JPH0431593Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、測距誤差を可及的に抑制するよう
にした測距装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の超音波式測距装置のブロツク図
である。この第５図において、超音波を用いて、
センサから物体１００までの距離L₀を測定する
場合、送信トリガパルス発生器１からの送信トリ
ガパルス１５を励振回路４とゲート信号発生回路
５およびカウンタ７に送る。

励振回路４はこの送信トリガパルス１５を受け
て励振信号１６を送信用振動子３に加える。これ
により、送信用振動子３が励振されて、物体１０
０に向けて超音波１７を送信する。

また、これと同時に、送信トリガパルス１５に
より、ゲート信号発生回路５はゲート信号１８を
発生してANDゲート６およびラツチ回路９に出
力する。さらに、送信トリガパルス１５はクリア
信号としてカウンタ７に加え、カウンタ７のカウ
ント値をクリアする。

ANDゲート６にはクロツクパルス発生回路２
からクロツクパルス１９が導入されるようになつ
ており、したがつて、ゲート信号１８がANDゲ
ート６に加えられることにより、ANDゲート６
はゲートを開き、クロツクパルス１９を通過して
出力２２としてカウンタ７に加え、カウンタ７は
計測を開始する。クロツクパルス１９は時間計測
用のクロツクパルスである。

その後、超音波１７が物体１００で反射され
て、その反射波が受信用振動子１１に入力される
と、この受信用振動子１１により、反射波は電気
信号の受信信号２０に変換され、増幅器１２で増
幅された後検波器３１で検波され、二値化器３２
で２値化の信号３２に変換され、ゲート信号発生
回路５に加えてゲート信号１８の発生を停止す
る。

これにより、ANDゲート６のゲートを閉じ、
カウンタ７はクロツクパルス１９のカウントを停
止する。これにともない、ANDゲート６が開い
ている間に計数したクロツク数により超音波１７
の送信から受信までの時間がわかり、音速は既知
であるから、物体１００までの距離L₀を測定で
きる。

このカウンタ７のカウント値はラツチ回路９で
ゲート信号１８が出力している間ラツチされ、ラ
ツチ回路９の出力はＤ／Ａ（デイジタル／アナロ
グ）コンバータ１０でアナログ信号に変換され
て、指示計３０に送られ、上述の測定した距離
L₀を指示する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような超音波式測距装置
は、反射波が返つてきたと判断するのは、受信信
号線に、ある閾値電圧以上の信号が発生したこと
により判断している。そのため、受信信号より先
に閾値電圧以上の電圧をもつノイズが現われる
と、そのノイズを反射波であると判断し、実際の
反射波は無視され、測距誤差が大となる欠点があ
る。

この考案は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、たとえノイズが重畳しても、ノ
イズ一つにつき１パルス程度の誤差で済み、ノイ
ズによる測距誤差を極めて小さくできる測距装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案の測距装置は、送信トリガ信号により
励振され物体に超音波を送信する送信用振動子
と、上記物体からの反射波を受信して受信信号を
出力する受信用振動子と、上記超音波の送信と同
時にクロツクパルスをカウントする第１のカウン
タと、上記受信信号より得られる受信信号パルス
列をカウントして所定の設定数ｎになると上記第
１のカウンタのカウントを停止する第２のカウン
タと、上記第１のカウンタのカウント値を入力し
て第２のカウンタのカウント数に相当するクロツ
クパルス数n_aを減らすように補正する補正回路
と、この補正回路の出力を指示する手段とを設け
たものである。

〔作用〕 この考案は、送信トリガ信号により送信用振動
子を励振して超音波を物体に発信し、この超音波
の発信時点から第１のカウンタでクロツクパルス
をカウントし、物体からの反射波を受信用振動子
で受信して受信信号パルス列を得て第２のカウン
タでカウントし、この第２のカウンタが所定の設
定数ｎをカウントすると第１のカウンタのカウン
トを停止させ、第１のカウンタのカウント値を補
正回路に導いて第２のカウンタのカウント数を相
当するクロツクパルス数を減らし、この補正回路
の出力を指示する手段で指示する。

〔実施例〕

以下、この考案の測距装置の実施例について図
面に基づき説明する。第１図はその一実施例の構
成を示すブロツク図である。この第１図におい
て、重複説明を避けるために、第５図と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、第５図
とは異なる部分を重点的に述べることにする。

この第１図を第５図と比較しても明らかなよう
に、第１図では、カウンタ７とラツチ回路９との
間に新たに補正回路８が挿入されている。

また、第５図の検波器３１と二値化器３２が省
略されており、その代わりに、増幅器１２の出力
はシユミツトトリガ回路１３に加えるようにして
おり、このシユミツトトリガ回路１３からの受信
信号パルス列２１がカウンタ１４にて計数するよ
うになつている。

カウンタ１４は送信トリガパルス１５によりク
リアされ、所定の設定されたカウント値になると
ゲート信号発生回路５をオフさせるようになつて
いる。その他の構成は第５図と同様である。

次に、以上のように構成されたこの考案の測距
装置の動作について説明する。まず、第２図ａに
示すように、送信トリガパルス発生器１から送信
トリガパルス１５が発生され、励振回路４とゲー
ト信号発生回路５およびカウンタ７に加えられ
る。

これにより、励振回路４は励振信号１６を送信
用振動子３に送り、この送信用振動子３を励振
し、超音波１７による送信波を物体１００に送信
する（第２図ｂ）。

また、これと同時に、ゲート信号発生回路５か
ら時間計測用のゲート信号１８（第２図ｃ）が
ANDゲート６とラツチ回路９に送られ、ANDゲ
ート６はゲートを開く。また、この送信トリガパ
ルス１５はカウンタ７に送られ、第２図ｈに示す
カウンタクリア信号となり、このカウンタ７をク
リアする。

一方、第２図ｄに示すように、クロツクパルス
発生回路２からクロツクパルス１９がANDゲー
ト６を通つて第２図ｅに示すようにカウントパル
ス２２としてカウンタ７に入力され、カウントを
開始する。

また、超音波１７が物体１００により反射され
て、その反射波が受信用振動子１１で受信されて
電気信号に変換されて、受信信号２０（第２図
ｆ）となつて、増幅器１２で増幅され、シユミツ
トトリガ回路１３に入力され、このシユミツトト
リガ回路１３により第２図ｇに示すように受信信
号パルス列２１に変換される。

第３図ａ、第３図ｂはそれぞれ第２図ｆ、第２
図ｇを拡大して示したものである。この第３図
ａ、第３図ｂより明らかなように、受信信号２０
が受信パルス列２１に変換されたとき、第３図ａ
に示すように受信信号２０にノイズＮ１があれ
ば、第３図ｂに示すごとく、それも一つのパルス
P1となる。

この受信信号パルス列２１はカウンタ１４で計
数され、設定された数ｎ（この実施例ではｎ＝４
の場合を例示している）になると、カウンタ１４
の出力でゲート発生回路５をオフにする。これに
より、時間計測用のゲート信号１８が出力されな
くなり、第２図ｅに示すように、ゲート信号１８
はラツチ信号Ｌ１となる。

このゲート信号１８が出力されている間にカウ
ンタ７で計数されたカウントパルス２２の数N_a
は補正回路８を通り、そこで補正される。

この補正回路８はカウンタ１４で計数されたパ
ルス数ｎに相当する（時間的に等しくなる）クロ
ツクパルス数n_aを減らす回路であり、ｎとn_aの関
係は受信用振動子３の周波数_t（第４図ｄ）と第
４図ａに示すクロツクパルス１９の周波数_eから
求められ、n_a＝_e／_tｎとなる。

ここで、補正回路８の機能についてさらに詳述
する。いま、周波数_eと_tとの比が_e：_t＝１：
２であるとする。超音波１７を発射後、第４図ｂ
に示す時間計測用のゲート信号１８が出力してい
る間、カウンタ７は第４図ａに示すクロツクパル
ス１９がANDゲート６を通つて第４図ｃに示す
カウントパルス２２としてカウンタ７でカウント
を行い、カウンタ７が番目のカウントパルス２
２をカウントした直後に、受信信号パルス列２１
（第４図ｄ）の第１パルスが入つてきたとする。

この場合、ノイズが乗つていないとすると、こ
の第１パルスがきた時点のカウント数ｉが真値と
なるわけである。

しかし、この考案では受信信号パルス列２１を
ｎ個（第４図では４個）カウントしてからゲート
発生回路５をオフにしてANDゲート６のゲート
を閉じるので、第１パルスから第４パルスをカウ
ントするまでに、クロツクパルス（ｉ＋１），（ｉ
＋２）の二つをカウントしてしまう。そのため
に、この補正回路８を用いて、この（ｉ＋１），
（ｉ＋２）の二つを減らす必要がある。

一般に、クロツクパルスの周波数が_e〔Hz〕で、
振動子の周波数が_t〔Hz〕であると、それぞれの
１パルスの時間（周期）は１／_c〔Sec〕、１／_t
〔Sec〕となる。したがつて、受信信号パルス列
２１をｎ個カウントするに必要な時間t_o〔Sec〕
は、 t_o＝１／_tｎ〔Sec〕 ……(1) となる。この時間t_o〔Sec〕の間に、クロツクパル
スが入る個数n_aは、 n_a＝t_o／１／_c個 ……(2) である。

この(2)式に(1)式を代入すると、 n_a＝_c／_tｎ となり、この個数n_aをカウントパルス数N_aより
引けば、真値Ｎとなる。

このようにして、補正回路８で補正された数Ｎ
はラツチ回路９でラツチされ、Ｄ／Ａコンバータ
１０でアナログ出力となり、このアナログ出力は
指示計３０に送られ、補正された数Ｎが指示され
る。

ここで、第２図ｆおよび第３図ａに示すよう
に、受信信号２０にノイズN1がなければ、補正
された数Ｎは誤差はないものとなり、たとえば、
第３図ａのように、ノイズN1が一つ発生すると、
受信信号パルス列２１に第３図ｂに示すように一
つパルスP1が生じるが、この考案では、ノイズ
による誤差はせいぜいクロツクパルス１９のう
ち、１個分程度となる。これは従来の超音波形測
距装置に比べて極めて小さいものである。

なお、この考案は、超音波形測距装置、超音波
形近接センサ、超音波式障害物検出器などに応用
できるものである。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の測距装置によれば、
送信トリガ信号で送信用振動子を励振して超音波
を物体に発信すると同時にクロツクパルスを第１
のカウンタでカウントし、物体からの反射波を受
信用振動子で受信して受信信号パルス列を作つて
第２のカウンタでカウントし、この第２のカウン
タのカウント値が設定数になると、第１のカウン
タのカウントを停止させ、第１のカウンタのカウ
ント値を補正回路に導いて、第２のカウンタのカ
ウントしたパルス数に相当するクロツクパルス数
を減らして、補正回路の出力を指示するようにし
たので、受信信号の伝送系において受信信号より
先に現われたノイズによる測距装置を極力少なく
できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の測距装置の一実施例のブロ
ツク図、第２図は同上測距装置の動作を説明する
ためのタイムチヤート、第３図は同上測距装置に
おける受信信号と受信信号のパルス列の部分を示
す波形図、第４図は同上測距装置における補正回
路の動作を説明するためのタイムチヤート、第５
図は従来の超音波式測距装置のブロツク図であ
る。 １……送信トリガパルス発生器、２……クロツ
クパルス発生回路、３……送信用振動子、５……
ゲート信号発生回路、６……ANDゲート、７，
１４……カウンタ、８……補正回路、９……ラツ
チ回路、１０……Ｄ／Ａコンバータ、１１……受
信用振動子、１３……シユミツトトリガ回路、３
０……指示計、１００……物体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 送信トリガ信号により励振され物体に超音波を
   送信する送信用振動子と、上記物体からの反射波
   を受信して受信信号を出力する受信用振動子と、
   上記超音波の送信と同時にクロツクパルスをカウ
   ントする第１のカウンタと、上記受信信号より得
   られる受信信号パルス列をカウントして所定の設
   定数ｎになると上記第１のカウンタのカウントを
   停止する第２のカウンタと、上記第１のカウンタ
   のカウント値Naを入力して上記第２のカウンタ
   のカウント数ｎに相当するクロツクパルス数n_a＝
   （_c／_t）・ｎ（_cはクロツクパルスの周波数、_t
   は
   振動子の周波数）を減算し、Na−n_a＝Ｎなる出
   力を得ることができる補正回路と、この補正回路
   の出力Ｎを指示する手段とを具備する測距装置。