JPH0483192A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JPH0483192A JPH0483192A JP2198175A JP19817590A JPH0483192A JP H0483192 A JPH0483192 A JP H0483192A JP 2198175 A JP2198175 A JP 2198175A JP 19817590 A JP19817590 A JP 19817590A JP H0483192 A JPH0483192 A JP H0483192A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
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。
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、超音波パルスを送波し、物体がらの反射波を
検出することで物体の有無を判断する超音波センサに間
するものである。
検出することで物体の有無を判断する超音波センサに間
するものである。
［従来の技術］
従来、超音波パルスの反射を利用して物体を検出する超
音波センサが広く用いられている。この種の超音波セン
サでは、構成を簡単化するために、送波用の超音波振動
子と受波用の超音波振動子とを兼用することが多い。こ
のような場合、超音波振動子に送波パルスを与えて駆動
した後、その残響が完全に収まる以前に物体からの反射
波が受波されると、受波波形と残響波形の区別がつかな
くなることがあった。そこで、第５図（ａ）に示すよう
に、反射波の受波を開始する受波時刻ｔ。を残響波形Ｓ
１の終了時刻Ｔａよりも遅く設定していた。
音波センサが広く用いられている。この種の超音波セン
サでは、構成を簡単化するために、送波用の超音波振動
子と受波用の超音波振動子とを兼用することが多い。こ
のような場合、超音波振動子に送波パルスを与えて駆動
した後、その残響が完全に収まる以前に物体からの反射
波が受波されると、受波波形と残響波形の区別がつかな
くなることがあった。そこで、第５図（ａ）に示すよう
に、反射波の受波を開始する受波時刻ｔ。を残響波形Ｓ
１の終了時刻Ｔａよりも遅く設定していた。
また、通常の残響波形Ｓ１が実線で示す波形であっても
、部品のばらつきや環境の変化により破線で示すような
残響波形Ｓ２に変動することがあるので、このような変
動を見越して、通常の残響波形Ｓ１の終了時刻Ｔａと受
波時刻ｔ０の間に変動相当分の余裕を持たせていた。
、部品のばらつきや環境の変化により破線で示すような
残響波形Ｓ２に変動することがあるので、このような変
動を見越して、通常の残響波形Ｓ１の終了時刻Ｔａと受
波時刻ｔ０の間に変動相当分の余裕を持たせていた。
［発明が解決しようとする課題］
上述の従来例では、残響波形Ｓ２のように最も長く残響
が続いた場合でも残響波形と受波波形とが重ならないよ
うに受波時刻し。を十分に遅く設定していた。このため
、通常の残響波形Ｓ、のように、早い時期に残響が終了
している場合においても、受波時刻し。よりも早く到来
する反射波を検出することはできない。このため、近距
離の物体検知能力が劣るという問題があった。
が続いた場合でも残響波形と受波波形とが重ならないよ
うに受波時刻し。を十分に遅く設定していた。このため
、通常の残響波形Ｓ、のように、早い時期に残響が終了
している場合においても、受波時刻し。よりも早く到来
する反射波を検出することはできない。このため、近距
離の物体検知能力が劣るという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、超音波パルスを送波し、物体か
らの反射波を検出することで物体の有無を判断する超音
波センサにおいて、超音波振動子のＱ値に応じて受波時
刻や受波利得を設定することにより、近距離の物体検知
能力を改善することにある。
の目的とするところは、超音波パルスを送波し、物体か
らの反射波を検出することで物体の有無を判断する超音
波センサにおいて、超音波振動子のＱ値に応じて受波時
刻や受波利得を設定することにより、近距離の物体検知
能力を改善することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、超音波パルスを送波し、物体からの反
射波を受波することで物体の有無を検知する超音波セン
サにおいて、超音波振動子１のＱ値を検出するＱ値検出
部７２と、検出されたＱ値に応して受波時刻を設定する
受波時刻設定部７３と、検出されたＱ値に応じて受波利
得を設定する受波利得設定部６とを設けたものである。
図に示すように、超音波パルスを送波し、物体からの反
射波を受波することで物体の有無を検知する超音波セン
サにおいて、超音波振動子１のＱ値を検出するＱ値検出
部７２と、検出されたＱ値に応して受波時刻を設定する
受波時刻設定部７３と、検出されたＱ値に応じて受波利
得を設定する受波利得設定部６とを設けたものである。
なお、受波時刻設定部７３と受波利得設定部６のいずれ
か一方を省略しても構わない。
か一方を省略しても構わない。
［作用］
本発明の超音波センサにあっては、このように、超音波
振動子１のＱ値に応じて受波時刻や受波利得を設定する
ようにしたものであるから、Ｑ値が小さい場合には、残
響時間が短いので、それだけ受波時刻を早くすることが
できる。また、Ｑ値が大きい場合には、超音波振動子１
の出力音圧が大きいので、受波利得を小さくすることが
できる。
振動子１のＱ値に応じて受波時刻や受波利得を設定する
ようにしたものであるから、Ｑ値が小さい場合には、残
響時間が短いので、それだけ受波時刻を早くすることが
できる。また、Ｑ値が大きい場合には、超音波振動子１
の出力音圧が大きいので、受波利得を小さくすることが
できる。
これにより実質的に残響時間を短くすることができ、結
果として受波時刻を早くすることができる。
果として受波時刻を早くすることができる。
そして、受波時刻を早くすることにより、近距離の物体
検知能力を改善することができるものである。
検知能力を改善することができるものである。
［実施例］
第１図は本発明の一実施例のブロック図である。
以下、その構成について説明する。１は超音波振動子で
あり、超音波パルスを送波すると共に、物体からの反射
波を受波する機能を有する。２は送波部であり、制御部
７から出力される送波パルスを増幅して超音波振動子１
を駆動する。３は受波増幅部であり、超音波振動子１で
得られた受波信号を増幅する。４は受波検波部であり、
受波信号を検波して、その振幅成分を取り出す６５は受
波比較部であり、受波信号の振幅成分を所定値ｖｔｈと
比較する。受波信号の振幅成分が所定値ｖｔｈを越える
場合には、制御部７に高レベルの信号が入力される。６
は受波利得設定部であり、制御部７により求められた超
音波振動子１のＱ値に応じて受波増幅部３の利得を設定
するものである。
あり、超音波パルスを送波すると共に、物体からの反射
波を受波する機能を有する。２は送波部であり、制御部
７から出力される送波パルスを増幅して超音波振動子１
を駆動する。３は受波増幅部であり、超音波振動子１で
得られた受波信号を増幅する。４は受波検波部であり、
受波信号を検波して、その振幅成分を取り出す６５は受
波比較部であり、受波信号の振幅成分を所定値ｖｔｈと
比較する。受波信号の振幅成分が所定値ｖｔｈを越える
場合には、制御部７に高レベルの信号が入力される。６
は受波利得設定部であり、制御部７により求められた超
音波振動子１のＱ値に応じて受波増幅部３の利得を設定
するものである。
以上の構成の他に、第１図に示す回路では、送波部２か
ら取り出した信号Ｓの減衰特性に基づいて超音波振動子
１のＱ値を求めるために、増幅部８と検波部９、第１及
び第２の比較部１０．１１並びに時間幅検出部１２を備
えている。増幅部８では、送波部２から取り出した信号
Ｓを増幅する。
ら取り出した信号Ｓの減衰特性に基づいて超音波振動子
１のＱ値を求めるために、増幅部８と検波部９、第１及
び第２の比較部１０．１１並びに時間幅検出部１２を備
えている。増幅部８では、送波部２から取り出した信号
Ｓを増幅する。
検波部９では、増幅部８の出力を検波して信号Ｓの包絡
線のレベルを検出する。第１の比較部１０では、信号Ｓ
のレベルを第１のスレショルド値Ｖ。
線のレベルを検出する。第１の比較部１０では、信号Ｓ
のレベルを第１のスレショルド値Ｖ。
と比較する。第２の比較部１１では、信号Ｓのレベルを
第２のスレショルド値Ｖ２（＜Ｖｌ）と比較する。第１
及び第２の比較部１０．１１の比較出力はパルス幅検出
部１２にそれぞれ入力される。パルス幅検出部１２では
、信号Ｓのレベルが第１のスレショルド値■１から第２
のスレショルド値Ｖ２まで降下するのに要する時間幅を
検出する。検出された時間幅は制御部７に入力されて、
Ｑ値の検出に利用される。
第２のスレショルド値Ｖ２（＜Ｖｌ）と比較する。第１
及び第２の比較部１０．１１の比較出力はパルス幅検出
部１２にそれぞれ入力される。パルス幅検出部１２では
、信号Ｓのレベルが第１のスレショルド値■１から第２
のスレショルド値Ｖ２まで降下するのに要する時間幅を
検出する。検出された時間幅は制御部７に入力されて、
Ｑ値の検出に利用される。
次に、制御部７について説明する。この制御部７は、発
振部７１と、Ｑ値検出部７２と、受波時刻設定部７３と
、受波判断部７４とを備えている。
振部７１と、Ｑ値検出部７２と、受波時刻設定部７３と
、受波判断部７４とを備えている。
発振部７１は所定の周期で送波パルスを発生し、送波部
２に与える。Ｑ値検出部７２では、時間幅検出部１２に
より検出された時間幅に基づいてＱ値を検出する。受波
時刻設定部７３では、検出されたＱ値に基づいて受波時
刻を設定する。受波判断部７４では、受波時刻設定部７
３で設定された受波時刻以降で、物体からの反射波の有
無を判断する。
２に与える。Ｑ値検出部７２では、時間幅検出部１２に
より検出された時間幅に基づいてＱ値を検出する。受波
時刻設定部７３では、検出されたＱ値に基づいて受波時
刻を設定する。受波判断部７４では、受波時刻設定部７
３で設定された受波時刻以降で、物体からの反射波の有
無を判断する。
第２図（ａ）〜（ｅ）はＱ値検出部７２の動作を示して
いる０図中、Ｓは送波部２から取り出した信号の波形で
あり、Ｐは時間幅検出部１２から検出された時間幅を示
すパルス信号の波形である。このパルス信号Ｐは、送波
部２から取り出した信号Ｓのレベルが第１のスレショル
ド値■１を下回ってから第２のスレショルド値Ｖ２（＜
Ｖｌ）を下回るまでの時間幅を示している。
いる０図中、Ｓは送波部２から取り出した信号の波形で
あり、Ｐは時間幅検出部１２から検出された時間幅を示
すパルス信号の波形である。このパルス信号Ｐは、送波
部２から取り出した信号Ｓのレベルが第１のスレショル
ド値■１を下回ってから第２のスレショルド値Ｖ２（＜
Ｖｌ）を下回るまでの時間幅を示している。
第２図ｂ）では、パルス信号Ｐの時間幅は標準的であり
、Ｑ＝Ｑａは標準的な値となる。同図（ｂ）では、パル
ス信号Ｐの時間幅は短く、Ｑ＝Ｑｂは小さな値となる。
、Ｑ＝Ｑａは標準的な値となる。同図（ｂ）では、パル
ス信号Ｐの時間幅は短く、Ｑ＝Ｑｂは小さな値となる。
同図（ｃ）では、パルス信号Ｐの時間幅は長く、Ｑ＝Ｑ
ｅは大きな値となる。つまり、超音波振動子１のＱ値が
大きくなるにつれて、残響は収まりにくくなり、Ｑ値が
小さい場合には、速やかに残響は減衰する。
ｅは大きな値となる。つまり、超音波振動子１のＱ値が
大きくなるにつれて、残響は収まりにくくなり、Ｑ値が
小さい場合には、速やかに残響は減衰する。
この間係を第３図に示す。図中、縦軸は残響終了時刻［
、Ｓ）であり、横軸は超音波振動子１のＱ値である。Ｑ
ｅ ＞ Ｑ ａ ＞ Ｑ ｂの場合には、残響終了時
刻はＴ ｃ ＞ Ｔ ａ ＞ Ｔ ｂの間係となる。そ
こで、受波時刻設定部７３では、Ｑ値検出部７２で検出
されたＱ値が小さい場合には、残響終了時刻が早くなる
ことに合わせて受波時刻を早く設定する。
、Ｓ）であり、横軸は超音波振動子１のＱ値である。Ｑ
ｅ ＞ Ｑ ａ ＞ Ｑ ｂの場合には、残響終了時
刻はＴ ｃ ＞ Ｔ ａ ＞ Ｔ ｂの間係となる。そ
こで、受波時刻設定部７３では、Ｑ値検出部７２で検出
されたＱ値が小さい場合には、残響終了時刻が早くなる
ことに合わせて受波時刻を早く設定する。
また、第４図は出力音圧（ｄＢ）と超音波振動子１のＱ
値の関係を示している。 Ｑ ｃ ＞ Ｑ ａ ＞ Ｑ
ｂの場合には、出力音圧はＰｃ＞Ｐａ＞Ｐｂの関係と
なる。
値の関係を示している。 Ｑ ｃ ＞ Ｑ ａ ＞ Ｑ
ｂの場合には、出力音圧はＰｃ＞Ｐａ＞Ｐｂの関係と
なる。
つまり、超音波振動子１のＱ値が大きくなるにつれて、
出力音圧は大きくなり、Ｑ値が小さい場合には、出力音
圧は小さくなる。そこで、受波利得設定部６では、Ｑ値
検出部７２で検出されたＱ値が大きい場合には、出力音
圧が大きくなることに合わせて受波利得を小さく設定す
る。
出力音圧は大きくなり、Ｑ値が小さい場合には、出力音
圧は小さくなる。そこで、受波利得設定部６では、Ｑ値
検出部７２で検出されたＱ値が大きい場合には、出力音
圧が大きくなることに合わせて受波利得を小さく設定す
る。
以上のように、Ｑ値に応じた受波時刻と受波利得の制御
を行うことにより、残響終了直後に受波動作を開始する
ことが可能となる。これを第５図により説明する。
を行うことにより、残響終了直後に受波動作を開始する
ことが可能となる。これを第５図により説明する。
第５図（ａ）は従来例の動作説明図である。図中、Ｓ
、Ｓ ２は残響波形であり、Ｇは受波ゲートである。物
体からの反射波は受波ゲートが開く受波時刻ｔ０以降で
のみ受波される。この受波時刻ｔ。は、通常の残響波形
Ｓ、の終了時刻Ｔａよりも遅く設定され、且つ、破線で
示す残響波形Ｓ２のように、残響終了時刻が変動するこ
とを見越して、余裕を持たせて設定される。
、Ｓ ２は残響波形であり、Ｇは受波ゲートである。物
体からの反射波は受波ゲートが開く受波時刻ｔ０以降で
のみ受波される。この受波時刻ｔ。は、通常の残響波形
Ｓ、の終了時刻Ｔａよりも遅く設定され、且つ、破線で
示す残響波形Ｓ２のように、残響終了時刻が変動するこ
とを見越して、余裕を持たせて設定される。
第５図（ｂ）〜（ｄ）は本発明の動作説明図である。
まず、超音波振動子１のＱ値が小さい場合には、第５図
（ｂ）に示すように、残響終了時刻Ｔｂが早くなる。そ
こで、受波時刻設定部７３では、Ｑ値検出部７２で検出
されたＱ値が小さいことがら受波時刻ｔｂを早く設定す
る。これにより、受波時刻ｔ０で受波ゲートＧを開く場
合に比べると、より近距離の物体の有無をも検知するこ
とが可能となる。
（ｂ）に示すように、残響終了時刻Ｔｂが早くなる。そ
こで、受波時刻設定部７３では、Ｑ値検出部７２で検出
されたＱ値が小さいことがら受波時刻ｔｂを早く設定す
る。これにより、受波時刻ｔ０で受波ゲートＧを開く場
合に比べると、より近距離の物体の有無をも検知するこ
とが可能となる。
次に、超音波振動子１のＱ値が大きい場合には、第５図
（ｃ）に示すように、残響終了時刻Ｔｃが遅くなる。し
かしながら、出力音圧Ｐｃが大きくなるので、受波利得
設定部６では、Ｑ値検出部７２で検出されたＱ値が大き
いことから受波利得を小さく設定する。これにより、第
５図（ｄ）に示すように、実質的な残響終了時刻Ｔｄは
早くなる。そこで、受波時刻設定部７３では受波時刻ｔ
ｃを残響終了時刻Ｔｄに合わせて早く設定する。これに
より、受波時刻ｔ０で受波ゲートを開く場合に比べると
、より近距離の物体の有無をも検知することが可能とな
る。
（ｃ）に示すように、残響終了時刻Ｔｃが遅くなる。し
かしながら、出力音圧Ｐｃが大きくなるので、受波利得
設定部６では、Ｑ値検出部７２で検出されたＱ値が大き
いことから受波利得を小さく設定する。これにより、第
５図（ｄ）に示すように、実質的な残響終了時刻Ｔｄは
早くなる。そこで、受波時刻設定部７３では受波時刻ｔ
ｃを残響終了時刻Ｔｄに合わせて早く設定する。これに
より、受波時刻ｔ０で受波ゲートを開く場合に比べると
、より近距離の物体の有無をも検知することが可能とな
る。
［発明の効果］
本発明では、上述のように、超音波パルスを送波し、物
体からの反射波を受波することで物体の有無を検知する
超音波センサにおいて、超音波振動子のＱ値に応じて受
波時刻や受波利得を設定するようにしたから、超音波振
動子の残響終了時刻や出力音圧に応じて受波時刻を可能
な限り早く設定することができ、したがって、近距離の
物体検知能力が改善されるという効果がある。
体からの反射波を受波することで物体の有無を検知する
超音波センサにおいて、超音波振動子のＱ値に応じて受
波時刻や受波利得を設定するようにしたから、超音波振
動子の残響終了時刻や出力音圧に応じて受波時刻を可能
な限り早く設定することができ、したがって、近距離の
物体検知能力が改善されるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は同上
に用いるＱ値検出部の動作説明図、第３図は超音波振動
子のＱ値と残響終了時刻の関係を示す図、第４図は超音
波振動子のＱ値と出力音圧の関係を示す図、第５図（ａ
）は従来例の動作説明図、第５図（ｂ）乃至（ｄ）は本
発明の動作説明図である。 １は超音波振動子、２は送波部、３は受波増幅部、４は
受波検波部、５は受波比較部、６は受波利得設定部、７
は制御部、８は増幅部、９は検波部、１０は第１の比較
部、１１は第２の比較部、１２は時間幅検出部、７１は
発振部、７２はＱ値検出部、７３は受波時刻設定部、７
４は受波判断部である。
に用いるＱ値検出部の動作説明図、第３図は超音波振動
子のＱ値と残響終了時刻の関係を示す図、第４図は超音
波振動子のＱ値と出力音圧の関係を示す図、第５図（ａ
）は従来例の動作説明図、第５図（ｂ）乃至（ｄ）は本
発明の動作説明図である。 １は超音波振動子、２は送波部、３は受波増幅部、４は
受波検波部、５は受波比較部、６は受波利得設定部、７
は制御部、８は増幅部、９は検波部、１０は第１の比較
部、１１は第２の比較部、１２は時間幅検出部、７１は
発振部、７２はＱ値検出部、７３は受波時刻設定部、７
４は受波判断部である。
Claims (2)
- （１）超音波パルスを送波し、物体からの反射波を受波
することで物体の有無を検知する超音波センサにおいて
、超音波振動子のＱ値を検出するＱ値検出部と、検出さ
れたＱ値に応じて受波時刻を設定する受波時刻設定部と
を設けたことを特徴とする超音波センサ。 - （２）超音波パルスを送波し、物体からの反射波を受波
することで物体の有無を検知する超音波センサにおいて
、超音波振動子のＱ値を検出するＱ値検出部と、検出さ
れたＱ値に応じて受波利得を設定する受波利得設定部と
を設けたことを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2198175A JPH0483192A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2198175A JPH0483192A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 超音波センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483192A true JPH0483192A (ja) | 1992-03-17 |
Family
ID=16386724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2198175A Pending JPH0483192A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0483192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170306A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | 測距センサの評価方法 |
| JP2014115255A (ja) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
-
1990
- 1990-07-25 JP JP2198175A patent/JPH0483192A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170306A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | 測距センサの評価方法 |
| JP2014115255A (ja) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
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