JPH07218629A - 超音波速度検出装置 - Google Patents

超音波速度検出装置

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JPH07218629A
JPH07218629A JP966594A JP966594A JPH07218629A JP H07218629 A JPH07218629 A JP H07218629A JP 966594 A JP966594 A JP 966594A JP 966594 A JP966594 A JP 966594A JP H07218629 A JPH07218629 A JP H07218629A
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JP
Japan
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wave
shaping
output
reflected
reference wave
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Application number
JP966594A
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English (en)
Inventor
Kenzo Takahashi
賢三 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路が簡単であり、またデジタル処理でドッ
プラ波を検出する。 【構成】 第1と第2の整形回路1,3は、それぞれ基
準波と路面からの反射波を矩形波a,bに整形する。減
算回路5は、信号aから信号bを減算し、信号cを出力
する。整流回路7は、信号cを全波整流し、信号dを出
力する。ローパスフィルタ(LPF)回路9は、信号d
から低域成分を抽出し、その結果ドップラ波eを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両等の移動体に搭載
され、超音波を送波し、路面等から反射波を受波するこ
とにより、前記移動体の相対速度を非接触にて検出する
超音波速度検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在使用されている超音波流量センサの
動作原理を、図8を参照して説明する。動作原理はよく
知られているので、説明は簡単にする。発信部101か
らの超音波が対象物にて反射されて、混合回路103で
受波される。混合回路103には、更に発信部101か
ら基準波が入力され、この基準波と前記反射波によるビ
ート波が生成される。増幅回路105は、このビート波
を増幅する。検波回路107は、増幅回路105からの
ビート波の包絡線を検出する。そして、ローパスフィル
タ108を経て、ドップラ波となる。
【0003】車両に搭載され、この原理を採用した超音
波速度検出装置の一例として、特開平4−357486
号がある。
【0004】一般に、路面からの反射波は、路面の状
態,車両の姿勢等により、その振幅は大幅に変動する。
その変動分はノイズであり、検波回路で検出するビート
波の包絡線が飽和してしまうおそれがある。この対策と
して、前置増幅回路に自動利得制御回路を付加したり等
して回路のダイナミックレンジ及び追従性等を改善して
いる。また、特開平4−357486号では、アナログ
掛算器を採用している。しかしながら、前述の回路のダ
イナミックレンジ及び追従性等の改善は回路を複雑にし
てしまう。またアナログ処理では最適のドップラ波を検
出することは難しいという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波速度検出
装置は、回路が複雑であり、またアナログ処理で行うた
め最適のドップラ波を検出することは難かしいという問
題があった。
【0006】本発明は、回路が簡単であり、またデジタ
ル処理でドップラ波を検出する超音波速度検出装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(第1の構成例)車両等の移動体に搭載され、路面等の
対象物に向けて超音波を発する送信部と、前記対象物に
て反射した反射波を受波する受信部とを有し、前記送信
部の発する超音波の送信周波数と前記対象物からの反射
波の受信周波数とに基づきこの移動体の相対速度を検出
する超音波速度検出装置において、基準波を発生する基
準波発生手段と、この基準波発生手段からの基準波及び
前記対象物からの反射波を波形整形する整形手段と、波
形整形された前記基準波と前記反射波を基に演算を行う
演算手段と、この演算手段からの出力を整流する整流手
段と、整流された出力の低域成分を抽出する抽出手段と
を具備する。
【0008】(第2の構成例)車両等の移動体に搭載さ
れ、路面等の対象物に向けて超音波を発する送信部と、
前記対象物にて反射した反射波を受波する受信部とを有
し、前記送信部の発する超音波の送信周波数と前記対象
物からの反射波の受信周波数とに基づきこの移動体の相
対速度を検出する超音波速度検出装置において、基準波
を発生する基準波発生手段と、この基準波発生手段から
の基準波を波形整形する第1の整形手段と、前記対象物
からの反射波を波形整形する第2の整形手段と、前記第
1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力との間
で減算を行う減算手段と、この減算手段からの出力を整
流する整流手段と、この整流手段からの出力の低域成分
を抽出するローパスフィルタ手段とを具備する。
【0009】(第3の構成例)車両路の移動体に搭載さ
れ、路面等の対象物に向けて超音波を発する送信部と、
前記対象物にて反射した反射波を受波する受信部とを有
し、前記送信部の発する超音波の送信周波数と前記対象
物からの反射波の受信周波数とに基づきこの移動体の相
対速度を検出する超音波速度検出装置において、基準波
を発生する基準波発生手段と、この基準波発生手段から
の基準波を波形整形する第1の整形手段と、前記対象物
からの反射波を波形整形する第2の整形手段と、前記第
1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力とを加
算する加算手段と、この加算手段からの出力を整流する
整流手段と、この整流手段からの出力の低域成分を抽出
するローパスフィルタ手段とを具備する。
【0010】
【作用】第1の構成例の整形手段または第2及び第3の
構成例の第1の整形手段は、基準波発生手段からの基準
波を波形整形する。第1の構成例の整形手段または第2
及び第3の構成例の第2の整形手段は、対象物からの反
射波を波形整形する。第1の構成例の減算手段は、例え
ば第1の整形手段の出力から、第2の整形手段の出力を
減算する。尚、第2の構成例では、前記第1と第2の整
形手段の出力を加算する。更に、第1の構成例の演算手
段は、2入力の減算または加算を行う。
【0011】整流手段は、前記演算手段,前記減算手段
または前記加算手段の出力を整流する。ローパスフィル
タ手段は、整流手段からの出力の低減成分を抽出する。
この抽出された信号が、ドップラ波である。
【0012】以上、本発明によれば、デジタル処理で行
うため、最適なドップラ波を得ることができる。また、
前置増幅回路を別途設けるにしても、自動利得制御回路
を付加する必要がなく、回路が簡単となる。
【0013】
【実施例】図1に、車両に搭載する本発明の超音波速度
検出装置の構成を示す。図2に、各構成要素の出力波形
を示す。
【0014】まず、第1の整形回路1は、図示しない基
準波発生器からの基準波を矩形波に波形整形して信号a
を出力する。第2の整形回路3は、図示しない路面から
の反射波を矩形波に波形整形して信号bを出力する。減
算回路5は、信号aから信号bを減算し、信号cを出力
する。整流回路7は、信号cを全波整流し、信号dを出
力する。信号dは、ドップラ波形により、パルス幅変調
された形になっている。ローパスフィルタ(LPF)回
路9は、信号dから低域成分を抽出し、その結果ドップ
ラ波eを出力する。
【0015】図3に、図1の回路ブロックをより具体化
した回路を示す。概略すると、第1の整形回路1は、オ
ペアンプ11,抵抗R1,R3,+B電源よりなる。信
号aは、オペアンプ1と次に記載する抵抗R5の接続点
にあらわれる。第2の整形回路3は、オペアンプ13,
抵抗R1,R2,R4,+B電源よりなる。信号bは、
オペアンプ13と次に記載する抵抗R6の接続点にあら
われる。
【0016】減算回路5は、オペアンプ15,抵抗R
5,R6,R7,R8よりなる。信号cは、オペアンプ
15と次に記載する抵抗R9の接続点にあらわれる。整
流回路7は、オペアンプ17,19抵抗R9,R10,
R11,R12,R13,ダイオードD1,D2よりな
る。信号dは、オペアンプ19と次に記載する抵抗R1
8の接続点にあらわれる。ローパスフィルタ回路9は、
オペアンプ21,抵抗R18,R19,R20,R2
1,R22,コンデンサC1,C2よりなる。ドップラ
波eは、オペアンプ21の出力端にあらわれる。
【0017】図4に、図3の回路の特性の実測図を示
す。この実測図から分からるように、測定値はほぼ理論
値とよく一致している。
【0018】また、図1の減算回路5に代えて、加算回
路25を第1,第2の整流回路1,3と、整流回路7の
間に配置してもよい。但し、加算回路25の出力レベル
が、図1に比べ正側へずれるので、次段の整流回路をそ
れに合わせて設計する必要がある。図5は、加算回路2
5を採用した場合をより具体化した回路図である。加算
回路を構成するため、抵抗R6の他端をオペアンプ15
のマイナス(−)側に接続する。
【0019】更に、オペアンプ17のプラス(+)側
に、可変抵抗器R30を接続する。
【0020】図6は、本発明を組み込んだ超音波速度装
置を示す。基準波発生振器31は、基準波を生成し、送
信回路部33,受信回路部37,データ処理部41に供
給する。送信回路部33は、送信器35のドライブ回路
等からなり、送信器35を介して超音波を路面に発す
る。路面からの反射波は、受信器39で受波され、次に
設明する受信回路部37でドップラ波を検出する。デー
タ処理部41は、ドップラ波の周期を計測して車両の相
対検度を検出し、これを外部システムに出力する。
【0021】図7は、図6の受信回路37を構成する回
路ブロックである。増幅回路51は、受信器39からの
反射波を増幅する。この増幅回路51は、単に信号を増
幅するだけであり、従来の利得制御回路は必要でない。
バンドパスフィルタ(BPF)回路53は、路面からの
反射波以外のノイズを除去する。次段のドップラ波検出
回路54は、図1,図3または図5の構成からなり、求
めたドップラ波をデータ処理部41に供給する。
【0022】なお、実施例では車両搭載用の超音波検出
装置として説明したが、ドップラ方式の検出装置であれ
ば、他の分野の各種機器に適用可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、デジタル処理によって
ドップラ波を検出しているため、簡単な回路で安定性が
よく精度の高い超音波速度検出装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波速度検出装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】図1の各構成要素の出力をあらわす信号波形図
である。
【図3】図1のブロック図をより具体化した回路図であ
る。
【図4】図3の回路の特性の実測図である。
【図5】図3の減算回路に代えて、加算回路を採用した
場合の回路図である。
【図6】超音波速度検出装置の概要を説明する図であ
る。
【図7】図6の受信回路部の概要を説明する図である。
【図8】超音波流量センサの動作原理を示す図である。
【符号の説明】
1…第1の整形回路、3…第2の整形回路、5…減算回
路、7…整流回路、9…ローパスフィルタ(LPF)回
路、25…加算回路、31…基準波発振器、33…送信
回路部、35…送信器、37…受信回路部、39…受信
器、41…データ処理部、51…増幅回路、53…バン
ドパスフィルタ(BPF)回路、54…ドップラ波検出
回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体に搭載され、対象物に向けて超音
    波を発する送信部と、前記対象物にて反射した反射波を
    受波する受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の
    送信周波数と前記対象物からの反射波の受信周波数とに
    基づきこの移動体の相対速度を検出する超音波速度検出
    装置において、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波及び前記対象物からの
    反射波を波形整形する整形手段と、 波形整形された前記基準波と前記反射波を基に演算を行
    う演算手段と、 この演算手段からの出力を整流する整流手段と、 整流された出力の低域成分を抽出する抽出手段とを具備
    したことを特徴とする超音波速度検出装置。
  2. 【請求項2】 移動体に搭載され、対象物に向けて超音
    波を発する送信部と、前記対象物にて反射した反射波を
    受波する受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の
    送信周波数と前記対象物からの反射波の受信周波数とに
    基づきこの移動体の相対速度を検出する超音波速度検出
    装置において、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波を波形整形する第1の
    整形手段と、 前記対象物からの反射波を波形整形する第2の整形手段
    と、 前記第1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力
    との間で減算を行う減算手段と、 この減算手段からの出力を整流する整流手段と、 この整流手段からの出力の低域成分を抽出するローパス
    フィルタ手段とを具備したことを特徴とする超音波速度
    検出装置。
  3. 【請求項3】 移動体に搭載され、対象物に向けて超音
    波を発する送信部と、前記対象物にて反射した反射波を
    受波する受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の
    送信周波数と前記対象物からの反射波の受信周波数とに
    基づきこの移動体の相対速度を検出する超音波速度検出
    装置において、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波を波形整形する第1の
    整形手段と、 前記対象物からの反射波を波形整形する第2の整形手段
    と、 前記第1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力
    とを加算する加算手段と、 この加算手段からの出力を整流する整流手段と、 この整流手段からの出力の低域成分を抽出するローパス
    フィルタ手段とを具備したことを特徴とする超音波速度
    検出装置。
  4. 【請求項4】 車両に搭載され、路面に向けて超音波を
    発する送信部と、前記路面にて反射した反射波を受波す
    る受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の送信周
    波数と前記路面からの反射波の受信周波数とに基づきこ
    の車両の相対速度を検出する超音波速度検出装置におい
    て、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波及び前記路面からの反
    射波を波形整形する整形手段と、 波形整形された前記基準波と前記反射波を基に演算を行
    う演算手段と、 この演算手段からの出力を整流する整流手段と、 整流された出力の低域成分を抽出する抽出手段とを具備
    したことを特徴とする超音波速度検出装置。
  5. 【請求項5】 車両に搭載され、路面に向けて超音波を
    発する送信部と、前記路面にて反射した反射波を受波す
    る受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の送信周
    波数と前記路面からの反射波の受信周波数とに基づきこ
    の車両の相対速度を検出する超音波速度検出装置におい
    て、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波を波形整形する第1の
    整形手段と、 前記路面からの反射波を波形整形する第2の整形手段
    と、 前記第1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力
    との間で減算を行う減算手段と、 この減算手段からの出力を整流する整流手段と、 この整流手段からの出力の低域成分を抽出するローパス
    フィルタ手段とを具備したことを特徴とする超音波速度
    検出装置。
  6. 【請求項6】 車両に搭載され、路面に向けて超音波を
    発する送信部と、前記路面にて反射した反射波を受波す
    る受信部とを有し、前記送信部の発する超音波の送信周
    波数と前記路面からの反射波の受信周波数とに基づきこ
    の車両の相対速度を検出する超音波速度検出装置におい
    て、 基準波を発生する基準波発生手段と、 この基準波発生手段からの基準波を波形整形する第1の
    整形手段と、 前記路面からの反射波を波形整形する第2の整形手段
    と、 前記第1の整形手段の出力と前記第2の整形手段の出力
    とを加算する加算手段と、 この加算手段からの出力を整流する整流手段と、 この整流手段からの出力の低域成分を抽出するローパス
    フィルタ手段とを具備したことを特徴とする超音波速度
    検出装置。
JP966594A 1994-01-31 1994-01-31 超音波速度検出装置 Pending JPH07218629A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014166A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Nippon Soken Inc 音波計測装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014166A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Nippon Soken Inc 音波計測装置

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