn の期間中、ノイズレベル判定ゲート33を開く。なお、ノイズレベル判定ゲート信 号作成回路32は、同じノイズレベル判定ゲート信号を形成できるのであれば、必 ずしも送信マスク信号とトラッキングゲート信号とを入力させる必要はない。In the noise level determination circuit 30, in order to set this noise level monitoring period, the noise level determination gate signal generation circuit 32 detects the fall of the above-mentioned transmission mask signal and the tracking as shown in FIGS. 5c to 5e. A noise level determination gate signal is created from the falling edge of the gate signal. This noise level determination gate signal opens the noise level determination gate 33 during the period t n . Note that the noise level determination gate signal generation circuit 32 does not necessarily need to receive the transmission mask signal and the tracking gate signal as long as the same noise level determination gate signal can be generated.

【0049】 コンパレータ31は、入力電圧を基準電圧Erと比較して、該基準電圧Erを越える 入力電圧があると、ハイレベル信号を出力する。即ち、図5aに示す入力信号が あると、図5fに示すような、二値化した信号’、’、’を図3A点に出 力する。The comparator 31 compares the input voltage with a reference voltage E r and outputs a high level signal if there is an input voltage exceeding the reference voltage E r . That is, when there is an input signal shown in FIG. 5a, binarized signals ',',' as shown in FIG. 5f are output to the point A in FIG.

【0050】 これらの二値化された信号は、ノイズレベル判定ゲート33にて論理積がとられ 、その内、tnの期間中に出力されたものについて、該ゲート33から高ノイズレベ ル判定信号として“1”が出力される。図5gに、図3B点における該信号波形 を示す。These binary signals are ANDed by the noise level judgment gate 33, and among them, those outputted during the period tn are outputted as a high noise level judgment signal from the gate 33. "1" is output as . FIG. 5g shows the signal waveform at point B in FIG.

【0051】 この判定信号は、フリップフロップ回路34の端子に入力され、該フリップフロ プ回路34をセット状態とする。その結果、この判定信号は、該フリップフロップ 回路34にて保持されると共に、そのQ端子から高ノイズレベル判定信号として出 力される。図5hに、図3に示すC点に出力される高ノイズレベル判定信号を示 す。なお、フリップフロップ回路34は、送信指令パルス信号により、リセットさ れる。[0051] This judgment signal is input to the terminal of the flip-flop circuit 34, and the judgment signal is input to the terminal of the flip-flop circuit 34. The pull circuit 34 is placed in the set state. As a result, this judgment signal is It is held in circuit 34 and output as a high noise level judgment signal from its Q terminal. Powered. Figure 5h shows the high noise level judgment signal output to point C shown in Figure 3. vinegar. Note that the flip-flop circuit 34 is reset by the transmission command pulse signal. It will be done.

【0052】 利得制御信号発生回路40は、図4に示すプリセットカウンタ41に設定された利 得制御信号を出力しつつ、図7に示すように、ノイズレベル判定出力が“1”か “0”かを監視し、“1”の場合、可変利得増幅器10の利得を一定量下げるよう に、利得制御信号を変更し、一方、“0”の場合、現状の利得をそのまま維持す る。[0052] The gain control signal generation circuit 40 generates a gain set in a preset counter 41 shown in FIG. While outputting the gain control signal, as shown in Figure 7, whether the noise level judgment output is “1” or not. It monitors whether it is “0” and if it is “1”, it lowers the gain of the variable gain amplifier 10 by a certain amount. , the gain control signal is changed, while when it is “0”, the current gain is maintained as it is. Ru.

【0053】 即ち、利得制御信号発生回路40は、図6aに示すように、ノイズ信号分の尖 頭値が基準電圧Erより小さい時には、利得制御信号をそのまま維持する。一方、 図5aに示すように、ノイズ信号分の尖頭値が基準電圧Erより大きい時には、 プリセットカウンタ41を1パルス分ダウンカウントして、設定値を変更し、デコ ーダ42によって、対応する利得制御信号として出力する。That is, as shown in FIG. 6a, the gain control signal generation circuit 40 maintains the gain control signal as it is when the peak value of the noise signal is smaller than the reference voltage E r . On the other hand, as shown in FIG. 5a, when the peak value of the noise signal is larger than the reference voltage E r , the preset counter 41 is counted down by one pulse, the set value is changed, and the decoder 42 calculates the corresponding gain. Output as a control signal.

【0054】 可変利得増幅器10は、この利得制御信号により指示される利得で入力信号を増 幅する。[0054] Variable gain amplifier 10 increases the input signal with the gain dictated by this gain control signal. Width.

【0055】 今、利得が下げられたとして、前回と同じレベルのノイズ信号が入力すると、 その出力レベルは、前回より小さくなる。その結果、尖頭値が基準電圧Erより小 さくなれば、信号レベルスライス回路20において、このノイズ信号は除去される 。また、ノイズレベル判定回路30においては、高レベル判定信号が出力されず、 可変利得増幅器10の増幅利得はそのまま維持される。Now, if the gain is lowered and a noise signal of the same level as the previous one is input, its output level will be lower than the previous one. As a result, if the peak value becomes smaller than the reference voltage E r , this noise signal is removed in the signal level slice circuit 20. Further, the noise level determination circuit 30 does not output a high level determination signal, and the amplification gain of the variable gain amplifier 10 is maintained as it is.

【0056】 一方、尖頭値が基準電圧Erより大きいノイズ信号が入力するときは、上記した と同様の作用を繰返して、可変利得増幅器10の増幅利得をさらに一定量下げる。On the other hand, when a noise signal whose peak value is larger than the reference voltage E r is input, the same operation as described above is repeated to further lower the amplification gain of the variable gain amplifier 10 by a certain amount.

【0057】 このようにして、本実施例によれば、入力するノイズ信号の尖頭値より大きい 電圧で入力信号をスライスすることにより、反射エコー信号の前に存在するノイ ズ信号を除去して、誤計測を防止している。[0057] In this way, according to the present embodiment, By slicing the input signal by voltage, the noise present in front of the reflected echo signal is This eliminates noise signals and prevents erroneous measurements.

【0058】 なお、上記スライスにより、本来の反射エコー信号も波形が小さくなる。しか し、これは、後段の増幅器50で増幅することにより補償することができる。しか も、ノイズが除去されているので、増幅された信号のS/Nが格段に改善される 。[0058] Note that due to the above-mentioned slice, the waveform of the original reflected echo signal is also reduced. deer However, this can be compensated for by amplifying with the amplifier 50 in the subsequent stage. deer Also, since noise is removed, the S/N of the amplified signal is significantly improved. .

【0059】 本考案は、上記第1実施例に限らず、各構成要素毎に種々の態様が可能である 。次に、その例をいくつか示す。[0059] The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various embodiments are possible for each component. . Below are some examples.

【0060】 図8には、信号レベルスライス回路20の他の例を示す。[0060] FIG. 8 shows another example of the signal level slice circuit 20.

【0061】 同図に示す信号レベルスライス回路20は、バイアス電源EB’を演算増幅器21の 非反転端子に入力させて、減算器を構成すると共に、ダイオードDを帰還抵抗R3 と並列に接続してある。この信号レベルスライス回路20によれば、図6dに示す ように、ダイオードDの順方向電圧Vfの影響が無くなって、ゼロラインでスライ スされる。The signal level slicing circuit 20 shown in the figure inputs the bias power supply E B ' to the non-inverting terminal of the operational amplifier 21 to form a subtracter, and also connects the diode D in parallel with the feedback resistor R 3 . It has been done. According to this signal level slicing circuit 20, as shown in FIG. 6d, the influence of the forward voltage V f of the diode D is eliminated, and the signal is sliced at the zero line.

【0062】 図9には、ノイズレベル判定回路30の他の例を示す。[0062] FIG. 9 shows another example of the noise level determination circuit 30.

【0063】 同図に示すノイズレベル判定回路30は、ノイズレベル判定ゲート信号として、 トラッキング信号を使用した例である。[0063] The noise level determination circuit 30 shown in the same figure uses a noise level determination gate signal as a noise level determination gate signal. This is an example using a tracking signal.

【0064】 図10には、ノイズレベル判定回路30のさらに他の例を示す。[0064] FIG. 10 shows still another example of the noise level determination circuit 30.

【0065】 同図に示すノイズレベル判定回路30は、ノイズレベル判定ゲートを、ノイズレ ベル判定ゲート信号により開閉するスイッチ35にて構成すると共に、該スイッチ 35をコンパレータ31の入力側に設けて、入力信号の入力をノイズレベル判定期間 内のみコンパレータ31に入力させる。[0065] The noise level determination circuit 30 shown in the same figure has a noise level determination gate that Consisting of a switch 35 that opens and closes in response to a bell judgment gate signal, the switch 35 is provided on the input side of comparator 31, and the input signal is input during the noise level judgment period. Input to comparator 31 only within the range.

【0066】 また、上記実施例では、ノイズ信号分を完全に除去する場合を示したが、その 尖頭値レベルを低減するだけでもよい場合がある。例えば、計測器によっては、 一定の閾値より大きいものを反射エコー信号と認識する回路を備えているので、 この場合には、ノイズ信号を完全に除去しなくとも、その尖頭値レベルを、上記 閾値により識別できる程度のレベルまで低減すれば足りる。[0066] In addition, in the above embodiment, the case where the noise signal component is completely removed is shown. It may be sufficient to simply reduce the peak level. For example, depending on the measuring instrument, Equipped with a circuit that recognizes signals larger than a certain threshold as reflected echo signals, In this case, even if the noise signal is not completely removed, its peak level can be It is sufficient to reduce it to a level that can be identified using a threshold value.

【0067】[0067]

【考案の効果】[Effect of the idea]

以上説明したように本考案は、目標とする反射エコー信号の前に存在するノイ ズを除去ないし低減して、S/Nを改善し、マスクゲート全開時でも誤計測を起 しにくい計測器用ノイズ除去回路を実現する効果がある。 As explained above, the present invention is based on the noise that exists before the target reflected echo signal. Eliminate or reduce noise to improve S/N and prevent erroneous measurements even when the mask gate is fully open. This has the effect of realizing a noise removal circuit for measuring instruments that is difficult to perform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本考案計測器用ノイズ除去回路の第1実施例を
示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a noise removal circuit for a measuring instrument according to the present invention.

【図2】上記第1実施例を構成する信号レベルスライス
回路を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a signal level slice circuit constituting the first embodiment.

【図3】上記第1実施例を構成するノイズレベル判定回
路を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a noise level determination circuit constituting the first embodiment.

【図4】上記第1実施例を構成する利得制御信号発生回
路を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a gain control signal generation circuit constituting the first embodiment.

【図5】上記第1実施例の作用を説明するための波形
図。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation of the first embodiment.

【図6】上記第1実施例の作用を説明するための波形
図。
FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of the first embodiment.

【図7】上記第1実施例を構成する利得制御信号発生回
路の動作を示すフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the gain control signal generation circuit constituting the first embodiment.

【図8】本考案計測器用ノイズ除去回路の他の実施例を
構成する信号レベルスライス回路を示す回路図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a signal level slicing circuit constituting another embodiment of the noise removal circuit for a measuring instrument according to the present invention.

【図9】本考案計測器用ノイズ除去回路の他の実施例を
構成するノイズレベル判定回路を示す回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a noise level determination circuit constituting another embodiment of the noise removal circuit for a measuring instrument according to the present invention.

【図10】各々本考案計測器用ノイズ除去回路の他の実
施例を構成するノイズレベル判定回路を示す回路図。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a noise level determination circuit constituting another embodiment of the noise removal circuit for a measuring instrument according to the present invention.

【図11】従来の計測器用ノイズ除去回路の作用を示す
波形図。
FIG. 11 is a waveform diagram showing the operation of a conventional noise removal circuit for a measuring instrument.

【図12】従来の計測器用ノイズ除去回路を示すブロッ
ク図。
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional noise removal circuit for measuring instruments.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…可変利得増幅回路、20…信号レベルスライス回路、
21…演算増幅器、30…ノイズレベル判定回路、31…コン
パレータ、32…ノイズレベル判定ゲート信号作成回路、
33…ノイズレベル判定ゲート、34…フリップフロップ回
路、40…利得制御信号発生回路、41…プリセットカウン
タ、42…デコーダ、50…増幅器、R1〜R3…抵抗、D…ダ
イオード、EB…バイアス電源、ER…基準電源。
10...Variable gain amplifier circuit, 20...Signal level slice circuit,
21... operational amplifier, 30... noise level judgment circuit, 31... comparator, 32... noise level judgment gate signal creation circuit,
33...Noise level judgment gate, 34...Flip-flop circuit, 40...Gain control signal generation circuit, 41...Preset counter, 42...Decoder, 50...Amplifier, R1 to R3 ... Resistor, D...Diode, E B ...Bias Power supply, E R …Reference power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小松 敏夫 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメツク内 ──────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Creator Toshio Komatsu 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Stocks Within the company Tokimetsuku

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】パルス状送信波の送信と検出目標物からの
反射波受信との時間間隔を計測する計測器におけるノイ
ズ除去回路であって、利得制御信号により設定される増
幅利得で入力信号を増幅する可変利得増幅器と、該可変
利得増幅器の出力信号電圧から、予め設定したレベルの
バイアス電圧を減じて、該信号波形のうち、レベルが該
電圧レベルより高い波形部分のみを出力する信号レベル
スライス回路と、送信波の送信後、予測される反射波受
信までの間に入力する受信波のレベルが、予め設定した
基準値と比較して、これを越える時、高ノイズレベル判
定信号を出力するノイズレベル判定回路と、上記高ノイ
ズレベル判定信号を受けて、増幅利得を減少させる利得
制御信号を形成し、上記可変利得増幅器に送出する利得
制御信号発生回路とを備えて構成することを特徴とする
計測器用ノイズ除去回路。
1. A noise removal circuit for a measuring instrument that measures the time interval between the transmission of a pulsed transmission wave and the reception of a reflected wave from a detection target, the circuit for removing an input signal with an amplification gain set by a gain control signal. A variable gain amplifier to amplify, and a signal level slice that subtracts a bias voltage of a preset level from the output signal voltage of the variable gain amplifier and outputs only the waveform portion of the signal waveform whose level is higher than the voltage level. The level of the received wave that is input to the circuit after the transmission of the transmitted wave until the predicted reception of the reflected wave is compared with a preset reference value, and when it exceeds this, a high noise level judgment signal is output. The present invention is characterized by comprising a noise level determination circuit and a gain control signal generation circuit that receives the high noise level determination signal, forms a gain control signal for reducing the amplification gain, and sends it to the variable gain amplifier. Noise removal circuit for measuring instruments.
【請求項2】請求項1において、上記信号レベルスライ
ス回路におけるバイアス電圧レベルと、ノイズレベル判
定回路の基準値とを対応して設定した計測器用ノイズ除
去回路。
2. The noise removal circuit for a measuring instrument according to claim 1, wherein the bias voltage level in the signal level slice circuit and the reference value of the noise level determination circuit are set in correspondence.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5945583B2 (en) * 1979-04-03 1984-11-07 村田機械株式会社 How to traverse the tow storage can

Patent Citations (1)

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