JPH077056B2 - 超音波検知装置 - Google Patents

超音波検知装置

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JPH077056B2
JPH077056B2 JP6354186A JP6354186A JPH077056B2 JP H077056 B2 JPH077056 B2 JP H077056B2 JP 6354186 A JP6354186 A JP 6354186A JP 6354186 A JP6354186 A JP 6354186A JP H077056 B2 JPH077056 B2 JP H077056B2
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正之 林
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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、車輌用障害物検知装置や自動開閉装置の人体
検知器に使用される超音波検知装置に関する。
(従来技術) 従来から使用されている超音波検知装置は、超音波パル
スの反射を用いて物体の存否を確かめるのに検知領域内
に物体があると、予め定めた時間遅れの反射パルスがあ
ることを判別して報知手段などを駆動させるように構成
されている。ところで、このような構成を有する超音波
検知装置は、反射パルスと外来の超音波ノイズとを判断
できないので、超音波ノイズを受けたとき誤動作するこ
とがある。
そこで、このような誤動作を防止するために従来技術で
は入力信号の時間間隔を検知し、この時間間隔が一定時
間以下であればノイズとして除去したり、特公昭59-163
76号公報に示されるように1つの入力信号が群をなして
いるものをノイズとして除去するものがある。
ところが、最近、このような超音波検知装置を車輪用の
障害物検知装置としてあるいは車の通行量が多い道路に
面した建物入口の自動開閉装置の人体検知器として使用
されることが多く、このため車の排気ブレーキによるノ
イズが問題となっている。すなわち、排気ブレーキによ
るノイズは正規の反射波と同様一定時間以上の間隔で発
生する場合があり、かつこのノイズによる1つの入力信
号も前述したような群をなしているものでなく正規の反
射波とほぼ同様なパルス幅であるため、前記従来技術で
は除去することが難しかった。
ところで、排気ブレーキのノイズを分析すると、正規の
反射波と良く似たものであっても、このノイズのパルス
幅を連続して複数回測定した場合、ノイズのパルス幅は
正規の超音波反射波のパルス幅に比べて変動が大きいと
いうことが判明した。
(発明の目的) 本発明はノイズのパルス幅は正規の超音波反射波のパル
ス幅に比べて変動が大きいということに着目して、複数
個の入力パルス幅の変動が大きいときにノイズであると
判断してノイズを除去することにより、誤動作が発生し
ない超音波検知装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明は、超音波パルスを一定周期毎に一定のパルス幅
で送信する送信ユニットと、前記超音波パルスの反射波
を受信して超音波パルスを検知したことを示す検知信号
を出力する受信ユニットとを備える超音波検知装置であ
って、前記受信ユニットは受波信号のパルス幅を計測す
る計測手段と、前記計測手段により計測された前記反射
波のパルス幅の数値を記憶する記憶手段と、今回計測さ
れた計測数値と前回計測され、記憶された反射波のパル
ス幅の数値とを比較して、この比較差が所定値以上のと
き前記受波信号はノイズであると判断して検知信号を出
力しないものである。
この構成により、受波信号のパルス幅は計測され、この
パルス幅の計測数値は前回計測された反射波のパルス幅
の数値と比較され、パルス幅の変動が所定値以上のとき
受波信号をノイズと判断してそのときは検知信号を出力
しない。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例に係る超音波検知装置のブロ
ック図である。
送信ユニットは、制御回路1、発振回路2、駆動回路3
および超音波送波器4を備えている。受信ユニットは、
超音波受波器5、増幅回路6、フィルタ回路7、波形整
形回路8、パルス幅計測回路9、記憶回路10、比較回路
11、リレー駆動回路12、ゲート発生回路13、ANDゲート1
4、およびリレー15を備えている。
制御回路1は、発振回路2に超音波の送波タイミングを
設定するための送波タイミング信号Aを与えたり、ま
た、この送波タイミング信号Aをパルス幅計測回路9、
記憶回路10、比較回路11およびゲート発生回路13に与え
られるものである。発振回路2は、一定時間で一定周波
数の発振信号Bを駆動回路3に与えるもので、駆動回路
3は前記発振信号Bを増幅し超音波送波器4を駆動させ
るものである。超音波送波器4は入力された増幅発振信
号Cを超音波として空気中に放出する素子である。
超音波受波器5は、超音波送波器4から出力された超音
波を受波し電気信号に変換し受波信号Dを出力する素子
である。なお、この超音波受波器5は前記超音波送波器
4と兼用することも可能である。増幅回路6は、超音波
受波器5からの微弱の受波信号Dを、フィルタ回路7が
動作するレベルまで増幅するものである。フィルタ回路
7は、増幅回路6からの増幅受波信号Eに含まれる信号
から発振回路2の発振信号Bと同一周波数の信号だけを
通過させるバンドパスフィルタである。
波形整形回路8は、フィルタ回路7から出力されたアナ
ログのフィルタ出力信号Fをデジタル信号に変換するも
のである。ゲート発生回路13は、制御回路1からの送波
タイミング信号Aに基づいて一定時間だけゲート信号H
を出力するものである。この一定時間は、超音波が検知
距離を往復する時間に相当するものである。ANDゲート1
4はゲート発生回路13からのゲート信号Hと波形整形回
路8からのデジタル信号Gとの論理積を出力するもので
ある。パルス幅計測回路9は、ANDゲート14からの反射
信号Iのパルス幅を計測し、その計測値を数値Taとして
出力するものである。記憶回路10はパルス幅計測回路9
からの数値Taを記憶し、制御回路1からの送波タイミン
グ信号Aに応答して数値Tbを出力するものである。但
し、記憶回路10が出力する数値Tbは、パルス幅計測回路
9の1回前の数値Taである。
比較回路11は、パルス幅計測回路9から出力された数値
Taと、記憶回路10から出力された数値Tbとを次の第
(1)式および第(2)式により比較する。
(Ta−Tb)/Ta≦c…(1) (Ta−Tb)/Ta>c…(2) 前記cは任意の定数(例えばc=0.2)である。
比較回路11は、数値Taと数値Tbとを第(1)式および第
(2)式に基づいて比較演算を行ない、第(1)式が成
立したときは超音波受波器5で受けた受波信号Dが超音
波送波器4から出力された超音波に対応する信号である
と判断してリレー駆動回路12にハイレベル信号Jを与
え、また一方、第(2)式が成立したときは超音波受波
器5で受けた受波信号Dは超音波送波器4から出力され
たものではなく、例えば自動車の排気ブレーキからのノ
イズによるものであると判断してリレー駆動回路12にロ
ーレベル信号を与えるものである。
リレー駆動回路12は、比較回路11から出力される信号J
がハイレベルのときリレー15を駆動させるものである。
この実施例を車輌用障害物検知装置として用いた場合、
リレー15のリレー接点15aにはブザーなどが接続され、
障害物を運転者に知らせ、また、この実施例を自動開閉
扉装置に用いた場合、リレー15のリレー接点15aには扉
駆動モータなどが接続され、扉の前に人が立つと自動的
に扉が開くことになる。
第2図は、第1図に示したパルス幅計測回路9、記憶回
路10および比較回路11の詳細な構成を示すブロック図で
ある。
パルス幅計測回路9は、10KHzのパルス信号を発生する
発振回路9aと、第1図に示すANDゲート14からの信号I
と発振回路9aからのパルス信号との論理積をとるANDゲ
ート9bと、制御回路1からの送波タイミング信号Aをク
リア信号として受ける端子(CLEAR)とANDゲート9bから
の信号をクロック信号として受ける端子(CLOCK)と出
力端子Q0〜Q5とを有する2進カウンタ9cとを備えてい
る。
記憶回路10は、送波タイミング信号Aをクロック信号と
して受ける端子(CLOCK)と2進カウンタ9cの出力であ
る数値Taを受けるデータ端子D0〜D5と出力端子Q0〜Q5
を有するD型フリップフロップ10aを備えている。比較
回路11は、前記第(1)式の演算を行なうマイクロコン
ピュータ11aを備えている。
次に、第3図に示す信号波形図を参照してこの実施例の
動作を説明する。
制御回路1は、超音波の出力タイミングをとるために第
3図(a)に示すような送波タイミング信号Aを周期的
に出力する。この送波タイミング信号Aは超音波の出力
タイミングに対応しているものである。送波タイミング
信号Aを入力した発振回路2は、一定時間(例えば1.0
ミリ秒)、一定周波数(例えば40.0KHz)の第3図
(b)に示すような発振信号Bを出力する。この発振信
号Bは駆動回路3により増幅されて第3図(c)に示す
ような増幅発振信号Cとなり、この増幅発振信号Cは超
音波送波器4から超音波となって空気中に送波される。
前記超音波が障害物(検知物)に当たり反射し、この反
射波は超音波受波器5に入力される。超音波受波器5か
らは、第3図(d)に示すような受波信号Dが出力され
る。この受波信号Dには、例えば、超音波送波器4から
出力された前記40.0KHzの反射波D0と、この反射波D0
り低い周波数の信号D1と、反射波D0より高い周波数の信
号D2とが含まれているときがある。このような信号を含
む受波信号Dは、増幅回路6により増幅されて第3図
(e)に示すような増幅受波信号Eとなる。この増幅受
波信号Eは、フィルタ回路7で超音波成分(反射波D0
のみ通過させる。したがってフィルタ回路7からは、反
射波D0が増幅された増幅反射波E0のみ出力されることに
なる。
このフィルタ出力反射波信号Fは波形整形回路8で第3
図(g)に示すようなデジタル信号Gに変換される。ゲ
ート発生回路13は、送波タイミング信号Aに応答して第
3図(h)に示すようなゲート信号Hを出力する。前記
デジタル信号Gは、ANDゲート14でゲート信号Hと論理
積をとり、第3図(i)に示すような反射信号Iとな
る。
ここで、第2図も参照して説明する。パルス幅計測回路
9において、送波タイミング信号Aが2進カウンタ9cの
端子(CLEAR)に入ると、2進カウンタ9cの内容、つま
り数値Taがクリアされ、Ta=0となる。次に反射信号I
がANDゲート9bに入ると、発振回路9aからの10KHzの発振
信号と共に論理積がとられる。すなわち、反射信号Iが
1.0ミリ秒のパルス幅を有しているときは、10個のパル
スがANDゲート9bから出力される。この10個のパルスは
2進カウンタ9cによりカウントされ、この出力端子Q0
Q5から数値Ta=001010(2進数)を出力する。
次に、2回目の送波タイミング信号Aがフリップフロッ
プ10aの端子(CLOCK)に入ると、D型フリップフロップ
10aは前記数値Taを記憶し、数値Tbとしてこの出力端子Q
0〜Q5から001010(2進数)を出力する。次に、マイク
ロコンピュータ11aは2進カウンタ9cからの数値TaとD
型フリップフロップ10aからの数値Tbとを受け、前記第
(1)式および第(2)式の演算を行なう。このマイク
ロコンピュータ11aの演算処理を第4図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。
ステップS1において、パルス幅計測回路9から出力され
た数値Taと、記憶回路10から出力された数値Tbとを入力
し、ステップS2において第(1)式および第(2)式の
演算を行なう。ただし第(1)式および第(2)式の定
数cは0.2とする。
このステップS2における演算処理を説明する。例えば、
1回目の送波動作により得られる反射信号Iのパルス幅
T1を1.0ミリ秒とすると、数値Taは「10」、数値Tbは
(1回目の送波で記憶回路10には記憶されていないの
で)「0」、比較回路11の演算値は「1」となる。した
がって、この演算値「1」は0.2(定数c)より大きい
のでステップS4に移りリレー15のリレー接点15aはオフ
のままとなる。
次に、2回目の送波動作により得られる反射信号Iのパ
ルス幅T2を1.0ミリ秒とすると、数値Taは「10」、数値T
bは1回目の送波動作における数値Taの「10」が記憶回
路10に記憶されているので「10」となる。したがって、
この場合の比較回路11の演算値は「0」となり、この演
算値「0」は定数「0.2」より小さいのでステップS3
移りリレー15のリレー接点15aはオンされる。
次に、3回目の送波動作により得られる反射信号Iのパ
ルス幅T3を1.1ミリ秒とすると、数値Taは「11」、数値T
bは2回目の送波動作における数値Taの「10」が記憶さ
れているので「10」となる。したがって、この場合の演
算値は「0.0909」となり、定数「0.2」より小さいので
ステップS3に移り、リレー15のリレー接点15aはオンさ
れる。
次に、4回目の送波動作により得られる反射信号Iのパ
ルス幅T4を2.0ミリ秒とすると、数値Taは「20」、数値T
bは「11」、演算値は「0.45」となる。したがって、演
算値「0.45」は定数「0.2」より大きいのでステップS4
に移り、リレー15のリレー接点15aはオフされる。
このように、超音波受波器5に入力された受波信号Dが
第3図(d)に示すように反射波D0であればリレー15の
リレー接点15aはオンされ、また、受波信号Dが第3図
(d)に示すようなノイズNであればリレー15のリレー
接点15aはオンされない。すなわち、反射信号Iのパル
ス幅が連続してあまり変わらないとき(送波2回目と3
回目)は、リレー15のリレー接点15aはオンされ、パル
ス幅が大幅に変わるとき(送波3回目と4回目)は、リ
レー接点15aはオフされる(オフされたままとなる)。
このように、この実施例では、比較回路11において反射
信号Iのパルス幅の変動が一定値以上のときノイズと判
断してリレー駆動回路12からリレー15のリレー接点15a
をオンさせる駆動信号を出力しない。したがって、超音
波送波器4からの超音波が障害物に反射して、この反射
波が超音波受波器5に入力されたときのみリレー15が駆
動される。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、受波信号のパルス幅を計
測するパルス幅計測手段と、このパルス幅計測手段から
のパルス幅を記憶する記憶手段と、今回計測された計測
数値と前回計測され、記憶された反射波のパルス幅の数
値とを比較し、この比較差が一定値以上のとき検知信号
を出力しない比較手段とを有することにより、受波信号
中のパルス幅変化の少ないものだけを反射波と判断する
ことができるので、ノイズ除去率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る超音波検知装置のブロ
ック図、第2図は第1図に示すパルス幅計測回路と記憶
回路と比較回路との詳細を示すブロック図、第3図
(a)〜(i)は実施例の動作を説明するための信号波
形図、第4図は第2図に示す比較回路の動作を説明する
ためのフローチャートである。 9……パルス幅計測回路(パルス幅計測手段)、10……
記憶回路(記憶手段)、11……比較回路(比較手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波パルスを一定周期毎に一定のパルス
    幅で送信する送信ユニットと、前記超音波パルスの反射
    波を受信して超音波パルスを検知したことを示す検知信
    号を出力する受信ユニットとを備える超音波検知装置で
    あって、前記受信ユニットは受波信号のパルス幅を計測
    する計測手段と、前記計測手段により計測された前記反
    射波のパルス幅の数値を記憶する記憶手段と、今回計測
    された計測数値と前回計測され、記憶された反射波のパ
    ルス幅の数値とを比較して、この比較差が所定値以上の
    とき前記受波信号はノイズであると判断して検知信号を
    出力しないことを特徴とする超音波検知装置。
JP6354186A 1986-03-20 1986-03-20 超音波検知装置 Expired - Lifetime JPH077056B2 (ja)

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US9146307B2 (en) 2009-09-14 2015-09-29 Mitsubishi Electric Corporation Ultrasonic detection device

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