JPH0727022B2 - 超音波式距離測定装置 - Google Patents

超音波式距離測定装置

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JPH0727022B2
JPH0727022B2 JP32637189A JP32637189A JPH0727022B2 JP H0727022 B2 JPH0727022 B2 JP H0727022B2 JP 32637189 A JP32637189 A JP 32637189A JP 32637189 A JP32637189 A JP 32637189A JP H0727022 B2 JPH0727022 B2 JP H0727022B2
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distance
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ultrasonic
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俊樹 山根
秀夫 森
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超音波パルスを用いて物体までの距離を測定
する超音波式距離測定装置に関するものである。
[従来の技術] 超音波式距離測定装置では、パルス列からなる超音波パ
ルスを送波すると共に、この超音波パルスの物体による
反射波を受波し、反射波の有無及び超音波パルスの逆波
時点から反射波の受波時点までに要する時間から、物体
の存在検知及び物体までの距離の測定を行うものがあ
る。
この種の超音波式距離測定装置は、第3図に示すよう
に、送受波兼用の超音波振動子1aと、超音波パルスを送
波する一定周期の送波タイミング信号を出力する送波制
御部2aと、送波制御部2aからの送波タイミング信号に基
づいて送波信号を作成する送波信号作成部1bと、この送
波信号作成部1bの出力に応じて超音波振動子1aを駆動す
る駆動部1cと、送波制御部2aの送波タイミング信号に基
づいて検知距離範囲を示す期間(受波ゲート期間)に超
音波振動子1aの出力を通過させる受波ゲート部1dと、受
波ゲート部1dの出力を検波増幅する受波部1eと、この受
波部1eの出力から物体までの距離を算出する距離算出部
2bとで構成してある。ここで、超音波振動子1a、送波信
号作成部1b、駆動部1c、受波ゲート部1d及び受波部1eで
検知ブロック1を構成すると共に、送波制御部2a及び距
離算出部2bで信号処理ブロック2′を構成してある。
この超音波式距離測定装置では、第4図に示すように、
検知距離範囲を示す受波ゲート期間(ハ)内に反射波
(ロ)が受波された場合に、物体までの距離を求める。
ところが、上述の超音波式距離測定装置では、受波ゲー
ト期間(ハ)内で雑音(ニ)が受波された場合、その受
波信号が雑音であるかそれとも物体からの反射波である
を識別することができないため、雑音(ニ)が反射波
(ロ)よりも先に受波された場合、雑音(ニ)に基づい
て距離を求め、誤った距離を求めてしまう問題があっ
た。
そこで、上記問題を解決するために特願昭59−228763号
あるいは特願昭59−228764号等によって、物体からの反
射波が予め設定した回数以上に連続して受波された時に
物体による反射波であると判別して、物体までの距離を
求めるようにした所謂複数回連続検知方式の超音波式距
離測定装置が提案されている。この超音波距離測定装置
であると、単発的な雑音によって誤った距離を求めるこ
とがなくなる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の超音波式距離測定装置でも次のよ
うな問題があった。つまり、この方式では反射波が設定
回数連続して受波されるまでは距離が求められない(第
5図にn回目に雑音の影響を浮けた場合を示す。)の
で、応答時間が遅くなるのである。
本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、雑音により誤った物体までの距離を
求めることがなく、しかも応答性に優れた超音波式距離
測定装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は夫々異なる周波数
の超音波パルスを送波する複数の送波手段と、各送波手
段から送波した超音波パルスと同周波数の超音波を受波
するように各送波手段と夫々対を為し各送波手段から送
波された超音波パルスの物体による反射波を周波数の相
違により選択的に受波する複数の受波手段と、上記すべ
ての送波手段から同時に超音波パルスを送波させる送波
タイミング信号を出力する送波制御部と、各送波手段の
超音波パルスの送波時点から各送波手段と互いに対を為
す各受波手段での反射波の受波時点までに要する時間か
ら物体までの距離を夫々求める距離算出部と、送波手段
と受波手段とのいずれか1つの対について距離算出部で
求めた距離を基準距離としこの基準距離と距離算出部で
他の対について求めた夫々の距離とを比較して許容距離
誤差内の算出結果であることを判別する判別部と、この
判別部で許容距離誤差内であると判別された場合に距離
算出部で算出した距離を記憶すると共に、許容距離誤差
外であれば前回の算出距離をそのまま記憶しておく記憶
部と、この記憶部に記憶された全算出距離の内の最短の
距離を測定結果として出力する出力部とを備えている。
なお、上記出力部が、判別部で許容距離誤差外であると
判別された記憶部の算出距離を除く許容距離誤差内にあ
る全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出力す
るようにしても良い。
[作用] 本発明は、上述のように送波手段と受波手段とのいずれ
か1つの対について距離算出部で求めた距離を基準距離
としこの基準距離と距離算出部で他の対について求めた
夫々の距離とを判別部で比較して許容距離誤差内の算出
結果であることを判別し、記憶部が判別部で許容距離誤
差内であると判別された場合に距離算出部で算出した距
離を記憶すると共に、許容距離誤差外であれば前回の算
出距離をそのまま記憶しておき、出力部が記憶部に記憶
された全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出
力することにより、基準距離との比較により判別した許
容距離誤差外の算出距離は距離判定に用いないようにし
て、雑音により算出された距離が測定結果の判断材料と
なることが少なくなるようにし、また複数対の送波手段
及び受波手段により同時に超音波パルスの送受波を行っ
て物体までの距離を求めることにより、物体検知を繰り
返すことがないようにして、複数回連続検知方式の超音
波式距離測定装置のように応答遅れを生じないようにし
たものである。
[実施例] 第1図及び第2図に本発明の一実施例を示す。本実施例
の超音波式距離測定装置は、超音波パルスを送波する従
来例の超音波振動子1a、送波信号作成部1b及び駆動部1c
からなる送波手段と、この送波手段から送波された超音
波パルスの物体による反射波を受波する従来例の超音波
振動子1a、受波ゲート部1d及び受波部1eからなる受波手
段とからなる複数の検知ブロック11〜1nと、これら検知
ブロック11〜1nの送波手段による超音波パルスの送波制
御を行うと共に、夫々の検知ブロック11〜1nの受波出力
から物体までの距離を夫々算出し、夫々の算出距離から
物体までの距離を判別する信号処理ブロック2とで構成
されている。検知ブロック11〜1nの送波手段から送波す
る超音波パルスの周波数は互いに異ならせてあり、受波
手段では夫々対応する送波手段からの超音波パルスによ
る反射波だけを選択的に受波するようにして、同周波数
の超音波パルスの送受を行う送波手段と受波手段とが互
いに対を為すようにしてある。なお、超音波振動子1aは
送受波で別個に設けても良い。信号処理ブロック2は、
全検知ブロック11〜1nの送波手段から同時に超音波パル
スを送波させる送波タイミング信号を出力する送波制御
部2aと、夫々の検知ブロック11〜1nの送波手段の超音波
パルスの送波時点から受波手段の反射波の受波時点まで
に要する時間から物体までの距離を夫々求める距離算出
部2bと、送波手段と受波手段とのいずれか1つの対につ
いて距離算出部2bで求めた距離を基準距離としこの基準
距離と距離算出部2bで他の対について求めた夫々の距離
とを判別部で比較して許容距離誤差内の算出結果である
ことを判別する判別部2cと、距離算出部2bで求めた距離
が許容距離誤差内であると判別部2cにより判別された場
合に距離算出部2bで求めた距離を記憶する記憶部2dと、
この記憶部2dに記憶された全算出距離の内の最短距離を
測定結果として出力する出力部2eとを備えている。ここ
で、記憶部2dでは、距離算出部2bで求めた距離が基準距
離と比較して許容距離誤差外の算出結果であると判別部
2cが判別した際には、その距離算出部2bで求めた距離は
記憶部2dに記憶せず、前回の距離算出部2bで求めた距離
をそのまま記憶させておく。
まず、雑音の影響がなく(第2図中にニで示す雑音が存
在せず)、検知距離範囲内に物体が存在する時の動作を
説明する。信号処理ブロック2の送波タイミング信号に
基づいて検知ブロック11〜1nの送波手段から第2図に示
すように超音波パルスを同時に送波すると、受波ゲート
期間(ハ)内に反射波による受波信号(ロ)が検知ブロ
ック11〜1nから出力され、このとき信号処理ブロック2
では超音波パルス(イ)の送波時点から受波信号(ロ)
の受波時点までに要する時間から物体までの距離を検知
ブロック11〜1n毎に算出する。そして、これら算出距離
の内で最も最短であるものを測定結果として出力する。
なお、上述の距離算出部2bで算出された距離は記憶部2d
に一旦記憶して、出力部2eの最短距離の判定ができるよ
うにするのであるが、この記憶部2dへの算出距離の記憶
に際して次の信号処理を判別部2cで行う。つまり、判別
部2cでは、検知ブロック11の受波信号(ロ)に応じて物
体までの距離を算出した結果を基準として、その他の検
知ブロック12〜1n毎に算出した距離(第2図に示す受波
信号(ロ)が受波されるまでの所要時間T1に基づく距
離)が許容距離誤差(±ε)内にあるかどうかを判別す
る。数式で示すと、 T1・C/2−ε≦Tx・C/2≦T1・C/2+ε 但し、Tx:検知ブロック12〜1nの受波信号(ロ) の受波時点までに要する時間 C:音速 となる。
ここで、例えば第2図に示すように検知ブロック12で受
波信号(ロ)よりも先に雑音(ニ)が受波された場合、
この雑音(ニ)から物体までの距離(雑音(ニ)が受波
されるまでの所要時間T2に基づく距離)が算出されるの
で、このときの検知ブロック12の出力に基づいて求めた
距離は上記許容距離誤差内に入らない。この場合、この
検知ブロック12に対応する算出距離は記憶部2dに記憶し
ない。つまり、この場合に記憶部2dに記憶された算出距
離は前回の超音波パルスの送波時の算出距離となる。こ
のようにすると、第2図(b)に示す雑音(ニ)による
算出距離は距離判別から除去されることになり、このた
め雑音(ニ)による誤った距離が出力部1eの測定結果の
判定材料として用いられず、雑音(ニ)による誤った距
離を測定結果とすることを少なくできる。そして、出力
部2eは記憶部2dに記憶された距離の内で最短のものを測
定距離として出力する。
ところで、上述の場合には基準となる検知ブロック11
雑音(ロ)が受波されることがあり、このような場合に
は他の検知ブロック12〜1n毎に算出した距離の大半は上
記許容距離誤差内に入らないことになる。従って、この
ときには判別部2cでは検知ブロック12を基準とするよう
に変更して再度上述したと同様の判別を行う。なお、更
に許容距離誤差に入らない場合には検知ブロック13…と
基準を変更して上記判別を繰り返す。ここで、検知ブロ
ック11〜1nの過半数が許容距離誤差内である場合にその
検知ブロック1の距離が有効な基準であると見なすよう
にすれば、一部の検知ブロック1で雑音(ニ)が受波さ
れても、全体的に多数決をとることになり、よって測定
データの信頼性が向上する。
なお、上述の場合には雑音(ニ)等により距離算出結果
が許容距離誤差内でない場合には前回の算出距離を用い
ていたが、許容距離誤差内にない場合はその距離は出力
部2eの最短距離の判別に用いないようにしても良い。
[発明の効果] 本発明は上述のように、送波手段と受波手段とのいずれ
か1つの対について距離算出部で求めた距離を基準距離
としこの基準距離と距離算出部で他の対について求めた
夫々の距離とを判別部で比較して許容距離誤差内の算出
結果であることを判別し、記憶部が判別部で許容距離誤
差内であると判別された場合に距離算出部で算出した距
離を記憶すると共に、許容距離誤差外であれば前回の算
出距離をそのまま記憶しておき、出力部が記憶部に記憶
された全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出
力するので、基準距離との比較により判別した許容距離
誤差外の算出距離は距離判定に用いず、雑音により算出
された距離が測定結果の判断材料となることが少なくな
り、出力結果が雑音による誤った距離となることを少な
くできる。また、複数対の送波手段及び受波手段により
同時に超音波パルスの送受波を行って物体までの距離を
求めるので、1回分の測定結果を得るために物体検知を
繰り返す必要がなく、複数回連続検知方式の超音波式距
離測定装置のように応答遅れを生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は同上の動作説明図、第3図は従来例の構成を示す
ブロック図、第4図は同上の問題点の説明図、第5図は
他の従来例の問題点の説明図である。 11〜1nは検知ブロック、2は信号処理ブロック、2aは送
波制御部、2bは距離算出部、2cは判別部、2dは記憶部、
2eは出力部である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】夫々異なる周波数の超音波パルスを送波す
    る複数の送波手段と、各送波手段から送波した超音波パ
    ルスと同周波数の超音波を受波するように各送波手段と
    夫々対を為し各送波手段から送波された超音波パルスの
    物体による反射波を周波数の相違により選択的に受波す
    る複数の受波手段と、上記すべての送波手段から同時に
    超音波パルスを送波させる送波タイミング信号を出力す
    る送波制御部と、各送波手段の超音波パルスの送波時点
    から各送波手段と互いに対を為す各受波手段での反射波
    の受波時点までに要する時間から物体までの距離を夫々
    求める距離算出部と、送波手段と受波手段とのいずれか
    1つの対について距離算出部で求めた距離を基準距離と
    しこの基準距離と距離算出部で他の対について求めた夫
    々の距離とを比較して許容距離誤差内の算出結果である
    かどうかを判別する判別部と、この判別部で許容距離誤
    差内であると判別された場合に距離算出部で算出した距
    離を記憶すると共に、許容距離誤差外であれば前回の算
    出距離をそのまま記憶しておく記憶部と、この記憶部に
    記憶された全算出距離の内の最短の距離を測定結果とし
    て出力する出力部とを備えた超音波式距離測定装置。
  2. 【請求項2】上記出力部が、判別部で許容距離誤差外で
    あると判別された記憶部の算出距離を除く許容距離誤差
    内にある全算出距離の内の最短の距離を測定結果として
    出力して成る請求項1記載の超音波式距離測定装置。
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