JPH0535393B2 - - Google Patents
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- JPH0535393B2 JPH0535393B2 JP6653684A JP6653684A JPH0535393B2 JP H0535393 B2 JPH0535393 B2 JP H0535393B2 JP 6653684 A JP6653684 A JP 6653684A JP 6653684 A JP6653684 A JP 6653684A JP H0535393 B2 JPH0535393 B2 JP H0535393B2
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- Japan
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- ultrasonic
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/04—Systems determining presence of a target
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は超音波を用いて物体の有無を検出する
超音波物体検出装置に関するものである。
超音波物体検出装置に関するものである。
従来技術とその問題点
超音波物体検出装置には電気信号を超音波に変
換する超音波変換素子が用いられるが、この変換
素子の音圧は周波数に依存しており共振周波数
Foの付近で最大の音圧を発生する。共振周波数
Foは超音波変換素子の夫々について個々にばら
つきがあり、又同一素子であつても温度変化等に
よつてわずかに変動するため同一種類の超音波変
換素子を用いた場合には、例えば±10％程度の変
化幅を持つと考える必要がある。従つて超音波物
体検出装置の感度を高めるため調整により変換素
子の駆動周波数を共振周波数Foに合わせて最大
音圧を発生させていた。そして温度変化による共
振周波数の変動に駆動周波数を対応させるため、
駆動回路に温度補償回路を設ける必要があつた。
このように個々の超音波変換素子毎に共振周波数
を合わせたり温度補償回路を設ける必要がある
が、その調整は繁雑で温度補償回路を用いても温
度係数の相違等によつて常に共振周波数Fo付近
で使用することが困難であるという問題点があつ
た。
換する超音波変換素子が用いられるが、この変換
素子の音圧は周波数に依存しており共振周波数
Foの付近で最大の音圧を発生する。共振周波数
Foは超音波変換素子の夫々について個々にばら
つきがあり、又同一素子であつても温度変化等に
よつてわずかに変動するため同一種類の超音波変
換素子を用いた場合には、例えば±10％程度の変
化幅を持つと考える必要がある。従つて超音波物
体検出装置の感度を高めるため調整により変換素
子の駆動周波数を共振周波数Foに合わせて最大
音圧を発生させていた。そして温度変化による共
振周波数の変動に駆動周波数を対応させるため、
駆動回路に温度補償回路を設ける必要があつた。
このように個々の超音波変換素子毎に共振周波数
を合わせたり温度補償回路を設ける必要がある
が、その調整は繁雑で温度補償回路を用いても温
度係数の相違等によつて常に共振周波数Fo付近
で使用することが困難であるという問題点があつ
た。
発明の目的
本発明はこのような従来の調整物体検出装置の
問題点に鑑みてなされたものであつて、駆動周波
数を所定範囲で変化させることによつて常に共振
点を含む周波数によつて動作させることができる
超音波物体検出装置を提供することを目的とす
る。
問題点に鑑みてなされたものであつて、駆動周波
数を所定範囲で変化させることによつて常に共振
点を含む周波数によつて動作させることができる
超音波物体検出装置を提供することを目的とす
る。
発明の構成と効果
本発明は入力電圧の変化に応じて発振周波数が
変化する電圧制御発振器と、特定共振周波数で送
波音圧のピークを持ち、電圧制御発振器の発振出
力によつて駆動される超音波送波器と、所定の周
期を有し、超音波送波器の共振周波数に対応する
電圧制御発振器の入力電圧を含む所定範囲の連続
的に変化する制御電圧信号を発生して電圧制御発
振器に出力する第２の発振器と、超音波受波器
と、超音波受波器の出力を検波する検波器と、検
波器からの出力を所定の閾値レベルで弁別し、信
号を出力する比較器と、比較器からの信号により
物体検出信号を出力する出力回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
変化する電圧制御発振器と、特定共振周波数で送
波音圧のピークを持ち、電圧制御発振器の発振出
力によつて駆動される超音波送波器と、所定の周
期を有し、超音波送波器の共振周波数に対応する
電圧制御発振器の入力電圧を含む所定範囲の連続
的に変化する制御電圧信号を発生して電圧制御発
振器に出力する第２の発振器と、超音波受波器
と、超音波受波器の出力を検波する検波器と、検
波器からの出力を所定の閾値レベルで弁別し、信
号を出力する比較器と、比較器からの信号により
物体検出信号を出力する出力回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、駆動
周波数を共振周波数に一致させるために従来必要
であつた厳密な調整を行う必要は全くなくなる。
そして無調整で常に共振周波数を含む周波数の信
号で超音波送波器が駆動されるため、常に最高感
度で超音波物体検出装置を用いることが可能とな
る。又温度変化等によつて共振周波数が変動する
場合にも超音波送受波器の駆動周波数は共振周波
数を含んでいるため、そのまま最高感度で用いる
ことができ極めて使い易い超音波物体検出装置と
することができる。
周波数を共振周波数に一致させるために従来必要
であつた厳密な調整を行う必要は全くなくなる。
そして無調整で常に共振周波数を含む周波数の信
号で超音波送波器が駆動されるため、常に最高感
度で超音波物体検出装置を用いることが可能とな
る。又温度変化等によつて共振周波数が変動する
場合にも超音波送受波器の駆動周波数は共振周波
数を含んでいるため、そのまま最高感度で用いる
ことができ極めて使い易い超音波物体検出装置と
することができる。
実施例の説明
第１図は本発明による調整物体検出装置の一実
施例を示すブロツク図である。本図において発振
器１は電圧VlからVhまでの電圧を連続して発生
する発振器であつて、例えば周期ｔの三角波発振
器を用いる。この三角波発振出力は電圧制御発振
器２に与えられる。電圧制御発振器２は発振器１
より与えられるVl〜Vhまでの電圧に対応した周
波数の信号を発生する発振器であつて、電圧Vl
に対応する周波数Fl、電圧Vhに対応する周波数
Fhの間の周波数の超音波信号を発生する。電圧
制御発振器２の出力は電力増幅器３に伝えられ
る。電力増幅器３はこの出力を増幅して超音波送
波器４を駆動する増幅器である。一方受波器側は
超音波物体検出装置の前面に超音波受波器５が設
けられ、反射された超音波信号を電気信号に変換
している。そしてその出力端には受波信号を増幅
する増幅器６が設けられる。増幅器６は受波信号
を増幅するもので、その出力は検波器７に与えら
れる。検波器７は入力信号を検波して包絡線信号
を得るものであつてその出力はレベルコンパレー
タ８に与えられる。レベルコンパレータ８は所定
のスレツシユホールドレベルVsにより信号を弁
別して入力信号を方形波に変換する比較器であつ
て、その出力を単安定マルチバイブレータ９に与
える。単安定マルチバイブレータ９はリトリガ可
能な単安定マルチバイブレータから成る出力回路
であつて、その出力パルスは発振器１の三角波の
周期ｔの1/2の時間t/2以上の時間幅を有するパル
ス信号を発生するものとし、その出力を検出出力
としている。
施例を示すブロツク図である。本図において発振
器１は電圧VlからVhまでの電圧を連続して発生
する発振器であつて、例えば周期ｔの三角波発振
器を用いる。この三角波発振出力は電圧制御発振
器２に与えられる。電圧制御発振器２は発振器１
より与えられるVl〜Vhまでの電圧に対応した周
波数の信号を発生する発振器であつて、電圧Vl
に対応する周波数Fl、電圧Vhに対応する周波数
Fhの間の周波数の超音波信号を発生する。電圧
制御発振器２の出力は電力増幅器３に伝えられ
る。電力増幅器３はこの出力を増幅して超音波送
波器４を駆動する増幅器である。一方受波器側は
超音波物体検出装置の前面に超音波受波器５が設
けられ、反射された超音波信号を電気信号に変換
している。そしてその出力端には受波信号を増幅
する増幅器６が設けられる。増幅器６は受波信号
を増幅するもので、その出力は検波器７に与えら
れる。検波器７は入力信号を検波して包絡線信号
を得るものであつてその出力はレベルコンパレー
タ８に与えられる。レベルコンパレータ８は所定
のスレツシユホールドレベルVsにより信号を弁
別して入力信号を方形波に変換する比較器であつ
て、その出力を単安定マルチバイブレータ９に与
える。単安定マルチバイブレータ９はリトリガ可
能な単安定マルチバイブレータから成る出力回路
であつて、その出力パルスは発振器１の三角波の
周期ｔの1/2の時間t/2以上の時間幅を有するパル
ス信号を発生するものとし、その出力を検出出力
としている。
次の本実施例の超音波物体検出装置の動作につ
いて第２図の波形図及び第３図の周波数特性図を
参照しつつ説明する。第２図ａは発振器１の三角
波発振出力を示す波形図であつて、その出力電圧
に対応して連続的に変化する周波数の信号が電圧
制御発振器２より得られる。この出力が電力増幅
器３によつて増幅されて超音波送波器４に与えら
れる。ここで常温のときに超音波送波器４の共振
周波数Foが第３図の曲線Ａに示すように発振器
１の電圧Vl，Vhに対応する周波数Fl，Fhの中間
になるようにあらかじめ電圧制御発振器２の発振
周波数を設定しておく。そうすれば両端の周波数
Fl，Fhはいずれも最大音圧レベルよりも低いレ
ベルの音圧となる。従つて第２図ａに示すように
超音波送波器４からは電圧Vhに対応する周波数
Fhと電圧Vlに対応する周波数Flまで連続的に変
化しつつ、且つ周波数Fh，Flで駆動されるとき
に音圧レベルが低く、その中間の周波数Foで駆
動されるときに最大の音圧を有し、周期ｔ／２で
変化するバースト波形が得られることとなる。こ
こで第１図に示すように物体１０が存在すれば、
超音波受波器５はこの反射波信号を受波し増幅器
６によつて増幅する。第２図ｂはこの受波信号を
示している。そしてその増幅出力を検波器７によ
つて検波すれば、第２図ｂに示す信号の包絡線に
対応した周期ｔ／２の波形が得られる。そして第
２図ｃに示したスレツシユホールドレベルVsを
有するレベルコンパレータ８によつてその出力電
圧を弁別すれば第２図ｄに示す方形波信号が得ら
れる。物体１０が到来する時刻ｔ１にこの方形波
パルスが単安定マルチバイブレータ９に与えられ
るので、単安定マルチバイブレータ９はトリガさ
れて第２図ｅに示すように出力を出す。そして物
体１０が存在する間はその出力パルスが終了する
前に1/2ｔの周期で連続して単安定マルチバイブ
レータ９がトリガされるため、その出力は第２図
ｅに示すように連続することとなり、物体検知出
力とすることができる。そして物体が存在しなく
なれば超音波受波器５に反射波信号が与えられな
くなるので、単安定マルチバイブレータ９の出力
パルスが終了する時点で検出出力がなくなる。
いて第２図の波形図及び第３図の周波数特性図を
参照しつつ説明する。第２図ａは発振器１の三角
波発振出力を示す波形図であつて、その出力電圧
に対応して連続的に変化する周波数の信号が電圧
制御発振器２より得られる。この出力が電力増幅
器３によつて増幅されて超音波送波器４に与えら
れる。ここで常温のときに超音波送波器４の共振
周波数Foが第３図の曲線Ａに示すように発振器
１の電圧Vl，Vhに対応する周波数Fl，Fhの中間
になるようにあらかじめ電圧制御発振器２の発振
周波数を設定しておく。そうすれば両端の周波数
Fl，Fhはいずれも最大音圧レベルよりも低いレ
ベルの音圧となる。従つて第２図ａに示すように
超音波送波器４からは電圧Vhに対応する周波数
Fhと電圧Vlに対応する周波数Flまで連続的に変
化しつつ、且つ周波数Fh，Flで駆動されるとき
に音圧レベルが低く、その中間の周波数Foで駆
動されるときに最大の音圧を有し、周期ｔ／２で
変化するバースト波形が得られることとなる。こ
こで第１図に示すように物体１０が存在すれば、
超音波受波器５はこの反射波信号を受波し増幅器
６によつて増幅する。第２図ｂはこの受波信号を
示している。そしてその増幅出力を検波器７によ
つて検波すれば、第２図ｂに示す信号の包絡線に
対応した周期ｔ／２の波形が得られる。そして第
２図ｃに示したスレツシユホールドレベルVsを
有するレベルコンパレータ８によつてその出力電
圧を弁別すれば第２図ｄに示す方形波信号が得ら
れる。物体１０が到来する時刻ｔ１にこの方形波
パルスが単安定マルチバイブレータ９に与えられ
るので、単安定マルチバイブレータ９はトリガさ
れて第２図ｅに示すように出力を出す。そして物
体１０が存在する間はその出力パルスが終了する
前に1/2ｔの周期で連続して単安定マルチバイブ
レータ９がトリガされるため、その出力は第２図
ｅに示すように連続することとなり、物体検知出
力とすることができる。そして物体が存在しなく
なれば超音波受波器５に反射波信号が与えられな
くなるので、単安定マルチバイブレータ９の出力
パルスが終了する時点で検出出力がなくなる。
ここで常温の場合には電圧Voに対応して共振
周波数Foの信号が超音波送波器４に与えられる
が、温度が低くなれば例えば第３図の曲線Ｂに示
すように超音波送波器の共振点が下がつてFo１
（Fo１＜Fo）が共振周波数となる。この場合も電
圧制御発振器２の出力は、FlとFhの間の周波数
が連続して変化する信号が電力増幅器３を介して
超音波送波器４に与えられるので、超音波送波器
４の超音波出力は最大音圧レベルを有する共振点
Fo１を含むものとなる。そしてその出力はｔ／
２の周期で変化するので常温の場合と同様に最高
感度で物体を検出することが可能となる。又周囲
温度が高温となる第３図の曲線Ｃに示すように超
音波送波器４の温度特性が高温側にずれた場合に
も、電力増幅器３より与えられる超音波駆動信号
は高温時の共振周波数Fo２を含んでいるので、
第２図ｂに示す波形と同一で位相だけがずれた受
波出力が得られることとなり、常温時及び低温時
の場合と同様に最高感度で超音波物体検出装置を
動作させることが可能となる。又他の環境の変化
や経年変化等により共振周波数が変動した場合に
も、FlとFhの間の変動であれば調整を行うこと
なくそのまま最高感度で超音波物体検出装置を動
作させることができる。
周波数Foの信号が超音波送波器４に与えられる
が、温度が低くなれば例えば第３図の曲線Ｂに示
すように超音波送波器の共振点が下がつてFo１
（Fo１＜Fo）が共振周波数となる。この場合も電
圧制御発振器２の出力は、FlとFhの間の周波数
が連続して変化する信号が電力増幅器３を介して
超音波送波器４に与えられるので、超音波送波器
４の超音波出力は最大音圧レベルを有する共振点
Fo１を含むものとなる。そしてその出力はｔ／
２の周期で変化するので常温の場合と同様に最高
感度で物体を検出することが可能となる。又周囲
温度が高温となる第３図の曲線Ｃに示すように超
音波送波器４の温度特性が高温側にずれた場合に
も、電力増幅器３より与えられる超音波駆動信号
は高温時の共振周波数Fo２を含んでいるので、
第２図ｂに示す波形と同一で位相だけがずれた受
波出力が得られることとなり、常温時及び低温時
の場合と同様に最高感度で超音波物体検出装置を
動作させることが可能となる。又他の環境の変化
や経年変化等により共振周波数が変動した場合に
も、FlとFhの間の変動であれば調整を行うこと
なくそのまま最高感度で超音波物体検出装置を動
作させることができる。
尚本実施例は発振器１として三角波発振器を用
いたが、電圧Vh〜Vlの間で変化するサイン波の
発振器を用いることも可能である。
いたが、電圧Vh〜Vlの間で変化するサイン波の
発振器を用いることも可能である。
又本実施例は反射型の超音波物体検出装置につ
いて説明したが、透過型の超音波物体検出装置に
ついても本発明を適用することができる。
いて説明したが、透過型の超音波物体検出装置に
ついても本発明を適用することができる。
第１図は本発明による超音波物体検出装置の一
実施例を示すブロツク図、第２図はその各部の波
形を示す波形図、第３図は温度変化に対応する超
音波送波器の周波数特性を示すグラフである。 １……発振器、２……電圧制御発振器、３……
電力増幅器、４……超音波送波器、５……超音波
受波器、６……増幅器、７……検波器、８……レ
ベルコンパレータ、９……単安定マルチバイブレ
ータ。
実施例を示すブロツク図、第２図はその各部の波
形を示す波形図、第３図は温度変化に対応する超
音波送波器の周波数特性を示すグラフである。 １……発振器、２……電圧制御発振器、３……
電力増幅器、４……超音波送波器、５……超音波
受波器、６……増幅器、７……検波器、８……レ
ベルコンパレータ、９……単安定マルチバイブレ
ータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力電圧の変化に応じて発振周波数が変化す
る電圧制御発振器と、 特定共振周波数で送波音圧のピークを持ち、前
記電圧制御発振器の発振力によつて駆動される超
音波送波器と、 所定の周期を有し、前記超音波送波器の共振周
波数に対応する前記電圧制御発振器の入力電圧を
含む所定範囲の連続的に変化する制御電圧信号を
発生して前記電圧制御発振器に出力する第２の発
振器と、 超音波受波器と、 前記超音波受波器の出力を検波する検波器と、 前記検波器からの出力を所定の閾値レベルで弁
別し、信号を出力する比較器と、 前記比較器からの信号により物体検出信号を出
力する出力回路と、 を具備することを特徴とする超音波物体検出装
置。 ２ 前記出力回路は、前記比較器出力によつてト
リガされ、前記第２の発振器の発振周期の1/2以
上のパルス幅を有するパルスを発生し、物体検知
信号として出力する単安定マルチバイブレータで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超音波物体検出装置。 ３ 前記第２の発振器は三角波発振器であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
物体検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653684A JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653684A JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209192A JPS60209192A (ja) | 1985-10-21 |
| JPH0535393B2 true JPH0535393B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=13318713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6653684A Granted JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60209192A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0248886U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6653684A patent/JPS60209192A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60209192A (ja) | 1985-10-21 |
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