JPH0454480A - 超音波検知器 - 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、送受波器により設定周波数の超音波を送受波
する超音波検知器に係り、特に、上記設定周波数に対応
する送受波器のインピーダンスを送波期間と送波期間以
外の期間とで変更する超音波検知器に関する。

〔従来の技術〕

従来、所定の周波数信号（電気信号）を送受波器として
のマイクロホンで超音波に変換して送波するとともに、
目標物等からの反射波（超音波）を上記マイクロホンで
受波して受信信号（電気信号）に変換するようにした超
音波検知器が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような超音波検知器にあっては、送受波部のインピ
ーダンスはマイクロホン自体およびその周辺回路で決ま
り、送波周波数に対する上記インピーダンスは送受波を
通して固定されたままとなっていた。

ところで、一般的なセンサーにおいてはインピーダンス
が低いほど電気信号から他の信号への変換効率が高く、
一方、上記インピーダンスが高いほど感知した他の信号
から電気信号への変換効率が高くなる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、送波時
と受渡時とで送受波部のインピーダンスを切り換えて送
受波器の送信および受信効率の向上を図る超音波検知器
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、送受波器により
設定周波数で超音波を送受波する超音波検知器において
、上記設定周波数に対応する上記送受波器のインピーダ
ンスを低インピーダンスに切り換える切換手段と、送波
期間だけ上記切換手段を切り換えさせる切換制御手段と
を備えたものである。

また、請求項２では、送受波器により設定周波数で超音
波を送受波する超音波検知器において、上記設定周波数
に対応する上記送受波器のインピーダンスを＾インピー
ダンスに切り換える切換手段と、送波期間以外の期間で
上記切換手段とを切り換えさせる切換制御手段を備えた
ものである。

〔作用］ 上記構成の超音波検知器によれば、送波期間だけ設定周
波数に対応する送受波器のインピーダンスが低インピー
ダンスに切り換えられ、このインピーダンスで送受波器
から上記設定周波数の超音波が送波される。

また、請求項２では、送波期間の期間以外で設定周波数
に対応する送受波器のインピーダンスが＾インピーダン
スに切り換えられ、このインピーダンスで目標物等から
の反射波（超音波）が送受波器で受波される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る超音波検知器の第１実施例を示す
回路図である。

マイコン１は本超音波検知器を制御するものである。送
信増幅器２はマイコン１からの予め設定された周波数ｆ
１のパルス信号を増幅して送受波器としてのマイクロホ
ン３に出力するものである。

マイクロホン３は送信増幅器２からの周波数ｆ１の信号
を超音波に変換して送波するものである。

また、マイクロホン３は目標物等からの反射波（超音波
〉を受波して受信信号に変換し、この受信信号を受信増
幅器４に出力するようにしている。

受信増幅器４はマイクロホン３からの受信信号を増幅し
てマイコン１に出力するものである。そして、マイコン
１は上記受信信号に基づいて目標物等の有無等を判断す
るようにしている。また、マイコン１は送波期間でロー
信号を、送波期間以外の期間でハイ信号の制御信号をト
ランジスタＱ１に出力するようにしている。

トランジスタＱ１は抵抗Ｒ１を通してマイコン１から入
力される上記制御信号に応じてオン、オフされるもので
ある。そして、トランジスタＱ１がオフのときは送信増
幅器２にマイクロホン３のみが接続され、一方、トラン
ジスタＱ１がオンしたときは、第４図に示すように、受
信増幅器４に接続される上記マイクロホン３にコンデン
サＣ１が並列接続されるようにしている。

次に、上記超音波検知器の動作について第２図および第
３図を用いて説明する。なお、マイクロホン３を含む送
受波部のインピーダンスの周波数特性はマイクロホン３
のみのときは共振周波数がＴ２で、反共振周波数がＴ４
である。一方、マイクロホン３にコンデンサＣ１が並列
接続されると、共振周波数がＴ３　（＜Ｔ２　）で、反
共振周波数はＴ４のまま維持されるようにな□っている
。また、前記周波数ｆ１はＴ２　＜ｆｌ　＜Ｔ４に設定
されている。

マイコン１から予め設定された周波数ｆ１の信号が送信
増幅器２へＴ１期間だけ出力され、送信増幅器２で増幅
された後にマイクロホン３に出力される。一方、上記Ｔ
１期間だけマイコン１から抵抗Ｒ１を通してトランジス
タＱ１にロー信号の制御信号が出力され、トランジスタ
Ｑ１がオフになる。このため、送受波部のインピーダン
スの周波数特性は第３図の破線Ａに示す特性になり、マ
イクロホン３は上記周波数ｆ１に対応するインピーダン
スＺ１で送波を行う。

一方、上記Ｔ１期間が経過すると、マイコン１からトラ
ンジスタＱ１への制御信号がロー信号からハイ信号に反
転し、トランジスタＱ１がオンしてマイクロホン３にコ
ンデンサＣ１が並列接続される。このため、送受波部の
インピーダンスは、第４図に示すように、マイクロホン
３とコンデンサＣ１との並列回路のインピーダンスにな
り、第３図の実線Ｂに示すように、上記周波数ｆ１に対
応するインピーダンスはｚｌからＺ２　　（＞Ｚｌ）に
切り換えられる。従って、マイクロホン３は目標物等か
らの反射波をインピーダンスＺ２で受波する。この受渡
信号は受信増幅器４で増幅された後にマイコン１に出力
され、残響期間経過後の受信信号を検知することで目標
物等の有無等が判断される。

次周期のＴ１期間では再び周波数ｆ１の信号がマイクロ
ホン３に出力されるとともに、トランジスタＱ１がオフ
にされる。すなわち、上記周波数ｆ１に対応するインピ
ーダンスを７２から７１に切り換えて送波を行う。

このように、送波時には周波数ｆ１の信号が低インピー
ダンスｚ１でマイクロホン３から送波され、一方、受渡
時には高インピーダンスｚ２でマイクロホン３で受波さ
れる。また、Ｔ１期間以外では、相対的に周波数ｆ１が
共振周波数ｆ２からＴ３へと遠ざかる結果、送信に起因
して発生した残響の期間が短くなる。

続いて、本発明に係る超音波検知器の第２実施例を示す
構成を第５図を用いて説明する。なお、第１図と同一符
号が付されたものは同一機能を果たすものである。

インバータ５はマイコン１からの制御信号を反転して抵
抗Ｒ２を通してトランジスタＱ２に出力するものである
。バッファ６はマイコン１からの制御信号を抵抗Ｒ３を
通してトランジスタＱ３に出力するものである。トラン
ジスタＱ２はインバータ５からハイ信号が入力されると
オンするものである。トランジスタＱ３はバッファ６か
らハイ信号が入力されるとオンするものである。そして
、トランジスタＱ２がオン（トランジスタＱ３はオフ）
のときは、第６図に示すように、マイクロホン３にコン
デンサＣ１が並列接続されるとともに、この並列回路に
コイルＬ１とコイルＬ２とからなる直列回路が並列接続
される。一方、トランジスタＱ３がオン（トランジスタ
Ｑ２はオフ）のときは、第７図に示すように、マイクロ
ホン３にコンデンサＣ１とコイルＬ２とが並列接続され
るようにしている。

そして、マイクロホン３を含んだ送受波部のインピーダ
ンスの周波数特性はトランジスタＱ２がオン（トランジ
スタＱ３はオフ）のときは、第９図の実線りに示すよう
に、高域側の反共振周波数がｆ　４２に、低域側の反共
振周波数がＴ５に、共振周波数がｆ　３１になる。一方
、トランジスタＱ３がオン（トランジスタＱ２はオフ）
のときは、第９図の破線Ｃに示すように、高域側の反共
振周波数がＴ４１（＞ｆｅ２）に、低域側の反共振周波
数がＴ５に、共振周波数がｆ　ｆｆ１になる。なお、周
波数ｆ１は共振周波数と反共振周波数の高域側間の周波
数に設定されている。

次に、上記第２実施例の超音波検知器の動作について第
８図および第９図を用いて説明する。

マイコン１から予め設定された周波数ｆ１の信号が送信
増幅器２へＴ１期間だけ出力され、送信増幅器２で増幅
された後にマイクロホン３に出力される。一方、上記Ｔ
１期間だけマイコン１からハイ信号の制御信号がインバ
ータ５およびバッファ６に出力され、インバータ５から
ロー信号が抵抗Ｒ１を通してトランジスタＱ２に出力さ
れ、トランジスタＱ２がオフになる。また、バッファＦ
６からハイ信号が抵抗Ｒ３を通してトランジスタＱ３に
出力され、トランジスタＱ３はオンする。

従って、第７図に示すように、マイクロホン３にコンデ
ンサＣ１とコイルＬ２とが並列接続される。

すなわち、マイクロホン３を含む送受波部のインピーダ
ンスの周波数特性は第９図の破線Ｃに示す特性になり、
上記周波数ｆ１に対応するインピーダンスはＺ３になる
。そして、マイクロホン３は上記インピーダンスＺ３で
送波を行う。

一方、上記Ｔ１期間が経過すると、マイコン１からの制
御信号がハイ信号からロー信号に反転し、インバータ５
からハイ信号がトランジスタＱ２に出力され、トランジ
スタＱ２はオンする。一方、バッファ６からロー信号が
トランジスタＱ３に出力され、トランジスタＱ３はオフ
になる。このため、第６図に示すように、マイクロホン
３にコンデンサＣ１が並列接続され、この並列回路にコ
イルＬ１とコイルＬ２とからなる直列回路が並列接続さ
れる。

すなわち、送受波部のインピーダンスの周波数特性は第
９図の実線りに示す特性に切り換えられ、上記周波数ｆ
１に対応するインピーダンスはＺ４（＞２３　）に切り
換えられる。従って、マイクロホン３は目標物等からの
反射波を上記インピーダンスｚ４で受波を行う。この受
渡信号は受信増幅、！１４で増幅された後にマイコン１
に出力され、残響期間経過後の受信信号を検知すること
で目標物等の有無等が判断される。

次周期のＴ１期間では再び周波数ｆ１の信号がマイクロ
ホン３に出力されるとともに、トランジスタＱ２がオン
し、トランジスタＱ３がオフにされる。すなわち、マイ
クロホン３は上記周波数で１に対応するマイクロホン３
のインピーダンスをＺ４から７３に切り換えて送波を行
う。

このように、送波時には周波数ｆ１が低インピーダンス
Ｚ３でマイクロホン３から送波され、−方、受波時には
高インピーダンスＺ４でマイクロホン３で受波される。

また、■１期間以外では、相対的に周波数ｆ１が反共振
周波数ｆ　４１からｆ　４２に近づく結果、送信に起因
して発生した残響の期間が短くなる。

〔発明の効果〕

本発明は、送波期間の送受波器のインピーダンスを低イ
ンピーダンスに切り換えるので、送波時の変換効率を向
上させることができる。すなわち、周波数信号（電気信
号）から超音波への変換効率を高くすることができる。

また、送波期間以外のｗＪ間で送受波器のインピーダン
スを高インピーダンスに切り換えるので、受渡時に目標
物等からの反射波（超音波）から受信信号（電気信号）
への変換効率を高くすることができる。このため、受渡
時に微小な反射波を受波しても比較的大きな受信信号へ
変換することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波検知器の第１実施例を示す
回路図、第２図は第１実施例の動作を示すタイムチャー
ト、第３図は第１実施例の送受波器のインピーダンスの
周波数特性図、第４図は第１実施例に係る送受波器のマ
イクロホンとコンデンサとの接続を示す等価回路図、第
５図は本発明に係る超音波検知器の第２実施例を示す回
路図、第６図、第７図は第２実施例に係る送受波器のマ
イクロホンとコンデンサとコイルとの接続を示す等価回
路図、第８図は第２実施例の動作を示すタイムチャート
、第９図は第２実施例の送受波器のインピーダンスの周
波数特性図である。 １・・・マイコン、２・・・送信増幅器、３・・・マイ
クロホン（送受波器）、４・・・受信増幅器、５・・・
インバータ、６・・・バッファ、Ｃ１・・・コンデンサ
、Ｑ１Ｑ２　、Ｑ３・・・トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２、
Ｒ３・・・抵抗、Ｌｌ、Ｌ２・・・コイル。 第　　１ 図 第　　２ 図 第 図 第 図 ｆ３ｆｚｆ１ｆｔ 第 図 第 図 周波数 第 図 周波数 第 図 手続補正書 自 発 ７、補正の内容 平成 ２年 ８月工０日 明細内の第１２頁第１３行に 「周波数信号」 とあるのを、 「送信信号」 と補正する。 図面の第１図を別紙のとおり補正する。 １゜ 事件の表示 平成 ０２年特許願第１６４６４７号 ２゜ 発明の名称 超音波検知器 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送受波器により設定周波数で超音波を送受波する超
   音波検知器において、上記設定周波数に対応する上記送
   受波器のインピーダンスを低インピーダンスに切り換え
   る切換手段と、送波期間だけ上記切換手段を切り換えさ
   せる切換制御手段とを備えたことを特徴とする超音波検
   知器。 ２、送受波器により設定周波数で超音波を送受波する超
   音波検知器において、上記設定周波数に対応する上記送
   受波器のインピーダンスを高インピーダンスに切り換え
   る切換手段と、送波期間以外の期間で上記切換手段を切
   り換えさせる切換制御手段とを備えたことを特徴とする
   超音波検知器。