JPH0784044A - Method and apparatus for measuring distance - Google Patents

Method and apparatus for measuring distance

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JPH0784044A
JPH0784044A JP23338393A JP23338393A JPH0784044A JP H0784044 A JPH0784044 A JP H0784044A JP 23338393 A JP23338393 A JP 23338393A JP 23338393 A JP23338393 A JP 23338393A JP H0784044 A JPH0784044 A JP H0784044A
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Kazuhito Matsumura
和仁 松村
Hiroshi Uematsu
寛 植松
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method and an apparatus for measuring a distance which can accurately and effectively measure it irrespectively of a distance to an object to be measured, be reduced in size and efficiently measure it. CONSTITUTION:A controller 55 outputs a near distance mode signal to a first switch SW10, a second switch SW20 and an arithmetic circuit 45, and switches both the switches to positions of 'l'. An ultrasonic wave transmitter 44 outputs an ultrasonic wave, which is amplified by a first amplifier 41, and then emitted to an object to be measured from a first sensor 35. A reflected wave is received by a second sensor 36, output as a reflection signal to an adding amplifier 43, and a distance to the object to be measured is calculated by the circuit 45. A calculated result is output to the controller 55, which outputs a far distance mode signal to both the switches when it is smaller than a threshold value TH to switch both the switches to positions of '2', thereby emitting and receiving the wave by using both the sensor 35 and 36.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は距離測定方法及び距離測
定器に関し、特に動作の正確化及び確実化に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring method and a distance measuring device, and more particularly, to accuracy and reliability of operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に距離測定器には、様々な方式や種
類のものがある。例えば、超音波を用いて被測定物との
距離を測定する超音波方式の距離測定器もその1つであ
る。このような超音波方式の距離測定器の中に超音波式
レベル計がある。超音波式レベル計とは、センサから被
測定物(例:液体、粉体等)に対して超音波を発射し、
被測定物から反射してきた超音波との時間差に基づき距
離測定(液面等のレベル測定を行なうものである。
2. Description of the Related Art Generally, there are various types and types of distance measuring devices. For example, an ultrasonic distance measuring device that measures a distance to an object to be measured using ultrasonic waves is one of them. An ultrasonic level meter is one of such ultrasonic distance measuring devices. An ultrasonic level meter emits ultrasonic waves from a sensor to an object to be measured (eg, liquid, powder, etc.),
The distance is measured (the level of the liquid surface or the like is measured) based on the time difference from the ultrasonic waves reflected from the object to be measured.

【0003】超音波式レベル計の原理図を図9に掲げ、
動作原理を簡単に説明する。タンク40内に設けられた
センサ35から発射された超音波は、貯蔵されている液
体33に当りセンサ35に受信される。このセンサ35
から超音波が発射された時と反射してきた超音波がセン
サ35に受信された時の時間差をコントロールユニット
34において演算し、液面のレベルを算出する。こうし
て算出された液面のレベルに基づき、コントロールユニ
ット34はポンプ等(図示せず)を制御してタンク40
内の液体の貯蔵量を調節する。
The principle diagram of the ultrasonic level meter is shown in FIG.
The operating principle will be briefly described. The ultrasonic wave emitted from the sensor 35 provided in the tank 40 hits the stored liquid 33 and is received by the sensor 35. This sensor 35
From the control unit 34, the time difference between the time when the ultrasonic wave is emitted and the time when the reflected ultrasonic wave is received by the sensor 35 is calculated in the control unit 34 to calculate the liquid level. Based on the calculated liquid level, the control unit 34 controls a pump or the like (not shown) to control the tank 40.
Adjust the amount of liquid stored inside.

【0004】通常、超音波式レベル計には1つのセンサ
を用いて上記のようなタンク内の液体等のレベル測定を
行なう1センサ式と呼ばれるものと、2つのセンサを用
いて液体等のレベル測定を行なう2センサ式と呼ばれる
ものがある。
Generally, an ultrasonic type level meter is called a one-sensor type in which one sensor is used to measure the level of liquid or the like in the tank as described above, and two sensors are used to measure the level of liquid or the like. There is a so-called two-sensor type that performs measurement.

【0005】図8Aに1センサ式の超音波式レベル計の
構成を示す。1センサ式の超音波式レベル計20は、電
源1、制御回路2、センサ35及び演算回路6から構成
されている。このような1センサ式の超音波式レベル計
20の動作を説明する。電源1は駆動信号を出力し、セ
ンサ35に与える。センサ35は、受けた駆動信号に基
づきタンク内に貯蔵された被測定物(液体33)に対し
て超音波を発射する。超音波の発射と同時に制御回路2
はセンサ35を受信が出来る状態に切り換える。発射さ
れた超音波は、被測定物(液体33)に当って反射し、
反射超音波としてセンサ35において受信、検出され
る。ここでは、センサ35での超音波発射時から反射超
音波検出までの時間差を演算することで被測定物(液体
33)までの距離、つまりタンク内の液体レベルを測定
する。
FIG. 8A shows the structure of a one-sensor ultrasonic level meter. The one-sensor ultrasonic level meter 20 includes a power supply 1, a control circuit 2, a sensor 35, and an arithmetic circuit 6. The operation of such a one-sensor ultrasonic level meter 20 will be described. The power supply 1 outputs a drive signal and supplies it to the sensor 35. The sensor 35 emits ultrasonic waves to the object to be measured (liquid 33) stored in the tank based on the received drive signal. Control circuit 2 at the same time when ultrasonic waves are emitted
Switches the sensor 35 to the ready state. The emitted ultrasonic waves hit the object to be measured (liquid 33) and are reflected,
The reflected ultrasonic waves are received and detected by the sensor 35. Here, the distance to the object to be measured (liquid 33), that is, the liquid level in the tank is measured by calculating the time difference from the time when the sensor 35 emits the ultrasonic wave to the time when the reflected ultrasonic wave is detected.

【0006】すなわち、1センサ式の超音波式レベル計
20は、1つのセンサを切り換えることで送受信に共用
し、タンク内の液体レベルの測定を行なう。このよう
に、1センサ式の超音波式レベル計20においては、1
つのセンサで測定を行なうので構造が簡易で経済的であ
る。
That is, the one-sensor ultrasonic level meter 20 is used for both transmission and reception by switching one sensor, and measures the liquid level in the tank. Thus, in the one-sensor ultrasonic level meter 20,
Since the measurement is performed by two sensors, the structure is simple and economical.

【0007】図8Bに2センサ式の超音波式レベル計の
構成を示す。2センサ式の超音波式レベル計30は、電
源1、制御回路2、送信センサ35、受信センサ36及
び演算回路6から構成されている。このような2センサ
式の超音波式レベル計30の動作を説明する。電源1は
駆動信号を出力し、送信センサ35に対し駆動信号を与
える。送信センサ35は、受けた駆動信号に基づきタン
ク内の被測定物(液体33)に対して超音波を発射す
る。発射された超音波は、被測定物(液体33)に当っ
て反射し、反射超音波として受信センサ36において受
信、検出される。ここでは、送信センサ35での超音波
発射時から受信センサ36での反射超音波検出までの時
間差を演算することで被測定物(液体33)までの距
離、つまりタンク内の液体レベルを測定する。
FIG. 8B shows the structure of a two-sensor type ultrasonic level meter. The two-sensor ultrasonic level meter 30 includes a power supply 1, a control circuit 2, a transmission sensor 35, a reception sensor 36, and an arithmetic circuit 6. The operation of such a two-sensor ultrasonic level meter 30 will be described. The power supply 1 outputs a drive signal and gives the drive signal to the transmission sensor 35. The transmission sensor 35 emits ultrasonic waves to the object to be measured (liquid 33) in the tank based on the received drive signal. The emitted ultrasonic waves hit the object to be measured (liquid 33) and are reflected, and are received and detected by the reception sensor 36 as reflected ultrasonic waves. Here, the distance to the object to be measured (liquid 33), that is, the liquid level in the tank is measured by calculating the time difference from the time when the transmitting sensor 35 emits ultrasonic waves to the time when the receiving sensor 36 detects reflected ultrasonic waves. .

【0008】このように、2センサ式の超音波式レベル
計30は、送信センサ35と受信のセンサ36を各々1
つずつ設け、レベルの測定を行なう。この方式を用いる
と2つのセンサを用いるので、より確実にレベルの測定
を行なうことが可能となる。
As described above, the two-sensor type ultrasonic level meter 30 includes the transmission sensor 35 and the reception sensor 36 each of which is one.
Provide each one and measure the level. With this method, since two sensors are used, the level can be measured more reliably.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波式レベル計には以下の様な問題があった。前述の
ように、1センサ式の超音波式レベル計20では1つの
センサを用いて上述のタンク内の液体レベルを測定す
る。しかし、通常センサは送信を行なった後の僅かの
間、センサが共振(いわゆるリンキング)を起こし動作
を行なうことができない。すなわち、1センサ式の超音
波式レベル計20を用いてタンク内の液体レベルの測定
を行なうと、センサ35から超音波発射後の僅かな時間
は反射超音波の受信を行なうことが出来ない。
However, the conventional ultrasonic level meter has the following problems. As described above, the one-sensor ultrasonic level meter 20 uses one sensor to measure the liquid level in the tank. However, normally, the sensor cannot perform an operation for a short time after the transmission because the sensor resonates (so-called linking). That is, if the liquid level in the tank is measured using the one-sensor ultrasonic level meter 20, the reflected ultrasonic waves cannot be received for a short time after the ultrasonic waves are emitted from the sensor 35.

【0010】例えば、タンク内に満ちた液体のレベルを
1センサ式の超音波式レベル計20を用いて測定する場
合(センサ35と液体レベルが近距離である場合)、セ
ンサ35から発射された超音波は液体33に当ってすぐ
に反射し、反射超音波は、発射直後であってリンキング
中のセンサ35に入力する。しかし、リンキング中のセ
ンサ35は反射した超音波の受信を行なえない。したが
って、タンク内の液体33がセンサ35から近距離のレ
ベルに貯蔵されていると、液体33のレベル測定を行な
うことができない(図8A参照)。
For example, when the level of the liquid filled in the tank is measured by using the one-sensor type ultrasonic level meter 20 (when the liquid level is close to the sensor 35), the liquid is emitted from the sensor 35. The ultrasonic waves are reflected by the liquid 33 immediately after they hit the liquid 33, and the reflected ultrasonic waves are input to the sensor 35 immediately after being emitted and during linking. However, the sensor 35 during linking cannot receive the reflected ultrasonic wave. Therefore, when the liquid 33 in the tank is stored at a level close to the sensor 35, the level measurement of the liquid 33 cannot be performed (see FIG. 8A).

【0011】すなわち、1センサ式の超音波式レベル計
20を用いて液体33のレベル測定を行なう場合、被測
定物からの反射超音波が必ずリンキング後のセンサに入
力するように、被測定物とセンサの間隔を所定以上開け
ておく必要があった。つまり、1超音波式レベル計20
は、近距離において被測定物を確実に測定することがで
きないという問題があった。
That is, when the level of the liquid 33 is measured using the one-sensor type ultrasonic level meter 20, the reflected ultrasonic wave from the measured object must be input to the sensor after linking. It was necessary to leave a certain distance between the sensors. In other words, 1 ultrasonic level meter 20
Has a problem that it is not possible to reliably measure an object to be measured at a short distance.

【0012】一方、2センサ式の超音波式レベル計30
は、上述のような液体33のレベル測定を送信センサ3
5及び受信センサ36の2つのセンサを用いて行なって
いる。通常、これらのセンサの出力の大きさは超音波発
生素子の大きさによって決定される。特に、遠距離測定
を行なう2センサ式の超音波式レベル計30のセンサ
は、高出力が要求される為、超音波発生素子が大きくな
りセンサも大きくなる。また、この大きなセンサが送信
センサ35及び受信センサ36として2つも用いられる
ため、レベル計自体が大型となってしまう。さらに、大
型のセンサを2つ設けて、各々のセンサ操作を行なうの
で構造が複雑となり、装置の小型化が図れないという問
題もあった。
On the other hand, a two-sensor type ultrasonic level meter 30
Sends a level measurement of the liquid 33 as described above to the sensor 3
5 and the reception sensor 36 are used. Usually, the size of the output of these sensors is determined by the size of the ultrasonic wave generating element. In particular, the sensor of the two-sensor ultrasonic level meter 30 that performs long-distance measurement requires a high output, so that the ultrasonic wave generating element becomes large and the sensor becomes large. Further, since two large sensors are used as the transmission sensor 35 and the reception sensor 36, the level meter itself becomes large. Further, since two large sensors are provided and the respective sensors are operated, the structure becomes complicated and the device cannot be downsized.

【0013】また、2センサ式の超音波式レベル計30
に用いられる2つのセンサは、ほぼ同様の性能を有する
ものが用いられる。したがって、遠距離測定を行なう2
センサ式の超音波式レベル計30の場合、受信のみを行
なう受信センサ36であっても、送信用センサ35と同
様に高出力が出せるセンサが用いられるので、利用効率
が悪いという問題があった。
A two-sensor type ultrasonic level meter 30
The two sensors used in the above have substantially the same performance. Therefore, a long distance measurement is performed 2
In the case of the sensor type ultrasonic level meter 30, even if the receiving sensor 36 that only receives is used a sensor that can output a high output like the transmitting sensor 35, there is a problem that the utilization efficiency is poor. .

【0014】そこで、本発明は、被測定物までの距離に
拘らず正確かつ確実な測定を行なうことが可能であり、
しかも装置の小型化が図れ、効率的な測定を行なうこと
ができる距離測定方法及び距離測定器の提供を目的とす
る。
Therefore, the present invention enables accurate and reliable measurement regardless of the distance to the object to be measured.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a distance measuring method and a distance measuring device that can downsize the device and perform efficient measurement.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の距離測定方法
は、近距離モードにおいては第一の電気−振動変換素子
に駆動信号を与えて被測定物に対し振動を発射し、被測
定物からの反射振動を第二の電気−振動変換素子によっ
て受けて反射信号を得て、駆動信号と反射信号との時間
差に基づき被測定物までの距離を算出し、遠距離モード
においては、第一の電気−振動変換素子及び第二の電気
−振動変換素子に駆動信号を与えて被測定物に対し振動
を発射し、被測定物からの反射振動を第一の電気−振動
変換素子及び第二の電気−振動変換素子によって受けて
反射信号を得て、駆動信号と反射信号との時間差に基づ
き被測定物までの距離を算出すること、を特徴としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a distance measuring method, wherein a driving signal is applied to a first electric-vibration converting element to emit a vibration to an object to be measured in the short distance mode. The reflected vibration from is received by the second electric-vibration conversion element to obtain a reflected signal, and the distance to the object to be measured is calculated based on the time difference between the drive signal and the reflected signal. A driving signal is applied to the electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element to emit a vibration to the object to be measured, and the reflected vibration from the object is measured by the first electric-vibration conversion element and the second element. The electric-vibration conversion element is used to obtain a reflection signal, and the distance to the object to be measured is calculated based on the time difference between the drive signal and the reflection signal.

【0016】請求項2の距離測定器は、駆動信号を電気
−振動変換素子に与えて被測定物に対して振動波を発射
し、被測定物からの反射波を電気−振動変換素子で受け
て反射波を得て、振動波と反射波に基づき被測定物まで
の距離を算出する距離測定器であって、駆動信号を出力
する駆動源、駆動源に接続された第一の電気−振動変換
素子、第一の電気−振動変換素子に対し所定間隔をおい
て設けられた第二の電気−振動変換素子、第二の電気−
振動変換素子に接続された第二入力及び第一の電気−振
動変換素子に接続された第一入力を有するとともに、遠
距離モード信号を受けて第一入力からの信号と第二入力
からの信号を混合して得られる振動波と反射波に基づき
被測定物との距離を演算し、近距離モード信号を受けて
第一入力からの振動波と第二入力からの反射波に基づき
被測定物との距離を演算する演算手段、第一の電気−振
動変換素子と第二の電気−振動変換素子間及び第一の電
気−振動変換素子と演算手段間に設けられたスイッチ手
段、スイッチ手段の開閉を制御するとともに、演算手段
に対して遠距離モード信号及び近距離モード信号を出力
する制御手段、を備えたことを特徴としている。
According to another aspect of the distance measuring device of the present invention, a drive signal is applied to the electric-vibration conversion element to emit a vibration wave to the object to be measured and a reflected wave from the object to be measured is received by the electric-vibration conversion element. A distance measuring device that obtains a reflected wave and calculates the distance to the object to be measured based on the vibration wave and the reflected wave, which is a drive source that outputs a drive signal, and a first electric-vibration connected to the drive source. Conversion element, second electric-vibration conversion element provided at a predetermined distance from the first electric-vibration conversion element, second electric-vibration conversion element
A signal from the first input and a signal from the second input that has a second input connected to the vibration conversion element and a first input connected to the first electric-vibration conversion element, and receives a long-distance mode signal. The distance to the DUT is calculated based on the vibration wave and the reflected wave obtained by mixing, and the DUT is received based on the vibration wave from the first input and the reflected wave from the second input by receiving the short-distance mode signal. A calculation means for calculating the distance between the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element, and a switch means provided between the first electric-vibration conversion element and the calculation means; The present invention is characterized by including control means for controlling opening / closing and outputting a long distance mode signal and a short distance mode signal to the arithmetic means.

【0017】請求項3の距離測定装置は、請求項2に係
る距離測定器において、演算手段からの演算結果が所定
値より小さい場合には制御手段がスイッチ手段に対して
遠距離モード信号を出力し、演算結果が所定値より大き
い場合は制御手段がスイッチ手段に対して近距離モード
信号を出力すること、を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the distance measuring device according to the second aspect, the control means outputs a long distance mode signal to the switch means when the calculation result from the calculation means is smaller than a predetermined value. However, when the calculation result is larger than the predetermined value, the control means outputs the short-distance mode signal to the switch means.

【0018】請求項4の距離測定器は、請求項2に係る
距離測定装置において、制御手段は遠距離モード信号を
出力している時には第一の電気−振動変換手段及び第二
の電気−振動変換手段から発射される振動波が位相合成
を起こすように両電気−振動変換手段に与えられる駆動
信号パルスを制御すること、を特徴としている。
A distance measuring device according to a fourth aspect is the distance measuring device according to the second aspect, wherein when the control means outputs the long distance mode signal, the first electric-vibration converting means and the second electric-vibration means. The drive signal pulse applied to both electric-vibration converting means is controlled so that the vibration wave emitted from the converting means causes phase synthesis.

【0019】請求項5の距離測定器は、駆動信号を電気
−振動変換素子に与えて被測定物に対して振動波を発射
し、被測定物からの反射波を電気−振動変換素子で受け
て反射波を得て、振動波と反射波に基づき被測定物まで
の距離を算出する距離測定器であって、駆動信号を出力
する駆動源、駆動源に接続された複数の電気−振動変換
素子から構成された第一電気−振動変換素子群及び第二
電気−振動変換素子群、前記第一電気−振動変換素子群
に接続された第一入力及び前記第二電気−振動変換素子
群に接続された第二入力を有するとともに、遠距離モー
ド信号を受けて第一入力からの信号と第二入力からの信
号を混合して得られる振動波と反射波に基づき被測定物
との距離を演算し、近距離モード信号を受けて第一入力
からの振動波と第二入力からの反射波に基づき被測定物
との距離を演算する演算手段、近距離モード信号を受け
て前記第一電気−振動変換素子群を送信素子として選択
し、遠距離モード信号を受けて前記第一電気−振動変換
素子群及び前記第二電気−振動変換素子群を送受信素子
として選択するスイッチ手段、スイッチ手段及び演算手
段に対して遠距離モード信号及び近距離モード信号を出
力する制御手段、を備えたことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the distance measuring device, a drive signal is applied to the electric-vibration conversion element to emit a vibration wave to the object to be measured, and a reflected wave from the object to be measured is received by the electric-vibration conversion element. A distance measuring device that obtains a reflected wave and calculates the distance to the object to be measured based on the vibration wave and the reflected wave. The driving source outputs a driving signal, and a plurality of electric-vibration conversions connected to the driving source. A first electric-vibration conversion element group and a second electric-vibration conversion element group composed of elements, a first input and the second electric-vibration conversion element group connected to the first electric-vibration conversion element group It has a connected second input and receives the long-distance mode signal to mix the signal from the first input and the signal from the second input to determine the distance to the DUT based on the vibration wave and the reflected wave. Calculate and receive the short-distance mode signal and the vibration wave from the first input Arithmetic means for computing the distance to the object to be measured based on the reflected wave from the input, receiving the short-distance mode signal and selecting the first electric-vibration conversion element group as transmitting elements, and receiving the long-distance mode signal and Switch means for selecting the first electric-vibration conversion element group and the second electric-vibration conversion element group as transmitting and receiving elements, control means for outputting a long-distance mode signal and a short-distance mode signal to the switch means and the arithmetic means, It is characterized by having.

【0020】[0020]

【作用】請求項1及び請求項2に係る距離測定方法及び
距離測定器は、第一の電気−振動変換素子及び第二の電
気−振動変換素子が設けられており、近距離モードにお
いて第一の電気−振動変換素子から被測定物に対し振動
を発射し、第二の電気−振動変換素子により被測定物か
らの反射振動を受けて被測定物までの距離を算出する。
また、遠距離モードにおいては、第一の電気−振動変換
素子及び第二の電気−振動変換素子の両方から振動を発
射し、第一の電気−振動変換素子及び第二の電気−振動
変換素子の両方によって被測定物からの反射振動を受
け、被測定物までの距離を算出する。したがって、近距
離モードにおいてリンキングが生じる事がなく、かつ遠
距離モードでの距離測定を行なうことが可能となる。
In the distance measuring method and the distance measuring device according to the first and second aspects, the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element are provided, and the first electric-vibration conversion element is provided in the short-distance mode. Vibration is emitted from the electric-vibration conversion element to the object to be measured, and the second electric-vibration conversion element receives reflected vibration from the object to be measured to calculate the distance to the object to be measured.
In the long-distance mode, vibration is emitted from both the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element, and the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element are emitted. The reflected vibration from the measured object is received by both of the above, and the distance to the measured object is calculated. Therefore, linking does not occur in the short-distance mode, and distance measurement can be performed in the long-distance mode.

【0021】請求項3に係る距離測定器は、請求項2に
係る距離測定器において演算手段からの演算結果が所定
値より小さい場合には制御手段がスイッチ手段に対して
遠距離モード信号を出力し、演算結果が所定値より大き
い場合は制御手段がスイッチ手段に対して近距離モード
信号を出力する。したがって、被測定物への距離に応じ
てモードの切り換えを行なうことが出来る。
According to a third aspect of the present invention, in the distance measuring instrument according to the second aspect, the control means outputs the long distance mode signal to the switch means when the calculation result from the calculation means is smaller than a predetermined value. However, when the calculation result is larger than the predetermined value, the control means outputs the short distance mode signal to the switch means. Therefore, the mode can be switched according to the distance to the object to be measured.

【0022】請求項4の距離測定器は、請求項2に係る
距離測定器において、制御手段が遠距離モード信号を出
力している時には第一の電気−振動変換手段及び第二の
電気−振動変換手段から発射される振動波が位相合成を
起こすように両電気−振動変換手段に与えられる駆動信
号パルスを制御する。したがって、遠距離モードの際に
振動波が位相合成を起こし振動圧力が強化され、指向性
が高くなる。
A distance measuring device according to a fourth aspect is the distance measuring device according to the second aspect, wherein the first electric-vibration converting means and the second electric-vibration are provided when the control means outputs the long-distance mode signal. The drive signal pulse applied to both electric-vibration converting means is controlled so that the vibration wave emitted from the converting means causes phase synthesis. Therefore, in the long-distance mode, the oscillating waves cause phase synthesis, the oscillating pressure is strengthened, and the directivity is increased.

【0023】請求項5に係る距離測定器は、複数の電気
−振動変換素子から構成された第一電気−振動変換素子
群及び第二電気−振動変換素子群が設けられており、近
距離モードにおいて第一電気−振動変換素子群から被測
定物に対し振動を発射し、第一電気−振動変換素子群に
より被測定物からの反射振動を受けて被測定物までの距
離を算出する。また、遠距離モードにおいては、第一電
気−振動変換素子群及び第二電気−振動変換素子群から
振動を発射し、第一電気−振動変換素子群及び第二電気
−振動変換素子群によって被測定物からの反射振動を受
け、被測定物までの距離を算出する。したがって、被測
定物に対してより強力な振動を発射し、より広い面積で
反射波を受けることが可能となる。
A distance measuring device according to a fifth aspect is provided with a first electric-vibration conversion element group and a second electric-vibration conversion element group, each of which is composed of a plurality of electric-vibration conversion elements. At, the first electric-vibration conversion element group emits vibration to the object to be measured, and the first electric-vibration conversion element group receives reflected vibration from the object to be measured to calculate the distance to the object to be measured. In the long-distance mode, vibration is emitted from the first electric-vibration conversion element group and the second electric-vibration conversion element group, and the vibration is emitted by the first electric-vibration conversion element group and the second electric-vibration conversion element group. The reflected vibration from the measurement object is received and the distance to the measurement object is calculated. Therefore, it becomes possible to emit a stronger vibration to the object to be measured and receive the reflected wave in a wider area.

【0024】[0024]

【実施例】本発明に係る超音波式レベル計の一実施例を
図に基づき以下に説明する。図1に本実施例の超音波式
レベル計50の構成回路図を掲げ、構成を説明する。超
音波式レベル計50には、駆動源である超音波送信回路
44、制御手段としての制御回路55、スイッチ手段で
あるスイッチSW10及びSW20、第一の電気−振動
変換素子としての第一センサ35、第二の電気−振動変
換素子である第二センサ36、第一増幅器41、第二増
幅器42、演算手段としての加算増幅器43及び演算回
路45、複数の抵抗器(抵抗器R1、抵抗器R2)及び
複数のダイオード(d1、d2、d3、d4)が設けら
れている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an ultrasonic level meter according to the present invention will be described below with reference to the drawings. A configuration circuit diagram of the ultrasonic level meter 50 of the present embodiment is shown in FIG. 1 to describe the configuration. The ultrasonic level meter 50 includes an ultrasonic wave transmission circuit 44 as a drive source, a control circuit 55 as a control unit, switches SW10 and SW20 as a switch unit, and a first sensor 35 as a first electric-vibration conversion element. , A second sensor 36 which is a second electric-vibration conversion element, a first amplifier 41, a second amplifier 42, a summing amplifier 43 and a calculation circuit 45 as calculation means, a plurality of resistors (resistor R1, resistor R2). ) And a plurality of diodes (d1, d2, d3, d4) are provided.

【0025】次に、この超音波式レベル計50の動作に
ついて説明する。ここでは、超音波式レベル計50がタ
ンク40内に貯蔵された液体のレベルを測定する場合を
考える。超音波式レベル計50の始動時においては、制
御回路55からスイッチSW10、スイッチSW20及
び演算回路45に対して近距離モード信号が出力され
る。近距離モード信号を受けると、スイッチSW10及
びスイッチSW20はともに“1”の位置に切り換えら
れる。このようにスイッチSW10及びスイッチ20が
切り換えられると、超音波送信回路44からの駆動信号
は第一増幅器41に入力され、第二増幅器42に入力さ
れることはない。
Next, the operation of the ultrasonic level meter 50 will be described. Here, consider a case where the ultrasonic level meter 50 measures the level of the liquid stored in the tank 40. At the time of starting the ultrasonic level meter 50, the short-distance mode signal is output from the control circuit 55 to the switches SW10, SW20 and the arithmetic circuit 45. When receiving the short-distance mode signal, the switches SW10 and SW20 are both switched to the "1" position. When the switch SW10 and the switch 20 are switched in this way, the drive signal from the ultrasonic transmission circuit 44 is input to the first amplifier 41 and is not input to the second amplifier 42.

【0026】第一増幅器41に入力した駆動信号は、こ
こで増幅され、第一センサ35に入力する。第一センサ
35からは、増幅された駆動信号を超音波に変換し、被
測定物(液体)に対して発射する。第一センサ35から
発射された超音波を図2Aに掲げる。この超音波は液体
33に反射し、反射超音波として第二センサ36に入力
される。図2Bに第二センサ36に入力された反射超音
波を示す。
The drive signal input to the first amplifier 41 is amplified here and input to the first sensor 35. From the first sensor 35, the amplified drive signal is converted into ultrasonic waves and emitted to the object to be measured (liquid). The ultrasonic waves emitted from the first sensor 35 are shown in FIG. 2A. This ultrasonic wave is reflected by the liquid 33 and is input to the second sensor 36 as a reflected ultrasonic wave. FIG. 2B shows reflected ultrasonic waves input to the second sensor 36.

【0027】次に、第二センサ36は反射超音波を反射
信号(電気信号)に変換し、加算増幅器43に出力す
る。また、第二センサ36からの反射信号は、スイッチ
SW10の”1”を通じて加算増幅器43に入力され
る。このように、加算増幅器43には第二センサ36か
らの直接の反射信号とスイッチSW10の”1”を通じ
た反射信号が入力される。加算増幅器43は、受けた反
射信号(第二センサ36からの直接の反射信号とスイッ
チSW10の”1”を通じた反射信号)を加算増幅し、
演算回幅器45に出力する。したがって、反射信号のレ
ベルが2倍にされ、後述の遠距離モード信号における反
射信号のレベルとのマッチングをとることができる。
Next, the second sensor 36 converts the reflected ultrasonic wave into a reflected signal (electrical signal) and outputs it to the summing amplifier 43. The reflected signal from the second sensor 36 is input to the summing amplifier 43 through "1" of the switch SW10. As described above, the direct reflection signal from the second sensor 36 and the reflection signal through “1” of the switch SW10 are input to the adding amplifier 43. The addition amplifier 43 adds and amplifies the received reflection signal (the reflection signal directly from the second sensor 36 and the reflection signal through "1" of the switch SW10),
Output to the arithmetic circuit 45. Therefore, the level of the reflected signal is doubled, and matching with the level of the reflected signal in the long-distance mode signal described later can be achieved.

【0028】演算回路45においては、加算増幅器43
からの出力と制御回路55からの近距離モード信号との
時間差(すなわち、図2に示す時間差t)に基づき液体
までの距離(タンク内の液体レベル)を演算する。この
ように、演算回路45において演算されたタンク40内
に貯蔵された液体33のレベルは、超音波式レベル計5
0外に出力され、液体供給ポンプ等の制御に用いられ
る。
In the arithmetic circuit 45, the summing amplifier 43
The distance to the liquid (the liquid level in the tank) is calculated based on the time difference between the output from the control circuit 55 and the short distance mode signal from the control circuit 55 (that is, the time difference t shown in FIG. 2). In this way, the level of the liquid 33 stored in the tank 40 calculated by the calculation circuit 45 is measured by the ultrasonic level meter 5.
It is output outside 0 and used for controlling the liquid supply pump and the like.

【0029】また、この演算結果は演算回路45から制
御回路55に出力される。ここで、演算結果が制御回路
55に出力されるのは、演算回路45において演算され
た液体33のレベルによって遠距離モード信号と近距離
モード信号の切り換えを行なうためである。すなわち、
演算結果(液体33のレベル)がしきい値THを下回っ
た場合に、制御回路55が遠距離モード信号を出力する
ことにより図2Aの超音波(近距離モード信号での超音
波)よりも強力な超音波を出力することで被測定物の確
実な測定を行なう為である。
The calculation result is output from the calculation circuit 45 to the control circuit 55. Here, the calculation result is output to the control circuit 55 because the long distance mode signal and the short distance mode signal are switched according to the level of the liquid 33 calculated in the calculation circuit 45. That is,
When the calculation result (the level of the liquid 33) falls below the threshold value TH, the control circuit 55 outputs a long-distance mode signal, so that it is stronger than the ultrasonic waves in FIG. 2A (ultrasonic waves in the short-distance mode signal). This is because reliable measurement of the object to be measured is performed by outputting various ultrasonic waves.

【0030】このように、演算結果がしきい値THを上
回る場合は、制御回路55はそのまま近距離モード信号
を出力し続け、しきい値THを下回る場合には遠距離モ
ード信号を出力する。
As described above, when the calculation result exceeds the threshold value TH, the control circuit 55 continues to output the short-distance mode signal as it is, and when it falls below the threshold value TH, it outputs the long-distance mode signal.

【0031】例えば、制御回路55において受けた演算
結果がしきい値THより小さく、遠距離モード信号が出
力された場合の動作を説明する。制御回路55からの遠
距離モード信号は、演算回路45、スイッチSW10及
びスイッチSW20に入力される。遠距離モード信号を
受けると、スイッチSW10及びスイッチSW20はと
もに“2”の位置に切り換えられる。このようにスイッ
チSW10及びスイッチ20が切り換えられると、超音
波送信回路44からの超音波は第一増幅器41及び第二
増幅器42に入力するようになる。
For example, the operation when the calculation result received by the control circuit 55 is smaller than the threshold value TH and the long-distance mode signal is output will be described. The long-distance mode signal from the control circuit 55 is input to the arithmetic circuit 45, the switch SW10, and the switch SW20. When receiving the long distance mode signal, both the switch SW10 and the switch SW20 are switched to the "2" position. When the switch SW10 and the switch 20 are switched in this way, the ultrasonic waves from the ultrasonic transmission circuit 44 are input to the first amplifier 41 and the second amplifier 42.

【0032】このとき、超音波送信回路44に出力され
た駆動信号パルスは、制御回路55により第一センサ3
5及び第二センサ36から発射される超音波が位相合成
を起こすように制御されている。第一増幅器41及び第
二増幅器42は、このような超音波を増幅し、第一セン
サ35及び第二センサ36に出力する。第一センサ35
及び第二センサ36は、増幅された超音波を液体33に
対して発射する。なお、ここでの超音波の強さは、第一
センサ35及び第二センサ36の2つのセンサが用いら
れているので、近距離モード信号での測定時(図2A)
と比較すると約2倍となる(図3参照)。
At this time, the drive signal pulse output to the ultrasonic wave transmission circuit 44 is output by the control circuit 55 to the first sensor 3
5 and the ultrasonic waves emitted from the second sensor 36 are controlled to cause phase synthesis. The first amplifier 41 and the second amplifier 42 amplify such ultrasonic waves and output them to the first sensor 35 and the second sensor 36. First sensor 35
And the second sensor 36 emits amplified ultrasonic waves to the liquid 33. Note that the ultrasonic intensity here uses two sensors, the first sensor 35 and the second sensor 36, so that when measuring with a short-distance mode signal (FIG. 2A).
It is about twice as large as that of (see FIG. 3).

【0033】ところで、通常、センサから発射される超
音波は約12度の角度で拡散する。この超音波の拡散を
図4Aに掲げる。また、この超音波は図4Bに示すよう
な球形波である。しかし、第一センサ35及び第二セン
サ36に入力された駆動信号は、両センサから発射され
る超音波パルスが位相合成を生じるように制御されてい
る。したがって、第一センサ35及び第二センサ36か
ら発射された超音波(球形波)は位相合成され、図5に
示すような平面波が形成される。この位相合成により超
音波のビームの角度は、近距離測定の場合(約12度)
と比較して狭くなり指向性が高くなる。
By the way, normally, the ultrasonic waves emitted from the sensor diffuse at an angle of about 12 degrees. This ultrasonic diffusion is listed in Figure 4A. Further, this ultrasonic wave is a spherical wave as shown in FIG. 4B. However, the drive signals input to the first sensor 35 and the second sensor 36 are controlled so that the ultrasonic pulses emitted from both sensors cause phase synthesis. Therefore, the ultrasonic waves (spherical waves) emitted from the first sensor 35 and the second sensor 36 are phase-combined to form a plane wave as shown in FIG. The angle of the ultrasonic beam by this phase combination is about 12 degrees for short range measurement.
It becomes narrower and has higher directivity.

【0034】また、図5に位相合成が形成された場合の
超音波のビームを示す。ここでの超音波のビームは約5
度で拡散する。したがって、遠距離測定の際にセンサか
らの超音波が拡散して(ビーム角が広い為)タンク40
の側壁等に反射して起こる誤測定を防止することが可能
となる。さらに、位相合成によって平面波が形成される
と、超音波の振動圧は高くなり、超音波は強力となる。
Further, FIG. 5 shows a beam of ultrasonic waves when phase combination is formed. The ultrasonic beam here is about 5
Spread in degrees. Therefore, the ultrasonic wave from the sensor is diffused (because of the wide beam angle) at the time of the long distance measurement, the tank 40
It is possible to prevent erroneous measurement caused by reflection on the side wall of the. Further, when a plane wave is formed by phase synthesis, the oscillating pressure of ultrasonic waves becomes high and the ultrasonic waves become strong.

【0035】このように、第一センサ35及び第二セン
サ36から発射された超音波は、位相合成により平面波
を形成しながら液体33に反射する。ここで、超音波の
強さは、2つのセンサからの信号であるため約2倍とな
り(図3参照)、また位相合成によって振動圧が高くな
るため、さらに強力となる。すなわち、タンク40内の
空気中に浮遊物があっても、超音波は確実に液体33に
到達する。したがって、確実かつ正確な測定を行なうこ
とが可能である。このことから、仮にタンク40内の被
測定物が多少超音波を吸収するような物質であったり、
また被測定物(例えば粉体や流体)の攪拌等によってタ
ンク40内の空気中に浮遊物があっても、超音波は被測
定物に確実に到達し、確実かつ正確な測定を行なうこと
が可能である。
As described above, the ultrasonic waves emitted from the first sensor 35 and the second sensor 36 are reflected by the liquid 33 while forming a plane wave by phase synthesis. Here, the intensity of the ultrasonic wave is approximately doubled because it is a signal from two sensors (see FIG. 3), and the oscillating pressure is increased by the phase synthesis, so that the ultrasonic wave becomes even stronger. That is, even if there is a suspended matter in the air in the tank 40, the ultrasonic waves reliably reach the liquid 33. Therefore, reliable and accurate measurement can be performed. From this, if the object to be measured in the tank 40 is a substance that absorbs some ultrasonic waves,
In addition, even if a suspended object is present in the air in the tank 40 due to stirring of the measured object (for example, powder or fluid), the ultrasonic waves can reach the measured object without fail and perform reliable and accurate measurement. It is possible.

【0036】図6に第一センサ35及び第二センサ36
から発射された超音波が液体33に反射し、第一センサ
35及び第二センサ36に同時に入力する場合のビーム
の一例を掲げる。液体33からの超音波(平面波)のビ
ームの角度は、約5度程度であることから、反射超音波
(平面波)は拡散せずに第一センサ35及び第二センサ
36に入力される。また、反射超音波を受信する面積
は、2つのセンサを用いているので、近距離モード信号
に基づく測定と比較して約2倍である。したがって、確
実な測定を行なうことが出来る。
FIG. 6 shows a first sensor 35 and a second sensor 36.
An example of a beam in the case where the ultrasonic wave emitted from is reflected on the liquid 33 and is input to the first sensor 35 and the second sensor 36 at the same time will be described. Since the angle of the ultrasonic wave (plane wave) beam from the liquid 33 is about 5 degrees, the reflected ultrasonic wave (plane wave) is input to the first sensor 35 and the second sensor 36 without being diffused. In addition, the area for receiving the reflected ultrasonic waves is about twice as large as the measurement based on the short-range mode signal because two sensors are used. Therefore, reliable measurement can be performed.

【0037】第一センサ35及び第二センサ36は、上
述のような広い面積で受信した反射超音波を反射信号
(電気信号)に変換し、加算増幅回路43に出力する
(図1)。
The first sensor 35 and the second sensor 36 convert the reflected ultrasonic waves received in a wide area as described above into reflected signals (electrical signals) and output them to the summing amplifier circuit 43 (FIG. 1).

【0038】この際、第一センサ35からの反射信号は
スイッチSW10の”2”を通じ、第二センサ36から
の反射信号は直接、加算増幅器43に入力される。加算
増幅器43は、受けた反射信号を加算増幅して演算回路
45に出力し、演算回路45は制御回路55からの遠距
離モード信号との時間差(図3に示す時間差t2)に基
づき液体33までの距離(タンク内の液体レベル)を演
算する。
At this time, the reflected signal from the first sensor 35 is input to the summing amplifier 43 directly through the switch SW10 "2" and the reflected signal from the second sensor 36. The summing amplifier 43 sums and amplifies the received reflected signal and outputs the amplified reflected signal to the arithmetic circuit 45. The arithmetic circuit 45 determines up to the liquid 33 based on the time difference (time difference t2 shown in FIG. 3) from the long distance mode signal from the control circuit 55. Calculate the distance of (the liquid level in the tank).

【0039】演算回路45によって演算されたタンク内
の液体レベルは、液体供給ポンプ等(図示せず)に出力
され、液体レベル等の制御に用いられる。なお、ここで
も演算回路45は演算結果を制御回路55に対して出力
し、演算結果がしきい値THを下回るか否かを検出す
る。なお、ここで、演算回路45によって演算を行なう
前の段階において、加算増幅回路43を用いて増幅を行
なっている。これにより、位相の遅れた反射信号(セン
サに対する斜め方向からの反射超音波)を増幅すること
がない。したがって、正確な測定を行なうことが出来
る。
The liquid level in the tank calculated by the calculation circuit 45 is output to a liquid supply pump or the like (not shown) and used for controlling the liquid level and the like. Also here, the arithmetic circuit 45 outputs the arithmetic result to the control circuit 55, and detects whether the arithmetic result falls below the threshold value TH. Here, before the arithmetic operation by the arithmetic circuit 45, amplification is performed by using the addition amplification circuit 43. As a result, a reflection signal with a delayed phase (a reflected ultrasonic wave from an oblique direction with respect to the sensor) is not amplified. Therefore, accurate measurement can be performed.

【0040】以上のように、本発明に係る超音波式レベ
ル計50を用いると、タンク40内の被測定物の増減に
応じて確実かつ正確なレベル測定を行なうことが可能と
なり、さらに2つのセンサを用いて同時に超音波の送信
及び受信を行なっているので効率的である。したがっ
て、大型で高性能のセンサを用いる必要がないので、装
置の小型化や低コスト化が図れる。しかも、発射する超
音波の位相合成を行なっているので、効率的な測定を行
なうことができる。
As described above, when the ultrasonic level meter 50 according to the present invention is used, it is possible to perform a reliable and accurate level measurement according to the increase or decrease of the object to be measured in the tank 40. This is efficient because ultrasonic waves are simultaneously transmitted and received using the sensor. Therefore, since it is not necessary to use a large-sized and high-performance sensor, the size and cost of the device can be reduced. Moreover, since the emitted ultrasonic waves are phase-synthesized, efficient measurement can be performed.

【0041】なお、上記実施例において、近距離モード
信号と遠距離モード信号を切り換えるしきい値THの値
は、センサがリンキングを起こさない程度の距離に相当
する値であり、例えばセンサからの距離が50cmから
1m程度に相当する値である。そこで、図7に示すよう
な図2Aに示す超音波にヒステリシスを持たせて近距離
モード信号と遠距離モード信号の切り換えを行なうよう
にしてもよい。すなわち、2つの所定値(TH1及びT
H2)を設定しておき、近距離モード信号から遠距離モ
ード信号への切り換えは所定値TH2で行ない、それ以
上の値では遠距離モード信号を出力し続ける。一方、遠
距離モード信号から近距離モード信号への切り換えは、
所定値TH2での頻繁な切り換えを避ける為に所定値T
H2では行なわず、所定値TH1で行なうようにする。
In the above embodiment, the threshold value TH for switching between the short-distance mode signal and the long-distance mode signal is a value corresponding to the distance at which the sensor does not cause linking. For example, the distance from the sensor. Is a value corresponding to about 50 cm to 1 m. Therefore, the ultrasonic wave shown in FIG. 2A as shown in FIG. 7 may be provided with hysteresis to switch between the short distance mode signal and the long distance mode signal. That is, two predetermined values (TH1 and T
H2) is set and switching from the short-distance mode signal to the long-distance mode signal is performed at a predetermined value TH2, and if the value is more than that, the long-distance mode signal is continuously output. On the other hand, switching from the long-distance mode signal to the short-distance mode signal is
In order to avoid frequent switching at the predetermined value TH2, the predetermined value T
It is not performed at H2, but is performed at a predetermined value TH1.

【0042】また、上記実施例ではタンク40内に貯蔵
された被測定物の液面レベルを測定する場合を説明し
た。しかし、他の用途のレベル測定(例えば流路を流れ
る流体)に用いても良い。また、液体33を被測定物と
する場合を例に説明したが、他の被測定物(例えば粉
体、粒体、微粉、塊体等)の測定に用いるようにしても
よい。
In the above embodiment, the case where the liquid level of the object to be measured stored in the tank 40 is measured has been described. However, it may be used for level measurement for other purposes (for example, fluid flowing through a flow path). Further, although the case where the liquid 33 is used as the measured object has been described as an example, the liquid 33 may be used for measurement of another measured object (for example, powder, granules, fine powder, lump, etc.).

【0043】さらに、以上の実施例においては近距離モ
ード信号と遠距離モード信号との切り換えを自動的に行
なう場合について説明を行なった。しかし、液体33の
レベルが大きく変化することがない場合には、SW10
及びSW20を直接制御するような切り換えスイッチを
設け、手動により近距離モード信号又は遠距離モード信
号を任意に選択できるようにしてもよい。
Further, in the above embodiments, the case where the short distance mode signal and the long distance mode signal are automatically switched has been described. However, if the level of the liquid 33 does not change significantly, the SW10
Alternatively, a changeover switch for directly controlling the SW 20 may be provided so that the short distance mode signal or the long distance mode signal can be manually selected arbitrarily.

【0044】なお、上記実施例においては、第一センサ
35及び第二センサ36の2つのセンサを被測定物まで
の距離に応じて切り換え、超音波の発射及び反射超音波
の受信を行なうことで確実かつ正確な距離測定を行なう
ことが可能となった。しかし、使用するセンサの数は2
つに限らず、三以上のセンサを切り換えて上記のような
動作をさせることで、特に被測定物までの距離が遠い測
定を行なう場合に、より確実かつ正確な距離測定を行な
うことが可能となる。
In the above embodiment, the two sensors, the first sensor 35 and the second sensor 36, are switched according to the distance to the object to be measured, and ultrasonic waves are emitted and reflected ultrasonic waves are received. It has become possible to perform reliable and accurate distance measurement. However, the number of sensors used is 2
Not only one, but by switching three or more sensors and operating as described above, it is possible to perform more reliable and accurate distance measurement, especially when measuring a long distance to the object to be measured. Become.

【0045】また、三以上のセンサを用いて距離測定を
行なう場合は、上記実施例のようにセンサを互いに所定
間隔をおいて設ける必要がなく、近接して設けたセンサ
から所定間隔に該当する間隔を有するセンサを選択し、
距離測定を行なうことが出来る。
Further, when the distance is measured by using three or more sensors, it is not necessary to provide the sensors at a predetermined interval from each other as in the above-mentioned embodiment, and the sensors are provided at a predetermined interval from the adjacent sensors. Select the sensors with spacing,
Distance measurement can be performed.

【0046】[0046]

【発明の効果】請求項1及び請求項2に係る距離測定方
法及び距離測定器は、第一の電気−振動変換素子及び第
二の電気−振動変換素子が設けられており、近距離モー
ドにおいて第一の電気−振動変換素子から被測定物に対
し振動を発射し、第二の電気−振動変換素子により被測
定物からの反射振動を受けて被測定物までの距離を算出
する。また、遠距離モードにおいては、第一の電気−振
動変換素子及び第二の電気−振動変換素子の両方から振
動を発射し、第一の電気−振動変換素子及び第二の電気
−振動変換素子の両方によって被測定物からの反射振動
を受け、被測定物までの距離を算出する。すなわち、近
距離モードにおいてリンキングが生じる事がなく、かつ
遠距離モードでの距離測定を行なうことが可能となる。
したがって、被測定物の遠近に拘らず、正確かつ確実な
距離測定を行なうことが可能となる。請求項3に係る距
離測定器は、請求項2に係る距離測定器において演算手
段からの演算結果が所定値より小さい場合には制御手段
がスイッチ手段に対して遠距離モード信号を出力し、演
算結果が所定値より大きい場合は制御手段がスイッチ手
段に対して近距離モード信号を出力する。すなわち、被
測定物への距離に応じてモードの切り換えを行なうこと
が出来る。したがって、被測定物までの距離に拘らず、
確実な測定を行なうことが可能となる。
The distance measuring method and the distance measuring device according to the first and second aspects are provided with the first electric-vibration converting element and the second electric-vibration converting element, and in the short-distance mode. Vibration is emitted from the first electric-vibration conversion element to the object to be measured, and the second electric-vibration conversion element receives reflected vibration from the object to be measured to calculate the distance to the object to be measured. In the long-distance mode, vibration is emitted from both the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element, and the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element are emitted. The reflected vibration from the measured object is received by both of the above, and the distance to the measured object is calculated. That is, linking does not occur in the short-distance mode, and distance measurement can be performed in the long-distance mode.
Therefore, accurate and reliable distance measurement can be performed regardless of the distance of the object to be measured. In the distance measuring device according to claim 3, in the distance measuring device according to claim 2, when the calculation result from the calculating means is smaller than a predetermined value, the control means outputs a long distance mode signal to the switch means, and calculates. When the result is larger than the predetermined value, the control means outputs the short range mode signal to the switch means. That is, the mode can be switched according to the distance to the object to be measured. Therefore, regardless of the distance to the DUT,
It is possible to perform reliable measurement.

【0047】請求項4の距離測定器は、請求項2に係る
距離測定器において、制御手段が遠距離モード信号を出
力している時には第一の電気−振動変換手段及び第二の
電気−振動変換手段から発射される振動波が位相合成を
起こすように両電気−振動変換手段に与えられる駆動信
号パルスを制御する。すなわち、遠距離モードの際に振
動波が位相合成を起こし振動圧力が強化され、指向性が
高くなる。したがって、長距離測定が可能となる。
A distance measuring device according to a fourth aspect is the distance measuring device according to the second aspect, wherein the first electric-vibration converting means and the second electric-vibration are provided when the control means outputs the long-distance mode signal. The drive signal pulse applied to both electric-vibration converting means is controlled so that the vibration wave emitted from the converting means causes phase synthesis. That is, in the long-distance mode, the vibration waves cause phase synthesis, the vibration pressure is strengthened, and the directivity is increased. Therefore, long-distance measurement is possible.

【0048】請求項5に係る距離測定器においては、複
数の電気−振動変換素子から構成された第一電気−振動
変換素子群及び第二電気−振動変換素子群が設けられて
おり、近距離モードにおいて第一電気−振動変換素子群
から被測定物に対し振動を発射し、第一電気−振動変換
素子群により被測定物からの反射振動を受けて被測定物
までの距離を算出する。また、遠距離モードにおいて
は、第一電気−振動変換素子群及び第二電気−振動変換
素子群から振動を発射し、第一電気−振動変換素子群及
び第二電気−振動変換素子群によって被測定物からの反
射振動を受け、被測定物までの距離を算出する。すなわ
ち、被測定物に対してより強力な振動を発射し、より広
い面積で反射波を受けることが可能となる。したがっ
て、より正確かつ確実な距離測定を行なうことが可能と
なる。
In the distance measuring device according to the fifth aspect, a first electric-vibration converting element group and a second electric-vibration converting element group each composed of a plurality of electric-vibration converting elements are provided, and a short distance In the mode, vibration is emitted from the first electric-vibration conversion element group to the object to be measured, and the first electric-vibration conversion element group receives reflected vibration from the object to be measured to calculate the distance to the object to be measured. In the long-distance mode, vibration is emitted from the first electric-vibration conversion element group and the second electric-vibration conversion element group, and the vibration is emitted by the first electric-vibration conversion element group and the second electric-vibration conversion element group. The reflected vibration from the measurement object is received and the distance to the measurement object is calculated. That is, it becomes possible to emit a stronger vibration to the object to be measured and receive the reflected wave in a wider area. Therefore, more accurate and reliable distance measurement can be performed.

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

【図1】本発明に係る超音波式レベル計の構成回路図で
ある。
FIG. 1 is a configuration circuit diagram of an ultrasonic level meter according to the present invention.

【図2】近距離モード信号での測定時における第一セン
サから発射された超音波及び第二センサに入力された反
射超音波を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing ultrasonic waves emitted from a first sensor and reflected ultrasonic waves input to a second sensor during measurement with a short-distance mode signal.

【図3】遠距離モード信号での測定時における第一セン
サ及び第二センサから発射され、受信された超音波を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing ultrasonic waves emitted and received from a first sensor and a second sensor during measurement with a long-distance mode signal.

【図4】遠距離モード信号での測定時における超音波の
拡散及び波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing ultrasonic wave diffusion and waveform during measurement with a long-distance mode signal.

【図5】遠距離モード信号での測定時における超音波の
位相合成により形成された平面波及び超音波ビームを示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a plane wave and an ultrasonic beam formed by phase combination of ultrasonic waves during measurement with a long-distance mode signal.

【図6】図5に示す超音波ビームの一例を示す図であ
る。
6 is a diagram showing an example of the ultrasonic beam shown in FIG.

【図7】近距離モード信号と遠距離モード信号の切り換
えを行なうヒステリシスを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing hysteresis for switching between a short distance mode signal and a long distance mode signal.

【図8】従来の超音波式レベル計の構成を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic level meter.

【図9】従来の超音波式レベル計の原理を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a principle of a conventional ultrasonic level meter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

35・・・・・第一センサ 36・・・・・第二センサ 41・・・・・第一増幅回路 43・・・・・加算増幅器 44・・・・・超音波送信回路 45・・・・・演算回路 55・・・・・制御回路 SW10・・・・・第一スイッチ SW20・・・・・第二スイッチ 35-First sensor 36-Second sensor 41-First amplification circuit 43-Adding amplifier 44-Ultrasonic transmission circuit 45- ..Arithmetic circuit 55 ... Control circuit SW10 ... First switch SW20 ... Second switch

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】近距離モードにおいては第一の電気−振動
変換素子に駆動信号を与えて被測定物に対し振動を発射
し、 被測定物からの反射振動を第二の電気−振動変換素子に
よって受けて反射信号を得て、 駆動信号と反射信号との時間差に基づき被測定物までの
距離を算出し、 遠距離モードにおいては、第一の電気−振動変換素子及
び第二の電気−振動変換素子に駆動信号を与えて被測定
物に対し振動を発射し、 被測定物からの反射振動を第一の電気−振動変換素子及
び第二の電気−振動変換素子によって受けて反射信号を
得て、 駆動信号と反射信号との時間差に基づき被測定物までの
距離を算出すること、 を特徴とする距離測定方法。
1. In the short-distance mode, a drive signal is applied to the first electric-vibration conversion element to emit vibration to the object to be measured, and reflected vibration from the object to be measured is converted to the second electric-vibration conversion element. To obtain the reflection signal, calculate the distance to the DUT based on the time difference between the drive signal and the reflection signal, and in the long-distance mode, the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration element A drive signal is applied to the conversion element to oscillate vibration to the DUT, and the reflected vibration from the DUT is received by the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element to obtain a reflected signal. Then, the distance to the object to be measured is calculated based on the time difference between the drive signal and the reflected signal.
【請求項2】駆動信号を電気−振動変換素子に与えて被
測定物に対して振動波を発射し、被測定物からの反射波
を電気−振動変換素子で受けて反射波を得て、振動波と
反射波に基づき被測定物までの距離を算出する距離測定
器であって、 駆動信号を出力する駆動源、 駆動源に接続された第一の電気−振動変換素子、 第一の電気−振動変換素子に対し所定間隔をおいて設け
られた第二の電気−振動変換素子、 第二の電気−振動変換素子に接続された第二入力及び第
一の電気−振動変換素子に接続された第一入力を有する
とともに、遠距離モード信号を受けて第一入力からの信
号と第二入力からの信号を混合して得られる振動波と反
射波に基づき被測定物との距離を演算し、近距離モード
信号を受けて第一入力からの振動波と第二入力からの反
射波に基づき被測定物との距離を演算する演算手段、 第一の電気−振動変換素子と第二の電気−振動変換素子
との間及び第一の電気−振動変換素子と演算手段との間
に設けられたスイッチ手段、 スイッチ手段の開閉を制御するとともに、演算手段に対
して遠距離モード信号及び近距離モード信号を出力する
制御手段、 を備えたことを特徴とする距離測定器。
2. A drive signal is applied to an electric-vibration conversion element to emit a vibration wave to an object to be measured, and a reflected wave from the object to be measured is received by the electric-vibration conversion element to obtain a reflected wave. A distance measuring device for calculating a distance to an object to be measured based on an oscillating wave and a reflected wave, the drive source outputting a drive signal, a first electric-vibration conversion element connected to the drive source, a first electric A second electric-vibration conversion element provided at a predetermined distance from the vibration conversion element, a second input connected to the second electric-vibration conversion element and connected to the first electric-vibration conversion element Has a first input, and receives the long-distance mode signal, calculates the distance to the DUT based on the vibration wave and the reflected wave obtained by mixing the signal from the first input and the signal from the second input. , When receiving the short range mode signal, the vibration wave from the first input and the reaction wave from the second input are received. Computation means for computing the distance to the object to be measured based on the wave, between the first electric-vibration conversion element and the second electric-vibration conversion element and between the first electric-vibration conversion element and the calculation means A distance measuring device comprising: switch means provided between the control means and control means for controlling opening / closing of the switch means and outputting a long-distance mode signal and a short-distance mode signal to a computing means.
【請求項3】請求項2に係る距離測定器において、 演算手段からの演算結果が所定値より小さい場合には制
御手段がスイッチ手段に対して遠距離モード信号を出力
し、演算結果が所定値より大きい場合は制御手段がスイ
ッチ手段に対して近距離モード信号を出力すること、 を特徴とする距離測定器。
3. The distance measuring device according to claim 2, wherein when the calculation result from the calculation means is smaller than the predetermined value, the control means outputs a long distance mode signal to the switch means and the calculation result is the predetermined value. The distance measuring device, wherein the control means outputs a short-range mode signal to the switch means when the value is larger.
【請求項4】請求項2に係る距離測定装置において、 制御手段は遠距離モード信号を出力している時には第一
の電気−振動変換手段及び第二の電気−振動変換手段か
ら発射される振動波が位相合成を起こすように両電気−
振動変換手段に与えられる駆動信号パルスを制御するこ
と、 を特徴とする距離測定器。
4. The distance measuring device according to claim 2, wherein the control means outputs the vibrations emitted from the first electric-vibration converting means and the second electric-vibration converting means when outputting the long-distance mode signal. So that the waves cause phase synthesis-
A distance measuring device characterized by controlling a drive signal pulse applied to the vibration converting means.
【請求項5】駆動信号を電気−振動変換素子に与えて被
測定物に対して振動波を発射し、被測定物からの反射波
を電気−振動変換素子で受けて反射波を得て、振動波と
反射波に基づき被測定物までの距離を算出する距離測定
器であって、 駆動信号を出力する駆動源、 駆動源に接続された複数の電気−振動変換素子から構成
された第一電気−振動変換素子群及び第二電気−振動変
換素子群、 前記第一電気−振動変換素子群に接続された第一入力及
び前記第二電気−振動変換素子群に接続された第二入力
を有するとともに、遠距離モード信号を受けて第一入力
からの信号と第二入力からの信号を混合して得られる振
動波と反射波に基づき被測定物との距離を演算し、近距
離モード信号を受けて第一入力からの振動波と第二入力
からの反射波に基づき被測定物との距離を演算する演算
手段、 近距離モード信号を受けて前記第一電気−振動変換素子
群を送信素子として選択し、遠距離モード信号を受けて
前記第一電気−振動変換素子群及び前記第二電気−振動
変換素子群を送受信素子として選択するスイッチ手段、 スイッチ手段及び演算手段に対して遠距離モード信号及
び近距離モード信号を出力する制御手段、 を備えたことを特徴とする距離測定器。
5. An electric-vibration conversion element is provided with a drive signal to emit a vibration wave to an object to be measured, and a reflected wave from the object to be measured is received by the electric-vibration conversion element to obtain a reflected wave. A distance measuring device for calculating a distance to an object to be measured based on an oscillating wave and a reflected wave, comprising: a drive source that outputs a drive signal; and a first electric-vibration conversion element connected to the drive source. An electric-vibration conversion element group and a second electric-vibration conversion element group, a first input connected to the first electric-vibration conversion element group and a second input connected to the second electric-vibration conversion element group. In addition to receiving the long distance mode signal, the distance from the DUT is calculated based on the vibration wave and the reflected wave obtained by mixing the signal from the first input and the signal from the second input, and the short distance mode signal is calculated. In response to the vibration wave from the first input and the reflected wave from the second input. Calculating means for calculating the distance to the object to be measured, receiving the short-distance mode signal, selecting the first electric-vibration conversion element group as transmission elements, and receiving the long-distance mode signal, the first electric-vibration conversion A switch means for selecting the element group and the second electric-vibration conversion element group as a transmitting / receiving element, and a control means for outputting a long-distance mode signal and a short-distance mode signal to the switch means and the arithmetic means. And a distance measuring device.
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