JPH0483193A - Ultrasonic sensor - Google Patents

Ultrasonic sensor

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Publication number
JPH0483193A
JPH0483193A JP2198176A JP19817690A JPH0483193A JP H0483193 A JPH0483193 A JP H0483193A JP 2198176 A JP2198176 A JP 2198176A JP 19817690 A JP19817690 A JP 19817690A JP H0483193 A JPH0483193 A JP H0483193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
abnormality
signal
threshold value
time
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP2198176A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Mori
秀夫 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2198176A priority Critical patent/JPH0483193A/en
Publication of JPH0483193A publication Critical patent/JPH0483193A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To surely make a judgement as to whether or not there is some abnormality in an ultrasonic vibrator by comparing the period of time required for the level of a signal sampled from an ultrasonic-wave transmitting portion to fall from first to second threshold value to a predetermined period of time. CONSTITUTION:A first comparing portion 10 compares the level of a signal sampled from a wave transmitting portion 2 with a first threshold value and a second comparing portion 11 compares the level of the signal with a second threshold value and the result of each comparison is input to a control portion 7. Next, a period detecting portion 72 detects the period of time required for the signal level being less than the first threshold value to fall to below the second threshold value. A period comparing portion 73 judges when the detected period of time is longer than a predetermined period of time that there is no abnormality and otherwise the portion 73 judges that there is some abnormality. The first and second threshold values are properly set so as to surely detect whether or not there is some abnormality in an ultrasonic vibrator 1 such as adhesion of foreign material to the vibration face of the vibrator 1, etc.

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関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic sensor that determines the presence or absence of an object by transmitting ultrasonic pulses and detecting reflected waves from the object.

[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、超音波振動子の振動面に異物が付着したり、あ
るいは断線等の状態になれば、物体が存在していても、
これを検出できなくなる。そこで、第2図に示すような
原理により、振動面への異物付着や断線等の異常を検出
することが考えられる。
[Prior Art] Conventionally, ultrasonic sensors that detect objects using reflections of ultrasonic pulses have been widely used. In this type of ultrasonic sensor, if a foreign object adheres to the vibrating surface of the ultrasonic vibrator or a wire is broken, even if an object is present,
This cannot be detected. Therefore, it is conceivable to detect abnormalities such as foreign matter adhering to the vibrating surface or wire breakage using the principle shown in FIG. 2.

第2図(a) 、 (b)は超音波送波部から取り出し
た信号Sの波形図であり、同図(、)は超音波振動子の
振動面への異物付着や断線等の異常が無い場合であり、
同図(b)はこのような異常が有る場合である。上記各
図から明らかなように、異常が無い場合には、信号Sの
持続時間は長く、しかも減衰するときには時間を掛けて
減衰する0反対に、異常が有る場合には、信号Sの持続
時間は短く、しかも減衰するときには素早く減衰する。
Figures 2 (a) and (b) are waveform diagrams of the signal S taken out from the ultrasonic wave transmitter, and the figures (,) indicate abnormalities such as foreign matter adhering to the vibration surface of the ultrasonic transducer or wire breakage. If there is no
FIG. 6(b) shows a case where such an abnormality exists. As is clear from the above figures, when there is no abnormality, the duration of the signal S is long, and when it decays, it decays over time.On the other hand, when there is an abnormality, the duration of the signal S is long. is short, and when it does decay, it decays quickly.

この信号減衰の様子を第2図(e)に示す0図中、縦軸
は信号Sの包路線のレベルであり、横軸は時間である。
The state of this signal attenuation is shown in FIG. 2(e), in which the vertical axis is the level of the envelope of the signal S, and the horizontal axis is time.

また、減衰波形aは第2図(a)の場合の信号Sのしベ
ル変化を示しており、減衰波形すは第2図(b)の場合
の信号Sのレベル変化を示している6以上の第2図(a
)〜(e)から明らかなように、信号Sのレベルが所定
値vthを下回る時刻が時刻T0よりも遅い場合は異常
無し、時刻T0よりも早い場合には異常有りと判定する
ことができる。
Further, the attenuation waveform a shows the level change of the signal S in the case of Fig. 2(a), and the attenuation waveform a shows the level change of the signal S in the case of Fig. 2(b). Figure 2 (a
) to (e), if the time at which the level of the signal S falls below the predetermined value vth is later than time T0, it can be determined that there is no abnormality, and if it is earlier than time T0, it can be determined that there is an abnormality.

[発明が解決しようとする課題] 上述の第2図に示す方式では、超音波振動子の特性のば
らつきにより、超音波振動子の駆動周波数と超音波振動
子の共振周波数とがずれた場合には、送波終了後の初期
状態において、超音波送波部から取り出される信号Sの
レベルが第3図(e)の減衰波形a、bのように急激に
減衰することがあり、このような場合には、超音波振動
子の振動面の異物付着や断線等の異常が無いときにも、
誤って異常有りと判定することがあった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the method shown in FIG. In the initial state after the end of wave transmission, the level of the signal S taken out from the ultrasonic wave transmitter may suddenly attenuate as shown in attenuation waveforms a and b in Fig. 3(e). In some cases, even when there is no abnormality such as foreign matter adhering to the vibration surface of the ultrasonic vibrator or wire breakage,
Sometimes it was mistakenly determined that there was an abnormality.

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、超音波振動子の振動面への異物付着
や断線等の異常の有無を確実に判定可能とすることにあ
る。
The present invention was made in view of these points, and its purpose is to provide an ultrasonic sensor that determines the presence or absence of an object by transmitting ultrasonic pulses and detecting reflected waves from the object. An object of the present invention is to make it possible to reliably determine the presence or absence of abnormalities such as foreign matter adhering to the vibrating surface of an ultrasonic transducer or wire breakage.

[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、超音波送波部2から取り出した信号Sのレ
ベルが第1及び第2のスレショルド値V、、V2を下回
る時刻をそれぞれ判定する第1及び第2の比較部10.
11と、第1及び第2の比較部10.11により判定さ
れた時刻の差を求める時間幅検出部72と、検出された
時間幅を所定時間7thと比較することにより異常の有
無を判定する時間幅比較部73とを設けたことを特徴と
するものである。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, in order to solve the above problems, the first
As shown in the figure, in an ultrasonic sensor that detects the presence or absence of an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object, the level of the signal S extracted from the ultrasonic wave transmitter 2 is First and second comparators 10. determine the times at which they fall below first and second threshold values V, , V2, respectively.
11, and a time width detection unit 72 that calculates the difference between the times determined by the first and second comparison units 10.11 and determines whether there is an abnormality by comparing the detected time width with a predetermined time 7th. The present invention is characterized in that a time width comparison section 73 is provided.

[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
送波部2から取り出した信号Sのレベルが第1及び第2
のスレショルド値V、、V2を下回る時刻の差を減衰に
要する時間幅として検出するようにしたから、超音波振
動子1の駆動周波数と共振周波数が一致しない場合でも
、第1及び第2のスレショルド値V、、V、を適切に設
定しておけば、異常の有無に応じて変化する時間幅を検
出することでき、これを所定時間7thと比較すること
により、異常の有無を確実に判定することができる。
[Function] In the ultrasonic sensor of the present invention, as described above, the level of the signal S taken out from the ultrasonic wave transmitter 2 is equal to the first and second levels.
Since the difference in the time when the threshold values V, V2 of By appropriately setting the values V,,V,, it is possible to detect the time width that changes depending on the presence or absence of an abnormality, and by comparing this with the predetermined time 7th, it is possible to reliably determine the presence or absence of an abnormality. be able to.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例のブロック図である。[Example] FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

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は受渡増幅部であり、超音波振動子1で
得られた受渡信号を増幅する。4は受渡検波部であり、
受渡信号を検波して、その振幅成分を取り出す、5は受
渡比較部であり、受渡信号の振幅成分を所定値vthと
比較する。受渡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
は報知部であり、制御部7により物体育つと判断された
場合には、音または光などによる報知動作を行う、この
報知部6は、超音波振動子1の振動面への異物付着ある
いは断線等の異常が検出された場合に、その報知動作も
行う。
The configuration will be explained below. Reference numeral 1 denotes an ultrasonic transducer, which has the function of transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from objects. 2 is a wave transmitting unit, which amplifies the transmitting pulse outputted from the control unit 7 and sends it to the ultrasonic transducer 1.
to drive. Reference numeral 3 denotes a transfer amplification section, which amplifies the transfer signal obtained by the ultrasonic transducer 1. 4 is a delivery detection section;
A transfer comparison unit 5 detects the transfer signal and extracts its amplitude component, and compares the amplitude component of the transfer signal with a predetermined value vth. When the amplitude component of the transfer signal exceeds the predetermined value vth, a high level signal is input to the control section 7. 6
is a notification unit, and when the control unit 7 determines that an object is growing, it performs a notification operation using sound or light. If an abnormality such as the following is detected, a notification operation is also performed.

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のレベルを判定するために、増幅部
8と検波部9並びに第1及び第2の比較部10.11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V1
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。
In addition to the above configuration, the circuit shown in FIG. 1 includes an amplifying section 8, a detecting section 9, and a first and second comparing section 10. It is equipped with 11. The amplifying section 8 amplifies the signal S extracted from the wave transmitting section 2. The detection section 9 detects the output of the amplification section 8 to detect the level of the envelope of the signal S. The first comparator 10 sets the level of the signal S to a first threshold value V1.
Compare with. The second comparator 11 compares the level of the signal S with a second threshold value V2 (<Vl).

第1及び第2の比較部10.11の比較出力は制御部7
にそれぞれ入力される。
The comparison output of the first and second comparison sections 10.11 is the control section 7.
are input respectively.

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、時間幅検出部72と、時間幅比較部73と
、受波判断部74とを備えている。
Next, the control section 7 will be explained. The control section 7 includes an oscillation section 71, a time width detection section 72, a time width comparison section 73, and a reception determining section 74.

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0時間幅検出部72では、送波部2かち取り
出した信号Sのレベルが第1のスレショルド値V、を下
回ってから第2のスレショルド値V2(<Vl>を下回
るまでの時間幅を検出する。
The oscillation unit 71 generates a transmission pulse at a predetermined period, and the zero time width detection unit 72 that supplies it to the wave transmission unit 2 detects that the level of the signal S extracted from the wave transmission unit 2 is below a first threshold value V. The time width from when the voltage falls below the second threshold value V2 (<Vl>) is detected.

時間幅比較部73では、検出された時間幅が所定の時間
7thよりも長いときには“異常無し”、所定の時間7
thよりも短いときには“異常有り”と判定する。そし
て、“異常有り”と判定された場合には、報知部6で“
異常有り”を知らせるための第1の報知動作を行う、“
異常無し”と判定された場合には、受渡判断部74で受
波の有無を判定し、物体からの反射波が受波された場合
には、報知部6で“物体有り”を知らせるための第2の
報知動作を行う。
In the time width comparison unit 73, when the detected time width is longer than the predetermined time 7th, it is determined that there is no abnormality.
When it is shorter than th, it is determined that there is an abnormality. If it is determined that there is an abnormality, the notification unit 6
Performs the first notification operation to notify that there is an abnormality.
If it is determined that there is no abnormality, the delivery determination unit 74 determines whether or not a wave is received, and if a reflected wave from an object is received, the notification unit 6 sends a message to notify that there is an object. A second notification operation is performed.

第1の報知動作と第2の報知動作は、識別回前な音また
は光を用いて行えば良い。
The first notification operation and the second notification operation may be performed using a sound or light that is different from the identification number.

第3図は本実施例の動作説明図である。第3図(a) 
、 (b)は超音波送波部2から取り出した信号Sの波
形図であり、同図(a)は超音波振動子1の振動面への
異物付着や断線等の異常が無い場合であり、同図(b)
はこのような異常が有る場合である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of this embodiment. Figure 3(a)
, (b) is a waveform diagram of the signal S extracted from the ultrasonic wave transmitting unit 2, and (a) of the same figure shows the case where there is no abnormality such as foreign matter adhering to the vibration surface of the ultrasonic vibrator 1 or wire breakage. , same figure (b)
is a case where such an abnormality exists.

上記各国から明らかなように、異常が無い場合には、信
号Sは時間を掛けて減衰し、異常が有る場合には、信号
Sは素早く減衰する。この信号減衰の様子を第3図(c
)に示す0図中、縦軸は信号Sのレベルであり、横軸は
時間である。また、減衰波形aは第3図(a)の場合の
信号Sのレベル変化を示しており、減衰波形すは第3図
(b)の場合の信号Sのレベル変化を示している。
As is clear from the above countries, when there is no abnormality, the signal S attenuates over time, and when there is an abnormality, the signal S attenuates quickly. This signal attenuation is shown in Figure 3 (c
), the vertical axis is the level of the signal S, and the horizontal axis is time. Further, the attenuation waveform a shows the level change of the signal S in the case of FIG. 3(a), and the attenuation waveform a shows the level change of the signal S in the case of FIG. 3(b).

ここで、超音波振動子1の駆動周波数と共振周波数とが
ずれていると仮定すると、減衰波形a、bは送波パルス
終了後の初期状態では共に急激に降下する。その後は、
異常が無い場合の減衰波形aは緩やかに降下し、反対に
、異常が有る場合の減衰波形すは急激に降下する。した
がって、信号Sのレベルが第1のスレショルド値■1を
下回った後、第2のスレショルド値■、を下回るまでに
要する時間Taが所定の時間Tthよりも長いときには
、′異常無し”と判定することができる。また、信号S
のレベルが第1のスレショルド値V、を下回った後、第
2のスレショルド値v2を下回るまでに要する時間Tb
が所定の時間7thよりも短いときには、“異常有り”
と判定することができる。
Here, assuming that the driving frequency and the resonant frequency of the ultrasonic transducer 1 are different from each other, the attenuation waveforms a and b both drop rapidly in the initial state after the end of the transmission pulse. After that,
The attenuation waveform a when there is no abnormality falls gently, and on the contrary, the attenuation waveform a when there is an abnormality falls sharply. Therefore, if the time Ta required for the level of the signal S to fall below the first threshold value ■1 and then fall below the second threshold value ■ is longer than the predetermined time Tth, it is determined that there is no abnormality. Also, the signal S
The time Tb required for the level to fall below the second threshold value v2 after the level falls below the first threshold value V,
is shorter than the predetermined time 7th, “abnormality exists”
It can be determined that

なお、超音波振動子1の駆動周波数と超音波振動子の共
振周波数とが一致している場合には、第2図(e)に示
すような減衰波形a、bとなるが、この場合にも、異常
時の減衰波形aと正常時の減衰波形すはスレショルド値
v1からV2への減衰に要する時間幅の比較により確実
に区別することができる。
Note that if the driving frequency of the ultrasonic transducer 1 and the resonance frequency of the ultrasonic transducer match, the attenuation waveforms a and b as shown in FIG. 2(e) will be obtained. The attenuation waveform a in the abnormal state and the attenuation waveform in the normal state can be reliably distinguished by comparing the time width required for the attenuation from the threshold value v1 to V2.

[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、超音波送波部から取り出した信
号のレベルが第1のスレショルド値から第2のスレショ
ルド値まで降下するのに要する時間幅が所定時間より短
いか否かで異常の有無を判定するようにしたから、超音
波振動子の駆動周波数と共振周波数とが一致しない場合
でも、第1及び第2のスレショルド値を適切に設定する
ことにより、異常が有る場合と無い場合とを確実に区別
することができ、超音波振動子の振動面の異物付着や断
線等のように、信号減衰時間の変化を伴う異常の有無を
確実に検出することができるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides an ultrasonic sensor that detects the presence or absence of an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object. Since the presence or absence of an abnormality is determined based on whether the time width required for the level of the extracted signal to drop from the first threshold value to the second threshold value is shorter than a predetermined time, the ultrasonic transducer Even when the driving frequency and the resonant frequency do not match, by appropriately setting the first and second threshold values, it is possible to reliably distinguish between cases where there is an abnormality and cases where there is no abnormality. This has the advantage that it is possible to reliably detect the presence or absence of an abnormality that is accompanied by a change in signal decay time, such as foreign matter adhering to the vibrating surface or wire breakage.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は従来
例の動作説明図、第3図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
受渡検波部、5は受渡比較部、6は報知部、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、71は発振部、72は時間幅検出部、
73は時間幅比較部、74は受渡判断部である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of a conventional example, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the present invention. 1 is an ultrasonic transducer, 2 is a wave transmitting section, 3 is a receiving amplification section, 4 is a delivery detection section, 5 is a delivery comparison section, 6 is a notification section, 7 is a control section, 8 is an amplification section, 9 is a detection section part, 10 is the first comparison part, 11
71 is a second comparison section, 71 is an oscillation section, 72 is a time width detection section,
73 is a time width comparison section, and 74 is a delivery judgment section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (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
、超音波送波部から取り出した信号のレベルが第1及び
第2のスレショルド値を下回る時刻をそれぞれ判定する
第1及び第2の比較部と、第1及び第2の比較部により
判定された時刻の差を求める時間幅検出部と、検出され
た時間幅を所定時間と比較することにより異常の有無を
判定する時間幅比較部とを設けたことを特徴とする超音
波センサ。
(1) In an ultrasonic sensor that detects the presence or absence of an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object, the levels of the signals extracted from the ultrasonic wave transmitting section are the first and second levels. a first and second comparison section that respectively determines when the time falls below a threshold value; a time width detection section that determines the difference between the times determined by the first and second comparison sections; An ultrasonic sensor comprising: a time width comparison section that determines the presence or absence of an abnormality by comparing it with time.
JP2198176A 1990-07-25 1990-07-25 Ultrasonic sensor Pending JPH0483193A (en)

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