JPH07181249A - 超音波距離測定装置 - Google Patents
超音波距離測定装置Info
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- JPH07181249A JPH07181249A JP34612793A JP34612793A JPH07181249A JP H07181249 A JPH07181249 A JP H07181249A JP 34612793 A JP34612793 A JP 34612793A JP 34612793 A JP34612793 A JP 34612793A JP H07181249 A JPH07181249 A JP H07181249A
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- signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノイズによる誤動作を防止し得るとともに測
定誤差を小さくし得る超音波距離測定装置を提供する。 【構成】 フィルタ１０５Ａは超音波パルスの反射パル
スの電気信号ｅを復調信号ａに復調する。復調信号ａ
は、その電圧レベルが、第１ないし第３比較手段１１Ａ
〜１３Ａによって、第１ないし第３スレッシュホールド
電圧ＶTH1 〜ＶTH3と比較される。各スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 〜ＶTH3 のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜Ｖ
TH3 に設定されている。距離算出手段１は、復調信号ａ
が第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超えた場合にの
み、つまり、受信波が反射パルスであると推定された場
合にのみ、上記第１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａ
からの出力のタイミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて、対象物
までの距離を求める。
定誤差を小さくし得る超音波距離測定装置を提供する。 【構成】 フィルタ１０５Ａは超音波パルスの反射パル
スの電気信号ｅを復調信号ａに復調する。復調信号ａ
は、その電圧レベルが、第１ないし第３比較手段１１Ａ
〜１３Ａによって、第１ないし第３スレッシュホールド
電圧ＶTH1 〜ＶTH3と比較される。各スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 〜ＶTH3 のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜Ｖ
TH3 に設定されている。距離算出手段１は、復調信号ａ
が第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超えた場合にの
み、つまり、受信波が反射パルスであると推定された場
合にのみ、上記第１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａ
からの出力のタイミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて、対象物
までの距離を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスを対象物
に送波し、対象物によって反射された反射パルスを受波
するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定す
る超音波距離測定装置に関するものである。
に送波し、対象物によって反射された反射パルスを受波
するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定す
る超音波距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波距離測定装置には、受波した反射
パルスを電気信号に変換した後、復調し、復調信号の電
圧レベルをスレッシュホールド電圧と比較して、対象物
までの距離を測定するものがある。この種の超音波距離
測定装置の一例を図３に示す。
パルスを電気信号に変換した後、復調し、復調信号の電
圧レベルをスレッシュホールド電圧と比較して、対象物
までの距離を測定するものがある。この種の超音波距離
測定装置の一例を図３に示す。
【０００３】図３（ａ），（ｂ）において、ＣＰＵ１０
０がバースト波ｂを出力すると同時に、フリップフロッ
プ１０１にスタート信号ｓを出力して、フリップフロッ
プ１０１がセットされて、カウンタ１０２での計数が開
始される。一方、バースト波ｂは送信アンプＡ１によっ
て増幅された後、超音波素子１０３に印加される。これ
により、超音波パルスが発生し、（測定）対象物に送波
され、対象物で反射した反射パルスが、上記超音波素子
１０３で再び電気信号ｅに変換された後、受信アンプＡ
２で増幅される。
０がバースト波ｂを出力すると同時に、フリップフロッ
プ１０１にスタート信号ｓを出力して、フリップフロッ
プ１０１がセットされて、カウンタ１０２での計数が開
始される。一方、バースト波ｂは送信アンプＡ１によっ
て増幅された後、超音波素子１０３に印加される。これ
により、超音波パルスが発生し、（測定）対象物に送波
され、対象物で反射した反射パルスが、上記超音波素子
１０３で再び電気信号ｅに変換された後、受信アンプＡ
２で増幅される。
【０００４】この増幅された電気信号ｅは、検波回路１
０４で検波出力ｄとして出力され、ローパスフィルタ１
０５で平滑化されて復調信号ａとしてコンパレータ１０
６の＋端子に入力される。一方、コンパレータ１０６
は、復調信号ａをスレッシュホールド電圧ＶTHと比較
し、復調信号ａの電圧レベルがスレッシュホールド電圧
ＶTHを超えたときマスクゲート１０７に受波タイミング
信号ｔを出力する。マスクゲート１０７には、送波した
超音波パルスおよびその残響でフリップフロップ１０１
をリセットしないようにするためのマスク信号ｍが入力
されており、受波した時にのみフリップフロップ１０１
をリセットする。カウンタ１０２は、フリップフロップ
１０１の出力ｆがＨレベルの間のカウンタ値をＣＰＵ１
００に出力する。ＣＰＵ１００は、カウント値に音速を
乗算して、対象物までの距離を求めるとともに、次回の
測定に入る前にクリア信号ｃを出力してカウンタ値をク
リアする。なお、１０８はＡＮＤ回路、１０９はクロッ
クパルス発生回路である。
０４で検波出力ｄとして出力され、ローパスフィルタ１
０５で平滑化されて復調信号ａとしてコンパレータ１０
６の＋端子に入力される。一方、コンパレータ１０６
は、復調信号ａをスレッシュホールド電圧ＶTHと比較
し、復調信号ａの電圧レベルがスレッシュホールド電圧
ＶTHを超えたときマスクゲート１０７に受波タイミング
信号ｔを出力する。マスクゲート１０７には、送波した
超音波パルスおよびその残響でフリップフロップ１０１
をリセットしないようにするためのマスク信号ｍが入力
されており、受波した時にのみフリップフロップ１０１
をリセットする。カウンタ１０２は、フリップフロップ
１０１の出力ｆがＨレベルの間のカウンタ値をＣＰＵ１
００に出力する。ＣＰＵ１００は、カウント値に音速を
乗算して、対象物までの距離を求めるとともに、次回の
測定に入る前にクリア信号ｃを出力してカウンタ値をク
リアする。なお、１０８はＡＮＤ回路、１０９はクロッ
クパルス発生回路である。
【０００５】しかし、受信波（反射パルス）は、超音波
素子１０３および検波後にローパスフィルタ１０５を通
過するので、その包絡線は、つまり、復調信号ａは、方
形波ではなく、２次以上のフィルタを通った形状にな
る。また、復調信号ａのピークレベルは、風、温度、湿
度などの空気の状態や、対象物の角度、材質などの影響
で、図４のように大きく変動する。そのため、復調信号
ａのピークレベルが、実線および二点鎖線で示すように
変動した場合、フリップフロップ１０１（図３）がリセ
ットされる時間にバラツキΔＴが生じる。つまり、反射
パルスが弱いときに計測誤差が大きくなる。したがっ
て、スレッシュホールド電圧ＶTHのレベルを高く設定す
ると測定精度が悪くなり、一方、スレッシュホールド電
圧ＶTHを低く設定すると、バラツキΔＴが小さくなるも
のの、ノイズを反射パルスとして検出するので誤動作を
生じる。
素子１０３および検波後にローパスフィルタ１０５を通
過するので、その包絡線は、つまり、復調信号ａは、方
形波ではなく、２次以上のフィルタを通った形状にな
る。また、復調信号ａのピークレベルは、風、温度、湿
度などの空気の状態や、対象物の角度、材質などの影響
で、図４のように大きく変動する。そのため、復調信号
ａのピークレベルが、実線および二点鎖線で示すように
変動した場合、フリップフロップ１０１（図３）がリセ
ットされる時間にバラツキΔＴが生じる。つまり、反射
パルスが弱いときに計測誤差が大きくなる。したがっ
て、スレッシュホールド電圧ＶTHのレベルを高く設定す
ると測定精度が悪くなり、一方、スレッシュホールド電
圧ＶTHを低く設定すると、バラツキΔＴが小さくなるも
のの、ノイズを反射パルスとして検出するので誤動作を
生じる。
【０００６】そこで、従来より、互いに弁別レベルの異
なる一対のコンパレータを設け、両コンパレータの作動
タイミングに基づいて、受波したタイミングを知ること
で、測定精度の向上を図った超音波距離測定装置が知ら
れている（特開平２−６１５８３号）。この先行技術の
原理を図５を用いて説明する。
なる一対のコンパレータを設け、両コンパレータの作動
タイミングに基づいて、受波したタイミングを知ること
で、測定精度の向上を図った超音波距離測定装置が知ら
れている（特開平２−６１５８３号）。この先行技術の
原理を図５を用いて説明する。
【０００７】図５において、第１スレッシュホールド電
圧ＶTH1 と第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 との比を
１：２とすると、反射パルスを受信するまでの時間Ｔ0
は近似的に下記の（１）式で表される。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） 但し、Ｔ1 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベ
ルが第１スレッシュホールド電圧ＶTH1 を超えるまでの
時間 Ｔ2 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベルが第
２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を超えるまでの時間
圧ＶTH1 と第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 との比を
１：２とすると、反射パルスを受信するまでの時間Ｔ0
は近似的に下記の（１）式で表される。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） 但し、Ｔ1 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベ
ルが第１スレッシュホールド電圧ＶTH1 を超えるまでの
時間 Ｔ2 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベルが第
２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を超えるまでの時間
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記時間Ｔ2
とＴ1 との差Ｔ3 は、復調信号ａのピークレベルが二点
鎖線のように第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を僅か
に超える程度の小さなものであると、Ｔ3 ’で示すよう
に著しく大きくなるので、復調信号ａのピークレベルに
より測定結果のバラツキが生じることになる。一方、両
スレッシュホールド電圧を低く設定すると、前述の場合
と同様に、ノイズによる誤動作を招く。
とＴ1 との差Ｔ3 は、復調信号ａのピークレベルが二点
鎖線のように第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を僅か
に超える程度の小さなものであると、Ｔ3 ’で示すよう
に著しく大きくなるので、復調信号ａのピークレベルに
より測定結果のバラツキが生じることになる。一方、両
スレッシュホールド電圧を低く設定すると、前述の場合
と同様に、ノイズによる誤動作を招く。
【０００９】本発明は上記従来の問題に鑑みてなされた
もので、ノイズによる誤動作を防止し得るとともに測定
誤差及び測定値のバラツキを小さくし得る超音波距離測
定装置を提供することを目的とする。
もので、ノイズによる誤動作を防止し得るとともに測定
誤差及び測定値のバラツキを小さくし得る超音波距離測
定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）に
おいて、フィルタ１０５Ａは、電気信号ｅを復調信号ａ
に復調するものである。復調信号ａは、その電圧レベル
が、第１ないし第３比較手段１１Ａ〜１３Ａによって、
図１（ｂ）の第１ないし第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH1 〜ＶTH3 と比較される。各スレッシュホールド電圧
ＶTH1 〜ＶTH3 のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に
設定されている。図１（ａ）の距離算出手段１は、復調
信号ａの電圧レベルが図１（ｂ）の第３スレッシュホー
ルド電圧ＶTH3 を超えた場合に、上記第１および第２比
較手段１１Ａ，１２Ａ（図１（ａ））からの出力のタイ
ミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて、対象物までの距離を求め
る。
の本発明の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）に
おいて、フィルタ１０５Ａは、電気信号ｅを復調信号ａ
に復調するものである。復調信号ａは、その電圧レベル
が、第１ないし第３比較手段１１Ａ〜１３Ａによって、
図１（ｂ）の第１ないし第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH1 〜ＶTH3 と比較される。各スレッシュホールド電圧
ＶTH1 〜ＶTH3 のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に
設定されている。図１（ａ）の距離算出手段１は、復調
信号ａの電圧レベルが図１（ｂ）の第３スレッシュホー
ルド電圧ＶTH3 を超えた場合に、上記第１および第２比
較手段１１Ａ，１２Ａ（図１（ａ））からの出力のタイ
ミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて、対象物までの距離を求め
る。
【００１１】なお、第３スレッシュホールド電圧ＶTH3
は、第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 の２倍以上に設
定するのが好ましい。
は、第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 の２倍以上に設
定するのが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明によれば、復調信号ａの電圧レベルが第
３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超えた場合に、つま
り、受信波が反射パルスであると推定された場合に、第
１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａからの出力のタイ
ミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて距離の算出を行うので、第
１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を
低く設定しても、ノイズを受信波として検出するおそれ
がない。したがって、第１および第２スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を低く設定し得るので、復調信号
ａの波形が実線ないし二点鎖線のように変化しても、補
正基準値Ｔ3 （＝Ｔ2 −Ｔ1 ）のバラツキがＴ3 〜
Ｔ3 ’のように小さくなるので、測定距離のバラツキが
小さくなる。
３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超えた場合に、つま
り、受信波が反射パルスであると推定された場合に、第
１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａからの出力のタイ
ミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて距離の算出を行うので、第
１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を
低く設定しても、ノイズを受信波として検出するおそれ
がない。したがって、第１および第２スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を低く設定し得るので、復調信号
ａの波形が実線ないし二点鎖線のように変化しても、補
正基準値Ｔ3 （＝Ｔ2 −Ｔ1 ）のバラツキがＴ3 〜
Ｔ3 ’のように小さくなるので、測定距離のバラツキが
小さくなる。
【００１３】また、復調信号ａを示す包絡線は、その立
ち上がりの部分において、２次以上のフィルタを介して
復調されたと同様に変曲点Ｏを有する曲線となる。した
がって、変曲点Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の
箇所に第１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，
ＶTH2 を設定しないと、測定時間Ｔ0 の誤差が大きくな
る。一方、一般に、変曲点Ｏはピークレベルの１／２付
近に存在する。したがって、第３スレッシュホールド電
圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2の２倍以
上に設定することにより、第１および第２スレッシュホ
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を変曲点Ｏ以下のレベルに設
定し得るので、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小さくな
る。
ち上がりの部分において、２次以上のフィルタを介して
復調されたと同様に変曲点Ｏを有する曲線となる。した
がって、変曲点Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の
箇所に第１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，
ＶTH2 を設定しないと、測定時間Ｔ0 の誤差が大きくな
る。一方、一般に、変曲点Ｏはピークレベルの１／２付
近に存在する。したがって、第３スレッシュホールド電
圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2の２倍以
上に設定することにより、第１および第２スレッシュホ
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を変曲点Ｏ以下のレベルに設
定し得るので、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小さくな
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図２を用いて説明
する。本実施例において、ローパスフィルタからの復調
信号ａを得る手段は、前述の図３の従来例と同様であ
り、その図示および説明を省略している。
する。本実施例において、ローパスフィルタからの復調
信号ａを得る手段は、前述の図３の従来例と同様であ
り、その図示および説明を省略している。
【００１５】図２において、復調信号ａは、本発明の第
１ないし第３比較手段を構成する第１ないし第３コンパ
レータ１１〜１３の＋端子に入力される。一方、上記第
１、第２および第３コンパレータ１１〜１３の−端子に
は、それぞれ、第１、第２および第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3 が入力されている。３つ
の電圧のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に設定され
ており、たとえば、下記の（２）式の比に設定されてい
る。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：２：４ …（２）
１ないし第３比較手段を構成する第１ないし第３コンパ
レータ１１〜１３の＋端子に入力される。一方、上記第
１、第２および第３コンパレータ１１〜１３の−端子に
は、それぞれ、第１、第２および第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3 が入力されている。３つ
の電圧のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に設定され
ており、たとえば、下記の（２）式の比に設定されてい
る。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：２：４ …（２）
【００１６】つぎに、本発明の距離算出手段１について
説明する。上記第１ないし第３コンパレータ１１〜１３
の出力は、それぞれ、第１ないし第３マスクゲート２１
〜２３の一方の端子に入力される。上記第１ないし第３
マスクゲート２１〜２３の他方の端子には、前述のマス
ク信号ｍがＣＰＵ２から出力される。
説明する。上記第１ないし第３コンパレータ１１〜１３
の出力は、それぞれ、第１ないし第３マスクゲート２１
〜２３の一方の端子に入力される。上記第１ないし第３
マスクゲート２１〜２３の他方の端子には、前述のマス
ク信号ｍがＣＰＵ２から出力される。
【００１７】上記第３コンパレータ１３の出力つまり反
射パルス確認信号ｃｏｎは、ＲＳフリップフロップ３の
Ｒ端子に入力される。このＲＳフリップフロップ３のＳ
端子には、ＣＰＵ２から前述のスタート信号ｓが入力さ
れており、反射パルス確認信号ｃｏｎを受けたとき、つ
まり、図２（ｂ）の復調信号ａが第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH3 を超えたとき、図２（ａ）のＲＳフリップ
フロップ３がリセットされるとともに、反転出力である
検知信号ｇがＣＰＵ２に入力される。
射パルス確認信号ｃｏｎは、ＲＳフリップフロップ３の
Ｒ端子に入力される。このＲＳフリップフロップ３のＳ
端子には、ＣＰＵ２から前述のスタート信号ｓが入力さ
れており、反射パルス確認信号ｃｏｎを受けたとき、つ
まり、図２（ｂ）の復調信号ａが第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH3 を超えたとき、図２（ａ）のＲＳフリップ
フロップ３がリセットされるとともに、反転出力である
検知信号ｇがＣＰＵ２に入力される。
【００１８】上記第１および第２マスクゲート２１，２
２の出力は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３
１，３２の一方の端子に入力されている。上記第１およ
び第２ＡＮＤ回路３１，３２の他方の端子には、それぞ
れ、ＲＳフリップフロップ３のＱ出力が入力されてい
る。上記第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２の出力
は、それぞれ、第１および第２ラッチ回路４１，４２に
入力される。上記第１および第２ラッチ回路４１，４２
は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２か
らの出力を受けてカウンタ４からのカウント値を内部デ
ータバス５を介して読み出し、その時のカウント値（時
間Ｔ1 ，Ｔ2 ）をホールドする。一方、上記ＲＳフリッ
プフロップ３がリセットされることで、第１および第２
ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止される。
２の出力は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３
１，３２の一方の端子に入力されている。上記第１およ
び第２ＡＮＤ回路３１，３２の他方の端子には、それぞ
れ、ＲＳフリップフロップ３のＱ出力が入力されてい
る。上記第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２の出力
は、それぞれ、第１および第２ラッチ回路４１，４２に
入力される。上記第１および第２ラッチ回路４１，４２
は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２か
らの出力を受けてカウンタ４からのカウント値を内部デ
ータバス５を介して読み出し、その時のカウント値（時
間Ｔ1 ，Ｔ2 ）をホールドする。一方、上記ＲＳフリッ
プフロップ３がリセットされることで、第１および第２
ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止される。
【００１９】上記ＣＰＵ２は、上記検知信号ｇを受けた
とき、あるいは１回の測定が終了した後に、両ラッチ回
路４１，４２にホールドされているカウント値Ｔ1 ，Ｔ
2 を読み出し、このカウント値Ｔ1 ，Ｔ2 から、前述の
下記の（１）式に従って、反射パルスを受信するまでの
時間Ｔ0 を近似的に求め、更に、時間Ｔ0 に音速を乗算
して、対象物までの距離を算出する。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１）
とき、あるいは１回の測定が終了した後に、両ラッチ回
路４１，４２にホールドされているカウント値Ｔ1 ，Ｔ
2 を読み出し、このカウント値Ｔ1 ，Ｔ2 から、前述の
下記の（１）式に従って、反射パルスを受信するまでの
時間Ｔ0 を近似的に求め、更に、時間Ｔ0 に音速を乗算
して、対象物までの距離を算出する。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１）
【００２０】つぎに、上記構成の動作の要部について説
明する。図２（ｂ）において、復調信号ａが第１スレッ
シュホールド電圧ＶTH1 を超えると、図２（ａ）の第１
コンパレータ１１からの出力により、第１ラッチ回路４
１がその時のカウント値Ｔ1 をホールドする。つづい
て、図２（ｂ）の復調信号ａが第２スレッシュホールド
電圧ＶTH2 を超えると、図２（ａ）の第２コンパレータ
１２からの出力により、第２ラッチ回路４２が、その時
のカウント値Ｔ2 をホールドする。さらに、図２（ｂ）
の復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超
えると、図２（ａ）の第３コンパレータ１３からの出力
により、ＲＳフリップフロップ３がリセットされ、第１
および第２ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止され
る。したがって、上記第１および第２ラッチ回路４１，
４２には、図２（ｂ）の第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH3 を超える直前のカウンタ値Ｔ1 ，Ｔ2 がホールドさ
れており、ＣＰＵ２がこれらの値Ｔ1 ，Ｔ2 に基づい
て、対象物までの距離を算出する。
明する。図２（ｂ）において、復調信号ａが第１スレッ
シュホールド電圧ＶTH1 を超えると、図２（ａ）の第１
コンパレータ１１からの出力により、第１ラッチ回路４
１がその時のカウント値Ｔ1 をホールドする。つづい
て、図２（ｂ）の復調信号ａが第２スレッシュホールド
電圧ＶTH2 を超えると、図２（ａ）の第２コンパレータ
１２からの出力により、第２ラッチ回路４２が、その時
のカウント値Ｔ2 をホールドする。さらに、図２（ｂ）
の復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超
えると、図２（ａ）の第３コンパレータ１３からの出力
により、ＲＳフリップフロップ３がリセットされ、第１
および第２ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止され
る。したがって、上記第１および第２ラッチ回路４１，
４２には、図２（ｂ）の第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH3 を超える直前のカウンタ値Ｔ1 ，Ｔ2 がホールドさ
れており、ＣＰＵ２がこれらの値Ｔ1 ，Ｔ2 に基づい
て、対象物までの距離を算出する。
【００２１】上記構成において、この超音波距離測定装
置は、図２（ａ）の第３コンパレータ１３がＲＳフリッ
プフロップ３をリセットし、このリセットによって、両
ラッチ回路４１，４２の書き換えを禁止している一方
で、復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を
超えないときは、両ラッチ回路４１，４２のカウンタ値
が書き替えられる。つまり、反射パルスを受波する以前
に、ノイズにより第１ないし第２コンパレータ１１，１
２が動作して、両ラッチ回路４１，４２にカウント値が
ホールドされても、反射パルスの復調信号ａによって、
再び両ラッチ回路４１，４２が正常なカウント値Ｔ1 ，
Ｔ2 に書き替えられる。そのため、第１および第２スレ
ッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 のレベルを低い値に
設定することができる。したがって、復調信号ａのピー
クレベルが変動しても、つまり、復調信号ａの波形が変
化しても、測定時間Ｔ0 の精度が向上し、その結果、測
定距離の誤差が小さくなる。
置は、図２（ａ）の第３コンパレータ１３がＲＳフリッ
プフロップ３をリセットし、このリセットによって、両
ラッチ回路４１，４２の書き換えを禁止している一方
で、復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を
超えないときは、両ラッチ回路４１，４２のカウンタ値
が書き替えられる。つまり、反射パルスを受波する以前
に、ノイズにより第１ないし第２コンパレータ１１，１
２が動作して、両ラッチ回路４１，４２にカウント値が
ホールドされても、反射パルスの復調信号ａによって、
再び両ラッチ回路４１，４２が正常なカウント値Ｔ1 ，
Ｔ2 に書き替えられる。そのため、第１および第２スレ
ッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 のレベルを低い値に
設定することができる。したがって、復調信号ａのピー
クレベルが変動しても、つまり、復調信号ａの波形が変
化しても、測定時間Ｔ0 の精度が向上し、その結果、測
定距離の誤差が小さくなる。
【００２２】また、ＣＰＵ２にＲＳフリップフロップ３
の反転出力が入力されるので、その測定周期において、
正常な測定がなされたか否かを判定することも可能にな
るので、データの信頼性も高くなる。
の反転出力が入力されるので、その測定周期において、
正常な測定がなされたか否かを判定することも可能にな
るので、データの信頼性も高くなる。
【００２３】また、上記実施例では、第３スレッシュホ
ールド電圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2
の２倍に設定しているので、第１および第２スレッシュ
ホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が、復調信号ａにおける変
曲点Ｏ以下のレベルに設定される。したがって、変曲点
Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の箇所に第１およ
び第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が設定さ
れることになるから、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小
さくなる。
ールド電圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2
の２倍に設定しているので、第１および第２スレッシュ
ホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が、復調信号ａにおける変
曲点Ｏ以下のレベルに設定される。したがって、変曲点
Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の箇所に第１およ
び第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が設定さ
れることになるから、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小
さくなる。
【００２４】なお、上記実施例では、乗算を含まない前
述の（１）式に基づいて時間Ｔ0 を算出しているから、
回路の精度や演算が容易になる。しかし、本発明では、
乗算を含む下記の（１１）式または（１１１）式によっ
て時間Ｔ0 を求めてもよい。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ …（１１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ−ΔＣ …（１１１） 但し、 Ｋ：正の定数（たとえば、1.2 ） ΔＣ：補正定数
述の（１）式に基づいて時間Ｔ0 を算出しているから、
回路の精度や演算が容易になる。しかし、本発明では、
乗算を含む下記の（１１）式または（１１１）式によっ
て時間Ｔ0 を求めてもよい。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ …（１１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ−ΔＣ …（１１１） 但し、 Ｋ：正の定数（たとえば、1.2 ） ΔＣ：補正定数
【００２５】勿論、本発明においては、各スレッシュホ
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3の比を１：２：４と
する必要はなく、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 とすればよ
い。たとえば、下記の（２１），（１）式、あるいは、
（２２），（１２）式のように設定してもよい。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：2.2 ：4.4 …（２１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝２：３：７ …（２２） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）×２ …（１２）
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3の比を１：２：４と
する必要はなく、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 とすればよ
い。たとえば、下記の（２１），（１）式、あるいは、
（２２），（１２）式のように設定してもよい。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：2.2 ：4.4 …（２１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝２：３：７ …（２２） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）×２ …（１２）
【００２６】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば、ＣＰＵをシーケンサで構成して
もよい。また、フィルタとしてはローパスフィルタ１０
５（図２）に代えて、バンドパスフィルタなどを用いて
もよい。
のではなく、たとえば、ＣＰＵをシーケンサで構成して
もよい。また、フィルタとしてはローパスフィルタ１０
５（図２）に代えて、バンドパスフィルタなどを用いて
もよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
復調信号の電圧レベルを第１および第２スレッシュホー
ルド電圧と比較して、対象物までの距離を算出するに際
し、第２スレッシュホールド電圧よりも高い第３スレッ
シュホールド電圧を用いて、復調信号が反射パルスの電
気信号か否かを推定することができるから、ノイズによ
る誤動作を防止し得るとともに、第１および第２スレッ
シュホールド電圧を低く設定して、距離測定の精度を向
上させることができる。
復調信号の電圧レベルを第１および第２スレッシュホー
ルド電圧と比較して、対象物までの距離を算出するに際
し、第２スレッシュホールド電圧よりも高い第３スレッ
シュホールド電圧を用いて、復調信号が反射パルスの電
気信号か否かを推定することができるから、ノイズによ
る誤動作を防止し得るとともに、第１および第２スレッ
シュホールド電圧を低く設定して、距離測定の精度を向
上させることができる。
【００２８】なお、第３スレッシュホールド電圧を第２
スレッシュホールド電圧の２倍以上に設定すれば、復調
信号の波形における近似した曲率の部分に、第１および
第２スレッシュホールド電圧のレベルを設定し得るの
で、測定精度がより一層向上する。
スレッシュホールド電圧の２倍以上に設定すれば、復調
信号の波形における近似した曲率の部分に、第１および
第２スレッシュホールド電圧のレベルを設定し得るの
で、測定精度がより一層向上する。
【図１】（ａ）は本発明の超音波距離測定装置の要部を
示す概略構成図、（ｂ）は本発明の原理を示す復調信号
の特性図である。
示す概略構成図、（ｂ）は本発明の原理を示す復調信号
の特性図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施例にかかる超音波距離
測定装置の要部を示すブロック図、（ｂ）は復調信号の
立ち上り部分を示す特性図である。
測定装置の要部を示すブロック図、（ｂ）は復調信号の
立ち上り部分を示す特性図である。
【図３】（ａ）は従来の超音波距離測定装置を示すブロ
ック図、（ｂ）は信号波形を示すタイムチャートであ
る。
ック図、（ｂ）は信号波形を示すタイムチャートであ
る。
【図４】同従来例にかかる復調信号から距離を求める方
法を示す復調信号の特性図である。
法を示す復調信号の特性図である。
【図５】他の従来例にかかる復調信号から距離を求める
方法を示す復調信号の特性図である。
方法を示す復調信号の特性図である。
１：距離算出手段 １１Ａ：第１比較手段 １２Ａ：第２比較手段 １３Ａ：第３比較手段 １１：第１コンパレータ １２：第２コンパレータ １３：第３コンパレータ ａ：復調信号 ＶTH1 ：第１スレッシュホールド電圧 ＶTH2 ：第２スレッシュホールド電圧 ＶTH3 ：第３スレッシュホールド電圧
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波パルスを対象物に送波し、対象物
で反射された反射パルスを受波して、受波した反射パル
スを電気信号に変換し、この電気信号をフィルタを介し
て復調し、復調した復調信号に基づいて反射パルスが戻
ってくるまでの時間を知ることで対象物までの距離を測
定する超音波距離測定装置において、 上記復調信号の電圧レベルを第１スレッシュホールド電
圧と比較する第１比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第１スレッシュホールド
電圧よりも高い第２スレッシュホールド電圧と比較する
第２比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第２スレッシュホールド
電圧よりも高い第３スレッシュホールド電圧と比較する
第３比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルが上記第３スレッシュホール
ド電圧を超えた場合に、上記第１および第２比較手段か
らの出力のタイミングに基づいて対象物までの距離を演
算する距離算出手段とを備えたことを特徴とする超音波
距離測定装置。 - 【請求項２】 請求項１において、上記第３スレッシュ
ホールド電圧が上記第２スレッシュホールド電圧の２倍
以上に設定されている超音波距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34612793A JP3291102B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34612793A JP3291102B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181249A true JPH07181249A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3291102B2 JP3291102B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=18381319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34612793A Expired - Fee Related JP3291102B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291102B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015215345A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | ジック アーゲー | 距離測定センサ並びに物体の検出及び距離測定方法 |
| WO2016063531A1 (ja) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | 株式会社デンソー | 受信時刻推定装置 |
| JPWO2017175458A1 (ja) * | 2016-04-05 | 2019-02-14 | ソニー株式会社 | 測距装置および測距方法 |
| CN111208518A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-29 | 广达电脑股份有限公司 | 环境检测装置及应用其的环境检测方法 |
| CN111225319A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广达电脑股份有限公司 | 扬声系统及应用其的扬声控制方法 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34612793A patent/JP3291102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015215345A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | ジック アーゲー | 距離測定センサ並びに物体の検出及び距離測定方法 |
| WO2016063531A1 (ja) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | 株式会社デンソー | 受信時刻推定装置 |
| JPWO2017175458A1 (ja) * | 2016-04-05 | 2019-02-14 | ソニー株式会社 | 測距装置および測距方法 |
| CN111208518A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-29 | 广达电脑股份有限公司 | 环境检测装置及应用其的环境检测方法 |
| CN111208518B (zh) * | 2018-11-19 | 2022-04-26 | 广达电脑股份有限公司 | 环境检测装置及应用其的环境检测方法 |
| CN111225319A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广达电脑股份有限公司 | 扬声系统及应用其的扬声控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3291102B2 (ja) | 2002-06-10 |
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