JPH08507607A - パルスエコー方式で動作する間隔センサの受信信号における有効信号と障害信号の識別および分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第１のステップで、受信された超音波信号中の各局所最大値に個々のエコーを割り当てる。引き続き、個々のエコーに対して、各個々のエコーの時間位置、振幅および形状係数のような特徴的メルクマールを検出する。第２のステップで、前記のメルクマールにファジー評価を施す。メルクマールは評価部の入力パラメータを形成する。結果として、各個別のエコーごとに多重エコー確率を得ることが出来る。この知識により、アプリオリ知識とヒストリーの知識を用いて、例えば容器内の内容物の充填高さに関する結論を引き出すことが出来る。この容器では内容物の表面が時折、攪拌機により超音波に対して覆い隠される。

Description

【発明の詳細な説明】 パルスエコー方式で動作する間隔センサの受信信号における有効信号と障害信 号の識別および分離方法 本発明は、測定確実性を高め、障害信号の抑圧を改善した、パルス−エコー法 に基づく超音波間隔センサに関する。重要な適用分野は、工具を位置決めするた めの無接触間隔測定、衝突防止、または充填状態測定技術である。 超音波センサは公知である。超音波センサは、センサと音波反射性対象物との 間隔を、センサから対象物および対象物からセンサまでの音波信号の伝搬時間を 測定することによって検出する。この場合エコーは通常次のようにして検出され る。すなわち、受信信号における所定の閾値の上回りを評価するのである。この 間隔測定法法は通常は、最初に検知されたエコーの伝搬時間を評価する。これに 対し場合によって生じる、センサの検出領域にある他の対象物からの後続のエコ ーは処理しない。Magori，V,;Walker，H.：Ultrasonic Presence Sensors with Wide Range and High Local Resolution．IEEE Trans．Ultrasonics，Ferroelec trics and Frequency Control，UFFC-34，No．2，Mar．1987 pp.202-211による 時間窓によってエコー信号に対する信頼性のある検知領域を所望のように変化す ることができる。このようにして、センサまで種々異なる間隔を有する対象物の エコーを検出することができる。これは、評価時間窓を周期的に測定領域上を移 動することによって行う。その際、個々のエコーの解像度と測定持続時間は時間 窓の比較的僅かな長さにより上昇する。 さらに、超音波エコー信号を処理するための方法が公知である。この方法では 、受信信号がデジタル走査され、メモリにファイルされる。その際、受信信号は エコー信号の復調された包絡曲線であり得る（欧州特許第０４５９３３６号）。 信号処理は、受信信号の記録に続いてエコーを適切な方法（例えば適応フィルタ ＋閾値検出）で抽出することにより行う。このようにして測定内に発生するすべ てのエコーを検知することができる。 さらに、受信信号に含まれる不所望のエコーを抑圧するための方法が公知であ る。この不所望のエコーは例えば、センサの検出領域に測定対象物の他に存在す る障害となる対象物により生じる。障害対象物が空間的に固定されており、同時 に測定対象物の運動領域が制限されていれば、障害エコーを評価時間窓を適切に 選択することにより十分に抑圧することができる。 さらに、障害対象物を次のようにして抑圧できることが公知である。すなわち 、測定対象物がセンサの検出領域にない学習フェーズでまずすべての障害対象物 エコーを検出し、メモリにファイルするのである（ドイツ連邦共和国特許第３３ ３７５９０号）。測定動作の間、実際に検出されたエコーは学習したエコーと比 較される。十分に一致する場合にはこのエコーを障害対象物エコーとして分類し 、相応に抑圧する。一方、その他のエコーは測定対象物に割り当てられる。 刊行物、ドイツ連邦共和国特許第３３３７６９０号と欧州特許第０４５９３３ ６号には、センサと対象物との間の複数反射に起因する障害エコーを次のように して除去することが公知である。すなわち評価すべき最大伝搬時間を制限し、こ れによりこの伝搬時間外に発生するエコーを無視するのである。欧州特許第０４ ５９３３６号に示された解決手段では、付加的にエコー振幅を多重エコー抑圧に 対する基準として評価する。しかしセンサの検出領域に複数の対象物がある測定 状況ではこの方法は適しない。 さらに障害エコーを妥当性検査に基づいて抑圧する方法が公知である（ドイツ 連邦共和国特許第３８２０１０３号、同第３８２１５７７号）。測定状況を変化 させ得る勾配は対象物の有限の運動速度により制限されるから、エコーはその時 間的位置と振幅が先行する測定状況に基づいて十分に妥当性があるときだけ評価 される。このようにして特に、偶然的に発生する障害信号を確実に抑圧すること ができる。 超音波間隔センサにおいてエコー信号を評価するた めの上記の方法はすべて、受信信号に検知された各エコー（偶然的に発生した障 害信号でない）に、評価すべき最大伝搬時間内で対象物を割り当て、エコーの音 波伝搬時間からセンサまでの距離が得られる点で共通である。これら公知の方法 の欠点は、これにより例えばセンサとただ１つの測定対象物との間の多重反射に よりエコーが発生し、これが評価すべき最大伝搬時間の外にないと、間違って別 の実際には存在しない対象物に割り当てられることである。このことは測定状況 の判定の際に、特に測定対象物とセンサとの間隔が小さい場合に非常に大きな誤 差に結びつく。 音波変換器とセンサの検出領域にある対象物との間で、音波信号が複数回反射 されることがある。対象物とセンサとの間隔、対象物反射性および音波変換器の 幾何構成並びに伝播減衰度に依存して、この多重エコーは多かれ少なかれ急速に 減衰する。変換器表面および反射器表面が平坦な場合、並びに変換器と対象物と の間の距離が小さい場合は、多重エコーの減衰定数は音波伝搬時間と同じオーダ ーである。これは、センサから対象物までの往復距離から得られる。これにより 、同じ対象物の複数のエコーが受信信号に検知される。複数の対象物がセンサの 検出領域にあれば、付加的な障害エコーが発生し得る。これの原因はただ１つの 対象物間に複数の反射経路があるか、または異なる対象物での多重反射である。 公知のエコー信号処理方法にはすべて、多重反射により発生した障害エコーを 検知された対象物エコーから区別することができないという問題がある。このこ とは実際には多数生じる状況においてエラー測定に結びつく。 本発明の課題は、上記の障害エコーを除去する方法を提供することである。 この課題は請求の範囲第１項に記載された方法により解決される。 本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。 本発明は有利には、対象物選択性の測定特性を有するインテリジェント型間隔 センサ、とりわけ障害対象物により困難な条件下での間隔測定に適する。 以下本発明を、実施例の示された図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、パルス−エコー法の基本を示す線図である。 図２は、変換器または異なる対象物間での音波信号の反射による多重エコーの 発生を示す線図である。 図３は、個々のエコーのメルクマールを示す線図である。 図４は、多重エコー評価の基本を示す線図である。 図５は、例えば撹拌機により、エコープロフィールが時間的に変化する場合の エコープロフィール評価を 示す線図である。 図６は、学習されたエコープロフィール（ティーチ・イン・プロフィール）と の比較によるエコープロフィール評価を示す線図である。 図７は、エコー検知およびエコーメルクマール抽出のための音波装置のブロッ ク回路図である。ここではマイクロコントローラが測定の制御および評価を行う 。 無接触超音波間隔測定は、音波変換器と測定対象物との往復の音波信号の伝搬 時間検出に基づく （パルス−エコー法）。基本が図１に示されている。パルス 状送信信号Ｓは周期的に送信され、反射器（測定対象物）で反射され、超音波変 換器の出力側に時間ｔ_eだけ遅延されて発生する。通常は、高周波受信信号の包 絡曲線信号ＨＫだけが評価される。測定領域は選択された音波周波数に応じて数 ｍｍから数１０ｍに達する。超音波により比較的僅かなコストで音波伝播方向で の高い距離解像度が達成される。光学的装置と比較した重要な利点は、埃や照明 環境、また測定対象物の材料特性、色および表面の粗さの影響をほぼ受けないこ とである。エコー信号の形状および振幅は対象物の配置および幾何形状に大きく 依存する。その原因は、濃淡差、反射および干渉である。これらは間隔測定に対 して障害量として作用する。別の問題は、反射の良い対象物の場合は、受信信号 の反射のため変換器に頻繁に多重 エコーが発生することである。この多重エコーは別の対象物が存在していると間 違うことがある（図２参照）。これはセンサにより短い対象物間隔のみを測定す るのではない場合に常にクリティカルである。 送信信号Ｓは超音波変換器ＵＳＷから送信される。送信信号はまず、対象物Ｏ_a で反射される。Ｅ_aは対象物Ｏ_aの最初の有効信号の包絡曲線ＨＫを表す。第２ のエコーＥ_a'（第１の多重エコー）は、対象物ｂから発生する第２の有効信号Ｅ_b の前に超音波変換器ＵＳＷに到着する。Ｅ_a"は対象物Ｏ_aの第２の多重エコー、 Ｅ_a"'は第３の多重エコーである。Ｅ_b'は対象物Ｏｂの第１の多重エコーである 。Ｅ_ab'は、対象物Ｏ_aとＯ_bとの間の寄生反射経路により発生する。 エコーないしその包絡曲線には以下のインデックスが付され、伝搬時間は次の ように形成される。 充填状態測定の場合は、しばしば複数の障害量が同時に作用する。内容物の表 面で散乱されたエコーの振 幅は一般的に、内容物の上にある支材や他の構造要素により惹起された反射ない し多重エコーよりも小さい。これに時折、撹拌機による濃淡、並びに容器壁の堆 積が加わる。別の障害量は空気乱流および障害音波により生じ、これは２０ｄＢ 以上の振幅変動に作用することがある。 信号処理の課題は、充填物表面から到来したエコーを高い信頼性で分離するこ とである。受信信号における個々のエコーの包絡線は必ずしも有意な差を有して いないから、信号形状に基づいた簡単な識別は実際にはほとんど不可能である。 したがって、有効信号と障害量の分離はファジー評価ユニットにより行われる 。入力量としてここでは、 −エコー信号を表すためのメルクマール −複数の個々のエコー間の関係を表すためのメルクマール −ヒストリー −アプリオリ知識 が作用する。 アプリオリ知識は、常に状況固有のものである。充填状態測定の場合には、充 填物が、多重エコーではないもっとも離れたエコーに配属される。アプリオリ知 識として容器内の固定目標物に関する知識（例えばティーチ−イン−エコープロ フィールの形態）並びに最大充填速度および最大流出速度を利用することができ る。ヒストリーを考慮することは、誤測定を抑圧し、ドリフト発生を補償するた めの妥当性検査を可能にする。 個々の測定のエコープロフィールは有意基準（図３）に基づいて評価しなけれ ばならない。実行された検査は、それぞれのエコーを十分に良好に以下のメルク マールにより表すことのできることを示している。 −最大伝搬時間ｔ_eの時間的位置 −最大信号振幅Ａ_e −（最大値の６ｄＢ幅からの）形状係数Ｆ_e 評価コストを簡単にするためには包絡曲線の記録だけで十分である。それぞれ ２つのエコー相互間の関係を表すための全体的メルクマールはそこから導出され たパラメータである。 各多重エコーは、１つまたは複数の先行するエコーから導出されて特徴づけら れる。自分の多重エコーであり得るこれらの先行エコーから、音波信号の空間的 発散並びに周波数に依存する伝播減衰を考慮して、多重エコーのメルクマールに 対する予測値が検出される。 時点ｔ_eで発生する有効エコーは、通常は時点２ｔ_eでの１次多重エコー、時点 ３ｔ_eでの２次多重エコー等々を有する。箇所ｋにおける多重エコーの予測伝搬 時間ｔ_eに対しては次式が当てはまる（図２も参照）。 ｔ_ek＝ｔ_ei＋ｔ_ej （１≦ｉ≦ｋ、１≦ｊ≦ｋ） ｉ，ｊ，ｋ：エコーインデックス；比較的に高いインデックスは大きな伝搬時間 に相応する。 ｉ＝ｊ：箇所ｉにおける対象物の第１の多重エコー 付加的な多重エコーは複数の個々の対象物間の反射経路によって引き起こされ る。最も簡単な場合（反射器として薄いプレート）、次式が当てはまる。 ｔ_ek＝ｔ_ej＋（ｔ_ej−ｔ_ej） （ｉ≠ｊ；１≦ｉ、ｊ＜ｋ） 信号の振幅により損失の発生について予測することができる。振幅は少なくと も係数１／ｒで減衰する。ここでｒは超音波変換器までの距離である。これに加 えて、減衰度αは約０．０１５ｄＢ／λである。しかしこの減衰はさらに格段に 大きいこともあり、例えば発生する反射係数に依存する。箇所ｋでの多重エコー の振幅Ａ_eに関しては、図２参照、先行エコーｉおよびｊから合成されるＥ_a、Ｅ_a' 、Ｅ_a"、Ｅ_a"'は音波ビーム（Ａ_e〜１／ｔｅ）の拡散および伝播減衰に基づき 、異なる対象物間に反射経路がなければ次の条件を満たさなければならない。 Ａ_ek・ｔ_ek＜ｍｉｎ｛（Ａ_ei・ｔ_ei）；（Ａ_ej・ｔ_ej）｝ （ｉ，ｊ＜ｋ） 多重エコーに対しては２つの対象物間の反射経路により、ｉとｊに対して少な くとも次式が成り立つ。 Ａ_ek・ｔ_ek＜ｍａｘ｛（Ａ_ei・ｔ_ei）；（Ａ_ej・ｔ_ej）｝ （ｉ，ｊ＜ｋ） エコーの信号形状は、例えば立ち上がり時間および／または消滅時間または振 幅と幅との関係等の種々のパラメータにより特徴づけることができる。実際には 、複数の信号形状パラメータから導出された形状係数Ｆ_eが有利である。本発明 の枠内で発展された評価方法に対しては、形状係数が包絡線として次のように検 出される（図３参照）。 Ｆ_e＝（Ｂ_a／６ｄＢ）／（Ｂ_e／６ｄＢ） ここでＢ_aは、最大振幅Ａ_eの到達時点とその左にある６ｄＢ降下との間で経過 した時間である。Ｂ_eは、最大振幅Ａ_eの信号がその右にある６ｄＢ降下までに減 少するのに経過した時間である。 平坦なまたは単純に規則正しく湾曲する面での反射の場合は、信号形状は実質 的にそのままである。この場合は多重エコーは所属の先行エコーｉとｊと同じよ うな包絡線を有する。 Ｆ_ek￥￥￥Ｆ_ei、Ｆ_ej エコーを有効エコーまたは多重エコーとして分類するための方法は、各検知さ れたエコーのメルクマールを、先行エコーから算出された予測値と比較すること に基づく。そのためには、正規化されたメルクマールの差が特に有利であること が示されている。 Ｄ_Mm＝（Ｍ_mesm−Ｍ_erwm）／Ｍ_erwm Ｍ_mes：測定されたメルクマールｍ、ここでメルクマールｍはｔ_e、Ａ_eまたはＦ_e とすることができる。 Ｍ_erw：メルクマールｍの予想値。 Ｄ_Mm：スケーリングされたメルクマールの差 具体的な例では、小さな差は、比較的に高い確率を有する当該のエコーが“多 重エコー”クラスに割り当てられたことを意味する。上に述べた音波伝播への影 響係数により予測値Ｍ_erwは常に推定値である。多重エコー評価を行う際のイエ ス／ノー２値決定はしたがってほとんど意味がない。そのため、差値Ｄ_Miがファ ジー評価ユニットに対する入力量として使用される。図４ａは、測定状況と所属 のエコープロフィールに基づいて２つの部分エコー（Ｅ_a"とＥ_e）の例での方法 を示す。デファジーの結果として、各部分エコーに多重エコー確率Ｐ_MFEを表す 値が配属される（図４ｂ）。座標はここでは有効エコーＰ_neoに対する確率であ る。この確率は多重エコー確率Ｐ_MFEの補数である。図４ａでｋｌは小さな差、 ｍｔは中程度の差、ｇｒは大きな差、ｎ−ｇｒは負の大きな差、ｐ−ｇｒは正の 大きな差、ｓ−ｇｒは非常に大きな差、ｍ−ｋｌは中程度の小さな差、ｍ−ｇｒ は中程度の大きな差、そしてｓ−ｇｒは非常に大きな差を表す。 センサの検出領域における対象物の運動速度は常に制限されているから、エコ ープロフィールは測定サイクル毎に跳躍的に変化することはない。この知識は通 常、個々のエコーの妥当性検査に使用される。一方、状況変化の速度が正確に既 知であることは非常に希で あり、エコーは空気の運動または時折の濃淡により大きく変動するから、閾値を 固定した方法は制限的にしか適しない。 ここに紹介された充填状態センサは妥当性検査を、フアジー規則を用いて行う 。ここでは実際の測定の各エコーが先行する測定サイクルのエコーと比較される 。良好な一致は、伝搬時間差も多重エコー確率Ｐ_MFEも小さいときに存在する。 “小さい”、“中程度”、“大きい”伝搬時間差に対する絶対値は例えば、最大 充填速度および測定率から得られる。先行する測定のエコーとの一致の品質に応 じて、実際のエコーの有効エコー確率Ｐ_NEo＝１−Ｐ_MFEに対する値は、デファジ ーから導出された重み付け係数と乗算される。エコーが突然消失した場合（例え ば撹拌機により覆われた）、瞬時のプロフィールは比較的重要でない先行する測 定のからの相応のエコーにより補完される。このようにして、それぞれ最後の測 定は、複数の先行する測定サイクルからの重み付けされた蓄積結果を含む。図５ にはこの方法が概略的に示されている。 同時に複数の対象物がある場合の超音波間隔測定の際の基本的問題は、真の対 象物エコーが多重エコーまたは他の障害反射により覆い隠されてしまうことであ る。充填状態測定の際には、充填物により反射された音波信号を確実に検知する という課題がある。その振幅は固定物エコーよりも非常に小さいことがある。本 発明の方法は付加的に、学習フェーズで記憶された固定物エコープロフィール（ センサの測定領域に周期的に存在する撹拌機も含む）と本来の測定動作で記録さ れた信号経過との比較を利用する。この比較は以下、従来の充填状態センサとは 異なり、ファジー規則を用いて実行される。“良好な”一致を有するエコーは固 定物に配属され、後続の処理に対してあまり重要でないと評価される。その他の エコーから、多重エコー確率の小さい最大伝搬時間を有するエコーが充填物に割 り当てられる。検知されたすべてのエコーが学習された経過を有し、十分に良好 に一致すれば（例えば充填物が固定物の高さにあるとき）、後者のエコーが高い 有効エコー確率で評価される。学習エコープロフィールと測定されたエコープロ フィールとの差の評価は前に説明したのと同じように行われる。この方法は図６ ａ〜ｅに示されている。曖昧な評価の利点はドリフトの補償およびこれによるテ ィーチ−イン経過の適応サーボに見ることができる。 内容物の表面でも反射条件が不利な場合には、本来の興味の対象である充填状 態エコーが時折、測定装置のノイズ限界の領域にすでに現れる。この場合は、有 効エコーの検知が複数の測定サイクルにわたり、しばしば散発的にしか可能であ る。他のエラー原因は障害エコーを形成する。このエコーは内容物と容器の構造 的要素との間だの寄生反射経路により発生する。これ は図６ｃに示されている。このエコーは充填状態エコーよりも後に音波受信器に 到着するから、評価により間違って解釈されることがある。 したがって、誤りのある測定値出力を抑圧するために、前に述べた変動評価の 他に、測定結果の付加的な妥当性検査を行う。この検査は入力量として、最後の ｎ番目の測定並びに瞬時に表示された値から最大の有効エコー確率（Ｐ_NEmax） を有する測定値を使用する。表示値は常に、新たな測定値が最大充填速度ないし 流出速度により設定された公差ゾーンにある時に更新され、その際表示計かを平 滑化するため滑らかな平均値形成が行われる。その他の場合、表示値は最後のｎ 番目のサイクルのすべての測定値がこの公差ゾーン内にあり、この表示値が次に 有効エコー確率の高いエコーに対して所定の閾値以上にあるときに初めて上書き される。測定値が不確実に分散している場合には、それぞれ最後に有効である表 示値が保持されたままである。この状態は同時に、エラーフラグにより表示上に 指示される。表示値の妥当性検査は同様にファジー規則により行うことができる 。 前に述べた評価法の概念により、個々のモジュールをステップ毎に検査するこ とができる。複数の反射器による検査状況に基づいてファジーセットは、多重エ コー、時間的変動およびティーチ−イン−プロフィールとの一致を評価するため に個別に調整して最適化す ることができる。 図７は、充填状態測定に対して実現された構成および評価ユニットのブロック 回路図を示す。 マイクロコントローラＭＣにより先行する時間間隔で送信パルスが発生される 。この送信パルスは送信出力段ＳＥを介して音波変換器ＵＳＷに供給される。送 出された音波信号は対象物Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃでの反射の後、エコープロフィール ＥＰとして音波変換器ＵＳＷに戻る。前置増幅器／包絡曲線復調器Ｖを通過した 後、復調されたエコーが得られる。受信信号において所定の閾値を上回ると直ち に、比較器が相応の出力信号を送出し、この信号の前縁がエコー振幅を測定する ためのピーク検知器とエコーの幅（形状係数）を検出するための積分器を作動す る。最大エコー振幅に達すると、ピーク検知器が制御信号を発生し、この制御信 号により伝搬時間測定に使用されるカウンタ／メモリ構成群の内容がバッファメ モリに転送される。比較器信号の後縁により、個々のメルクマールｔｅ、Ａｅ、 Ｆｅがエコー評価のためのファジー評価部に転送される。 ファジー評価部は、多重エコー評価を多重エコー確率Ｐ_-neoの設定により、変 動評価を変動確率Ｐ_neの設定により、学習したエコー（ティーチ−イン）との比 較を確率Ｐ_fuellの設定により、そして妥当性検査を妥当性確率Ｐ_mesの設定によ り引き継ぐ。多重エコー 評価と変動評価はその適用で充填状態測定にのみ制限されない。これに対し、学 習したエコーとの比較および妥当性検査は充填状態測定固有のものである。 択一的に、完全な受信信号経過ないし復調された包絡曲線をＡ／Ｄ変換器構成 群を用いて走査し、中間記憶することができる。この場合はエコー評価の他にメ ルクマール抽出が相応のソフトウェアにより行われる。 多重エコーを識別するためのエコーメルクマール重み付けは、伝搬時間が最大 の予想力を有することに基づく。エコー振幅はとりわけ、多重エコーおよび有効 エコーが重なるときに重要である。形状係数の重要性はもっとも低い。形状係数 は同じような振幅のエコーが重なるときに多重エコー評価を改善するのに寄与す る。 従来の方法とは異なり、本発明の、ティーチ−イン−エコープロフィールと測 定信号とのファジー比較は、例えば内容物自身により多重反射が形成される倍に 特に有利である。 超音波センサに対して記載された本発明の評価法はまた、無接触で動作し、電 磁波の伝播に基づく測定装置に適用することができる。これには、例えば比較的 大きな距離の対象物位置決めのためのパルス−レーダー−装置および間隔測定の ためのマイクロ波センサが属する。エコー振幅の評価は、それぞれの伝播媒体で 作用する減衰度に、アプリオリ知識によって最適に適合することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年２月２０日 【補正内容】 さらに、超音波エコー信号を処理するための方法が公知である。この方法では 、受信信号がデジタル走査され、メモリにファイルされる。その際、受信信号は エコー信号の復調された包絡曲線であり得る（欧州特許第０４５９３３６号）。 信号処理は、受信信号の記録に続いてエコーを適切な方法（例えば適応フィルタ ＋閾値検出）で抽出することにより行う。このようにして測定内に発生するすべ てのエコーを検知することができる。 また、Advances in Instrumentation and Contorol，Vol 46，第２部、1991， Research Triangle Park，NC，US，Duncan：“Ultrasonics in Solids Level Me asurements”，pp.1355-1366に記載された方法には、送信され後から受信された 超音波信号をマイクロプロセッサによりデジタル変換し、包絡曲線として記憶す ることが記載されている。この方法は、容器の充填状態の測定に関連する。有効 エコーを検出するために、空容器のエコープロフィールを充填された容器のエコ ープロフィールと比較する。さらに、有効エコーを次のようにして識別する。す なわち、容器内に存在する充填物の性質に関する知見とこれを特徴づけるエコー を有効エコーの識別のために使用するのである。 さらに、受信信号に含まれる不所望のエコーを抑圧するための方法が公知であ る。この不所望のエコーは例えば、センサの検出領域に測定対象物の他に存在す る障害となる対象物により生じる。障害対象物が空間的に固定されており、同時 に測定対象物の運動領域が制限されていれば、障害エコーを評価時間窓を適切に 選択することにより十分に抑圧することができる。 さらに、障害対象物を次のようにして抑圧できることが公知である。すなわち 、測定対象物がセンサの検出領域にない学習フェーズでまずすべての障害対象物 エコーを検出し、メモリにファイルするのである（ドイツ連邦共和国特許第３３ ３７５９０号）。測定動作の間、実際に検出されたエコーは学習したエコーと比 較される。十分に一致する場合にはこのエコーを障害対象物エコーとして分類し 、相応に抑圧する。一方、その他のエコーは測定対象物に割り当てられる。 刊行物、ドイツ連邦共和国特許第３３３７６９０号と欧州特許第０４５９３３ ６号には、センサと対象物との間の複数反射に起因する障害エコーを次のように して除去することが公知である。すなわち評価すべき最大伝搬時間を制限し、こ れによりこの伝搬時間外に発生するエコーを無視するのである。欧州特許第０４ ５９３３６号に示された解決手段では、付加的にエコー振幅を多重エコー抑圧に 対する基準として評価する。しかしセンサの検出領域に複数の対象物がある測定 状況ではこの方法は適しない。 請求の範囲 １． パルス−エコー方式で動作する間隔センサの受信信号における有効エコー と障害エコーとを識別および分離する方法において、 １．１ 受信信号の最大値を検知し、各最大値にエコーを配属し、 １．２ エコーの形状を特徴づける形状係数を形成し、記憶し、 １．３ 振幅および最大値の発生時点を測定し記憶し、 １．４ 測定された振幅値と、往復信号伝搬時間から得られた振幅の予想値と の差を検出し、 １．５ 最大値発生の測定時点と、信号伝搬時間から得られた最大値発生時点 の予想値との差を検出し、 １．６ ステップ１．２で検出された形状係数と、先行するエコーの形状係数 から得られた形状係数の予想値との差を検出し、 １．７ 多重エコーに対する確率を、ステップ１．４，１．５，１，６で検出 された差が小さければ小さいほど大きく推定し、 １．８ 障害エコーに対する確率を、多重エコーに対する確率が大きければ大 きいほど大きく推定することを特徴とする方法。 ２． ２．１ 間隔センサまでの距離が興味の対象で ある対象物がないときに基準測定を行い、受信された基準信号を記憶し、 ２．２ 間隔センサまでの距離が興味の対象である対象物により測定を行い、 受信された測定信号を記憶し、 ２．３ 基準信号におけるエコーが測定信号におけるエコーと一致する場合に は、このエコーを、障害エコーである固定物エコーとする請求の範囲第１項記載 の方法。 ３． 形状係数を検出するためにエコーの幅と最大値に達するまでのエコーの幅 を相互に比にする請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４． 多重エコーに対する確率をファジーロジックにより検出する請求の範囲第 １項から第３項までのいずれか１項記載の方法。 ５． 障害エコーに対する確率をファジーロジックを用いて検出する請求の範囲 第１項から第４項までのいずれか１項記載の方法。 ６． 最大振幅の予想値を次のように比を用いて検出し、 振幅の予想値≒１／信号伝搬時間 ここで信号伝搬時間は、信号の送信から反射信号の受信までに経過した時間 である請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の方法。 ７． 評価すべきエコーの形状係数の予想値は、先行 するエコーの形状係数の１つである請求の範囲第１項から第６項までのいずれか １項記載の方法。 ８． 充填状態測定に使用する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項 記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０１Ｓ 7/526 (72)発明者 エッカルト， ペーター−クリスチアン ドイツ連邦共和国 Ｄ―85521 オットー ブルン シラーシュトラーセ 23 (72)発明者 マゴリ， ヴァレンティン ドイツ連邦共和国 Ｄ―81539 ミュンヘ ン リンブルクシュトラーセ 17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． パルス−エコー方式で動作する間隔センサの受信信号における有効エコー と障害エコーとを識別および分離する方法において、 １．１ 受信信号の最大値を検知し、各最大値にエコーを配属し、 １．２ エコーの形状を特徴づける形状係数を形成し、記憶し、 １．３ 振幅および最大値の発生時点を測定し記憶し、 １．４ 測定された振幅値と振幅の予想値との差を検出し、 １．５ 最大値発生の測定時点と最大値発生時点の予想値との差を検出し、 １．６ ステップ１．２で検出された形状係数と形状係数の予想値との差を検 出し、 １．７ 多重エコーに対する確率を、ステップ１．４，１．５，１，６で検出 された差が小さければ小さいほど大きく推定し、 １．８ 障害エコーに対する確率を、多重エコーに対する確率が大きければ大 きいほど大きく推定することを特徴とする方法。 ２． 形状係数を検出するためにエコーの幅と最大値に達するまでのエコーの幅 を相互に比にする請求の 範囲第１項記載の方法。 ３． 多重エコーに対する確率をファジーロジックにより検出する請求の範囲第 １項または第２項記載の方法。 ４． 障害エコーに対する確率をファジーロジックを用いて検出する請求の範囲 第１項から第３項までのいずれか１項記載の方法。 ５． 最大振幅の予想値を次のように比を用いて検出し、 振幅の予想値≒１／信号伝搬時間 ここで信号伝搬時間は、信号の送信から反射信号の受信までに経過した時間 である請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の方法。 ６． 評価すべきエコーの形状係数の予想値は、先行するエコーの形状係数の１ つである請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の方法。 ７． 充填状態測定に使用する請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項 記載の方法。