JPH06294863A - Distance measuring device - Google Patents
Distance measuring deviceInfo
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- JPH06294863A JPH06294863A JP8467293A JP8467293A JPH06294863A JP H06294863 A JPH06294863 A JP H06294863A JP 8467293 A JP8467293 A JP 8467293A JP 8467293 A JP8467293 A JP 8467293A JP H06294863 A JPH06294863 A JP H06294863A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電磁波レーダ等にお
いて電磁波の往復時間から被測定物までの距離を演算し
て求める距離測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device for calculating the distance from a round trip time of electromagnetic waves to an object to be measured in an electromagnetic wave radar or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4,図5は電磁波を利用して被測定物
までの距離を測定する場合の基本的な測定原理を示す図
である。2. Description of the Related Art FIGS. 4 and 5 are views showing a basic measuring principle when measuring a distance to an object to be measured using electromagnetic waves.
【0003】図4に示すように、距離がLの所にある被
測定物1に電磁波を照射(発信)してその反射波を受信
する。この時、図5に示すように、電磁波の発信から受
信までの時間をtとすると、前記被測定物1までの距離
Lは、L=C×t/2で表わせる。但し、Cは光速であ
る。As shown in FIG. 4, an electromagnetic wave is radiated (transmitted) to an object to be measured 1 at a distance L and the reflected wave is received. At this time, as shown in FIG. 5, when the time from the transmission of electromagnetic waves to the reception thereof is t, the distance L to the DUT 1 can be expressed by L = C × t / 2. However, C is the speed of light.
【0004】したがって、上述の発信信号と受信信号の
時間差(t)を計測することにより、被測定物1までの
距離Lを求めることができる。この時間tを計測する方
法として、一般的には比較用のクロックを入力し、tの
時間だけカウンタでそのクロックを計数することが行わ
れている。このため、測定すべき距離の分解能はクロッ
クの周波数に依存し、例えば1mの分解能を得ようとす
る場合には150MHzの周波数が必要となる。Therefore, the distance L to the DUT 1 can be obtained by measuring the time difference (t) between the transmission signal and the reception signal. As a method of measuring this time t, generally, a clock for comparison is input and the clock is counted by a counter only for the time t. Therefore, the resolution of the distance to be measured depends on the frequency of the clock, and for example, when trying to obtain a resolution of 1 m, a frequency of 150 MHz is required.
【0005】図6は上記のように信号の時間差をクロッ
クをカウンタで計数して求める従来の距離測定装置の概
略構成を示すブロック図である。図中、2は被測定物に
電磁波パルスを照射する発信器で、この発信器2の出力
パルスと反射波パルスを受信した受信器3の出力パルス
とをパルス合成回路4に入力し、ここで発信と受信の時
間差に応じたパルス信号を生成する。FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional distance measuring apparatus for obtaining the time difference between signals by counting clocks by a counter as described above. In the figure, 2 is a transmitter for irradiating an electromagnetic wave pulse to an object to be measured, and the output pulse of the transmitter 2 and the output pulse of the receiver 3 which receives the reflected wave pulse are input to a pulse synthesizing circuit 4, where A pulse signal is generated according to the time difference between transmission and reception.
【0006】次に、上記パルス合成回路4の出力とクロ
ック発生回路5からのクロックとをアンドゲート6で比
較し、このアンドゲート6の出力クロックをカウンタ7
で計数する。そして、このカウンタ7の出力(カウント
値)に基づいて被測定物までの距離を求めることができ
る。Next, the output of the pulse synthesizing circuit 4 and the clock from the clock generating circuit 5 are compared by the AND gate 6, and the output clock of the AND gate 6 is counted by the counter 7.
Count with. Then, the distance to the object to be measured can be obtained based on the output (count value) of the counter 7.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電磁波を利用した距離測定装置にあって
は、電磁波の送信と受信の時間差をクロックの計数によ
り求めているため、1mの分解能を得るのに150MH
zもの高周波が必要となり、回路設計,実装技術が高度
なものになるとともに、使用部品が特殊なものになり、
高価なものになるという問題点があった。However, in the above-described conventional distance measuring device using electromagnetic waves, the time difference between the transmission and reception of electromagnetic waves is obtained by counting the clocks, so that a resolution of 1 m is obtained. 150 MH to get
z high frequency is required, circuit design and mounting technology are advanced, and parts used are special,
There was a problem that it became expensive.
【0008】また、統計処理により分解能を向上させる
こともあるが、この場合、10倍の分解能を得るために
は100回以上の繰り返し測定を行う必要があり、測定
データの出力間隔が大幅に長くなり、リアルタイムで測
定データを得ることができないという問題点があった。Although the resolution may be improved by statistical processing, in this case, it is necessary to repeat the measurement 100 times or more in order to obtain 10 times the resolution, and the output interval of the measurement data is significantly long. Therefore, there is a problem that measurement data cannot be obtained in real time.
【0009】この発明は、上記のような問題点に着目し
てなされたもので、高周波技術を取り入れて回路設計,
構造設計を行う必要がなく、特殊な部品も不要で、安価
に作製でき、またリアルタイムで測定データが得られる
距離測定装置を提供することを目的としている。The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and it is possible to design a circuit by incorporating high frequency technology.
It is an object of the present invention to provide a distance measuring device that does not require structural design, requires no special parts, can be manufactured at low cost, and can obtain measured data in real time.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の距離測定装置
は、電磁波パルスを被測定物に送信する発信器と、その
被測定物からの反射波パルスを受信する受信器と、前記
電磁波パルスの送信と受信の時間差に応じたパルス信号
を生成するパルス回路と、そのパルス信号の時間だけコ
ンデンサを充電する定電流充電回路と、この定電流充電
回路の出力のピーク電圧を保持するピークホールド回路
とを備え、前記保持したピーク電圧から被測定物までの
距離を演算するように構成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION A distance measuring apparatus according to the present invention comprises a transmitter for transmitting an electromagnetic wave pulse to an object to be measured, a receiver for receiving a reflected wave pulse from the object to be measured, and the electromagnetic wave pulse. A pulse circuit that generates a pulse signal according to the time difference between transmission and reception, a constant current charging circuit that charges a capacitor only for the time of the pulse signal, and a peak hold circuit that holds the peak voltage of the output of this constant current charging circuit. And is configured to calculate the distance from the held peak voltage to the object to be measured.
【0011】[0011]
【作用】この発明の距離測定装置においては、電磁波パ
ルスの送信と受信の時間差に応じたパルス信号が生成さ
れ、そのパルス信号の時間だけ定電流充電回路のコンデ
ンサが充電される。そして、この定電流充電回路の出力
のピーク電圧がピークホールド回路により保持され、そ
のピーク電圧から被測定物までの距離が演算される。In the distance measuring apparatus of the present invention, a pulse signal is generated according to the time difference between the transmission and the reception of the electromagnetic wave pulse, and the capacitor of the constant current charging circuit is charged for the time of the pulse signal. Then, the peak voltage of the output of the constant current charging circuit is held by the peak hold circuit, and the distance from the peak voltage to the object to be measured is calculated.
【0012】[0012]
【実施例】図1はこの発明の一実施例の回路構成を示す
ブロック図である。図において、2は単発の電磁波パル
スを被測定物に送信する発信器、3はその被測定物から
の反射波パルスを受信する受信器、4は上記電磁波パル
スの送信と受信の時間差に応じたパルス信号を生成する
パルス合成回路で、発信器2の発信パルス信号S1と受
信器3の受信パルス信号S2とを入力して合成し、電磁
波が被測定物との間で往復に要した時間tだけH(高レ
ベル)またはL(低レベル)になるパルス信号S3を出
力する。FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 2 is a transmitter for transmitting a single electromagnetic wave pulse to the DUT, 3 is a receiver for receiving a reflected wave pulse from the DUT, and 4 is a time difference between the transmission and reception of the electromagnetic pulse. In a pulse synthesizing circuit for generating a pulse signal, an outgoing pulse signal S1 of the oscillator 2 and a received pulse signal S2 of the receiver 3 are input and synthesized, and the time t required for the electromagnetic wave to make a round trip with the object to be measured. Only the pulse signal S3 that becomes H (high level) or L (low level) is output.
【0013】8は上記パルス信号S3の時間だけコンデ
ンサを充電する定電流充電回路、9はこの定電流充電回
路8の出力信号S4のピーク電圧を保持するピークホー
ルド回路で、ここで保持されたピーク電圧の出力信号S
5から被測定物までの距離が演算されるようになってい
る。Reference numeral 8 is a constant current charging circuit that charges the capacitor only for the time of the pulse signal S3, and 9 is a peak hold circuit that holds the peak voltage of the output signal S4 of the constant current charging circuit 8. Voltage output signal S
The distance from 5 to the object to be measured is calculated.
【0014】図2は上記回路の動作を示すタイミングチ
ャートであり、図1の各部の出力信号S1〜S5の波形
を示している。パルス合成回路4にて電磁波の送信と受
信の時間差に応じたパルス信号S3を生成するまでの手
法は図6の回路と同様であるが、ここでは電磁波が往復
に要した時間tだけHになるパルス信号S3を出力して
いる。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the above circuit, showing the waveforms of the output signals S1 to S5 of the respective parts of FIG. The method until the pulse synthesizing circuit 4 generates the pulse signal S3 according to the time difference between the transmission and the reception of the electromagnetic wave is the same as that of the circuit of FIG. 6, but here the electromagnetic wave becomes H only for the time t required for the round trip. The pulse signal S3 is output.
【0015】そして、このパルス信号S3で定電流充電
回路8を所定の時間tだけ作動させ、コンデンサを定電
流で充電させる。この時、コンデンサの両端電圧Vcは
時間tに比例して上昇し(図2のS4参照)、Vc=a
×tとして表わせる。但し、a=(1/C1)・iで、
C1はコンデンサの容量、iは充電電流である。The pulse current S3 operates the constant current charging circuit 8 for a predetermined time t to charge the capacitor with a constant current. At this time, the voltage Vc across the capacitor rises in proportion to time t (see S4 in FIG. 2), and Vc = a
It can be expressed as xt. However, with a = (1 / C1) · i,
C1 is the capacity of the capacitor, and i is the charging current.
【0016】ここで、上記の時間tは100mの距離で
も667nsと非常に短いため、コンデンサの両端電圧
Vcのピーク値を次段のピークホールド回路9により一
定の時間だけ保持し、その電圧値を読み取るようにして
いる。そして、この読み取った電圧値から被測定物まで
の距離を演算で求める。Since the time t is very short at 667 ns even at a distance of 100 m, the peak value of the voltage Vc across the capacitor is held for a fixed time by the peak hold circuit 9 in the next stage, and the voltage value is held. I try to read it. Then, the distance from the read voltage value to the measured object is calculated.
【0017】このように、高いクロック周波数を用いな
くても充分な距離分解能を得ることができ、高周波技術
を取り入れて回路設計,構造設計を行う必要がない。ま
た特殊な部品も不要で、安価に作製することができると
ともに、低いクロック周波数を用いて統計処理により分
解能を上げる必要がないので、リアルタイムで測定デー
タを得ることができる。As described above, it is possible to obtain a sufficient distance resolution without using a high clock frequency, and it is not necessary to introduce a high frequency technology to design a circuit and a structure. In addition, no special parts are required, the device can be manufactured at low cost, and since it is not necessary to increase the resolution by statistical processing using a low clock frequency, measurement data can be obtained in real time.
【0018】図3は図1の回路の具体例を示したもので
ある。パルス合成回路4は、オアゲート11とフリップ
フロップ12により構成されており、オアゲート11で
発信信号と受信信号が混合され、フリップフロップ12
のクロック(CLK)端子に入力される。これにより、
上述の時間tだけHまたはLになる信号が生成される。FIG. 3 shows a concrete example of the circuit shown in FIG. The pulse synthesizing circuit 4 is composed of an OR gate 11 and a flip-flop 12. The OR gate 11 mixes the transmission signal and the reception signal, and the flip-flop 12
Is input to the clock (CLK) terminal. This allows
A signal that becomes H or L for the time t described above is generated.
【0019】定電流充電回路8は、分圧用の抵抗13,
14、演算増幅器15、電流制限用の抵抗16、トラン
ジスタ17、アナログスイッチ18、及び前述の充電用
のコンデンサ19により構成されている。そして、コン
デンサ19の両端に接続されたアナログスイッチ18に
より、フリップフロップ12の反転出力がLの時のみコ
ンデンサ19が定電流充電される。The constant current charging circuit 8 includes a voltage dividing resistor 13,
14, an operational amplifier 15, a current limiting resistor 16, a transistor 17, an analog switch 18, and the above-described charging capacitor 19. The analog switch 18 connected to both ends of the capacitor 19 charges the capacitor 19 with a constant current only when the inverted output of the flip-flop 12 is L.
【0020】またピークホールド回路9は、トランジス
タ17のコレクタ出力が入力される演算増幅器20、そ
の出力側に接続されたダイオード21、アナログスイッ
チ22とコンデンサ23の並列回路、及びコンデンサ2
3の端子電圧が入力される演算増幅器24により構成さ
れており、時間−電圧変換を行って後段のCPUがその
電圧を読み取りなどするまでコンデンサ19のピーク電
圧を保持する。そして、CPUが電圧を読み取った後、
アナログスイッチ22でコンデンサ23を放電させると
ともに、フリップフロップ12をリセットする。The peak hold circuit 9 includes an operational amplifier 20 to which the collector output of the transistor 17 is input, a diode 21 connected to the output side of the operational amplifier 20, a parallel circuit of an analog switch 22 and a capacitor 23, and a capacitor 2.
It is composed of an operational amplifier 24 to which the terminal voltage of 3 is inputted, and holds the peak voltage of the capacitor 19 until time-voltage conversion is performed and the subsequent CPU reads the voltage. Then, after the CPU reads the voltage,
The analog switch 22 discharges the capacitor 23 and resets the flip-flop 12.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電磁
波パルスの送信と受信の時間差に応じたパルス信号を生
成して、そのパルス信号の時間だけ定電流充電回路でコ
ンデンサを充電し、このコンデンサの端子電圧のピーク
値を保持してそのピーク値から被測定物までの距離を演
算するようにしたため、高いクロック周波数を用いなく
ても充分な距離分解能を得ることができ、高周波技術を
取り入れて回路設計,構造設計を行う必要がなく、特殊
な部品も不要で、安価に作製でき、また統計処理で分解
能を上げる必要がないので、リアルタイムで測定データ
が得られるという効果がある。As described above, according to the present invention, a pulse signal is generated according to a time difference between transmission and reception of an electromagnetic wave pulse, and a constant current charging circuit charges a capacitor only for the time of the pulse signal. Since the peak value of the terminal voltage of this capacitor is held and the distance from the peak value to the DUT is calculated, sufficient distance resolution can be obtained without using a high clock frequency, and high-frequency technology can be used. Since there is no need to incorporate and design circuits and structures, no special parts are required, it can be manufactured at low cost, and there is no need to increase the resolution by statistical processing, there is the effect that measurement data can be obtained in real time.
【図1】 この発明の一実施例の回路構成を示すブロッ
ク図FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】 図1の回路の動作を示すタイミングチャートFIG. 2 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG.
【図3】 図1の回路の具体例を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the circuit of FIG.
【図4】 電磁波を利用して距離を測定する場合の測定
原理を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing the measurement principle when measuring a distance using electromagnetic waves.
【図5】 電磁波を利用して距離を測定する場合の測定
原理を示す説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing the measurement principle when measuring a distance using electromagnetic waves.
【図6】 従来例を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example.
1 被測定物 2 発信器 3 受信器 4 パルス合成回路 8 定電流充電回路 9 ピークホールド回路 19 コンデンサ 1 DUT 2 Transmitter 3 Receiver 4 Pulse synthesis circuit 8 Constant current charging circuit 9 Peak hold circuit 19 Capacitor
Claims (1)
器と、その被測定物からの反射波パルスを受信する受信
器と、前記電磁波パルスの送信と受信の時間差に応じた
パルス信号を生成するパルス回路と、そのパルス信号の
時間だけコンデンサを充電する定電流充電回路と、この
定電流充電回路の出力のピーク電圧を保持するピークホ
ールド回路とを備え、前記保持したピーク電圧から被測
定物までの距離を演算することを特徴とする距離測定装
置。1. A transmitter for transmitting an electromagnetic wave pulse to an object to be measured, a receiver for receiving a reflected wave pulse from the object to be measured, and a pulse signal according to a time difference between transmission and reception of the electromagnetic wave pulse. Pulse circuit, a constant current charging circuit that charges the capacitor only for the time of the pulse signal, and a peak hold circuit that holds the peak voltage of the output of this constant current charging circuit, and the measured object from the held peak voltage. Distance measuring device characterized by calculating the distance to.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8467293A JPH06294863A (en) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | Distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8467293A JPH06294863A (en) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | Distance measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06294863A true JPH06294863A (en) | 1994-10-21 |
Family
ID=13837208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8467293A Withdrawn JPH06294863A (en) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | Distance measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06294863A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008134101A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Niigata Univ | Pulse width measuring device, and distance measuring device equipped therewith |
JP2011122840A (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Analog signal processing circuit, and distance and strength measurement system using the same |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP8467293A patent/JPH06294863A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008134101A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Niigata Univ | Pulse width measuring device, and distance measuring device equipped therewith |
JP2011122840A (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Analog signal processing circuit, and distance and strength measurement system using the same |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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