JPH07318335A - Method and apparatus for ultrasonic detection - Google Patents

Method and apparatus for ultrasonic detection

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JPH07318335A
JPH07318335A JP11492794A JP11492794A JPH07318335A JP H07318335 A JPH07318335 A JP H07318335A JP 11492794 A JP11492794 A JP 11492794A JP 11492794 A JP11492794 A JP 11492794A JP H07318335 A JPH07318335 A JP H07318335A
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ultrasonic
wave
ultrasonic wave
circuit
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Hiroaki Arai
寛明 荒井
Yuji Osawa
祐二 大澤
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Abstract

PURPOSE:To perform a quick-response detection without a need of resetting a sampling signal even when the interval between an ultrasonic-wave transmitter and an ultrasonic- wave receiver is changed by a method wherein a received signal is changed into shaped waves having one peak value and the peak value of the shaped waves is fetched into and held at the timing of the peak value of the shaped waves. CONSTITUTION:An utrasonic pulse train which is not cut off by an object to be measured or an ultrasonic pulse train which has been attenuated and an ultrasonic pulse train which has been reflected out of ultrasonic pulse trains which are transmitted by an ultrasonic-wave transmitter 3 are received by an ultrasonic-wave receiver 4, they are rectified and smoothed by a waveform shaping circuit 6, and shaped waves having one peak value are obtained. Since a received signal is rectified, the peak value indicates the maximum value of absolute values of the received signal. A differentiating circuit 7 finds the generation timing of the output signal of the waveform shaping circuit 6, and the peak value of the shaped waves is fetched into and held by a sample-and-hold circuit 11 at the timing. The amplitude of direct waves which are not cut off by the object to be measured or which have passed the object can be known by the peak value, and the position, the thickness and the like of the object to be measured can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超音波の送波器と受波器
の間に搬入されるウエブの端部位置、ウエブの厚みや継
ぎ目位置などを検出する超音波検出方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic detecting method and apparatus for detecting an end position of a web carried between an ultrasonic wave transmitter and an ultrasonic wave receiver, a thickness of the web, a seam position and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ウエブの端部位置の検出には、光をウエ
ブの端部に照射し、その遮光量により端部位置(エッジ
位置)を検出したり、光を透過する物体や感光する物体
の場合は空気をウエブのエッジ下面に吹き付け、ウエブ
エッジ上面の空気圧の変化量よりウエブエッジ位置を検
出する方法がある。また超音波の送波器と受波器とを対
向して配置し、両者の間にウエブのエッジが入ってくる
ときの受波器の受信信号の変化からウエブエッジの位置
を検出する方法が公表特許公報昭62−501520号
に開示されている。この方法は送波器から超音波のパル
ス列を断続的に発信すると、受波器には直接波と、ウエ
ブまたは受波器等で反射された反射波が受信されるが、
この内直接波の範囲を限定してサンプリングし、このピ
ーク値を電気信号として取り出している。
2. Description of the Related Art An edge position of a web is detected by irradiating the edge of the web with light and detecting the edge position (edge position) according to the amount of light shielding, or an object that transmits light or a photosensitive object. In this case, there is a method in which air is blown onto the lower surface of the edge of the web and the position of the web edge is detected from the amount of change in the air pressure on the upper surface of the web edge. In addition, a method of arranging the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver facing each other and detecting the position of the web edge from the change in the received signal of the ultrasonic receiver when the edge of the web enters between them It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-501520. In this method, when a pulse train of ultrasonic waves is intermittently transmitted from a wave transmitter, a direct wave and a reflected wave reflected by a web or a wave receiver are received by a wave receiver,
Of these, the range of the direct wave is limited and sampling is performed, and the peak value is extracted as an electric signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光によるエッジ位置検
出方法はウエブが透明の場合使用できない。また、空気
を利用する方法はエアーの清浄度、または周囲の粉塵の
巻き込みによりウエブが汚れる場合が多く、さらにエア
ーの風圧変化によりウエブのエッジが波を打ったり、巻
き込まれたりして出力信号が変化する。また応答も遅い
ので安定性に欠けるようになる。また公表特許公報昭6
2−501520号の場合、受波器で変換された電気信
号の内、反射波を含まない限定された領域をサンプリン
グするため、送波器の発信タイミングに同期させて受波
器の受信信号のサンプリングとリセットを行っており、
送波器と受波器の取付間隔が変わるとタイミング信号を
再設定しなければならない。
The optical edge position detection method cannot be used when the web is transparent. In addition, the method of using air often causes the web to become dirty due to the cleanliness of the air or the inclusion of dust in the surrounding area.Furthermore, the change in the wind pressure of the air causes the web edge to wavy or be caught, resulting in output signals. Change. In addition, the response is slow, so it becomes less stable. Also, published patent publication Sho 6
In the case of No. 2-501520, in the electric signal converted by the wave receiver, a limited area not including the reflected wave is sampled, so that the reception signal of the wave receiver is synchronized with the transmission timing of the wave transmitter. Sampling and resetting,
The timing signal must be reset when the mounting distance between the transmitter and the receiver changes.

【0004】反射波の影響として直接波との干渉による
定常波、いわゆるうなり現象を生じる場合がある。定常
波は振幅が同じで進む方向が反対の波が重なり、進行し
なくなるもので、定常波が発生すると受信信号が変動
し、測定できなくなる。しかし定常波の発生が防止でき
れば直接波と反射波が重なってもウエブのエッジ位置や
厚み、継ぎ目位置の検出には支障とならない。これは通
常ピーク値の大きい直接波が最初に受信され、以降に受
信される反射波のピーク値は直接波のものより小さい場
合が多いので、最大値を検出すればウエブのエッジ位置
等を検出できるからである。
A reflected wave may cause a standing wave, that is, a so-called beat phenomenon due to interference with a direct wave. A standing wave is one in which the waves have the same amplitude but travel in opposite directions and do not travel. When a standing wave occurs, the received signal fluctuates and measurement becomes impossible. However, if the generation of standing waves can be prevented, the detection of the edge position, thickness, and seam position of the web will not be hindered even if the direct wave and the reflected wave overlap. This is because the direct wave with a large peak value is usually received first, and the peak value of the reflected wave received thereafter is often smaller than that of the direct wave, so detecting the maximum value will detect the edge position of the web. Because you can.

【0005】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、ウエブのエッジ位置等を検出するにあたり、受波器
の受信信号のピーク値を検出するようにして、受波器の
サンプリング信号やリセット信号の発生を送波器に同期
させる必要がなく、超音波の送波器と受波器の間隔が変
化してもサンプリング信号の再設定を必要とせず、しか
も、応答も速い超音波検出方法及び装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and in detecting the edge position of the web, the peak value of the received signal of the wave receiver is detected so that the sampling signal and the reset signal of the wave receiver are detected. It is not necessary to synchronize the generation of the ultrasonic wave with the wave transmitter, and even if the distance between the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver is changed, it is not necessary to reset the sampling signal, and the ultrasonic wave detection method with a quick response and The purpose is to provide a device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、超音波送波器と超音波受波器との間の被測定物を検
出する超音波検出方法において、超音波送波器より超音
波パルス列を所定の間隔で送波し、超音波受波器で受波
した信号をピーク値1個を有する整形波とし、この整形
波がピークとなるタイミングを求め、このピークのタイ
ミングで前記整形波のピーク値を取り込んで保持するよ
うにする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic wave detecting method for detecting an object to be measured between an ultrasonic wave transmitter and an ultrasonic wave receiver, The sound wave pulse train is transmitted at a predetermined interval, the signal received by the ultrasonic wave receiver is used as a shaping wave having one peak value, the timing at which this shaping wave reaches a peak is determined, and the shaping is performed at this peak timing. Try to capture and hold the peak value of the wave.

【0007】また、超音波送波器と超音波受波器との間
の被測定物を検出する超音波検出装置において、前記超
音波受波器の出力をピーク値1個を有する整形波とする
波形整形手段と、この波形整形手段の出力波形がピーク
となるタイミングを検出するピーク検出手段と、このピ
ーク検出手段の出力するピークタイミングにより前記波
形整形手段の出力を取り込み保持するサンプル・ホール
ド回路とを備え、前記超音波送波器は超音波パルス列を
所定の間隔で送波する。
Further, in an ultrasonic wave detecting device for detecting an object to be measured between the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver, the output of the ultrasonic wave receiver is a shaped wave having one peak value. Waveform shaping means, peak detecting means for detecting the timing when the output waveform of the waveform shaping means reaches a peak, and a sample and hold circuit for taking in and holding the output of the waveform shaping means according to the peak timing output by the peak detecting means. And the ultrasonic wave transmitter transmits the ultrasonic pulse train at predetermined intervals.

【0008】また、前記波形整形手段は、整流器と、こ
の整流器の出力を蓄積するコンデンサと、このコンデン
サを放電するリーク抵抗とを備えたものである。
The waveform shaping means includes a rectifier, a capacitor for storing the output of the rectifier, and a leak resistor for discharging the capacitor.

【0009】また、前記ピーク検出手段は、前記波形整
形手段の出力を微分する微分回路と、この微分回路の出
力の零点を検出するゼロクロス・コンパレータ回路と、
このゼロクロス・コンパレータ回路の出力によりパルス
を出力するワンショット・マルチバイブレータ回路とを
備えたものである。
Further, the peak detecting means includes a differentiating circuit that differentiates the output of the waveform shaping means, and a zero-cross comparator circuit that detects a zero point of the output of the differentiating circuit.
The one-shot multivibrator circuit that outputs a pulse by the output of the zero-cross comparator circuit is provided.

【0010】また、前記ゼロクロス・コンパレータ回路
の出力を入力した時より、超音波パルス列の前記所定の
間隔より長い所定パルス幅のパルス信号を前記サンプル
・ホールド回路に出力するリトリガブル・マルチバイブ
レータ回路を設け、前記サンプル・ホールド回路は、こ
のパルス信号によりホールド値を解除するようにする。
A retriggerable multivibrator circuit for outputting a pulse signal having a predetermined pulse width longer than the predetermined interval of the ultrasonic pulse train to the sample and hold circuit from the time when the output of the zero-cross comparator circuit is input is provided. The sample and hold circuit releases the hold value by the pulse signal.

【0011】また、前記超音波送波器は、前記超音波パ
ルス列の送波持続時間を超音波送波器と超音波受波器間
を超音波が往復する時間より短くし、超音波パルス列の
所定の間隔を先のパルス列の反射波がほぼ消滅した後に
次のパルス列が超音波受波器に到着するようにする。
Further, the ultrasonic wave transmitter makes the transmission duration of the ultrasonic pulse train shorter than the time required for the ultrasonic waves to reciprocate between the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver, and At a predetermined interval, the next pulse train arrives at the ultrasonic receiver after the reflected wave of the previous pulse train has almost disappeared.

【0012】[0012]

【作用】超音波送波器より発信された超音波パルス列の
内被測定物で遮断されないものや減衰されたものおよび
反射されたものが超音波受波器で受信され、これを波形
整形手段で整流して平滑にしピーク値1個を有する整形
波を得る。受信信号は整流しているのでこのピーク値は
受信信号の絶対値の最大値を示す。ピーク検出手段によ
りこのピーク値の発生タイミングを求め、サンプル・ホ
ールド回路にこのタイミングで整形波のピーク値を取り
込み保持する。このピーク値により、被測定物に遮断さ
れず、またはこれを透過した直接波の振幅がわかり、被
測定物の位置や厚みなどが検出できる。なお、受波器で
受信する受信波は最初に直接波が現れ、次ぎにこれより
振幅の小さな反射波が現れる。整形波はピーク値に達し
た後、減衰するが、この減衰時のレベルを到達した反射
波のレベルよりも大きく保持するように減衰させること
により、1つのピークのみを有する整形波が得られる。
Function: The ultrasonic pulse train transmitted from the ultrasonic wave transmitter receives what is not blocked, attenuated and reflected by the object to be measured, and is received by the ultrasonic wave receiver. Rectify and smooth to get a shaped wave with one peak value. Since the received signal is rectified, this peak value indicates the maximum absolute value of the received signal. The peak detection means determines the timing of generation of this peak value, and the peak value of the shaped wave is fetched and held in the sample and hold circuit at this timing. From this peak value, the amplitude of the direct wave that is not blocked by the measured object or transmitted through it can be known, and the position and thickness of the measured object can be detected. The received wave received by the wave receiver first appears as a direct wave, and then a reflected wave having a smaller amplitude than this. The shaped wave is attenuated after reaching the peak value, but the shaped wave having only one peak is obtained by attenuating so that the level at the time of this attenuation is kept higher than the level of the reached reflected wave.

【0013】波形整形手段は、受波器の受信波を整流器
で整流してコンデンサに蓄積し、リーク抵抗により放電
してゆく。これにより、最初に到着する直接波の最大値
がコンデンサに蓄積された後、電圧は少しづつ低下して
ゆく。直接波に続いて直接波より小さな振幅の反射波が
到着した場合、放電される電圧が反射波の電圧より大き
くなるようにリーク抵抗の値を設定しておくことによ
り、1つのピーク値(最大値)のみ有する整形波が得ら
れる。
The waveform shaping means rectifies the received wave of the wave receiver by the rectifier, accumulates it in the capacitor, and discharges it by the leak resistance. As a result, the maximum value of the first arriving direct wave is accumulated in the capacitor, and then the voltage gradually decreases. When a reflected wave with a smaller amplitude than the direct wave arrives following the direct wave, one peak value (maximum value) can be set by setting the leak resistance value so that the discharged voltage is larger than the reflected wave voltage. A shaped wave having only (value) is obtained.

【0014】ピーク検出手段は、整形波を微分回路で微
分すると、ピーク値の位置は勾配が0となる極点となっ
て表れるので、ゼロクロス・コンパレータ回路により微
分回路の出力が0点となるタイミングを検出し、このタ
イミングでワンショット・マルチバイブレータ回路から
パルスを発生することにより、サンプル・ホールド回路
は、整形波のピーク値をホールドすることができる。
In the peak detecting means, when the shaped wave is differentiated by the differentiating circuit, the position of the peak value appears as a pole point where the gradient becomes 0. Therefore, the zero crossing comparator circuit determines the timing when the output of the differentiating circuit becomes 0 point. By detecting and generating a pulse from the one-shot multivibrator circuit at this timing, the sample and hold circuit can hold the peak value of the shaped wave.

【0015】リトリガブル・マルチバイブレータ回路
は、ゼロクロス・コンパレータ回路の出力を入力した時
から、超音波パルス列の発信間隔より長い所定パルス幅
のパルス信号をサンプル・ホールド回路に出力し、この
パルス信号によりサンプル・ホールド回路はホールド値
を解除するので、超音波送波器がパルス列の送波を中止
した時や送波器と受波器の間が完全に遮蔽されるなど、
受波した信号が零になったときには、サンプル・ホール
ド回路の出力を零にする。また微分によりピークを検出
してホールドを解除するので、コンデンサのリークによ
りリセットするよりも応答が速い。
The retriggerable multivibrator circuit outputs a pulse signal having a predetermined pulse width longer than the transmission interval of the ultrasonic pulse train to the sample and hold circuit from the time when the output of the zero cross comparator circuit is input, and the sample signal is sampled by this pulse signal. -The hold circuit releases the hold value, so when the ultrasonic wave transmitter stops transmitting the pulse train, or the space between the wave transmitter and the wave receiver is completely shielded.
When the received signal becomes zero, the output of the sample and hold circuit is set to zero. In addition, since the peak is detected and the hold is released by differentiation, the response is faster than resetting due to capacitor leakage.

【0016】超音波送波器は、超音波パルス列の送波持
続時間を超音波送波器と受波器の間を超音波が往復する
時間より短くし、超音波パルス列の送波間隔を先のパル
ス列の反射波がほぼ消滅した後に次のパルス列が超音波
受波器に到着するようにしているので、定常波の発生を
防止し、反射波の直接波に対する影響を少なくすること
ができる。
The ultrasonic wave transmitter makes the transmission duration of the ultrasonic pulse train shorter than the time it takes for the ultrasonic waves to reciprocate between the ultrasonic wave transmitter and the receiver, and sets the transmission interval of the ultrasonic pulse train first. Since the next pulse train arrives at the ultrasonic receiver after the reflected wave of the pulse train has almost disappeared, it is possible to prevent the standing wave from being generated and reduce the influence of the reflected wave on the direct wave.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。発振回路1は送波する超音波のパルス列の周期、
振幅、パルス列の送波持続時間T2,パルス列の間隔T
1を定めて発振する。電力増幅回路2は発振回路1の発
生したパルス列を電力増幅する。超音波送波器3は電力
増幅された信号を超音波に変換して送波する。超音波送
波器3と超音波受波器4は対向して配置され、その間に
ウエブ12が図面に垂直方向に搬送されている。超音波
受波器4は超音波送波器3から送波され、ウエブ12に
遮断されずに到着した直接波、ウエブ12,受波器4,
周囲の部材に当たり反射した反射波を電気信号に変換す
る。前段増幅回路5はこの電気信号を増幅する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The oscillator circuit 1 has a cycle of a pulse train of ultrasonic waves to be transmitted,
Amplitude, pulse train transmission duration T2, pulse train interval T
Determine 1 and oscillate. The power amplification circuit 2 power-amplifies the pulse train generated by the oscillation circuit 1. The ultrasonic wave transmitter 3 converts the power-amplified signal into ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves. The ultrasonic wave transmitter 3 and the ultrasonic wave receiver 4 are arranged to face each other, and the web 12 is conveyed therebetween in the direction perpendicular to the drawing. The ultrasonic wave receiver 4 transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmitter 3 and arrives at the web 12 without being blocked, the web 12, the wave receiver 4,
The reflected wave reflected by the surrounding members is converted into an electric signal. The pre-stage amplifier circuit 5 amplifies this electric signal.

【0018】波形整形回路6は増幅された電気信号をダ
イオードで整流し、コンデンサと抵抗により片極性の整
形波を生成する。整形波は直接波の最大値で最大とな
り、なだらかに減衰する形状となるようにコンデンサや
抵抗値が設定されている。微分回路7は整形波を微分し
てピーク値(最大値)のとき電圧が零となる波形を生成
する。ゼロクロス・コンパレータ回路8は微分した波形
が0となるタイミングを検出する。ワンショット・マル
チバイブレータ回路9はこのタイミングにより短い幅の
パルスを1発発生する。リトリガブル・マルチバイブレ
ータ回路10はワンショット・マルチバイブレータ回路
9と同じ回路でパルス幅を発振回路1で発振するパルス
列の間隔T1より長いT3に設定し、最新の入力時から
T3後にパルスが立ち下がるように設定されている。サ
ンプル・ホールド回路11はワンショット・マルチバイ
ブレータ回路9のパルスが出力される度に波形整形回路
6の出力を取り込んでホールドし、リトリガブル・マル
チバイブレータ回路10の出力によりリセットされる。
The waveform shaping circuit 6 rectifies the amplified electric signal with a diode and generates a unipolar shaped wave with a capacitor and a resistor. The shaping wave has the maximum value of the maximum value of the direct wave, and the capacitors and resistance values are set so as to have a shape that gently attenuates. The differentiating circuit 7 differentiates the shaped wave to generate a waveform in which the voltage is zero at the peak value (maximum value). The zero-cross comparator circuit 8 detects the timing when the differentiated waveform becomes zero. The one-shot multivibrator circuit 9 generates one pulse having a short width at this timing. The retriggerable multivibrator circuit 10 is the same circuit as the one-shot multivibrator circuit 9 and sets the pulse width to T3, which is longer than the interval T1 of the pulse trains oscillated by the oscillation circuit 1, so that the pulse falls after T3 from the latest input. Is set to. The sample-and-hold circuit 11 takes in and holds the output of the waveform shaping circuit 6 each time the pulse of the one-shot multivibrator circuit 9 is output, and is reset by the output of the retriggerable multivibrator circuit 10.

【0019】図2は反射波の影響を減少させるために用
いる手段を示す図で、(a)は超音波送波器3より超音
波受波器4に送波される超音波のパルス列に対しウエブ
12を傾けて配置し、ウエブ12からの反射波が超音波
送波器3や超音波受波器4に入らないようにしたもので
ある。(b)は超音波送波器3より送波されるパルス列
に対して超音波受波器4の受波面を傾け、反射波が超音
波送波器3に入らないようにしたものである。このよう
な対策と、後述する定常波を発生させないように発振回
路1でパルスの発振条件を設定することにより、反射波
の影響を十分に小さくすることができる。
FIG. 2 is a diagram showing means used for reducing the influence of the reflected wave. FIG. 2A shows a pulse train of ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave transmitter 3 to the ultrasonic wave receiver 4. The web 12 is arranged so as to be inclined so that reflected waves from the web 12 do not enter the ultrasonic wave transmitter 3 and the ultrasonic wave receiver 4. In (b), the wave receiving surface of the ultrasonic wave receiver 4 is inclined with respect to the pulse train transmitted from the ultrasonic wave transmitter 3 so that reflected waves do not enter the ultrasonic wave transmitter 3. By taking such measures and setting the oscillation condition of the pulse in the oscillation circuit 1 so as not to generate a standing wave described later, the influence of the reflected wave can be sufficiently reduced.

【0020】図3は図1に示した各回路で発生した波形
を示す。a〜hは対応する回路での波形を表す。図4は
図1の回路の内、波形整形回路6以降の構成例を示す図
である。以下図1,3,4を参照して回路の詳細説明を
する。
FIG. 3 shows waveforms generated in each circuit shown in FIG. a to h represent waveforms in the corresponding circuits. FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the waveform shaping circuit 6 and the subsequent components in the circuit of FIG. The circuit will be described in detail below with reference to FIGS.

【0021】図3のaは電力増幅回路2の出力波形で、
T1はパルス列の間隔、T2はパルス列の送波持続時間
を示す。T1とT2は直接波と反射波による定常波が発
生しないような値に設定される。T2は超音波送波器3
と超音波受波器4とを超音波が往復する時間より短く
し、受波器4からの反射波と送波器3からの直接波が合
成されないように設定する。T1は前のパルス列による
反射波がほぼ消滅したときに次のパルス列が受波器4に
到達するように定める。設置条件や周波数によって異な
るが一例としてT1/T2を10以上とした。
FIG. 3a shows the output waveform of the power amplifier circuit 2.
T1 represents the pulse train interval, and T2 represents the transmission duration of the pulse train. T1 and T2 are set to values such that a standing wave due to the direct wave and the reflected wave does not occur. T2 is an ultrasonic wave transmitter 3
The ultrasonic wave receiver 4 and the ultrasonic wave receiver 4 are set shorter than the time when the ultrasonic wave reciprocates so that the reflected wave from the wave receiver 4 and the direct wave from the wave transmitter 3 are not combined. T1 is set so that the next pulse train reaches the receiver 4 when the reflected wave by the previous pulse train almost disappears. As an example, T1 / T2 is set to 10 or more, although it depends on the installation conditions and the frequency.

【0022】図3のbは超音波受波器4の出力波形で、
最初に大きな振幅の直接波が表れ、次にこれより小さな
振幅の反射波が現れる。反射波が消滅した後に次のパル
ス列の直接波が現れる。
FIG. 3b shows the output waveform of the ultrasonic receiver 4,
First, a large amplitude direct wave appears, and then a smaller amplitude reflected wave appears. After the reflected wave disappears, the next direct wave of the pulse train appears.

【0023】図4において波形整形回路6を説明する。
本回路6は、ピークホールド回路を利用したもので、ダ
イオード6aで片波整流し、コンデンサ6bに蓄積し、
リーク抵抗6cによりコンデンサ6bの電圧を放電す
る。演算増幅器6dは電圧フォロワとして使用し、チャ
ージ電圧を保持して出力する。演算増幅器6eはダイオ
ード6aの電圧低下(約0.6V)を防止し理想ダイオ
ードとして動作させる。コンデンサ6bとリーク抵抗6
cの値は直接波によるピーク値の放電電圧が反射波のピ
ーク値より大きくなるようにし、かつT1時間経過後に
は0レベルになるよう設定する。これにより図3cに示
すごとく直接波の最大値より滑らかに減衰し、ピーク値
を1個有する整形波が得られる。
The waveform shaping circuit 6 will be described with reference to FIG.
This circuit 6 uses a peak hold circuit, performs single-wave rectification with a diode 6a, and accumulates it in a capacitor 6b.
The voltage of the capacitor 6b is discharged by the leak resistance 6c. The operational amplifier 6d is used as a voltage follower and holds and outputs the charge voltage. The operational amplifier 6e prevents the voltage drop (about 0.6 V) of the diode 6a and operates as an ideal diode. Capacitor 6b and leak resistance 6
The value of c is set so that the discharge voltage of the peak value due to the direct wave becomes larger than the peak value of the reflected wave, and becomes 0 level after the elapse of T1 time. As a result, as shown in FIG. 3c, a shaped wave having one peak value is obtained, which is smoothly attenuated from the maximum value of the direct wave.

【0024】微分回路7は演算増幅器7aを使用したも
ので入力信号の時間微分(変化分)に比例した信号を出
力する。信号cで示す入力波形のピークは変化率が零と
なる点であるため、この点で出力電圧は0となる。すな
わち微分回路7の出力信号dが0と交差する点が信号c
のピーク位置(最大値)となる。なお、図4の微分回路
7の出力dは反転した出力となるため、図3では分かり
易くするため正転したd′で表示している。
The differentiating circuit 7 uses the operational amplifier 7a and outputs a signal proportional to the time derivative (change) of the input signal. The peak of the input waveform indicated by the signal c is a point at which the rate of change becomes zero, so the output voltage becomes zero at this point. That is, the point where the output signal d of the differentiating circuit 7 crosses 0 is the signal c.
Is the peak position (maximum value). Since the output d of the differentiating circuit 7 in FIG. 4 is an inverted output, it is shown as a forwardly rotated d ′ in FIG. 3 for easy understanding.

【0025】ゼロクロス・コンパレータ回路8は演算増
幅器で構成する。コンパレータは入力信号の電圧が基準
電圧と比べて大きいか、小さいかを判断する回路である
が、この基準電圧を0Vにした回路をゼロクロス・コン
パレータ回路という。これは入力電圧が正から負、ある
いは負から正に0Vを横切るたびにコンパレータの出力
電圧が変わるからである。図3のeはゼロクロス・コン
パレータ回路8の出力を示す。d′の立ち上がりで負か
ら正に符号が変わるのでeは立ち上がり、0ラインで正
から負になるので立ち下がる。この立ち下がり点がcの
ピーク値を表す。
The zero-cross comparator circuit 8 is composed of an operational amplifier. The comparator is a circuit that determines whether the voltage of the input signal is higher or lower than the reference voltage. A circuit in which the reference voltage is 0V is called a zero-cross comparator circuit. This is because the output voltage of the comparator changes every time the input voltage crosses 0V from positive to negative or from negative to positive. FIG. 3e shows the output of the zero-cross comparator circuit 8. Since the sign changes from negative to positive at the rising of d ', e rises, and falls from positive to negative at the 0th line and falls. This falling point represents the peak value of c.

【0026】ワンショット・マルチバイブレータ回路9
は単安定マルチバイブレータとも言われ、入力(パル
ス)信号によって一定幅のパルス信号を1個出力する。
一般には専用ICを使用する。図3のfはワンショット
・マルチバイブレータ回路9の出力を表し、eの立ち下
がりによって短いパルスを出力する。図3のfはこの状
態を示す。
One-shot multivibrator circuit 9
Is also called a monostable multivibrator, and outputs one pulse signal of a constant width by an input (pulse) signal.
Generally, a dedicated IC is used. 3f shows the output of the one-shot multivibrator circuit 9, which outputs a short pulse when e falls. FIG. 3f shows this state.

【0027】リトリガブル・マルチバイブレータ回路1
0はワンショット・マルチバイブレータ回路9と同様に
入力(パルス)信号によって一定幅のパルス信号を出力
するが、トリガを何回でも受け付ける。入力よりこの一
定幅を経過しない内に次のパルスを入力すると、そのパ
ルス入力から一定幅のパルス信号を出力する。本実施例
ではこの一定幅をT1より長いT3とする。即ち整形波
cのピーク発生後T3時間経過しても次のピークが発生
しないときはピーク信号の発生は終了したものとして、
リセット信号に用いる。図3のgはこの状態を示す。
Retriggerable multivibrator circuit 1
0 outputs a pulse signal with a constant width by an input (pulse) signal as in the one-shot multivibrator circuit 9, but accepts a trigger as many times as necessary. If the next pulse is input before this constant width has passed from the input, a pulse signal with a constant width is output from the pulse input. In this embodiment, this constant width is T3, which is longer than T1. That is, if the next peak does not occur even after T3 time has elapsed after the peak of the shaped wave c, the generation of the peak signal is considered to have ended,
Used for reset signal. FIG. 3g shows this state.

【0028】サンプル・ホールド回路11は入力スイッ
チ11a、コンデンサ11b、リレー保護抵抗11c、
リセットスイッチ11d、演算増幅器11eより構成さ
れる。入力スイッチ11aはワンショット・マルチバイ
ブレータ回路9のパルス信号の立ち上がりによりONと
なり、立ち下がりによりOFFとなる。コンデンサ11
bはこのONの間に入力電圧まで充電する。この時の出
力電圧(コンデンサ11bの電位)は入力信号に追従す
る。入力スイッチ11aがOFFとなると、OFFにな
る直前の電圧を保持する。リトリガブル・マルチバイブ
レータ回路10の立ち下がり信号でリセットスイッチ1
1dはONとなり、コンデンサ11bは放電されて出力
電圧は0Vとなる。なお、演算増幅器11eは電圧フォ
ロアとして働き、チャージ電圧を保持して出力する。図
3のhはこの状態を示す。
The sample and hold circuit 11 includes an input switch 11a, a capacitor 11b, a relay protection resistor 11c,
It is composed of a reset switch 11d and an operational amplifier 11e. The input switch 11a is turned on when the pulse signal of the one-shot multivibrator circuit 9 rises and turned off when it falls. Capacitor 11
b charges to the input voltage during this ON. The output voltage (potential of the capacitor 11b) at this time follows the input signal. When the input switch 11a is turned off, the voltage immediately before being turned off is held. Reset switch 1 by falling signal of retriggerable multivibrator circuit 10
1d is turned on, the capacitor 11b is discharged, and the output voltage becomes 0V. The operational amplifier 11e functions as a voltage follower and holds and outputs the charge voltage. FIG. 3 h shows this state.

【0029】図3のhの出力により、図1に示すウエブ
12のエッジ位置を検出することができる。つまり、ウ
エブ12がないときはhの値は最大となり、ウエブ12
で超音波の経路を遮断すればhは0となる。図に示すよ
うにウエブ12が半分の位置にあるときはhの値も半分
の値になる。なお、実際にはウエブ12の位置とhの値
とのキャリブレーションカーブを作成しておき、これに
基づき、hの値からウエブ12のエッジ位置の正確な検
出を行うことができる。またウエブ12を透過する超音
波の減衰量を検出することにより、ウエブ12の重ね継
ぎ手を検出したり、厚みを検出することもできる。
From the output of h in FIG. 3, the edge position of the web 12 shown in FIG. 1 can be detected. That is, the value of h is maximum when the web 12 is not present,
If the path of the ultrasonic wave is cut off, h becomes 0. As shown in the figure, when the web 12 is at the half position, the value of h is also half the value. Actually, a calibration curve of the position of the web 12 and the value of h is created in advance, and based on this, the edge position of the web 12 can be accurately detected from the value of h. Further, by detecting the amount of attenuation of ultrasonic waves that pass through the web 12, it is possible to detect the lap joint and the thickness of the web 12.

【0030】パルス発生期間が短く、パルス間隔は周囲
の反射の影響が減衰するのに充分な時間があるから、定
常波の発生が防止できる。またピーク検出によりリセッ
トするので、リーク抵抗のリークによりリセットするよ
りも短時間にリセットするので応答が速い。
Since the pulse generation period is short and the pulse interval has sufficient time for the influence of the surrounding reflection to be attenuated, the generation of a standing wave can be prevented. Further, since the reset is performed by the peak detection, the reset is performed in a shorter time than the reset by the leak of the leak resistance, so that the response is fast.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、周囲からの反射波による定常波の発生を防止し、超
音波受波器の出力をピーク値を1個有する整形波とし、
このピーク値を検出してサンプル・ホールドするように
したので、超音波送波器側より受波器側へ受信信号のピ
ーク値のサンプリング信号やリセット信号を送信する必
要がなく、また、超音波送波器と受波器の間隔が変わっ
ても、ピーク値のサンプリング信号とリセット信号の設
定を変更する必要がない。また、受信信号のサンプリン
グとリセット信号を超音波送波器側から受波器側に送信
しないので両者間を接続する通信線が不要となる。
As is apparent from the above description, the present invention prevents the generation of a standing wave due to a reflected wave from the surroundings, and the output of the ultrasonic wave receiver is a shaped wave having one peak value,
Since this peak value is detected and sampled and held, it is not necessary to transmit a sampling signal or a reset signal of the peak value of the received signal from the ultrasonic wave transmitter side to the wave receiver side. Even if the distance between the wave transmitter and the wave receiver changes, it is not necessary to change the settings of the peak value sampling signal and the reset signal. Further, since the sampling of the received signal and the reset signal are not transmitted from the ultrasonic wave transmitter side to the wave receiver side, a communication line connecting them is unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment.

【図2】反射波の影響を減少させるために用いる手段を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating means used to reduce the influence of reflected waves.

【図3】各回路の出力波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an output waveform of each circuit.

【図4】波形整形回路以降の回路内容を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating circuit contents after a waveform shaping circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発振回路 2 電力増幅回路 3 超音波送波器 4 超音波受波器 5 前段増幅回路 6 波形整形回路 7 微分回路 8 ゼロクロス・コンパレータ回路 9 ワンショット・マルチバイブレータ回路 10 リトリガブル・マルチバイブレータ回路 11 サンプル・ホールド回路 12 ウエブ 1 Oscillation circuit 2 Power amplification circuit 3 Ultrasonic wave transmitter 4 Ultrasonic wave receiver 5 Pre-stage amplification circuit 6 Waveform shaping circuit 7 Differentiation circuit 8 Zero cross comparator circuit 9 One-shot multivibrator circuit 10 Retriggerable multivibrator circuit 11 samples・ Hold circuit 12 Web

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波送波器と超音波受波器との間の被
測定物を検出する超音波検出方法において、 超音波送波器より超音波パルス列を所定の間隔で送波
し、 超音波受波器で受波した信号をピーク値1個を有する整
形波とし、 この整形波がピークとなるタイミングを求め、 このピークのタイミングで前記整形波のピーク値を取り
込んで保持するようにしたことを特徴とする超音波検出
方法。
1. An ultrasonic wave detecting method for detecting an object to be measured between an ultrasonic wave transmitter and an ultrasonic wave receiver, wherein an ultrasonic wave pulse train is transmitted from the ultrasonic wave transmitter at predetermined intervals, The signal received by the ultrasonic wave receiver is used as a shaped wave having one peak value, the timing at which this shaped wave reaches a peak is obtained, and the peak value of the shaped wave is captured and held at this peak timing. An ultrasonic wave detection method characterized by the above.
【請求項2】 超音波送波器と超音波受波器との間の被
測定物を検出する超音波検出装置において、前記超音波
受波器の出力をピーク値1個を有する整形波とする波形
整形手段と、この波形整形手段の出力波形がピークとな
るタイミングを検出するピーク検出手段と、このピーク
検出手段の出力するピークタイミングにより前記波形整
形手段の出力を取り込み保持するサンプル・ホールド回
路とを備え、前記超音波送波器は超音波パルス列を所定
の間隔で送波することを特徴とする超音波検出装置。
2. An ultrasonic detector for detecting an object to be measured between an ultrasonic wave transmitter and an ultrasonic wave receiver, wherein the output of the ultrasonic wave receiver is a shaped wave having one peak value. Waveform shaping means, peak detecting means for detecting the timing when the output waveform of the waveform shaping means reaches a peak, and a sample and hold circuit for taking in and holding the output of the waveform shaping means according to the peak timing output by the peak detecting means. And an ultrasonic wave transmitter, wherein the ultrasonic wave transmitter transmits an ultrasonic pulse train at a predetermined interval.
【請求項3】 前記波形整形手段は、整流器と、この整
流器の出力を蓄積するコンデンサと、このコンデンサを
放電するリーク抵抗とを備えていることを特徴とする請
求項2記載の超音波検出装置。
3. The ultrasonic detecting device according to claim 2, wherein the waveform shaping means includes a rectifier, a capacitor that stores the output of the rectifier, and a leak resistor that discharges the capacitor. .
【請求項4】 前記ピーク検出手段は、前記波形整形手
段の出力を微分する微分回路と、この微分回路の出力の
零点を検出するゼロクロス・コンパレータ回路と、この
ゼロクロス・コンパレータ回路の出力によりパルスを出
力するワンショット・マルチバイブレータ回路とを備え
たことを特徴とする請求項2または3記載の超音波検出
装置。
4. The peak detecting means differentiates the output of the waveform shaping means, a zero-cross comparator circuit that detects a zero point of the output of the differentiating circuit, and a pulse by the output of the zero-cross comparator circuit. The ultrasonic detection device according to claim 2 or 3, further comprising a one-shot multivibrator circuit for outputting.
【請求項5】 前記ゼロクロス・コンパレータ回路の出
力を入力した時より、超音波パルス列の前記所定の間隔
より長い所定パルス幅のパルス信号を前記サンプル・ホ
ールド回路に出力するリトリガブル・マルチバイブレー
タ回路を設け、前記サンプル・ホールド回路は、このパ
ルス信号によりホールド値を解除するようにしたことを
特徴とする請求項4記載の超音波検出装置。
5. A retriggerable multivibrator circuit for outputting a pulse signal having a predetermined pulse width longer than the predetermined interval of the ultrasonic pulse train to the sample and hold circuit from the time when the output of the zero-cross comparator circuit is input. The ultrasonic detecting apparatus according to claim 4, wherein the sample-hold circuit releases the hold value by the pulse signal.
【請求項6】 前記超音波送波器は、前記超音波パルス
列の送波持続時間を超音波送波器と超音波受波器間を超
音波が往復する時間より短くし、超音波パルス列の所定
の間隔を先のパルス列の反射波がほぼ消滅した後に次の
パルス列が超音波受波器に到着するようにしたことを特
徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の超音波検
出装置。
6. The ultrasonic wave transmitter makes the transmission duration of the ultrasonic pulse train shorter than the time it takes for the ultrasonic wave to reciprocate between the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver, and The ultrasonic detecting apparatus according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the next pulse train arrives at the ultrasonic receiver after a reflected wave of the previous pulse train has almost disappeared at a predetermined interval. .
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