JPH0850177A - 超音波式距離測定装置 - Google Patents
超音波式距離測定装置Info
- Publication number
- JPH0850177A JPH0850177A JP18382594A JP18382594A JPH0850177A JP H0850177 A JPH0850177 A JP H0850177A JP 18382594 A JP18382594 A JP 18382594A JP 18382594 A JP18382594 A JP 18382594A JP H0850177 A JPH0850177 A JP H0850177A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- measured
- distance
- reflected wave
- ultrasonic
- Prior art date
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- Pending
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 被測定物の表面Ａに超音波を発射するととも
にその反射波を受信し、この発射時刻から受信時刻まで
の時間に基づき、被測定物までの距離を求める超音波式
距離測定装置において、反射波の受信時刻を、その波形
信号ｂの時間的重心位置Ｂにおける時点とみなすように
したものである。 【効果】 被測定物の表面が傾斜して、その受波信号が
時間軸方向で拡がりがある場合でも、ほぼその傾斜面の
中央部までの距離が得られ、単にしきい値、ピークでも
って受信時刻を検出する場合に比べて、測定距離にばら
つきが殆ど無くなり、したがって正確な測定を行うこと
ができる。
にその反射波を受信し、この発射時刻から受信時刻まで
の時間に基づき、被測定物までの距離を求める超音波式
距離測定装置において、反射波の受信時刻を、その波形
信号ｂの時間的重心位置Ｂにおける時点とみなすように
したものである。 【効果】 被測定物の表面が傾斜して、その受波信号が
時間軸方向で拡がりがある場合でも、ほぼその傾斜面の
中央部までの距離が得られ、単にしきい値、ピークでも
って受信時刻を検出する場合に比べて、測定距離にばら
つきが殆ど無くなり、したがって正確な測定を行うこと
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波式距離測定装置
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波式距離測定装置においては、超音
波を被測定物に発射してその反射波を検出し、この発射
から反射波の検出までに要した時間に基づき、被測定物
までの距離が求められていた。
波を被測定物に発射してその反射波を検出し、この発射
から反射波の検出までに要した時間に基づき、被測定物
までの距離が求められていた。
【０００３】従来、図４（ａ）に示すような、パルス出
状の超音波信号ｇを発射して、その反射波である受波信
号の受信時刻を検出する場合、図４（ｂ）に示すよう
に、受波信号ｈのレベルが、所定のしきい値Ｅを超えた
時刻、またはそのピークＦにおける時点を受信時刻とし
ていた。
状の超音波信号ｇを発射して、その反射波である受波信
号の受信時刻を検出する場合、図４（ｂ）に示すよう
に、受波信号ｈのレベルが、所定のしきい値Ｅを超えた
時刻、またはそのピークＦにおける時点を受信時刻とし
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、受波信号
の受信時刻を、所定のしきい値ＥまたはピークＦに基づ
き検出した場合、図５（ａ）に示すように、被測定物の
表面Ａが、超音波式距離測定装置における送受波器５１
の超音波発射方向に対して傾斜している場合、図５
（ｂ）に示すように、その受波信号ｉが時間軸方向で拡
がってしまう。これは、送受波器５１から発射された超
音波が拡がるためである。
の受信時刻を、所定のしきい値ＥまたはピークＦに基づ
き検出した場合、図５（ａ）に示すように、被測定物の
表面Ａが、超音波式距離測定装置における送受波器５１
の超音波発射方向に対して傾斜している場合、図５
（ｂ）に示すように、その受波信号ｉが時間軸方向で拡
がってしまう。これは、送受波器５１から発射された超
音波が拡がるためである。
【０００５】そして、被測定物の表面Ａに凹凸がある場
合には、ピークがいくつも現れ、したがってこの超音波
式距離測定装置においては、最初にピークが現れた時点
（または、最初にしきい値を超えた時点）を受信時刻と
みなしてしまい、したがって被測定物の表面Ａの凹凸状
態に影響を受けて、測定距離にばらつきが生じ、このた
め正確な被測定物までの距離が得られないという問題が
あった。
合には、ピークがいくつも現れ、したがってこの超音波
式距離測定装置においては、最初にピークが現れた時点
（または、最初にしきい値を超えた時点）を受信時刻と
みなしてしまい、したがって被測定物の表面Ａの凹凸状
態に影響を受けて、測定距離にばらつきが生じ、このた
め正確な被測定物までの距離が得られないという問題が
あった。
【０００６】そこで、本発明は上記問題を解消し得る超
音波式距離測定装置を提供することを目的とする。
音波式距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の超音波式距離測定装置は、被測定物に超音
波を発射するとともにその反射波を受信し、この発射時
刻から受信時刻までの時間に基づき、被測定物までの距
離を求める超音波式距離測定装置において、反射波の受
信時刻を、その波形信号の時間的重心位置における時点
とみなすようにしたものである。
め、本発明の超音波式距離測定装置は、被測定物に超音
波を発射するとともにその反射波を受信し、この発射時
刻から受信時刻までの時間に基づき、被測定物までの距
離を求める超音波式距離測定装置において、反射波の受
信時刻を、その波形信号の時間的重心位置における時点
とみなすようにしたものである。
【０００８】
【作用】上記の構成によると、反射波の受信時刻を、そ
の波形信号の時間的重心位置における時点とみなすよう
にしたので、例えば被測定物の表面が傾斜して、その受
波信号が時間軸方向で拡がりがある場合でも、ほぼその
傾斜面の中央部までの距離が得られ、従来のように、単
にしきい値、ピークなどに基づいて受信時刻を検出する
場合に比べて、測定距離にばらつきが殆ど無くなり、し
たがって正確な測定を行うことができる。
の波形信号の時間的重心位置における時点とみなすよう
にしたので、例えば被測定物の表面が傾斜して、その受
波信号が時間軸方向で拡がりがある場合でも、ほぼその
傾斜面の中央部までの距離が得られ、従来のように、単
にしきい値、ピークなどに基づいて受信時刻を検出する
場合に比べて、測定距離にばらつきが殆ど無くなり、し
たがって正確な測定を行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３に基づ
き説明する。まず、図１に基づき、本実施例における超
音波式距離測定装置の概略構成を説明する。
き説明する。まず、図１に基づき、本実施例における超
音波式距離測定装置の概略構成を説明する。
【００１０】図１（ａ）に示すように、この超音波式距
離測定装置１は、超音波を被測定物の表面Ａに発射して
その反射波を受信し、この発射時刻から受信時刻までの
到達時間を求めるとともに、この時間を２で割り、この
時間に音速を掛けることにより、被測定物の表面Ａまで
の距離を求めるものである。
離測定装置１は、超音波を被測定物の表面Ａに発射して
その反射波を受信し、この発射時刻から受信時刻までの
到達時間を求めるとともに、この時間を２で割り、この
時間に音速を掛けることにより、被測定物の表面Ａまで
の距離を求めるものである。
【００１１】すなわち、この超音波式距離測定装置１
は、超音波を発射するとともにその反射波を受信するた
めの送受波器２と、この送受波器２からの超音波の発射
を制御する送波制御器３と、上記送受波器２により受信
した反射波を増幅する受波信号前置増幅器４と、この受
波信号前置増幅器４で増幅された受波信号から所定の信
号を取り出す検波器５と、この検波器５で取り出された
検波信号を入力して、その受信時刻を求めるとともにこ
の受信時刻から被測定物の表面Ａまでの距離を演算する
信号処理装置６と、この信号処理装置６で演算により求
められた距離を表示する表示器７とから構成されてい
る。
は、超音波を発射するとともにその反射波を受信するた
めの送受波器２と、この送受波器２からの超音波の発射
を制御する送波制御器３と、上記送受波器２により受信
した反射波を増幅する受波信号前置増幅器４と、この受
波信号前置増幅器４で増幅された受波信号から所定の信
号を取り出す検波器５と、この検波器５で取り出された
検波信号を入力して、その受信時刻を求めるとともにこ
の受信時刻から被測定物の表面Ａまでの距離を演算する
信号処理装置６と、この信号処理装置６で演算により求
められた距離を表示する表示器７とから構成されてい
る。
【００１２】上記信号処理装置６においては、図１
（ｂ）に示すように、例えば被測定物の表面Ａが、超音
波の発射方向に対して傾斜している場合、送波信号ａに
対する反射波における波形信号ｂの時間軸方向の幅が長
くなる。
（ｂ）に示すように、例えば被測定物の表面Ａが、超音
波の発射方向に対して傾斜している場合、送波信号ａに
対する反射波における波形信号ｂの時間軸方向の幅が長
くなる。
【００１３】そして、例えば被測定物の表面Ａに凹凸が
ある場合には、その波形信号にピークが幾つも現れる
が、このピークにおける時点を受信時刻とせずに、図１
（ｂ）に示すように、波形信号ｂの時間軸方向における
重心位置（中心位置）Ｂを受信時刻とみなし、この受信
時刻に基づき、被測定物の表面Ａまでの距離Ｌが、演算
により求められる。
ある場合には、その波形信号にピークが幾つも現れる
が、このピークにおける時点を受信時刻とせずに、図１
（ｂ）に示すように、波形信号ｂの時間軸方向における
重心位置（中心位置）Ｂを受信時刻とみなし、この受信
時刻に基づき、被測定物の表面Ａまでの距離Ｌが、演算
により求められる。
【００１４】例えば、図２および図３に示すように、各
受波信号の波形信号ｃ，ｄが時間軸方向において、拡が
りがあるとともに、例えば異なる位置にピークｅ，ｆが
出現している場合には、それぞれその時間軸方向におけ
る重心位置Ｃ，Ｄが、受信時刻とみなされる。
受波信号の波形信号ｃ，ｄが時間軸方向において、拡が
りがあるとともに、例えば異なる位置にピークｅ，ｆが
出現している場合には、それぞれその時間軸方向におけ
る重心位置Ｃ，Ｄが、受信時刻とみなされる。
【００１５】このように、被測定物の表面が傾斜してい
る場合、受波信号が、その時間軸方向において拡がると
ともにその時間軸方向において異なる位置にピークが出
現するが、このような場合でも、得られた測定距離に殆
どばらつきがなく、したがって安定した測定を行うこと
ができる。
る場合、受波信号が、その時間軸方向において拡がると
ともにその時間軸方向において異なる位置にピークが出
現するが、このような場合でも、得られた測定距離に殆
どばらつきがなく、したがって安定した測定を行うこと
ができる。
【００１６】例えば、水中で測定を行う際に、被測定物
の表面が３０度傾斜している場合、反射波の波形信号の
拡がりが時間軸において、８０μｓとなり、この拡がり
での測定距離における最大誤差は、水中での音速を１５
００ｍ／ｓとすると、１２０ｍｍとなり、この範囲内で
測定距離にばらつきが発生することになる。
の表面が３０度傾斜している場合、反射波の波形信号の
拡がりが時間軸において、８０μｓとなり、この拡がり
での測定距離における最大誤差は、水中での音速を１５
００ｍ／ｓとすると、１２０ｍｍとなり、この範囲内で
測定距離にばらつきが発生することになる。
【００１７】したがって、本実施例における超音波式距
離測定装置の構成によると、このような大きい範囲での
誤差を、殆ど無くすことができる。ところで、この超音
波式距離測定装置は、例えば水路内を自動的に航行する
水中ロボットなどに搭載されて、水路の壁面までの距離
を測定する場合に使用されたり、また陸上においても、
距離を正確に測定する必要がある場合に使用されるもの
である。
離測定装置の構成によると、このような大きい範囲での
誤差を、殆ど無くすことができる。ところで、この超音
波式距離測定装置は、例えば水路内を自動的に航行する
水中ロボットなどに搭載されて、水路の壁面までの距離
を測定する場合に使用されたり、また陸上においても、
距離を正確に測定する必要がある場合に使用されるもの
である。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、反
射波の受信時刻を、その波形信号の時間的重心位置にお
ける時点とみなすようにしたので、例えば被測定物の表
面が傾斜して、その受波信号が時間軸方向で拡がりがあ
る場合でも、ほぼその傾斜面の中央部までの距離が得ら
れ、従来のように、単にしきい値、ピークなどに基づき
受信時刻を検出する場合に比べて、測定距離にばらつき
が殆ど無くなり、したがって正確な測定を行うことがで
きる。
射波の受信時刻を、その波形信号の時間的重心位置にお
ける時点とみなすようにしたので、例えば被測定物の表
面が傾斜して、その受波信号が時間軸方向で拡がりがあ
る場合でも、ほぼその傾斜面の中央部までの距離が得ら
れ、従来のように、単にしきい値、ピークなどに基づき
受信時刻を検出する場合に比べて、測定距離にばらつき
が殆ど無くなり、したがって正確な測定を行うことがで
きる。
【図１】本発明の一実施例における超音波式距離測定装
置の概略構成を示すブロック図である。
置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例における受波信号の波形を示す図であ
る。
る。
【図３】同実施例における受波信号の波形を示す図であ
る。
る。
【図４】従来例の超音波式距離測定装置における受信時
刻の検出方法を説明する信号波形図である。
刻の検出方法を説明する信号波形図である。
【図５】従来例における超音波式距離測定装置による測
定状態を示す側面図である。
定状態を示す側面図である。
Ａ 表面 １ 超音波式距離測定装置 ２ 送受波器 ４ 受波信号前置増幅器 ６ 信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 厚三 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 八田 孝 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物に超音波を発射するとともにその
反射波を受信し、この発射時刻から受信時刻までの時間
に基づき、被測定物までの距離を求める超音波式距離測
定装置において、反射波の受信時刻を、その波形信号の
時間的重心位置における時点とみなすようにしたことを
特徴とする超音波式距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382594A JPH0850177A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 超音波式距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382594A JPH0850177A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 超音波式距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850177A true JPH0850177A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16142511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18382594A Pending JPH0850177A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 超音波式距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850177A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103573261A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-12 | 中国石油天然气集团公司 | 一种井下超声波顶底板测量方法及装置 |
| JP2014035226A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Jvc Kenwood Corp | 音源方向検出装置、音源方向検出方法、音源方向検出プログラム |
| CN104236490A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-12-24 | 郑翔 | 混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法 |
| CN105509665A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 公安部天津消防研究所 | 一种基于超声波原理的测点空间位移测量装置及方法 |
| CN105571539A (zh) * | 2014-10-10 | 2016-05-11 | 桂林电子科技大学 | 一种便携式的乔木树高及其相对坐标测量仪 |
| CN105588523A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-18 | 国网浙江慈溪市供电公司 | 一种测量方法以及测量装置 |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP18382594A patent/JPH0850177A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103573261A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-12 | 中国石油天然气集团公司 | 一种井下超声波顶底板测量方法及装置 |
| JP2014035226A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Jvc Kenwood Corp | 音源方向検出装置、音源方向検出方法、音源方向検出プログラム |
| CN104236490A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-12-24 | 郑翔 | 混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法 |
| CN105571539A (zh) * | 2014-10-10 | 2016-05-11 | 桂林电子科技大学 | 一种便携式的乔木树高及其相对坐标测量仪 |
| CN105509665A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 公安部天津消防研究所 | 一种基于超声波原理的测点空间位移测量装置及方法 |
| CN105509665B (zh) * | 2015-11-30 | 2018-01-12 | 公安部天津消防研究所 | 一种基于超声波原理的测点空间位移测量装置及方法 |
| CN105588523A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-18 | 国网浙江慈溪市供电公司 | 一种测量方法以及测量装置 |
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