JPH04363684A - 超音波センサー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子の前方に
存在する物体を検知する超音波センサーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波センサーは、振動子本体と
ホーンからなる超音波振動子により、超音波パルス信号
を間欠的に送波するとともに、送波と次の送波間に物体
からの反射波を受信し、この信号を処理する回路にて所
定の検知範囲内にある物体の存在を検知するもので、こ
の検知の動作が正常か否かを確認できるようにするため
に、送波直後の振動子本体の残響や超音波振動子に対し
て定位置にある物体（モニター物体）例えば地面からの
反射波、の受信の有無を判別して、振動子本体の残響や
反射波がなければ超音波振動子と回路の断線等により動
作が異常と検知して報知手段を有する外部装置へ信号を
出力できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したような超音波
センサーは、超音波振動子側の異常を検知するために、
振動子本体の残響やモニター物体からの反射波の受信の
有無を判別するようにしている。この振動子本体の残響
による方法は、残響が設置環境（特に温度）によりばら
つくので、異常を検知する動作の信頼性が悪い。また、
モニター物体からの反射波による方法は、超音波振動子
の取り付け場所の変動に応じて回路を変更しなければな
らない。

【０００４】本発明は、このような事由に鑑みてなした
もので、その目的とするところは、振動子本体の残響や
モニター物体の変動による影響を受けない超音波センサ
ーを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の超音波センサーは、振動子本体とホー
ンからなる超音波振動子により、超音波パルス信号を間
欠的に送波するとともに、送波と次の送波間に物体から
の反射波を受信し、この信号を処理する回路にて所定の
検知範囲内にある物体の存在及び超音波振動子側の異常
を検知する超音波センサーにおいて、前記超音波振動子
の近傍に残響発生手段を備えた構成としている。

【０００６】

【作用】この構成によれば、残響発生手段を超音波振動
子の近傍すなわち超音波振動子に対して所定の位置に設
け、残響発生手段の残響が常に受波信号の所定の検出位
置に現れるようにしているので、この残響が受波信号の
所定の検出位置に受信されれば超音波振動子側が正常、
受信されなければ異常であると検知できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図３に
基づいて説明する。この超音波センサーは、超音波振動
子１　と、駆動回路２　と、送波信号回路３　と、受波
信号回路４　と、検知手段５　と、残響発生手段６　と
、からなる。

【０００８】１　は超音波振動子で、送・受波一体型の
ものであって、ホーン１ａと振動子本体１ｂとからなり
、後述する送波信号回路より増幅された送波信号を受け
て超音波パルス信号を送波するとともに、物体からの反
射波を受信する。

【０００９】２　は駆動回路で、第１積分回路２ａ、第
１単安定マルチ２ｂ、第１スイッチング２ｃ、第１ゲー
ト２ｄ、第２ゲート２ｅからなる。第１積分回路２ａは
、超音波センサーが外部電源Ｏ　に接続されると同時に
積分を始め、この電位が所定のレベルに達すると第１単
安定マルチ２ｂを駆動する。第１単安定マルチ２ｂは、
第１積分回路２ａの信号を受けて、一定時間第１スイッ
チング２ｃ、第１ゲート２ｄ及び第２ゲート２ｅを駆動
する。第１スイッチング２ｃは、第１単安定マルチ２ｂ
の信号を受けて、第１積分回路２ａに蓄えられた電荷を
一瞬にして放電する。第１ゲート２ｄは、第１単安定マ
ルチ２ｂの信号を受けて、一定時間後に後述する第２積
分回路に信号を送る。この信号は、検出の距離を決定す
る時間ゲートである。第２ゲート２ｅは、第１単安定マ
ルチ２ｂの信号を受けて、一定時間後に後述するレベル
検出回路に信号を送る。この信号は、後述する残響発生
手段の残響の波形を確認するための時間ゲートであり、
第１ゲート２ｄの時間ゲートより先行している。

【００１０】３　は送波信号回路で、第２単安定マルチ
３ａ、発振回路３ｂ、ドライバー３ｃ、からなる。第２
単安定マルチ３ａは、第１単安定マルチ２ｂの信号を受
けて、発振回路３ｂに一定時間信号を送る。この信号は
、超音波振動子１　を駆動する印加時間を決定している
。また、後述するフリップフロップ回路をリセットする
。発振回路３ｂは、第２単安定マルチ３ａの信号を受け
て、第２単安定マルチ３ａで決められた時間超音波振動
子１　を駆動するための高周波信号をつくる。ドライバ
ー３ｃは、発振回路３ｂでつくられた高周波信号を超音
波振動子１　を駆動するために必要なレベルの信号につ
くる。

【００１１】４　は受波信号回路で、増幅回路４ａ、検
波回路４ｂ、からなる。増幅回路４ａは、超音波振動子
１　からの微弱な反射信号を一定のレベルまで増幅する
。検波回路４ｂは、増幅回路４ａで増幅された信号の高
周波成分を取り去り、反射波の包絡線のみを抽出する。

【００１２】５　は検知手段で、レベル検出回路５ａ、
第２積分回路５ｂ、フリップフロップ５ｃ、第３積分回
路５ｄ、第２スイッチング５ｅ、リレー５ｆ、判定回路
５ｇ、ラッチング５ｈ、からなる。

【００１３】レベル検出回路５ａは、受波信号回路４　
から出力される受波信号が所定のレベルかどうかを判定
する。第２積分回路５ｂは、レベル検出回路５ａから出
力された受波信号を積分し、第１ゲート２ｄの時間ゲー
ト内かどうかを判定する。フリップフロップ５ｃは、第
２積分回路５ｂにて第１ゲート２ｄの時間ゲート内にあ
るとされる信号が入力されると、フリップフロップ回路
を駆動してその信号の存在を記憶する。この記憶は、第
２単安定マルチ３ａの信号を受けてリセットされ、所定
のレベルに達した受波信号が無ければ生じない。第３積
分回路５ｄは、フリップフロップ５ｃの出力を積分し、
２回連続して時間ゲート内に受波信号があれば第２スイ
ッチング５ｅのスイッチングレベルに達する出力をする
。第２スイッチング５ｅは、第３積分回路５ｄの出力が
スイッチングレベルに達すると、リレー５ｆを駆動する
。リレー５ｆは、外部装置Ｓ１を駆動するための出力で
ある。

【００１４】判定回路５ｇは、レベル検出回路５ａの波
形が第２ゲート２ｅの時間ゲート内かどうかを判定し、
波形が時間ゲート内にあれば信号がなく、波形が時間ゲ
ート内になければ信号を出力する。ラッチング５ｈは、
判定回路５ｇからの信号が入力されると、異常を報知す
る外部装置Ｓ２への信号を保持する。

【００１５】６　は残響発生手段で、超音波を反射する
部材にて箱状に作製され、一つの面の中央に貫通孔６ａ
を有している。この貫通孔６ａは、ホーン１ａの先端部
分の径と略同等に形成されている。この残響発生手段６
　は、超音波振動子１　を貫通孔６ａの中心線上にホー
ン１ａが貫通孔６ａの近傍に位置するように支持し、超
音波振動子１　特にホーン１ａの振動により生じる発生
波をこもらせて残響を作っている。

【００１６】次に、動作について説明する。このものは
、外部電源Ｏ　が印加されると、振動子本体１ｂに送波
信号が印加され、ａ　の波形で送波を始める。この送波
信号は、時間巾が第１単安定マルチ２ｂ及び第２単安定
マルチ３ａの信号で形成される。この振動子本体１ｂは
、送波と同期して受波を始める。

【００１７】正常に動作している場合は、検知範囲内に
物体がない状態であれば、ｂ１の波形を受信する。ｂ１
の波形は、振動子本体１ｂの残響と残響発生手段６　に
生じた残響を表している。このｂ１の波形は、レベル検
出回路５ａにて所定のレベル以上、かつ、判定回路５ｇ
にて第２ゲート２ｅの所定の時間ゲート内にあると判定
される。この場合、判定回路５ｇからラッチング５ｈへ
の出力がない（ｅ１に波形がない）ので、異常を報知す
る外部装置Ｓ２へ信号がいかない。

【００１８】異常に動作すなわち受波がない場合は、ｂ
２に波形が現れないので、判定回路５ｇにて第２ゲート
２ｅの所定の時間ゲート内に波形がないと判定される。 この場合、判定回路５ｇからラッチング５ｈへの出力が
あり（ｅ２の波形）、異常を報知する外部装置Ｓ２へ信
号がでる。

【００１９】また、検知範囲内に物体がある状態であれ
ば、受波信号の波形がレベル検出回路５ａにて所定のレ
ベル以上と判定され、次に第２積分回路５ｂにて第１ゲ
ート２ｄの時間ゲート内にあると判定され、次に第２積
分回路５ｂから連続してフリップフロップ５ｃに信号が
入力されると、第３積分回路５ｄの出力にて第２スイッ
チング５ｅを駆動しリレー５ｆを動作させる。

【００２０】次に、本発明の第２実施例を図５に基づい
て説明する。この発明の要部は、残響発生手段７　にあ
る。この要部以外及び動作は、先に説明した第１実施例
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００２１】残響発生手段７　は、金属板にて形成され
、ホーン１ａの先端部分の内径と略同等の貫通孔７ａを
有する振動部７ｂと、超音波振動子１　を貫通孔７ａの
中心線上にホーン１ａが振動部７ｂに近接するような位
置に支持する取付部７ｃと、を有している。この残響発
生手段７　は、超音波振動子１　特にホーン１ａの振動
を振動部７ｂに直接伝えることにより、振動部７ｂの残
響を作っている。

【００２２】なお、図６に示すように、マイク１ｃとマ
イク１ｃを保護する保護ゴム１ｄを有する振動子本体１
ｂの残響を抑えるとともに、車両等に用いられて野外環
境に曝され降雨等による水の侵入で振動子本体１ｂの残
響が伸びるのを抑えるために、弾性支持及び水抜きがで
きるところの貫通孔８ａを有するゴム板８　の片持ち梁
にて、マイク１ｃ等を下方から支持するようにしてもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】本発明の超音波センサーは、上述した構
成によって、残響発生手段を超音波振動子の近傍すなわ
ち超音波振動子に対して所定の位置に設け、この残響発
生手段の残響を判別して動作の異常を検知できるように
しているので、振動子本体の残響やモニター物体の変動
による影響を受けないために、種々の用途への適合性の
向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回路ブロック図である。

【図２】同じく、タイミングチャート図である。

【図３】同じく、残響発生手段を示す模式図である。

【図４】同じく、残響発生手段を車両に用いた模式図で
ある。

【図５】本発明の第２実施例の残響発生手段を示す模式
図である。

【図６】振動子本体を示す構造図である。

【符号の説明】

１　　　超音波振動子 １ａ　　ホーン １ｂ　　振動子本体 ２　　　駆動回路 ３　　　送波信号回路 ４　　　受波信号回路 ５　　　検知手段 ６　　　残響発生手段 ７　　　残響発生手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動子本体とホーンからなる超音波振
   動子により、超音波パルス信号を間欠的に送波するとと
   もに、送波と次の送波間に物体からの反射波を受信し、
   この信号を処理する回路にて所定の検知範囲内にある物
   体の存在及び超音波振動子側の異常を検知する超音波セ
   ンサーにおいて、前記超音波振動子の近傍に残響発生手
   段を備えたことを特徴とする超音波センサー。