JPH0882673A - Ultrasonic distance-measuring apparatus - Google Patents

Ultrasonic distance-measuring apparatus

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JPH0882673A
JPH0882673A JP21879794A JP21879794A JPH0882673A JP H0882673 A JPH0882673 A JP H0882673A JP 21879794 A JP21879794 A JP 21879794A JP 21879794 A JP21879794 A JP 21879794A JP H0882673 A JPH0882673 A JP H0882673A
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JP
Japan
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ultrasonic
wave
signal
distance
transmission
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Withdrawn
Application number
JP21879794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Chitoku
稔 千徳
Yoshinobu Hiyamizu
由信 冷水
Yoshihiro Goto
嘉宏 後藤
Katsutoshi Nishizaki
勝利 西崎
Tomoyasu Kada
友保 嘉田
Yoshifumi Obata
佳史 小幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain an ultrasonic distance-measuring apparatus by which a distance can be measured precisely by a method wherein a threshold value with reference to reflected waves is set at the level of reflected waves with reference to previous ultrasonic waves received at a point of time when next ultrasonic waves are being transmitted. CONSTITUTION: A microcomputer 8 turns on a starting signal F for a definite time, it drives a transmission pulse generator 1 at the timing, it outputs a transmission pulse signal A for a definite time, and it transmits ultrasonic waves for a wave transmitter-receiver 2 to a part within a measuring range. While the signal A is being outputted, a trigger pulse signal B is turned on from a trigger pulse generator 3. A counter circuit 7 is reset at the timing, and it starts a counting operation when the signal is turned off. The microcomputer 8 transmits first ultrasonic waves by the signal F, it reads out a counted value when a transmission time interval has elapsed, it finds a distance up to an object to be measured, it turns on a second signal F, and it transmits ultrasonic waves. When reflected waves at a threshold value Y or higher are received before the second signal F, a comparator 6 outputs a detection signal D, and the counted value of the circuit 7 is held by the signal. As a result, the distance can be computed precisely.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、超音波式距離測定装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic distance measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波式距離測定装置として、一定の送
信時間間隔をおいて超音波を送信し、超音波を送信して
から所定のしきい値を越える被測定物からの反射波を受
信するまでの時間(超音波の往復時間)を測定すること
により被測定物までの距離を測定するものが知られてい
る。
2. Description of the Related Art As an ultrasonic distance measuring device, ultrasonic waves are transmitted at a constant transmission time interval, and after the ultrasonic waves are transmitted, reflected waves from an object to be measured which exceed a predetermined threshold value are received. It is known that the distance to the object to be measured is measured by measuring the time until the movement (the round-trip time of ultrasonic waves).

【0003】図3のタイミングチャートに示すように、
従来の超音波式距離測定装置では、超音波の送信時間間
隔は、測定範囲内の最大測定距離を超音波が往復する時
間(最大測定距離往復時間)より長い値に設定されてい
る。
As shown in the timing chart of FIG.
In the conventional ultrasonic distance measuring device, the ultrasonic wave transmission time interval is set to a value longer than the time required for the ultrasonic wave to make a round trip over the maximum measurement distance within the measurement range (maximum measurement distance round trip time).

【0004】これは、次のような理由による。This is for the following reason.

【0005】まず、超音波は伝搬中に減衰し、その減衰
の度合は伝搬距離すなわち往復時間が長くなるほど大き
くなるので、受信した反射波のレベルは、図3の(a) 〜
(d)に示すように、往復時間が長くなるほど小さくな
る。したがって、反射波に対するしきい値をあまり高く
設定すると、最大測定距離を往復した反射波(図3の
(b) 参照)のレベルがしきい値より小さくなって、この
反射波を検知することができなくなる。すなわち、測定
範囲内の最大測定距離の測定ができなくなる。このた
め、しきい値Yを最大測定距離往復時間後に受信される
反射波のレベルよりかなり低い値に設定している。とこ
ろが、このようにすると、図3の(c) に示すように、最
大測定距離往復時間が経過した後も、しばらくの間は、
反射波のレベルがしきい値Yより大きくなる。したがっ
て、仮に1回目の超音波送信から最大距離往復時間が経
過したときに2回目の超音波を送信するようにしたとす
ると、2回目の超音波送信後に1回目の送信波に対する
図3の(c) のような反射波を検知して、2回目の超音波
送信からの時間に基づいて距離を誤って測定してしま
う。このため、送信時間間隔を最大距離往復時間より十
分に長くして、図3の(d) に示すように、反射波のレベ
ルがしきい値Yより十分小さくなる往復時間が経過した
後に次の超音波を送信するようにしている。たとえば、
測定範囲内の最大測定範囲が6mの場合、送信時間間隔
を10mの距離を往復する時間に設定している。
First, ultrasonic waves are attenuated during propagation, and the degree of the attenuation increases as the propagation distance, that is, the round trip time, becomes longer. Therefore, the level of the reflected wave received is from (a) to (a) of FIG.
As shown in (d), the longer the round trip time, the smaller it becomes. Therefore, if the threshold value for the reflected wave is set too high, the reflected wave reciprocating the maximum measurement distance (see FIG.
The level in (b)) becomes smaller than the threshold value, and this reflected wave cannot be detected. That is, it becomes impossible to measure the maximum measurement distance within the measurement range. Therefore, the threshold value Y is set to a value much lower than the level of the reflected wave received after the maximum measurement distance round trip time. However, in this way, as shown in Fig. 3 (c), even after the maximum measurement distance round trip time has passed,
The level of the reflected wave becomes larger than the threshold value Y. Therefore, if it is assumed that the second ultrasonic wave is transmitted when the maximum distance round-trip time has elapsed from the first ultrasonic wave transmission, the ( The reflected wave like c) is detected and the distance is erroneously measured based on the time from the second ultrasonic transmission. Therefore, the transmission time interval is made sufficiently longer than the maximum distance round trip time, and as shown in (d) of FIG. 3, after the round trip time in which the level of the reflected wave becomes sufficiently smaller than the threshold value Y, the next It is designed to transmit ultrasonic waves. For example,
When the maximum measurement range within the measurement range is 6 m, the transmission time interval is set to the time of reciprocating the distance of 10 m.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波式距離測
定装置では、上述のように、超音波の送信時間間隔が最
大距離往復時間よりかなり長い値に設定されているの
で、距離の測定間隔が長くなって、応答速度が遅くな
り、とくに測定装置が搭載された物体と被測定物との相
対速度が大きい場合に、正確な距離の測定ができないと
いう問題がある。
In the conventional ultrasonic distance measuring device, as described above, since the ultrasonic wave transmission time interval is set to a value considerably longer than the maximum distance round trip time, the distance measurement interval is increased. Becomes longer, the response speed becomes slower, and particularly when the relative speed between the object on which the measuring device is mounted and the object to be measured is large, there is a problem that an accurate distance cannot be measured.

【0007】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
測定範囲内の最大測定距離までの距離の測定が正確にで
き、しかも超音波の送信時間間隔をできるだけ短くし
て、応答速度を高めることができる超音波式距離測定装
置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide an ultrasonic distance measuring device capable of accurately measuring a distance up to a maximum measuring distance within a measuring range, and further shortening an ultrasonic wave transmission time interval as much as possible to enhance a response speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明による超音波式
距離測定装置は、一定の送信時間間隔をおいて超音波を
送信し、超音波を送信してから所定のしきい値を越える
被測定物からの反射波を受信するまでの時間を測定する
ことにより被測定物までの距離を測定する超音波式距離
測定装置において、反射波に対するしきい値が、次の超
音波を送信中の時点に受信される先の超音波に対する反
射波のレベルに設定されていることを特徴とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An ultrasonic distance measuring apparatus according to the present invention transmits an ultrasonic wave at a constant transmission time interval, and after the ultrasonic wave is transmitted, a measured value exceeding a predetermined threshold value is measured. In an ultrasonic distance measuring device that measures the distance to the object to be measured by measuring the time until the reflected wave from the object is received, the threshold value for the reflected wave is the time when the next ultrasonic wave is being transmitted. It is characterized in that it is set to the level of the reflected wave with respect to the ultrasonic wave to which it is received.

【0009】たとえば、距離測定装置は、超音波を送信
するための超音波送信手段、被測定物で反射した反射波
を受信するための超音波受信手段、および超音波送信手
段を制御し超音波を送信してからしきい値を越える反射
波を受信するまでの時間を測定して被測定物までの距離
を求める処理手段を備えている。超音波送信手段は、送
信パルス信号(電気信号)を出力するための送信パルス
発生手段、およびこの送信パルス信号を超音波として送
信するための送波手段を備えている。超音波受信手段
は、反射波を受信してこれを受信信号(電気信号)に変
換するための受波手段を備えている。送信パルス発生手
段としては、公知のパルス発生器を用いることができ
る。送波手段としては、公知の送波器を用いることがで
きる。受波手段としては、公知の受波器を用いることが
できる。また、送波手段および受波手段として、送波と
受波の両方を行う送受波器(超音波センサ)を用いるこ
ともできる。処理手段は、受波手段からの受信信号を処
理してしきい値を越える反射波を受信したことを検知す
るための反射波検知手段、および超音波を送信してから
しきい値を越える反射波を受波するまでの時間をカウン
トするためのカウント手段を備えている。反射波検知手
段には、反射波に対するしきい値を設定するためのしき
い値設定手段が設けられている。しきい値設定手段は、
たとえば、受波手段からの反射波の受信信号の増幅回路
のゲインを調整することにより、反射波に対するしきい
値を相対的に設定する。しきい値は、次の超音波を送信
中の時点に受信される先の超音波に対する反射波のレベ
ルに設定されている。処理手段には、一定の超音波の送
信時間間隔が設定されている。この送信時間間隔は、後
述するように、超音波が測定範囲内の最大測定距離を往
復する最大測定距離往復時間に等しくすることができ
る。処理手段は、送信時間間隔おきに超音波送信手段を
駆動して超音波を送信させ、これと同時に、カウント手
段をリセットしてカウントを開始させる。超音波を送信
してから送信時間間隔が経過するまでにしきい値を越え
る反射波を受信しなかったときは、測定範囲内に被測定
物がないと判断する。あるいは、測定範囲内の最大測定
距離を距離の測定値とする。送信時間間隔が経過するま
でにしきい値を越える反射波を受信したときは、カウン
ト手段によるカウントを停止させ、そのときあるいは送
信時間間隔が経過したときに、カウント手段のカウント
値から被測定物までの距離を求める。なお、処理手段
は、超音波送信中は、反射波の検知、すなわちしきい値
を越える反射波を受信したかどうかの判断は行わない。
For example, the distance measuring device controls the ultrasonic wave transmitting means for transmitting the ultrasonic wave, the ultrasonic wave receiving means for receiving the reflected wave reflected by the object to be measured, and the ultrasonic wave transmitting means. And a processing means for measuring the time from the transmission of the signal to the reception of the reflected wave exceeding the threshold value to obtain the distance to the object to be measured. The ultrasonic wave transmission means includes a transmission pulse generation means for outputting a transmission pulse signal (electrical signal) and a wave transmission means for transmitting the transmission pulse signal as an ultrasonic wave. The ultrasonic wave reception means includes a wave reception means for receiving the reflected wave and converting the reflected wave into a reception signal (electrical signal). A known pulse generator can be used as the transmission pulse generating means. A known wave transmitter can be used as the wave transmitting means. A known wave receiver can be used as the wave receiving means. A wave transmitter / receiver (ultrasonic sensor) that performs both wave transmission and wave reception can also be used as the wave transmitting means and the wave receiving means. The processing means processes the received signal from the wave receiving means to detect that a reflected wave exceeding a threshold is received, and a reflected wave detecting means for transmitting an ultrasonic wave and then a reflection exceeding the threshold. A counting means for counting the time until the wave is received is provided. The reflected wave detection means is provided with threshold value setting means for setting a threshold value for the reflected wave. The threshold setting means is
For example, the threshold value for the reflected wave is set relatively by adjusting the gain of the amplifier circuit for the received signal of the reflected wave from the wave receiving means. The threshold value is set to the level of the reflected wave with respect to the previous ultrasonic wave received at the time of transmitting the next ultrasonic wave. A fixed ultrasonic wave transmission time interval is set in the processing means. As will be described later, this transmission time interval can be made equal to the maximum measurement distance round-trip time in which the ultrasonic waves make a round trip over the maximum measurement distance within the measurement range. The processing means drives the ultrasonic wave transmitting means to transmit ultrasonic waves at every transmission time interval, and at the same time, resets the counting means to start counting. If no reflected wave exceeding the threshold value is received before the transmission time interval elapses after the ultrasonic wave is transmitted, it is determined that there is no DUT within the measurement range. Alternatively, the maximum measurement distance within the measurement range is used as the distance measurement value. When a reflected wave that exceeds the threshold is received before the transmission time interval elapses, counting by the counting means is stopped, and at that time or when the transmission time interval elapses, from the count value of the counting means to the DUT. Find the distance of. It should be noted that the processing means does not detect the reflected wave during the ultrasonic wave transmission, that is, does not judge whether or not the reflected wave exceeding the threshold value is received.

【0010】[0010]

【作用】この発明の超音波式距離測定装置においては、
反射波に対するしきい値が、次の超音波を送信中の時点
に受信される先の超音波に対する反射波のレベルに設定
されているので、超音波の送信時間間隔を測定範囲内の
最大測定距離往復時間と等しい値に設定することがで
き、しかもこのようにしても、測定範囲内の最大測定距
離までの距離を正確に測定することができる。
In the ultrasonic distance measuring device of the present invention,
The threshold value for the reflected wave is set to the level of the reflected wave for the previous ultrasonic wave that is received at the time when the next ultrasonic wave is being transmitted, so the ultrasonic wave transmission time interval is set to the maximum measurement within the measurement range. The distance can be set to a value equal to the round-trip time, and even in this case, the distance up to the maximum measurement distance within the measurement range can be accurately measured.

【0011】反射波の受信信号に対するしきい値は、2
回目の超音波を送信中の時点に受信される1回目の超音
波に対する反射波のレベルに設定されている。したがっ
て、1回目に超音波を送信した後、2回目の超音波を送
信中に受信される1回目の超音波に対する反射波のレベ
ルは、しきい値を越える場合と越えない場合がある。し
かし、超音波送信中は、反射波の検知を行わないので、
2回目の超音波送信中に1回目の超音波に対する反射波
を検知して誤った測定を行うようなことがない。2回目
の超音波送信後に受信される1回目の超音波に対する反
射波のレベルは、2回目の超音波送信中に受信される1
回目の超音波に対する反射波のレベルより減衰している
ので、これより低く、したがって、しきい値より低い。
2回目の超音波送信後は、反射波の検知が行われるが、
このように、2回目の超音波送信後に受信される1回目
の超音波に対する反射波のレベルはしきい値より低いの
で、2回目の超音波送信後に1回目の超音波に対する反
射波を検知して誤った測定を行うようなことがない。2
回目の超音波送信より前に受信される1回目の超音波に
対する反射波のレベルは、2回目の超音波送信中に受信
される1回目の超音波に対する反射波のレベルより減衰
が小さいので、これより高く、したがって、しきい値よ
り高い。このため、1回目の超音波送信から送信時間間
隔すなわち最大距離往復時間が経過するまでに受信され
る反射波のレベルは、しきい値より高く、確実に検知さ
れる。したがって、測定範囲内の最大測定距離までの距
離を正確に測定することができる。
The threshold value for the received signal of the reflected wave is 2
It is set to the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received at the time of transmitting the first ultrasonic wave. Therefore, after the first ultrasonic wave is transmitted, the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received during the second ultrasonic wave transmission may or may not exceed the threshold value. However, since the reflected wave is not detected during ultrasonic wave transmission,
There is no possibility that the reflected wave for the first ultrasonic wave is detected during the second ultrasonic wave transmission to make an erroneous measurement. The level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received after the second ultrasonic wave transmission is 1 received during the second ultrasonic wave transmission.
It is lower than this level because it is attenuated from the level of the reflected wave for the ultrasonic wave of the second time, and thus lower than the threshold value.
After the second ultrasonic wave transmission, the reflected wave is detected,
Thus, since the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received after the second ultrasonic wave transmission is lower than the threshold value, the reflected wave for the first ultrasonic wave is detected after the second ultrasonic wave transmission. There is no need to make erroneous measurements. Two
Since the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received before the second ultrasonic wave transmission is less attenuated than the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received during the second ultrasonic wave transmission, Higher than this and therefore higher than the threshold. Therefore, the level of the reflected wave received from the first ultrasonic wave transmission until the transmission time interval, that is, the maximum distance round-trip time elapses, is higher than the threshold value and is reliably detected. Therefore, the distance up to the maximum measurement distance within the measurement range can be accurately measured.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は超音波式距離測定装置の主要部の構
成の1例を示し、図2はその各部の信号波形の1例を示
している。
FIG. 1 shows an example of the constitution of the main part of the ultrasonic distance measuring device, and FIG. 2 shows an example of the signal waveform of each part.

【0014】図1において、測定装置は、送信パルス発
生器(1) 、送受波器(2) 、トリガパルス発生器(3) 、増
幅回路(4) 、ゲイン調整回路(5) 、比較器(6) 、カウン
タ回路(7) およびマイコン(マイクロコンピュータ)
(8) を備えている。
In FIG. 1, the measuring device comprises a transmission pulse generator (1), a transceiver (2), a trigger pulse generator (3), an amplifier circuit (4), a gain adjusting circuit (5), a comparator ( 6), counter circuit (7) and microcomputer (microcomputer)
(8) is provided.

【0015】送信パルス発生器(1) は、後述する制御入
力がオンになるタイミングで一定周波数の送信パルス信
号Aを一定時間出力するための送信パルス発生手段を構
成しており、公知のパルス発生器によって構成すること
ができる。送受波器(2) は、送信パルス信号Aを超音波
として送波するための送波手段と、被測定物(図示略)
で反射した反射波を受波してこれを受信信号に変換する
ための受波手段とを構成するものであり、公知の超音波
センサによって構成することができる。送信パルス発生
器(1) と送受波器(2) の送波手段により、超音波を送信
するための超音波送信手段が構成されている。送受波器
(2) の受波手段により、反射波を受信するための超音波
受信手段が構成されている。
The transmission pulse generator (1) constitutes a transmission pulse generating means for outputting a transmission pulse signal A having a constant frequency for a certain period of time at the timing when a control input, which will be described later, is turned on. It can be configured by a vessel. The wave transmitter / receiver (2) includes a wave transmitting means for transmitting the transmission pulse signal A as an ultrasonic wave, and an object to be measured (not shown).
It constitutes a wave receiving means for receiving the reflected wave reflected by and converting it into a received signal, which can be constituted by a known ultrasonic sensor. The transmitting means of the transmitting pulse generator (1) and the transmitting / receiving device (2) constitutes an ultrasonic wave transmitting means for transmitting ultrasonic waves. Transceiver
The wave receiving means (2) constitutes an ultrasonic wave receiving means for receiving the reflected wave.

【0016】トリガパルス発生器(3) は、送信パルス信
号Aが出力されているときに一定時間幅のトリガパルス
信号Bを出力する(オンにする)ためのものであり、こ
のトリガパルス信号Bは、後に詳しく説明するように、
カウンタ回路(7) に入力する。
The trigger pulse generator (3) is for outputting (turning on) the trigger pulse signal B having a constant time width while the transmission pulse signal A is being output. Will be explained in detail later,
Input to the counter circuit (7).

【0017】増幅回路(4) 、ゲイン調整回路(5) および
比較器(6) は、送受波器(2) の受信信号からしきい値を
越える反射波を受信したことを検知するための反射波検
知手段を構成している。送受波器(2) の受信信号が増幅
回路(4) で増幅され、この増幅された受信信号Cが比較
器(6) の一方の入力端子に入力する。比較器(6) の他方
の入力端子には、一定のしきい値Yが入力する。増幅回
路(4) およびゲイン調整回路(5) はしきい値を設定する
ためのしきい値設定手段を構成しており、ゲイン調整回
路(5) で増幅回路(4) のゲインを調整することにより、
反射波の受信信号Cに対するしきい値Yが相対的に設定
される。比較器(6) は、受信信号Cのレベルがしきい値
Yを越えたときに一定時間幅の反射波検知信号Dを出力
する(オンにする)。反射波検知信号Dは、後に詳しく
説明するように、カウンタ回路(7) に入力する。
The amplifying circuit (4), the gain adjusting circuit (5) and the comparator (6) are reflected by the reception signal of the transmitter / receiver (2) for detecting the reception of a reflected wave exceeding a threshold value. It constitutes a wave detecting means. The received signal of the wave transmitter / receiver (2) is amplified by the amplifier circuit (4), and the amplified received signal C is input to one input terminal of the comparator (6). A constant threshold value Y is input to the other input terminal of the comparator (6). The amplification circuit (4) and the gain adjustment circuit (5) constitute a threshold value setting means for setting the threshold value, and the gain adjustment circuit (5) must adjust the gain of the amplification circuit (4). Due to
A threshold Y for the received signal C of the reflected wave is set relatively. The comparator (6) outputs (turns on) the reflected wave detection signal D having a constant time width when the level of the received signal C exceeds the threshold value Y. The reflected wave detection signal D is input to the counter circuit (7) as described later in detail.

【0018】カウンタ回路(7) は、超音波を送信してか
らしきい値を越える反射波を受波するまでの時間をカウ
ントするためのカウント手段を構成している。トリガパ
ルス発生器(3) からのトリガパルス信号Bがカウンタ回
路(7) のリセット端子(R) およびスタート端子(S) に入
力し、カウンタ回路(7) は、トリガパルス信号Bがオン
になるタイミングでリセットされ、トリガパルス信号B
がオンからオフになるタイミングでカウントを開始し、
一定のクロックパルスが入力するたびにそのカウント値
Eが1ずつ増加する。また、比較器(6) からの反射波検
知信号Dがカウンタ回路(7) のホールド端子(H) に入力
し、カウンタ回路(7) の出力であるカウント値Eは反射
波検知信号Dがオンになるタイミングでホールドされ
る。カウンタ回路(7) のカウント値Eは、マイコン(8)
に入力する。
The counter circuit (7) constitutes a counting means for counting the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the reflected wave exceeding the threshold value. The trigger pulse signal B from the trigger pulse generator (3) is input to the reset terminal (R) and start terminal (S) of the counter circuit (7), and the counter circuit (7) turns on the trigger pulse signal B. It is reset at the timing and trigger pulse signal B
Starts counting at the timing when turns off from
Each time a constant clock pulse is input, the count value E increases by one. The reflected wave detection signal D from the comparator (6) is input to the hold terminal (H) of the counter circuit (7), and the count value E output from the counter circuit (7) indicates that the reflected wave detection signal D is on. Will be held at the timing. The count value E of the counter circuit (7) is the microcomputer (8)
To enter.

【0019】マイコン(8) は、カウンタ回路(7) のカウ
ント値Eの読込み、カウント値Eの処理および送信パル
ス発生器(1) への起動信号Fの出力を行うためのもので
ある。マイコン(8) には、測定装置の測定範囲内の最大
測定距離往復時間と等しい一定の値が、超音波の送信時
間間隔として設定されている。マイコン(8) は、送信時
間間隔おきに、カウント回路(7) のカウント値Eを読込
んで、これに基づいて被測定物までの距離を算出し、そ
の直後に超音波を送信するために起動信号Fを一定時間
オンにする。
The microcomputer (8) is for reading the count value E of the counter circuit (7), processing the count value E, and outputting the activation signal F to the transmission pulse generator (1). In the microcomputer (8), a constant value equal to the round trip time of the maximum measuring distance within the measuring range of the measuring device is set as the ultrasonic wave transmission time interval. The microcomputer (8) reads the count value E of the count circuit (7) at every transmission time interval, calculates the distance to the DUT based on this, and immediately after that it starts to transmit ultrasonic waves. The signal F is turned on for a fixed time.

【0020】送信パルス発生器(1) は、制御入力である
マイコン(8) からの起動信号Fがオンになるタイミング
で超音波送信のための送信パルス信号Aを出力する。
The transmission pulse generator (1) outputs a transmission pulse signal A for ultrasonic transmission at the timing when the activation signal F from the microcomputer (8), which is a control input, is turned on.

【0021】トリガパルス発生器(3) 、増幅回路(4) 、
ゲイン調整回路(5) 、比較器(6) 、カウンタ回路(7) お
よびマイコン(8) により、処理手段が構成されている。
処理手段は、送信時間間隔おきに、送信パルス発生器
(1) を制御して超音波を送信させ、超音波を送信してか
らしきい値を越える反射波を受信するまでの時間を測定
して被測定物までの距離を求めるためのものである。な
お、超音波送信中、すなわちトリガパルス信号Bがオン
になっている間は、カウンタ回路(7) はリセット状態で
カウントを行っておらず、反射波の検知は行われない。
Trigger pulse generator (3), amplifier circuit (4),
The gain adjusting circuit (5), the comparator (6), the counter circuit (7) and the microcomputer (8) constitute a processing means.
The processing means is a transmission pulse generator at every transmission time interval.
Controls (1) to transmit ultrasonic waves, and measures the time from the transmission of ultrasonic waves until the reception of a reflected wave that exceeds the threshold value to obtain the distance to the DUT. . During transmission of ultrasonic waves, that is, while the trigger pulse signal B is on, the counter circuit (7) does not count in the reset state, and the reflected wave is not detected.

【0022】次に、図1および図2のタイミングチャー
トを参照して、上記の測定装置の動作の1例について簡
単に説明する。
Next, an example of the operation of the above-mentioned measuring device will be briefly described with reference to the timing charts of FIGS.

【0023】図2において、送信時間間隔おきに、マイ
コン(8) が起動信号Fを一定時間の間オンにし、この起
動信号Fがオンになるタイミングで、送信パルス発生器
(1)が駆動されて、一定時間の間、送信パルス信号Aが
出力され、送受波器(2) より測定範囲内に超音波が送信
される。また、送信パルス信号Aが出力されている間、
トリガパルス発生器(3) からのトリガパルス信号Bがオ
ンになり、トリガパルス信号Bがオンになるタイミング
でカウンタ回路(7) がリセットされ、トリガパルス信号
Bがオフになるタイミングでカウンタ回路(7) がカウン
トを開始し、時間の経過につれてカウント値Eが増加す
る。一方、マイコン(8) は、起動信号Fをオンにして1
回目の超音波の送信を行ってから、送信時間間隔が経過
した時点で、カウント回路(6) のカウント値Eを読込
み、これに基づいて被測定物までの距離を算出し、その
直後に、2回目の超音波送信のために起動信号Fをオン
にする。
In FIG. 2, the microcomputer (8) turns on the activation signal F for a fixed time at every transmission time interval, and at the timing when the activation signal F is turned on, the transmission pulse generator is turned on.
(1) is driven, the transmission pulse signal A is output for a fixed time, and the ultrasonic wave is transmitted from the transducer (2) within the measurement range. Also, while the transmission pulse signal A is being output,
When the trigger pulse signal B from the trigger pulse generator (3) turns on, the counter circuit (7) resets when the trigger pulse signal B turns on, and the counter circuit (when the trigger pulse signal B turns off 7) starts counting, and the count value E increases with the passage of time. On the other hand, the microcomputer (8) turns on the start signal F
At the time when the transmission time interval has elapsed after transmitting the ultrasonic wave for the second time, the count value E of the counting circuit (6) is read, the distance to the DUT is calculated based on this, and immediately after that, The activation signal F is turned on for the second ultrasonic transmission.

【0024】図2の(a) に示すように、1回目の超音波
送信から送信時間間隔が経過する前、すなわち2回目の
超音波送信の前に、しきい値Yを越える反射波が受信さ
れると、比較器(6) の反射波検知信号Dが一定時間の間
オンになり、これがオンになるタイミングで、カウンタ
回路(7) がカウントを停止し、送信時間間隔が経過する
まで、カウント値Eがホールドされる。このため、マイ
コン(8) により読込まれるカウント値Eは、しきい値を
越える反射波を受信したときのままであり、これに基づ
いて被測定物までの距離が正確に算出される。
As shown in FIG. 2A, before the transmission time interval elapses from the first ultrasonic transmission, that is, before the second ultrasonic transmission, a reflected wave exceeding the threshold value Y is received. Then, the reflected wave detection signal D of the comparator (6) is turned on for a fixed time, and at the timing when this is turned on, the counter circuit (7) stops counting and until the transmission time interval elapses, The count value E is held. Therefore, the count value E read by the microcomputer (8) remains as it is when the reflected wave exceeding the threshold value is received, and the distance to the object to be measured is accurately calculated based on this.

【0025】図2の(b) あるいは(c) に示すように、1
回目の超音波送信から2回目の超音波送信までの間に、
しきい値を越える反射波が受信されなかった場合は、比
較器(6) の反射波検知信号Dはオフのままであり、送信
時間間隔が経過してマイコン(8) によりカウント値Eが
読込まれるまで、カウンタ回路(7) はカウントを行って
いる。したがって、マイコン(8) により読込まれるカウ
ント値Eは、最大測定距離往復時間に相当するものであ
り、最大測定距離が距離の測定値として算出される。な
お、送信時間間隔が経過するまでにしきい値を越える反
射波が受信されなかった場合には、距離の算出を行わず
に、測定範囲内に被測定物が存在しないと判断するよう
にすることもできる。
As shown in (b) or (c) of FIG.
Between the second ultrasonic transmission and the second ultrasonic transmission,
When the reflected wave exceeding the threshold value is not received, the reflected wave detection signal D of the comparator (6) remains off, the transmission time interval elapses, and the count value E is read by the microcomputer (8). The counter circuit (7) keeps counting until the count is reached. Therefore, the count value E read by the microcomputer (8) corresponds to the maximum measured distance round trip time, and the maximum measured distance is calculated as the distance measurement value. If a reflected wave exceeding the threshold is not received before the transmission time interval elapses, it should be determined that there is no DUT within the measurement range without calculating the distance. You can also

【0026】上記の測定装置では、反射波に対するしき
い値が、次の超音波を送信中の時点に受信される先の超
音波に対する反射波のレベルに設定されているので、超
音波の送信時間間隔を測定範囲内の最大測定距離往復時
間と等しい値に設定することができ、しかもこのように
しても、測定範囲内の最大測定距離までの距離を正確に
測定することができる。
In the above measuring device, since the threshold value for the reflected wave is set to the level of the reflected wave for the previous ultrasonic wave received at the time point when the next ultrasonic wave is being transmitted, the ultrasonic wave is transmitted. The time interval can be set to a value equal to the maximum measurement distance round trip time within the measurement range, and even in this case, the distance to the maximum measurement distance within the measurement range can be accurately measured.

【0027】上記の測定装置の場合も、従来例の場合と
同様、受信した反射波のレベルは、図2の(a) 〜(c) に
示すように、往復時間が長くなるほど小さくなる。反射
波に対するしきい値Yは、2回目の超音波を送信中の時
点に受信される1回目の超音波に対する反射波のレベル
に設定されているので、図2の(b) に示すように、1回
目に超音波を送信した後、2回目の超音波を送信中に受
信される1回目の超音波に対する反射波のレベルは、し
きい値Yを越える場合と越えない場合がある。しかし、
超音波送信中は、反射波の検知を行わないので、2回目
の超音波送信中に1回目の超音波に対する反射波を検知
して誤った測定を行うようなことがない。図2の(c) に
示すように、2回目の超音波送信後に受信される1回目
の超音波に対する反射波のレベルは、2回目の超音波送
信中に受信される1回目の超音波に対する反射波のレベ
ルより減衰しているので、これより低く、したがって、
しきい値Yより低い。2回目の超音波送信後は、反射波
の検知が行われるが、このように、2回目の超音波送信
後に受信される1回目の超音波に対する反射波のレベル
はしきい値Yより低いので、2回目の超音波送信後に1
回目の超音波に対する反射波を検知して誤った測定を行
うようなことがない。図2の(a) に示すように、2回目
の超音波送信より前に受信される1回目の超音波に対す
る反射波のレベルは、2回目の超音波送信中に受信され
る1回目の超音波に対する反射波のレベルより減衰が小
さいので、これより高く、したがって、しきい値Yより
高い。このため、1回目の超音波送信から送信時間間隔
すなわち最大測定距離往復時間が経過するまでに受信さ
れる反射波のレベルは、しきい値Yより高く、確実に検
知される。したがって、測定範囲内の最大測定距離まで
の距離を正確に測定することができる。
Also in the case of the above measuring apparatus, the level of the received reflected wave becomes smaller as the round trip time becomes longer, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), as in the case of the conventional example. Since the threshold value Y for the reflected wave is set to the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received at the time of transmitting the second ultrasonic wave, as shown in (b) of FIG. After the first ultrasonic wave is transmitted, the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received during the second ultrasonic wave transmission may or may not exceed the threshold value Y. But,
Since the reflected wave is not detected during the ultrasonic wave transmission, there is no possibility that the reflected wave for the first ultrasonic wave is detected during the second ultrasonic wave transmission to make an erroneous measurement. As shown in (c) of FIG. 2, the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received after the second ultrasonic wave transmission is for the first ultrasonic wave received during the second ultrasonic wave transmission. It is lower than this because it is more attenuated than the level of the reflected wave, so
It is lower than the threshold Y. After the second ultrasonic wave transmission, the reflected wave is detected. Thus, since the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received after the second ultrasonic wave transmission is lower than the threshold value Y, 1 after transmitting the second ultrasonic wave
The reflected wave for the ultrasonic wave of the second time is not detected to make an erroneous measurement. As shown in Fig. 2 (a), the level of the reflected wave for the first ultrasonic wave received before the second ultrasonic wave transmission is equal to the level of the first ultrasonic wave received during the second ultrasonic wave transmission. It is higher than this because it is less attenuated than the level of the reflected wave to the sound wave, and therefore higher than the threshold Y. Therefore, the level of the reflected wave received from the first ultrasonic transmission until the transmission time interval, that is, the maximum measured distance round trip time elapses, is higher than the threshold value Y, and is reliably detected. Therefore, it is possible to accurately measure the distance up to the maximum measurement distance within the measurement range.

【0028】上記実施例では、増幅回路(4) のゲインを
調整することによって反射波に対するしきい値を相対的
に設定しているが、しきい値自体を直接調整して設定す
るようにすることも可能である。
In the above embodiment, the threshold value for the reflected wave is set relatively by adjusting the gain of the amplifier circuit (4). However, the threshold value itself may be directly adjusted and set. It is also possible.

【0029】[0029]

【発明の効果】この発明の超音波式距離測定装置によれ
ば、上述のように、超音波の送信時間間隔を測定範囲内
の最大測定距離往復時間と等しい値に設定することがで
き、しかもこのようにしても、測定範囲内の最大測定距
離までの距離を正確に測定することができる。そして、
超音波の送信時間間隔を測定範囲内の最大測定距離と等
しい必要最小限の値に設定することができるため、超音
波の送信時間間隔を可能な限り短くして、応答速度を高
めることができる。したがって、測定装置が搭載された
物体と被測定物との相対速度が大きい場合でも、より正
確な距離の測定ができる。
According to the ultrasonic distance measuring apparatus of the present invention, as described above, the ultrasonic wave transmission time interval can be set to a value equal to the maximum measured distance round trip time within the measurement range, and Even in this case, the distance up to the maximum measurement distance within the measurement range can be accurately measured. And
Since the ultrasonic wave transmission time interval can be set to the minimum necessary value that is equal to the maximum measurement distance within the measurement range, the ultrasonic wave transmission time interval can be made as short as possible to increase the response speed. . Therefore, even when the relative speed between the object on which the measuring device is mounted and the object to be measured is large, more accurate distance measurement can be performed.

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

【図1】この発明の実施例を示す超音波式距離測定装置
の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic distance measuring apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の超音波式距離測定装置の各部の信号を示
すタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing signals of respective parts of the ultrasonic distance measuring device of FIG.

【図3】従来の超音波式距離測定装置の各部の信号を示
すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing signals of respective parts of a conventional ultrasonic distance measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 送信パルス発生器 (2) 送受波器 (3) トリガパルス発生器 (4) 増幅回路 (5) ゲイン調整回路 (6) 比較器 (7) カウンタ回路 (8) マイクロコンピュータ (1) Transmit pulse generator (2) Transceiver (3) Trigger pulse generator (4) Amplifying circuit (5) Gain adjusting circuit (6) Comparator (7) Counter circuit (8) Microcomputer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西崎 勝利 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 嘉田 友保 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 小幡 佳史 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaru Nishizaki 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka Koyo Seiko Co., Ltd. (72) Tomoho Kada 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka Koyo Within Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Yoshifumi Obata 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka City Koyo Seiko Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一定の送信時間間隔をおいて超音波を送信
し、超音波を送信してから所定のしきい値を越える被測
定物からの反射波を受信するまでの時間を測定すること
により被測定物までの距離を測定する超音波式距離測定
装置において、 反射波に対するしきい値が、次の超音波を送信中の時点
に受信される先の超音波に対する反射波のレベルに設定
されていることを特徴とする超音波式距離測定装置。
1. An ultrasonic wave is transmitted at a constant transmission time interval, and the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of a reflected wave from an object to be measured which exceeds a predetermined threshold value is measured. In an ultrasonic distance measuring device that measures the distance to the object to be measured, the threshold for the reflected wave is set to the level of the reflected wave for the previous ultrasonic wave that is received at the time when the next ultrasonic wave is being transmitted. An ultrasonic distance measuring device characterized by being provided.
【請求項2】反射波の受信信号の増幅回路のゲインを調
整することにより、反射波に対するしきい値が設定され
ていることを特徴とする請求項1の超音波式距離測定装
置。
2. The ultrasonic distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the threshold value for the reflected wave is set by adjusting the gain of the amplification circuit for the received signal of the reflected wave.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103135111A (en) * 2011-12-01 2013-06-05 曾奕 Ultrasound sounding device and receiving-emitting driving method of ultrasound waves thereof
CN104569993A (en) * 2015-01-05 2015-04-29 哈尔滨工程大学 Omnidirectional ultrasonic obstacle detector for quadcopter

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CN103135111A (en) * 2011-12-01 2013-06-05 曾奕 Ultrasound sounding device and receiving-emitting driving method of ultrasound waves thereof
CN103135111B (en) * 2011-12-01 2015-04-08 曾奕 Ultrasound sounding device and receiving-emitting driving method of ultrasound waves thereof
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