JPH0643686Y2 - 超音波測距装置 - Google Patents
超音波測距装置Info
- Publication number
- JPH0643686Y2 JPH0643686Y2 JP1987108024U JP10802487U JPH0643686Y2 JP H0643686 Y2 JPH0643686 Y2 JP H0643686Y2 JP 1987108024 U JP1987108024 U JP 1987108024U JP 10802487 U JP10802487 U JP 10802487U JP H0643686 Y2 JPH0643686 Y2 JP H0643686Y2
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- Japan
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- signal
- voltage
- frequency
- ultrasonic
- output
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、バースト超音波を送信しこのバースト超音波
の反射波の伝播時間により測定面までの距離を測定する
超音波測距装置に係り、特にノイズ対信号の比を改善し
た超音波測距装置に関する。
の反射波の伝播時間により測定面までの距離を測定する
超音波測距装置に係り、特にノイズ対信号の比を改善し
た超音波測距装置に関する。
＜従来の技術＞ 超音波測距装置では超音波送受波器からバースト超音波
を送信しこのバースト超音波の反射波の伝播時間により
測定面までの距離を測定するが、この場合に測定面に例
えば泡、ゴミ、或いは波立ちなどがあるとその反射波の
振幅は振幅１から振幅1/1000ぐらいまで大幅に変化す
る。
を送信しこのバースト超音波の反射波の伝播時間により
測定面までの距離を測定するが、この場合に測定面に例
えば泡、ゴミ、或いは波立ちなどがあるとその反射波の
振幅は振幅１から振幅1/1000ぐらいまで大幅に変化す
る。
従って、安定な信号検出を行うために受信回路で受信信
号に対して自動利得制御を施し、ピーク値が一定になる
ように制御し、さらに所定のしきい値VTHを設けてこの
しきい値VTHを越えた信号を受信した時点で受信波を検
出している。
号に対して自動利得制御を施し、ピーク値が一定になる
ように制御し、さらに所定のしきい値VTHを設けてこの
しきい値VTHを越えた信号を受信した時点で受信波を検
出している。
＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、この従来の超音波測距装置では、（イ）
外来ノイズには電源からのインパルス的なノイズ、トラ
ンシーバノイズ、などがあるが、この従来の超音波測距
装置は反射波のレベルを検知して受信信号としていたの
で、しきい値VTHを越えたものはノイズでも信号と誤認
する。特に、反射波の振幅が低下するとS/N比が低下
し、外来ノイズに弱くなり、（ロ）さらに、この従来の
超音波測距装置では受信信号の安定性を確保するため
に、数ボルトまで微弱な反射波を増幅するので、受信回
路の増幅度は数1000倍も必要とし回路構成も複雑になる
という問題がある。
外来ノイズには電源からのインパルス的なノイズ、トラ
ンシーバノイズ、などがあるが、この従来の超音波測距
装置は反射波のレベルを検知して受信信号としていたの
で、しきい値VTHを越えたものはノイズでも信号と誤認
する。特に、反射波の振幅が低下するとS/N比が低下
し、外来ノイズに弱くなり、（ロ）さらに、この従来の
超音波測距装置では受信信号の安定性を確保するため
に、数ボルトまで微弱な反射波を増幅するので、受信回
路の増幅度は数1000倍も必要とし回路構成も複雑になる
という問題がある。
＜問題点を解決するための手段＞ この考案は、以上の問題点を解決するために、超音波送
受波器からキャリア周波数（fO）を含むバースト超音波
をタイミング信号（ST）に同期して送信しこのバースト
超音波の反射波の伝播時間により測定面までの距離を測
定する超音波測距装置において、先の反射波を増幅して
増幅信号（Sa）として出力する増幅手段（14）と、この
増幅信号（Sa）を波形整形して先のキャリア周波数信号
に比例した電圧信号（Vb）に変換する周波数／電圧変換
手段（15）と、この電圧信号（Vb）の大きさが所定のレ
ベルの範囲にあるときに受信信号（Vr）を発信する信号
判定手段（16）と、先のタイミング信号（ST）の送出か
らこの受信信号（Vr）を受信するまでの時間を計測して
この時間差から先の測定面までの距離を演算する演算手
段（17）とを具備するようにしたものである。
受波器からキャリア周波数（fO）を含むバースト超音波
をタイミング信号（ST）に同期して送信しこのバースト
超音波の反射波の伝播時間により測定面までの距離を測
定する超音波測距装置において、先の反射波を増幅して
増幅信号（Sa）として出力する増幅手段（14）と、この
増幅信号（Sa）を波形整形して先のキャリア周波数信号
に比例した電圧信号（Vb）に変換する周波数／電圧変換
手段（15）と、この電圧信号（Vb）の大きさが所定のレ
ベルの範囲にあるときに受信信号（Vr）を発信する信号
判定手段（16）と、先のタイミング信号（ST）の送出か
らこの受信信号（Vr）を受信するまでの時間を計測して
この時間差から先の測定面までの距離を演算する演算手
段（17）とを具備するようにしたものである。
＜作用＞ 所定の周波数を持つバースト超音波をロジックレベルの
周波数に変換してこの周波数を対応する電圧信号に変換
し、この電圧信号が所定のレベルの範囲にあるときに受
信信号を発信する周波数弁別機能を持たせてバースト超
音波とは異なる周波数を持つノイズとの弁別を行う。
周波数に変換してこの周波数を対応する電圧信号に変換
し、この電圧信号が所定のレベルの範囲にあるときに受
信信号を発信する周波数弁別機能を持たせてバースト超
音波とは異なる周波数を持つノイズとの弁別を行う。
＜実施例＞ 以下、本考案の実施例について図面に基づき説明する。
第１図は本考案の全体の構成を示すブロック図である。
第１図は本考案の全体の構成を示すブロック図である。
タイミング回路10から一定の周期でタイミング信号STを
駆動回路11に送出する。駆動回路11はこれにより送受波
器12を駆動し、送受波器12はキヤリヤ周波数fOのバース
ト超音波Sbを測定面13に放射する。測定面13で反射した
キヤリヤ周波数fOの反射波Srは送受波器12で受波され電
気信号に変換される。
駆動回路11に送出する。駆動回路11はこれにより送受波
器12を駆動し、送受波器12はキヤリヤ周波数fOのバース
ト超音波Sbを測定面13に放射する。測定面13で反射した
キヤリヤ周波数fOの反射波Srは送受波器12で受波され電
気信号に変換される。
この電気信号は増幅器14で増幅され、その出力信号Saは
周波数／電圧変換器15で出力信号Saの持つキヤリヤ周波
数fOに比例する電圧信号Vbに変換されて信号判定回路16
に入力される。信号判定回路16は電圧信号Vbの大きさが
所定のレベル範囲の中にあるか否かの判定をすると共に
キヤリヤ周波数fOに対応する電圧信号Vbの幅が所定幅τ
１の中にあるか否かの判定を行う。電圧信号Vbの大きさ
が所定のレベル範囲の中にあれば電圧信号Voを出力し、
なければ出力をセットする。さらに、所定幅τ１の中に
電圧信号Voの幅が入る場合には受信信号Vrを出し、所定
幅τ１の中に電圧信号Voの幅が入らない場合には受信信
号Vrを出さない。
周波数／電圧変換器15で出力信号Saの持つキヤリヤ周波
数fOに比例する電圧信号Vbに変換されて信号判定回路16
に入力される。信号判定回路16は電圧信号Vbの大きさが
所定のレベル範囲の中にあるか否かの判定をすると共に
キヤリヤ周波数fOに対応する電圧信号Vbの幅が所定幅τ
１の中にあるか否かの判定を行う。電圧信号Vbの大きさ
が所定のレベル範囲の中にあれば電圧信号Voを出力し、
なければ出力をセットする。さらに、所定幅τ１の中に
電圧信号Voの幅が入る場合には受信信号Vrを出し、所定
幅τ１の中に電圧信号Voの幅が入らない場合には受信信
号Vrを出さない。
演算回路17はタイミング回路10からのタイミング信号ST
の送出からこの受信信号Vrを受信するまでの時間を計測
してこの時間差から測定面13までの距離を測定する。
の送出からこの受信信号Vrを受信するまでの時間を計測
してこの時間差から測定面13までの距離を測定する。
一方、増幅器14の出力に周波数fNを持つノイズ電圧SNも
混入するが、周波数／電圧変換器15はこのノイズ電圧SN
の持つ周波数fNに比例するノイズ電圧VNに変換する。し
かし、このノイズ電圧VNは一般にキヤリヤ周波数fOとは
異なっているので、その大きさが異なり信号判定回路16
での所定レベル範囲の中に入らず、ノイズを除去するこ
とができる。
混入するが、周波数／電圧変換器15はこのノイズ電圧SN
の持つ周波数fNに比例するノイズ電圧VNに変換する。し
かし、このノイズ電圧VNは一般にキヤリヤ周波数fOとは
異なっているので、その大きさが異なり信号判定回路16
での所定レベル範囲の中に入らず、ノイズを除去するこ
とができる。
第２図は周波数／電圧変換器15の詳細を示す実施例、第
３図は信号判定回路の詳細を示す実施例、第４図はノイ
ズ電圧が混入した場合のこれ等の各部の動作を説明する
波形図である。
３図は信号判定回路の詳細を示す実施例、第４図はノイ
ズ電圧が混入した場合のこれ等の各部の動作を説明する
波形図である。
増幅器14からの出力信号Sa（第４図（イ））は抵抗R1を
介して比較器Q1の非反転入力端（＋）に入力される。そ
の反転入力端（−）は電源電圧Ebを抵抗R2とR3で分圧し
た比較電圧VRが印加されている。そして、その出力端は
抵抗R4でプルアップされ、その出力は入力の他端が共通
電位点COMに接続されたエクスクルスイブオアゲートQ2
の入力の一端に印加されている。この構成により、比較
器Q1の出力端に第４図（ロ）に示すロジックレベルの周
波数出力Ｆが得られる。
介して比較器Q1の非反転入力端（＋）に入力される。そ
の反転入力端（−）は電源電圧Ebを抵抗R2とR3で分圧し
た比較電圧VRが印加されている。そして、その出力端は
抵抗R4でプルアップされ、その出力は入力の他端が共通
電位点COMに接続されたエクスクルスイブオアゲートQ2
の入力の一端に印加されている。この構成により、比較
器Q1の出力端に第４図（ロ）に示すロジックレベルの周
波数出力Ｆが得られる。
エクスクルスイブオアゲートQ2の出力パルスは抵抗R5と
コンデンサC1で構成されるフイルタの時定数T1で決定さ
れる遅れを伴なって入力の他端が共通電位点COMに接続
されたエクスクルスイブオアゲートQ3の入力の一端に印
加され、その出力端に得られるパルス出力とエクスクル
スイブオアゲートQ2のバルス出力とがエクスクルスイブ
オアゲートQ4の入力にそれぞれ印加される。
コンデンサC1で構成されるフイルタの時定数T1で決定さ
れる遅れを伴なって入力の他端が共通電位点COMに接続
されたエクスクルスイブオアゲートQ3の入力の一端に印
加され、その出力端に得られるパルス出力とエクスクル
スイブオアゲートQ2のバルス出力とがエクスクルスイブ
オアゲートQ4の入力にそれぞれ印加される。
従って、エクスクルスイブオアゲートQ4の出力にはエク
スクルスイブオアゲートQ2の出力パルスのエッジの後に
時定数T1で決定される一定のパルス幅で周波数出力Ｆの
繰返し周期で決まるデューテイを持つデューテイ信号が
得られる。
スクルスイブオアゲートQ2の出力パルスのエッジの後に
時定数T1で決定される一定のパルス幅で周波数出力Ｆの
繰返し周期で決まるデューテイを持つデューテイ信号が
得られる。
このデューテイ信号を抵抗R6とコンデンサC2で構成され
るフイルタで平滑すると出力信号Saの持つキヤリヤ周波
数fOに比例した電圧信号Vbが得られる。
るフイルタで平滑すると出力信号Saの持つキヤリヤ周波
数fOに比例した電圧信号Vbが得られる。
この関係は、ノイズ電圧SN（第４図（イ））に対しても
同様に適用され第４図（ハ）に示すようにノイズ周波数
fNに対応したノイズ電圧VNが電圧信号Vbと同様に得られ
る。
同様に適用され第４図（ハ）に示すようにノイズ周波数
fNに対応したノイズ電圧VNが電圧信号Vbと同様に得られ
る。
第３図は信号判定回路16の詳細を示すが、この入力端に
は周波数／電圧変換器15の出力である電圧信号Vbが印加
される。
は周波数／電圧変換器15の出力である電圧信号Vbが印加
される。
信号判定回路16の初段はウインドコンパレータ18で構成
されている。ウインドコンパレータ18は比較器Q5、Q6、
ゲートQ7、抵抗R7〜R9などで構成されている。
されている。ウインドコンパレータ18は比較器Q5、Q6、
ゲートQ7、抵抗R7〜R9などで構成されている。
比較器Q5の反転入力端（−）と比較器Q6の非反転入力端
（＋）には電源電圧Ebを抵抗R7〜R9で分圧した比較電圧
VHとVL（VH＞VL）が印加され、比較器Q5の非反転入力端
（＋）と比較器Q6の反転入力端（−）には電圧信号Vbが
印加される。これ等の出力はゲートQ7を介して電圧信号
Vo（第４図（ニ））として出力される。この場合、電圧
信号VbがVH＜Vb＜VLの範囲にあれば、電圧信号Voが出力
され、この範囲外ならば出力は出されない。
（＋）には電源電圧Ebを抵抗R7〜R9で分圧した比較電圧
VHとVL（VH＞VL）が印加され、比較器Q5の非反転入力端
（＋）と比較器Q6の反転入力端（−）には電圧信号Vbが
印加される。これ等の出力はゲートQ7を介して電圧信号
Vo（第４図（ニ））として出力される。この場合、電圧
信号VbがVH＜Vb＜VLの範囲にあれば、電圧信号Voが出力
され、この範囲外ならば出力は出されない。
従って、第４図（イ）に示すようにキヤリヤ周波数fOよ
り低い周波数fNのノイズ電圧SNが混入しても、その周波
数が低く、つまりノイズ電圧VNのレベルが低く、VHとVL
の範囲の中に入らないので第４図（ニ）に示すようにウ
ンンドコンパレータ18の出力にはノイズ電圧VNが現れな
い。
り低い周波数fNのノイズ電圧SNが混入しても、その周波
数が低く、つまりノイズ電圧VNのレベルが低く、VHとVL
の範囲の中に入らないので第４図（ニ）に示すようにウ
ンンドコンパレータ18の出力にはノイズ電圧VNが現れな
い。
19はパルス幅弁別回路であり、インバータQ8、Q9、ノア
ゲートQ10、抵抗R10、R11、コンデンサC3、C4、ダイオー
ドD1、D2などで構成されている。
ゲートQ10、抵抗R10、R11、コンデンサC3、C4、ダイオー
ドD1、D2などで構成されている。
ウインドコンパレータ18のパルス出力である電圧信号Vo
（第４図（ニ））はインバータQ8で反転され、抵抗R10
とコンデンサC3で構成されるフイルタの時定数T2で遅延
されてインバータQ9に印加される。従って、その出力端
には電圧信号Voの立上りに対して第４図（ホ）に示すよ
うに時定数T2だけ遅れて立上るパルス出力が得られる。
このパルス出力は抵抗R11とコンデンサC4で構成される
フイルタの時定数T3で遅延されてノアゲートQ10の入力
の一端に、その入力の他端にはインバータQ9の入力の電
圧がそれぞれ印加されるので、その出力端には第４図
（ホ）に示すような時定数T3の時間幅を持つパルスであ
る受信出力Vrが得られる。
（第４図（ニ））はインバータQ8で反転され、抵抗R10
とコンデンサC3で構成されるフイルタの時定数T2で遅延
されてインバータQ9に印加される。従って、その出力端
には電圧信号Voの立上りに対して第４図（ホ）に示すよ
うに時定数T2だけ遅れて立上るパルス出力が得られる。
このパルス出力は抵抗R11とコンデンサC4で構成される
フイルタの時定数T3で遅延されてノアゲートQ10の入力
の一端に、その入力の他端にはインバータQ9の入力の電
圧がそれぞれ印加されるので、その出力端には第４図
（ホ）に示すような時定数T3の時間幅を持つパルスであ
る受信出力Vrが得られる。
しかし、電圧信号Voのパルス幅が時定数T2の時間幅より
小さい場合にはノアゲートQ10の出力端には受信信号Vr
は現れない。つまり、時定数T2で決まる時間幅より長い
パルス幅を持つ電圧信号Voが入力されたときにのみ受信
信号Vrが出力される。これは、たまたまキヤリヤ周波数
fOを持つノイズが短い期間の間混入してもこれを受信信
号と誤認しないようにするためである。しかし、このパ
ルス幅弁別回路19の部分は必ずしも必要なものではな
い。
小さい場合にはノアゲートQ10の出力端には受信信号Vr
は現れない。つまり、時定数T2で決まる時間幅より長い
パルス幅を持つ電圧信号Voが入力されたときにのみ受信
信号Vrが出力される。これは、たまたまキヤリヤ周波数
fOを持つノイズが短い期間の間混入してもこれを受信信
号と誤認しないようにするためである。しかし、このパ
ルス幅弁別回路19の部分は必ずしも必要なものではな
い。
なお、ダイオードD1とD2はコンデンサC3、C4に充電され
た電荷を放電する際のスピードをアップするためのスピ
ードアップダイオードである。
た電荷を放電する際のスピードをアップするためのスピ
ードアップダイオードである。
また、第１図における周波数／電圧変換器15の入力段は
第２図に示すように波形整形するだけであるので、例え
ばVR＝50mVぐらいに設定すれば、第１図における増幅器
14の最少入力を1mVとすれば増幅器14で50倍ていどに増
幅するだけで良くその回路構成を簡単にできる。
第２図に示すように波形整形するだけであるので、例え
ばVR＝50mVぐらいに設定すれば、第１図における増幅器
14の最少入力を1mVとすれば増幅器14で50倍ていどに増
幅するだけで良くその回路構成を簡単にできる。
なお、増幅器15にローパスフイルタを設けた場合には、
ウインドコンパレータ18の上限側Q5を省略しても良い。
ウインドコンパレータ18の上限側Q5を省略しても良い。
＜考案の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、超音波送受波器で受信した超音波信号の持つ周波
数に着目してこの周波数を電圧信号に変換し、所定のウ
インド幅の中にあるものだけを受信信号として検出する
ようにしたので、超音波信号とは異なる周波数を持つノ
イズを有効に除去することができると共に受信増幅器の
構成も簡単にできる。
れば、超音波送受波器で受信した超音波信号の持つ周波
数に着目してこの周波数を電圧信号に変換し、所定のウ
インド幅の中にあるものだけを受信信号として検出する
ようにしたので、超音波信号とは異なる周波数を持つノ
イズを有効に除去することができると共に受信増幅器の
構成も簡単にできる。
第１図は本考案の実施例の全体の構成を示すブロック
図、第２図は第１図における周波数／電圧変換器の詳細
を示す回路図、第３図は第１図における信号判定回路の
詳細を示す回路図、第４図は第１図における実施例の動
作を説明する波形図である。 10…タイミング回路、11…駆動回路、12…送受波器、15
…周波数／電圧変換器、16…信号判定回路、17…演算回
路、18…ウインドコンパレータ、19…パルス幅弁別回路
図、第２図は第１図における周波数／電圧変換器の詳細
を示す回路図、第３図は第１図における信号判定回路の
詳細を示す回路図、第４図は第１図における実施例の動
作を説明する波形図である。 10…タイミング回路、11…駆動回路、12…送受波器、15
…周波数／電圧変換器、16…信号判定回路、17…演算回
路、18…ウインドコンパレータ、19…パルス幅弁別回路
Claims (1)
- 【請求項１】超音波送受波器からキャリア周波数（fO）
を含むバースト超音波をタイミング信号（ST）に同期し
て送信しこのバースト超音波の反射波の伝播時間により
測定面までの距離を測定する超音波測距装置において、 前記反射波を増幅して増幅信号（Sa）として出力する増
幅手段（14）と、この増幅信号（Sa）を波形整形して前
記キャリア周波数信号に比例した電圧信号（Vb）に変換
する周波数／電圧変換手段（15）と、この電圧信号
（Vb）の大きさが所定のレベルの範囲にあるときに受信
信号（Vr）を発信する信号判定手段（16）と、前記タイ
ミング信号（ST）の送出からこの受信信号（Vr）を受信
するまでの時間を計測してこの時間差から前記測定面ま
での距離を演算する演算手段（17）とを具備することを
特徴とする超音波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987108024U JPH0643686Y2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 超音波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987108024U JPH0643686Y2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 超音波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6415906U JPS6415906U (ja) | 1989-01-26 |
| JPH0643686Y2 true JPH0643686Y2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=31342969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987108024U Expired - Lifetime JPH0643686Y2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 超音波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643686Y2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8002888A (nl) * | 1980-05-19 | 1981-12-16 | Neratoom | Stelsel voor het meten van de wanddikte van een meetobject. |
| JPS58154682A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 物体検出装置 |
| JPS61172085A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 測距型物体検知装置 |
-
1987
- 1987-07-14 JP JP1987108024U patent/JPH0643686Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6415906U (ja) | 1989-01-26 |
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