JPH07239384A - 距離センサー - Google Patents
距離センサーInfo
- Publication number
- JPH07239384A JPH07239384A JP5460894A JP5460894A JPH07239384A JP H07239384 A JPH07239384 A JP H07239384A JP 5460894 A JP5460894 A JP 5460894A JP 5460894 A JP5460894 A JP 5460894A JP H07239384 A JPH07239384 A JP H07239384A
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- JP
- Japan
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- wave
- transmitter
- distance
- receiver
- component
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 送信，受信感度が高く、しかもノイズが少な
く演算処理部の構造が簡単な高性能かつ経済的な距離セ
ンサーを提供する。 【構成】 演算処理部からのトリガー信号により後記す
る送波器の固有値に等しい周波数の正弦波を出力する発
振部６ａと、上記発振部６ａの出力により対象体に向か
って音波を発射する送波器２と、上記送波器２の両側方
に等距離的に並設されるとともに、同対象体に向かって
上記音波の半波長に等しい距離を互いに前後方向にずら
せて配置された第１の受波器３ａ及び第２の受波器３ｂ
と、上記両受波器３ａ，３ｂの出力を減算する減算器７
と、上記減算器７の出力を増幅する増幅器４ａと、上記
増幅器４ａの出力に基づいて同対象体との距離を演算し
出力する演算処理部５ａとを具えたこと。
く演算処理部の構造が簡単な高性能かつ経済的な距離セ
ンサーを提供する。 【構成】 演算処理部からのトリガー信号により後記す
る送波器の固有値に等しい周波数の正弦波を出力する発
振部６ａと、上記発振部６ａの出力により対象体に向か
って音波を発射する送波器２と、上記送波器２の両側方
に等距離的に並設されるとともに、同対象体に向かって
上記音波の半波長に等しい距離を互いに前後方向にずら
せて配置された第１の受波器３ａ及び第２の受波器３ｂ
と、上記両受波器３ａ，３ｂの出力を減算する減算器７
と、上記減算器７の出力を増幅する増幅器４ａと、上記
増幅器４ａの出力に基づいて同対象体との距離を演算し
出力する演算処理部５ａとを具えたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水面浮上型船舶，河川
等の水位監視装置などにおいて、水面からの高さを検出
する距離センサー等に関する。
等の水位監視装置などにおいて、水面からの高さを検出
する距離センサー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、エアクッション船等の水面浮上
型船舶において、その水面上の高さを測定するには、従
来、図３系統図に示すようなハイトセンサーが使用され
ている。すなわち、船体の浮上量を測定する際の基準面
となる船体外板１の一部に送波器２と受波器３が並設さ
れる。送波器２，受波器３には、それぞれランジュバン
振動子がよく使用されている。発振部６は演算処理部５
からのトリガー信号を受け、送波器２の固有値に等しい
周波数の正弦波をバースト信号として送波器２へ出力す
る。送波器２は発振部６からの信号を受け、音波を水面
へ向けて放射する。受波器３は水面からの反射波を受波
し、電気信号として出力するが、同時に送波器２が送波
するとき激しく振動するため、その振動をも感知し、電
気信号として出力する。増幅器４は受波器３からの信号
を増幅して演算処理部５へ出力する。演算処理部５は、
トリガー信号を発した時刻ｔ1 と水面からの反射波を受
波した時間ｔ2から伝搬時間を求め、水面までの高さを
算出する。ここで、受波器３の出力信号は、水面からの
反射波成分の他に、振動伝搬による成分を含んでいるの
で、演算処理部５では水面からの反射波成分を抽出する
ために、相関処理を行ったり、時間とともに変化する閾
値レベルを設定したり、複雑な信号処理を行っている。
ｔ1 ，ｔ2 が求まると、水面までの高さｈは式（１） ｈ＝｛ｃ（ｔ2 −ｔ1 ）｝／２ ・・・・・（１） により求まる。ここでｃは空気中の音速である。図４は
受波器の出力信号の一例を示す。
型船舶において、その水面上の高さを測定するには、従
来、図３系統図に示すようなハイトセンサーが使用され
ている。すなわち、船体の浮上量を測定する際の基準面
となる船体外板１の一部に送波器２と受波器３が並設さ
れる。送波器２，受波器３には、それぞれランジュバン
振動子がよく使用されている。発振部６は演算処理部５
からのトリガー信号を受け、送波器２の固有値に等しい
周波数の正弦波をバースト信号として送波器２へ出力す
る。送波器２は発振部６からの信号を受け、音波を水面
へ向けて放射する。受波器３は水面からの反射波を受波
し、電気信号として出力するが、同時に送波器２が送波
するとき激しく振動するため、その振動をも感知し、電
気信号として出力する。増幅器４は受波器３からの信号
を増幅して演算処理部５へ出力する。演算処理部５は、
トリガー信号を発した時刻ｔ1 と水面からの反射波を受
波した時間ｔ2から伝搬時間を求め、水面までの高さを
算出する。ここで、受波器３の出力信号は、水面からの
反射波成分の他に、振動伝搬による成分を含んでいるの
で、演算処理部５では水面からの反射波成分を抽出する
ために、相関処理を行ったり、時間とともに変化する閾
値レベルを設定したり、複雑な信号処理を行っている。
ｔ1 ，ｔ2 が求まると、水面までの高さｈは式（１） ｈ＝｛ｃ（ｔ2 −ｔ1 ）｝／２ ・・・・・（１） により求まる。ここでｃは空気中の音速である。図４は
受波器の出力信号の一例を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のハイトセンサーの送受波器は数１０ｋＨｚの共振型振
動子を用いており、次のような問題があるので、演算処
理部での信号処理が複雑になる。 （１）送受波面と空気の音響インピーダンスが大きく異
なるため、振動〜音響変換効率が悪く送波感度，受波感
度が小さい。 （２）送波器の送波時の振動が取付面を介して受波器に
伝搬し、受波器の出力信号として現れる。
のハイトセンサーの送受波器は数１０ｋＨｚの共振型振
動子を用いており、次のような問題があるので、演算処
理部での信号処理が複雑になる。 （１）送受波面と空気の音響インピーダンスが大きく異
なるため、振動〜音響変換効率が悪く送波感度，受波感
度が小さい。 （２）送波器の送波時の振動が取付面を介して受波器に
伝搬し、受波器の出力信号として現れる。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、送信，受信感度が高く、しかもノイズが少な
く、演算処理部の構造が簡単な高性能かつ経済的な距離
センサーを提供することを目的とする。
たもので、送信，受信感度が高く、しかもノイズが少な
く、演算処理部の構造が簡単な高性能かつ経済的な距離
センサーを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、演
算処理部からのトリガー信号により後記する送波器の固
有値に等しい周波数の正弦波を出力する発振部と、上記
発振部の出力により対象体に向かって音波を発射する送
波器と、上記送波器の両側方に等距離的にに並設される
とともに、同対象体に向かって上記音波の半波長に等し
い距離を互いに前後方向にずらせて配置された第１の受
波器及び第２の受波器と、上記両受波器の出力を減算す
る減算器と、上記減算器の出力を増幅する増幅器と、上
記増幅器の出力に基づいて同対象体との距離を演算し出
力する演算処理部とを具えたことを特徴とする。
算処理部からのトリガー信号により後記する送波器の固
有値に等しい周波数の正弦波を出力する発振部と、上記
発振部の出力により対象体に向かって音波を発射する送
波器と、上記送波器の両側方に等距離的にに並設される
とともに、同対象体に向かって上記音波の半波長に等し
い距離を互いに前後方向にずらせて配置された第１の受
波器及び第２の受波器と、上記両受波器の出力を減算す
る減算器と、上記減算器の出力を増幅する増幅器と、上
記増幅器の出力に基づいて同対象体との距離を演算し出
力する演算処理部とを具えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】このような構成によれば、２個の受波器の出力
信号は、送波器からの振動による成分は同位相，水面か
らの反射波の成分は逆位相となるので、この２個の受波
器の出力信号を減算器に入力することにより、ノイズ振
動による成分は除去され、水面からの反射波の成分は約
２倍に増幅される。
信号は、送波器からの振動による成分は同位相，水面か
らの反射波の成分は逆位相となるので、この２個の受波
器の出力信号を減算器に入力することにより、ノイズ振
動による成分は除去され、水面からの反射波の成分は約
２倍に増幅される。
【０００７】
【実施例】本発明をエアクッション船のハイトセンサ−
に適用した一実施例を図面について説明すると、図１は
その全体系統図、図２は図１における各機器の出力信号
を示す線図である。
に適用した一実施例を図面について説明すると、図１は
その全体系統図、図２は図１における各機器の出力信号
を示す線図である。
【０００８】上図において、図３と同一の符号はそれぞ
れ同図と同一の機器を示し、本発明が同図の構造と大き
く相違するところは、２基の送波器を並設するととも
に、両者を１／２波長ずらしたレベルに配設した点にあ
る。すなわち、図１において、３ａ，３ｂは送波器２の
左右両側に等間隔で並設されるとともに上下方向に１／
２波長ずらして並設されたそれぞれ第１，第２の受波
器、４ａは増幅器、５ａは演算処理部、６ａは発振部、
７は減算器である。
れ同図と同一の機器を示し、本発明が同図の構造と大き
く相違するところは、２基の送波器を並設するととも
に、両者を１／２波長ずらしたレベルに配設した点にあ
る。すなわち、図１において、３ａ，３ｂは送波器２の
左右両側に等間隔で並設されるとともに上下方向に１／
２波長ずらして並設されたそれぞれ第１，第２の受波
器、４ａは増幅器、５ａは演算処理部、６ａは発振部、
７は減算器である。
【０００９】同図１において、演算処理部５ａからのト
リガー信号（図２（Ａ））により発振部６ａは、同図
（Ｂ）に示すように、送波器２の固有値に等しい周波数
のバースト信号を送波器２へ与え、送波器２は水面へ向
けて出力信号を放射する。第１の受波器３ａ，第２の受
波器３ｂは水面までの高さを測定する基準面となる船体
外板１に高さ方向にｙだけずらして取り付けられてい
る。ｙは使用周波数の半波長に相当する。 ｙ＝λ／２，λ＝ｃ／ｆ ここでλは波長，ｃは空気中の音速，ｆは使用周波数で
ある。
リガー信号（図２（Ａ））により発振部６ａは、同図
（Ｂ）に示すように、送波器２の固有値に等しい周波数
のバースト信号を送波器２へ与え、送波器２は水面へ向
けて出力信号を放射する。第１の受波器３ａ，第２の受
波器３ｂは水面までの高さを測定する基準面となる船体
外板１に高さ方向にｙだけずらして取り付けられてい
る。ｙは使用周波数の半波長に相当する。 ｙ＝λ／２，λ＝ｃ／ｆ ここでλは波長，ｃは空気中の音速，ｆは使用周波数で
ある。
【００１０】このような構造において、第１の受波器３
ａ，第２の受波器３ｂは送波器２が送波したときの振動
と水面からの反射波をそれぞれ感知して、それぞれ同図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、出力信号を電気信号とし
て出力する。第１の送波器３ａ，第２の送波器３ｂの出
力信号は減算器７に入力して減算され、同位相である振
動による信号成分は除去され、逆位相である水面からの
反射波の信号成分は約２倍に増幅され、減算器７から同
図（Ｅ）に示す波形となって出力する。減算器７の出力
は増幅器４ａで増幅され、演算処理部５ａへ入力する。
演算処理部５ａではトリガー信号を出力した時刻ｔ1 か
ら、水面からの反射波を受波した時刻ｔ2 までの時間を
求めて式（１）により高さを算出する。このような構造
によれば、トリガー信号及び受波信号とも単純な閾値レ
ベルを設定するだけでｔ1 ，ｔ2 を求めることができ
る。
ａ，第２の受波器３ｂは送波器２が送波したときの振動
と水面からの反射波をそれぞれ感知して、それぞれ同図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、出力信号を電気信号とし
て出力する。第１の送波器３ａ，第２の送波器３ｂの出
力信号は減算器７に入力して減算され、同位相である振
動による信号成分は除去され、逆位相である水面からの
反射波の信号成分は約２倍に増幅され、減算器７から同
図（Ｅ）に示す波形となって出力する。減算器７の出力
は増幅器４ａで増幅され、演算処理部５ａへ入力する。
演算処理部５ａではトリガー信号を出力した時刻ｔ1 か
ら、水面からの反射波を受波した時刻ｔ2 までの時間を
求めて式（１）により高さを算出する。このような構造
によれば、トリガー信号及び受波信号とも単純な閾値レ
ベルを設定するだけでｔ1 ，ｔ2 を求めることができ
る。
【００１１】
【発明の効果】このような構造によれば、受波器の受波
感度を見かけ上２倍に改善し、送波器からの振動伝搬に
よるノイズ信号を除去することができるので、受波信号
のＳ／Ｎ比が向上し、演算処理が非常に簡単になる。本
発明は鉛直方向の対象体との距離のみならず、空中，水
中等におけるすべての方向にある対象体との距離を計測
するために広く適用することができる。
感度を見かけ上２倍に改善し、送波器からの振動伝搬に
よるノイズ信号を除去することができるので、受波信号
のＳ／Ｎ比が向上し、演算処理が非常に簡単になる。本
発明は鉛直方向の対象体との距離のみならず、空中，水
中等におけるすべての方向にある対象体との距離を計測
するために広く適用することができる。
【００１２】要するに本発明によれば、演算処理部から
のトリガー信号により後記する送波器の固有値に等しい
周波数の正弦波を出力する発振部と、上記発振部の出力
により対象体に向かって音波を発射する送波器と、上記
送波器の両側方に等距離的にに並設されるとともに、同
対象体に向かって上記音波の半波長に等しい距離を互い
に前後方向にずらせて配置された第１の受波器及び第２
の受波器と、上記両受波器の出力を減算する減算器と、
上記減算器の出力を増幅する増幅器と、上記増幅器の出
力に基づいて同対象体との距離を演算し出力する演算処
理部とを具えたことにより、送信，受信感度が高く、し
かもノイズが少なく、演算処理部の構造が簡単な高性能
かつ経済的な距離センサーを得るから、本発明は産業上
極めて有益なものである。
のトリガー信号により後記する送波器の固有値に等しい
周波数の正弦波を出力する発振部と、上記発振部の出力
により対象体に向かって音波を発射する送波器と、上記
送波器の両側方に等距離的にに並設されるとともに、同
対象体に向かって上記音波の半波長に等しい距離を互い
に前後方向にずらせて配置された第１の受波器及び第２
の受波器と、上記両受波器の出力を減算する減算器と、
上記減算器の出力を増幅する増幅器と、上記増幅器の出
力に基づいて同対象体との距離を演算し出力する演算処
理部とを具えたことにより、送信，受信感度が高く、し
かもノイズが少なく、演算処理部の構造が簡単な高性能
かつ経済的な距離センサーを得るから、本発明は産業上
極めて有益なものである。
【図１】本発明の一実施例を示す全体系統図である。
【図２】図１における各機器の出力波形を示す線図であ
る。
る。
【図３】従来のハイトセンサーを示す全体系統図であ
る。
る。
【図４】図３における受波器の出力を示す波形図であ
る。
る。
１ 外板 ２ 送波器 ３ａ 第１の受波器 ３ｂ 第２の受波器 ４ａ 増幅器 ５ａ 演算処理部 ６ａ 発振部 ７ 減算器
Claims (1)
- 【請求項１】 演算処理部からのトリガー信号により後
記する送波器の固有値に等しい周波数の正弦波を出力す
る発振部と、上記発振部の出力により対象体に向かって
音波を発射する送波器と、上記送波器の両側方に等距離
的にに並設されるとともに、同対象体に向かって上記音
波の半波長に等しい距離を互いに前後方向にずらせて配
置された第１の受波器及び第２の受波器と、上記両受波
器の出力を減算する減算器と、上記減算器の出力を増幅
する増幅器と、上記増幅器の出力に基づいて同対象体と
の距離を演算し出力する演算処理部とを具えたことを特
徴とする距離センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5460894A JPH07239384A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 距離センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5460894A JPH07239384A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 距離センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239384A true JPH07239384A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12975459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5460894A Withdrawn JPH07239384A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 距離センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07239384A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009258134A (ja) * | 2009-08-10 | 2009-11-05 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 超音波距離測定装置 |
| KR101441673B1 (ko) * | 2013-09-23 | 2014-09-23 | 한국해양과학기술원 | 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판 |
| KR101528096B1 (ko) * | 2014-01-27 | 2015-06-10 | 한국해양과학기술원 | 신호조절판의 제작 및 이를 통한 효율적 신호계측 방법 |
| WO2024201597A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 三菱電機株式会社 | 測定システムおよびヘッドマウントディスプレイ |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP5460894A patent/JPH07239384A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009258134A (ja) * | 2009-08-10 | 2009-11-05 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 超音波距離測定装置 |
| KR101441673B1 (ko) * | 2013-09-23 | 2014-09-23 | 한국해양과학기술원 | 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판 |
| KR101528096B1 (ko) * | 2014-01-27 | 2015-06-10 | 한국해양과학기술원 | 신호조절판의 제작 및 이를 통한 효율적 신호계측 방법 |
| WO2015111939A1 (ko) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | 한국해양과학기술원 | 신호조절판의 제작 및 이를 통한 효율적 신호계측 방법 |
| WO2024201597A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 三菱電機株式会社 | 測定システムおよびヘッドマウントディスプレイ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010508 |