JPH09178850A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JPH09178850A JPH09178850A JP35274695A JP35274695A JPH09178850A JP H09178850 A JPH09178850 A JP H09178850A JP 35274695 A JP35274695 A JP 35274695A JP 35274695 A JP35274695 A JP 35274695A JP H09178850 A JPH09178850 A JP H09178850A
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- wave
- voltage
- timing
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アナログ信号を処理することによって高精度
の距離測定を行うことができると共に、確実な温度補正
をも達成する。 【解決手段】 送波器の送波出力タイミングで一定の傾
きで電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一方、
検出物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波の電
圧をホールドして出力電圧とする。上記受波タイミング
とは別に、予め定められた一定距離を超音波が伝播する
受波タイミングによって上記鋸状波をホールドし、この
ホールド電圧を予め定めた基準電圧に応じた電圧に演算
増幅して鋸状波の発生手段にフィードバックする。
の距離測定を行うことができると共に、確実な温度補正
をも達成する。 【解決手段】 送波器の送波出力タイミングで一定の傾
きで電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一方、
検出物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波の電
圧をホールドして出力電圧とする。上記受波タイミング
とは別に、予め定められた一定距離を超音波が伝播する
受波タイミングによって上記鋸状波をホールドし、この
ホールド電圧を予め定めた基準電圧に応じた電圧に演算
増幅して鋸状波の発生手段にフィードバックする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波による検出
物測定に際し、高精度でかつ温度の影響を受けることが
ない超音波センサに関するものである。
物測定に際し、高精度でかつ温度の影響を受けることが
ない超音波センサに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来から超音波センサ
は各種開発されている。そして、超音波センサによって
検出物までの距離を測定する場合の典型的な構成として
は、センサから超音波を送波してから受波までのサンプ
リングクロックのクロック数を数え、サンプリングのク
ロック周波数との関係によって演算した結果を距離表示
するものが一般的である。
は各種開発されている。そして、超音波センサによって
検出物までの距離を測定する場合の典型的な構成として
は、センサから超音波を送波してから受波までのサンプ
リングクロックのクロック数を数え、サンプリングのク
ロック周波数との関係によって演算した結果を距離表示
するものが一般的である。
【０００３】しかしサンプリングクロックの波形はデジ
タル波形として出力されるため、クロックが低い場合に
は微妙な距離を演算することができない反面、クロック
を高めようとすれば機器が高価になってしまう。また、
音波は温度の変化によって伝播速度が大きく変動するの
で、超音波センサによって正確な距離測定を行うために
は温度補正が必要になるが、上記従来の構成では温度雰
囲気を別の構成で読みとってから演算式を用いて補正し
なければならず、全体の構成が高価になるとともに、補
正誤差を少なくすることができないという課題がある。
タル波形として出力されるため、クロックが低い場合に
は微妙な距離を演算することができない反面、クロック
を高めようとすれば機器が高価になってしまう。また、
音波は温度の変化によって伝播速度が大きく変動するの
で、超音波センサによって正確な距離測定を行うために
は温度補正が必要になるが、上記従来の構成では温度雰
囲気を別の構成で読みとってから演算式を用いて補正し
なければならず、全体の構成が高価になるとともに、補
正誤差を少なくすることができないという課題がある。
【０００４】本発明ではこのような課題を解決しようと
したもので、アナログ信号を処理することによって高精
度の距離測定を行うことができると共に、確実な温度補
正をも達成することができる超音波センサを提供するこ
とを目的とする。
したもので、アナログ信号を処理することによって高精
度の距離測定を行うことができると共に、確実な温度補
正をも達成することができる超音波センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では上述した目的
を達成するために、送波器の送波出力タイミングで一定
の傾きで電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一
方、検出物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波
の電圧をホールドして出力電圧とする手段を用いること
とした。具体的な構成としては、上記送波器を駆動する
発振回路と、上記受波器の受信波を増幅する受信アンプ
と、上記発振回路の発振タイミングで一定の傾きで電圧
を上昇または下降させる鋸状波発生回路と、この鋸状波
発生回路の出力をサンプル波とし、上記受波器の受波タ
イミング信号をホールド信号としたサンプルホールド回
路とからなり、このサンプルホールド回路の出力を出力
電圧としている。
を達成するために、送波器の送波出力タイミングで一定
の傾きで電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一
方、検出物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波
の電圧をホールドして出力電圧とする手段を用いること
とした。具体的な構成としては、上記送波器を駆動する
発振回路と、上記受波器の受信波を増幅する受信アンプ
と、上記発振回路の発振タイミングで一定の傾きで電圧
を上昇または下降させる鋸状波発生回路と、この鋸状波
発生回路の出力をサンプル波とし、上記受波器の受波タ
イミング信号をホールド信号としたサンプルホールド回
路とからなり、このサンプルホールド回路の出力を出力
電圧としている。
【０００６】ここで、鋸状波は安定した一定の傾きを有
する電圧上昇あるいは電圧降下を示しているので、これ
を受波タイミングでホールドすれば、そのタイミングに
おける電圧を取得することができ、これは対象物までの
距離に応じて変動する。したがって、この電圧を読みと
ることによって、対象物までの距離を検出することがで
きるのである。即ち、鋸状波は、これをとらえるタイミ
ングに応じて測定基準として機能することになる。
する電圧上昇あるいは電圧降下を示しているので、これ
を受波タイミングでホールドすれば、そのタイミングに
おける電圧を取得することができ、これは対象物までの
距離に応じて変動する。したがって、この電圧を読みと
ることによって、対象物までの距離を検出することがで
きるのである。即ち、鋸状波は、これをとらえるタイミ
ングに応じて測定基準として機能することになる。
【０００７】また、温度補正のための手段としては、送
波器の送波出力タイミングで一定の傾きで電圧が上昇ま
たは下降する鋸状波を発生する一方、検出物による反射
波の受波タイミングで上記鋸状波の電圧をホールドして
出力電圧するに際して、上記受波タイミングとは別に、
予め定められた一定距離を超音波が伝播する受波タイミ
ングによって上記鋸状波をホールドし、このホールド電
圧を予め定めた基準電圧に応じた電圧に演算増幅して上
記鋸状波の発生手段にフィードバックすることによっ
て、上記鋸状波の傾きを変化させるという手段を用い
た。
波器の送波出力タイミングで一定の傾きで電圧が上昇ま
たは下降する鋸状波を発生する一方、検出物による反射
波の受波タイミングで上記鋸状波の電圧をホールドして
出力電圧するに際して、上記受波タイミングとは別に、
予め定められた一定距離を超音波が伝播する受波タイミ
ングによって上記鋸状波をホールドし、このホールド電
圧を予め定めた基準電圧に応じた電圧に演算増幅して上
記鋸状波の発生手段にフィードバックすることによっ
て、上記鋸状波の傾きを変化させるという手段を用い
た。
【０００８】距離測定とは別の受波タイミングによって
鋸状波のホールド電圧を取得するのは、温度補正を行う
ためである。即ち、このホールド電圧は本来温度が一定
であれば必ず検出ごとに一致するが、これが変動すると
いうことは基準で定めたときの温度と現在の雰囲気に差
異が生じていることを意味する。従って、基準電圧とホ
ールド電圧を比べて、これらの間に差異があれば演算増
幅を行い、この値を鋸状波の発生手段にフィードバック
させる。これによって鋸状波の傾きを変化させれば、温
度の変化によって音速が変化しても、誤差が生じること
はない。
鋸状波のホールド電圧を取得するのは、温度補正を行う
ためである。即ち、このホールド電圧は本来温度が一定
であれば必ず検出ごとに一致するが、これが変動すると
いうことは基準で定めたときの温度と現在の雰囲気に差
異が生じていることを意味する。従って、基準電圧とホ
ールド電圧を比べて、これらの間に差異があれば演算増
幅を行い、この値を鋸状波の発生手段にフィードバック
させる。これによって鋸状波の傾きを変化させれば、温
度の変化によって音速が変化しても、誤差が生じること
はない。
【０００９】鋸状波の生成は、コンデンサに定電流を流
すことによって行う。この手段を採用することによっ
て、コンデンサからは安定した傾きを有する波形を出力
することができる。
すことによって行う。この手段を採用することによっ
て、コンデンサからは安定した傾きを有する波形を出力
することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の超音
波センサの回路構成を示すブロック図であって、１は超
音波センサの送波器、２は受波器、３は超音波を出力す
るための発振回路、４は受波器２の受信信号を増幅する
ための受信アンプである。これらの構成は、従来から公
知の超音波発振器と同様である。次に、本回路では発振
器３の出力を鋸状波発生回路５に入力し、発振タイミン
グで鋸状波を発生する。鋸状波は、発振回路３の発振周
期内で１周期が完了するような波形に設定する。そし
て、６はサンプルホールド回路であって、入力されてい
る鋸状波をサンプリング波形とし、受信アンプ４から入
力される受信タイミングをホールド信号としてサンプル
波形をホールドするものである。なお、７は検出物であ
る。
を、図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の超音
波センサの回路構成を示すブロック図であって、１は超
音波センサの送波器、２は受波器、３は超音波を出力す
るための発振回路、４は受波器２の受信信号を増幅する
ための受信アンプである。これらの構成は、従来から公
知の超音波発振器と同様である。次に、本回路では発振
器３の出力を鋸状波発生回路５に入力し、発振タイミン
グで鋸状波を発生する。鋸状波は、発振回路３の発振周
期内で１周期が完了するような波形に設定する。そし
て、６はサンプルホールド回路であって、入力されてい
る鋸状波をサンプリング波形とし、受信アンプ４から入
力される受信タイミングをホールド信号としてサンプル
波形をホールドするものである。なお、７は検出物であ
る。
【００１１】本発明では、このような回路とすることに
よって図２に示した動作を行うようにしている。即ち、
送波器１の内部構成である振動子８から検出物７に対し
てはａのタイミングで送波され、検出物７で反射された
超音波を受波器２が検出することによって受信タイミン
グｂが捕らえられる。一方、発振回路３からは送波器１
に対してと同時のタイミングが鋸状波発生回路５に入力
され、これによって予め設定された角度で立ち上がった
鋸状波がサンプルホールド回路６に入力されている
（ｃ）。そして、サンプルホールド回路６には受信タイ
ミングｂがホールド信号として入力されるので（ｄ）、
この時の鋸状波の電圧がホールドされ、出力電圧として
発生する。つまり、超音波センサから検出物７までの距
離に比例して受信タイミングｂが変動するので、一定の
傾きをもつ鋸状波をサンプル信号として受信タイミング
ｂでホールドすれば、距離に比例した出力電圧をとらえ
ることができるのである。そして、この出力電圧に適当
な係数を掛け合わせれば検出物までの距離が数値表示で
きることになる。なお、本発明で規定する鋸状波の波形
として必要な要件は、出力電圧が時系列に沿って一定の
傾きをもって変化することであり、本実施例のように正
の傾きをもつだけでなく、逆に負の傾きでもよい。同様
に、本実施例のタイミングは全て立ち上がり時で設定し
ているが、立ち下がり時でタイミングを取得することも
自由である。
よって図２に示した動作を行うようにしている。即ち、
送波器１の内部構成である振動子８から検出物７に対し
てはａのタイミングで送波され、検出物７で反射された
超音波を受波器２が検出することによって受信タイミン
グｂが捕らえられる。一方、発振回路３からは送波器１
に対してと同時のタイミングが鋸状波発生回路５に入力
され、これによって予め設定された角度で立ち上がった
鋸状波がサンプルホールド回路６に入力されている
（ｃ）。そして、サンプルホールド回路６には受信タイ
ミングｂがホールド信号として入力されるので（ｄ）、
この時の鋸状波の電圧がホールドされ、出力電圧として
発生する。つまり、超音波センサから検出物７までの距
離に比例して受信タイミングｂが変動するので、一定の
傾きをもつ鋸状波をサンプル信号として受信タイミング
ｂでホールドすれば、距離に比例した出力電圧をとらえ
ることができるのである。そして、この出力電圧に適当
な係数を掛け合わせれば検出物までの距離が数値表示で
きることになる。なお、本発明で規定する鋸状波の波形
として必要な要件は、出力電圧が時系列に沿って一定の
傾きをもって変化することであり、本実施例のように正
の傾きをもつだけでなく、逆に負の傾きでもよい。同様
に、本実施例のタイミングは全て立ち上がり時で設定し
ているが、立ち下がり時でタイミングを取得することも
自由である。
【００１２】上述したように、本実施形態では一定の傾
きを持つ鋸状波の電圧を受信タイミングでホールドし、
この電圧を距離測定のパラメータとしたので、距離の測
定がデジタル測定のような断続的なものではなく連続的
に把握することができ、非常に高い精度で検出物までの
距離を測定することができるようになった。
きを持つ鋸状波の電圧を受信タイミングでホールドし、
この電圧を距離測定のパラメータとしたので、距離の測
定がデジタル測定のような断続的なものではなく連続的
に把握することができ、非常に高い精度で検出物までの
距離を測定することができるようになった。
【００１３】ところで、本発明における超音波は温度の
影響を受けることは周知であり、気温０℃のときに３３
１．４５ｍ毎秒の伝播速度が、１℃上昇するごとに０．
６０７ｍ速くなり、下降するごとに遅くなることが知ら
れている。従って、検出しようとする検出物までの距離
が同じであれば、温度が高くなればなるほど受信タイミ
ングｂは早くなるので、ホールド電圧も低くなってしま
う。ところが温度補正を行わずに距離演算をすれば、温
度が高くなればなるほど実際の距離よりも短い数値を示
すことになる。これは、検出物までの距離と温度の変化
が何れも受波タイミングという時間の要素で示されてし
まうことに起因する。本実施形態ではこの点にも着目
し、上記鋸状波を用いた構成において、さらに温度補正
を行うための構成を開示した。
影響を受けることは周知であり、気温０℃のときに３３
１．４５ｍ毎秒の伝播速度が、１℃上昇するごとに０．
６０７ｍ速くなり、下降するごとに遅くなることが知ら
れている。従って、検出しようとする検出物までの距離
が同じであれば、温度が高くなればなるほど受信タイミ
ングｂは早くなるので、ホールド電圧も低くなってしま
う。ところが温度補正を行わずに距離演算をすれば、温
度が高くなればなるほど実際の距離よりも短い数値を示
すことになる。これは、検出物までの距離と温度の変化
が何れも受波タイミングという時間の要素で示されてし
まうことに起因する。本実施形態ではこの点にも着目
し、上記鋸状波を用いた構成において、さらに温度補正
を行うための構成を開示した。
【００１４】図３は温度補正を採用した場合の実施例を
示すブロック図であって、図１と同一の番号を付した構
成は同一のブロックを示している。先ず超音波送受波の
ための具体的構造を示すと、１０は超音波の送受波兼用
器であって、内部に送波器と受波器の機能が搭載されて
いる。これらの基本的な構成は図１の送波器１および受
波器２と何ら変わるものではない。１１は受波専用器で
ある。そして、送受波兼用器１０から送波された超音波
は、検出物に直進すると同時に、反射体１２の表面で反
射して受波専用器１１に入射するような位置関係として
いる。なお、１３は送受波兼用器１０、受波専用器１１
および反射体１２の函体である。
示すブロック図であって、図１と同一の番号を付した構
成は同一のブロックを示している。先ず超音波送受波の
ための具体的構造を示すと、１０は超音波の送受波兼用
器であって、内部に送波器と受波器の機能が搭載されて
いる。これらの基本的な構成は図１の送波器１および受
波器２と何ら変わるものではない。１１は受波専用器で
ある。そして、送受波兼用器１０から送波された超音波
は、検出物に直進すると同時に、反射体１２の表面で反
射して受波専用器１１に入射するような位置関係として
いる。なお、１３は送受波兼用器１０、受波専用器１１
および反射体１２の函体である。
【００１５】次に、図３のブロック回路において、１４
は受波専用器１１の信号を増幅するための第２の受信ア
ンプ、１５は鋸状波発生回路５で発生した鋸状波を受信
アンプ１４の出力タイミングでホールドするための第２
のサンプルホールド回路である。そして、第２のサンプ
ルホールド回路１５の出力電圧をフィードバック回路１
６に与え、この出力を鋸状波発生回路５に与えることに
よって、温度補正を行った後の傾きを有する鋸状波を生
成するのである。ここで、フィードバック回路１６は演
算増幅回路１７と、その出力で駆動する定電流回路１８
によって構成されている。実際には演算増幅回路１７に
はオペアンプが位置することになる。そして、この演算
増幅回路１７には基準電圧が与えられ、この基準電圧に
対して第２のサンプルホールド回路１５からのホールド
電圧が比較電圧として与えられることになる。なお、こ
こでいう基準電圧は、例えば１５℃のときに受信アンプ
１４の受波タイミングで初期の鋸状波をホールドした場
合の電圧を与えているもので、比較のための基準値とす
るものである。従って、実際の検出にあたって外気温が
１５℃であれば第２のサンプルホールド回路１５のホー
ルド電圧は基準電圧と一致し、温度が低ければ音速は遅
くなるのでホールドタイミングが遅れる結果、ホールド
電圧は基準電圧よりも高くなり、温度が高くなれば逆に
ホールド電圧は基準電圧よりも低くなる。そして、この
ホールド電圧が演算増幅回路１７に入力されることによ
って、その差分を±の何れかの方向に増幅し、定電流回
路１８に与えられる。定電流回路１８では与えられた電
圧に応じて定電流を発生し、鋸状波発生回路５に供給す
る。そして、鋸状波発生回路５にコンデンサを利用して
いる場合には、電流値に応じた傾きで鋸状波が立ち上が
ることになる。なお、演算増幅回路１７では予め演算増
幅のための演算式が与えられることになる。これは、鋸
状波発生回路５で利用するコンデンサの容量や、鋸状波
の１周期などを考慮して適宜設定する。
は受波専用器１１の信号を増幅するための第２の受信ア
ンプ、１５は鋸状波発生回路５で発生した鋸状波を受信
アンプ１４の出力タイミングでホールドするための第２
のサンプルホールド回路である。そして、第２のサンプ
ルホールド回路１５の出力電圧をフィードバック回路１
６に与え、この出力を鋸状波発生回路５に与えることに
よって、温度補正を行った後の傾きを有する鋸状波を生
成するのである。ここで、フィードバック回路１６は演
算増幅回路１７と、その出力で駆動する定電流回路１８
によって構成されている。実際には演算増幅回路１７に
はオペアンプが位置することになる。そして、この演算
増幅回路１７には基準電圧が与えられ、この基準電圧に
対して第２のサンプルホールド回路１５からのホールド
電圧が比較電圧として与えられることになる。なお、こ
こでいう基準電圧は、例えば１５℃のときに受信アンプ
１４の受波タイミングで初期の鋸状波をホールドした場
合の電圧を与えているもので、比較のための基準値とす
るものである。従って、実際の検出にあたって外気温が
１５℃であれば第２のサンプルホールド回路１５のホー
ルド電圧は基準電圧と一致し、温度が低ければ音速は遅
くなるのでホールドタイミングが遅れる結果、ホールド
電圧は基準電圧よりも高くなり、温度が高くなれば逆に
ホールド電圧は基準電圧よりも低くなる。そして、この
ホールド電圧が演算増幅回路１７に入力されることによ
って、その差分を±の何れかの方向に増幅し、定電流回
路１８に与えられる。定電流回路１８では与えられた電
圧に応じて定電流を発生し、鋸状波発生回路５に供給す
る。そして、鋸状波発生回路５にコンデンサを利用して
いる場合には、電流値に応じた傾きで鋸状波が立ち上が
ることになる。なお、演算増幅回路１７では予め演算増
幅のための演算式が与えられることになる。これは、鋸
状波発生回路５で利用するコンデンサの容量や、鋸状波
の１周期などを考慮して適宜設定する。
【００１６】上記回路における動作を説明すると、図４
に示したように、先ず送波Ａと同時に鋸状波Ｂが傾きＮ
をもって立ち上がる。そして、第２の受信アンプ１４の
受波タイミングＣで第２のサンプルホールド回路１５の
電圧がホールドされるが、Ｃ１に示したように演算増幅
回路１７の基準電圧と同位の電圧がホールドされた場合
には補正を行うことなく第１の受信アンプ４による受波
タイミングＤ１を検出するだけで適正な測定が可能とな
るが、例えば外気温が基準よりも低い場合にはＣ２のよ
うにホールドタイミングが遅くなり、その結果ホールド
電圧は基準電圧よりも高くなるが、温度補正を行わなけ
れば第１の受信アンプ４による受波タイミングＤ２も遅
れてしまう結果、実際の距離よりも長い距離を算出して
しまう。そこで図５に示したように温度補正を行うので
ある。即ち、図において、第２の受信アンプ１４の受波
タイミングがＣ３の場合、ここで読みとったホールド電
圧をフィードバック回路１６に入力すれば、演算増幅回
路１７によって増幅された値に応じて定電流回路１８の
出力電流が低くなるので、次回の送波タイミングでは鋸
状波の立ち上がりの傾きは小さくなり、ＮＡのような傾
きを示す。これによって第１の受信アンプ４のホールド
タイミングがＤ３のように遅くなった場合でも、基準値
における鋸状波の傾きＮの場合と同一の電圧がホールド
電圧として取得できるのである。要するに、第１回目の
検出では温度による誤差があった場合でも、第２回目の
検出では既に温度補正を行った後の傾きを有する鋸状波
によって電圧をホールドすることができるので、２回目
以降の距離測定は温度に影響を受けないものとなる。
に示したように、先ず送波Ａと同時に鋸状波Ｂが傾きＮ
をもって立ち上がる。そして、第２の受信アンプ１４の
受波タイミングＣで第２のサンプルホールド回路１５の
電圧がホールドされるが、Ｃ１に示したように演算増幅
回路１７の基準電圧と同位の電圧がホールドされた場合
には補正を行うことなく第１の受信アンプ４による受波
タイミングＤ１を検出するだけで適正な測定が可能とな
るが、例えば外気温が基準よりも低い場合にはＣ２のよ
うにホールドタイミングが遅くなり、その結果ホールド
電圧は基準電圧よりも高くなるが、温度補正を行わなけ
れば第１の受信アンプ４による受波タイミングＤ２も遅
れてしまう結果、実際の距離よりも長い距離を算出して
しまう。そこで図５に示したように温度補正を行うので
ある。即ち、図において、第２の受信アンプ１４の受波
タイミングがＣ３の場合、ここで読みとったホールド電
圧をフィードバック回路１６に入力すれば、演算増幅回
路１７によって増幅された値に応じて定電流回路１８の
出力電流が低くなるので、次回の送波タイミングでは鋸
状波の立ち上がりの傾きは小さくなり、ＮＡのような傾
きを示す。これによって第１の受信アンプ４のホールド
タイミングがＤ３のように遅くなった場合でも、基準値
における鋸状波の傾きＮの場合と同一の電圧がホールド
電圧として取得できるのである。要するに、第１回目の
検出では温度による誤差があった場合でも、第２回目の
検出では既に温度補正を行った後の傾きを有する鋸状波
によって電圧をホールドすることができるので、２回目
以降の距離測定は温度に影響を受けないものとなる。
【００１７】本実施形態では、受波器を２つ別々に設け
たが、１つの受波器から受信アンプを１台接続し、この
受信アンプから別々のサンプルホールド回路に受波タイ
ミングを与えるような回路構成としても、本発明の技術
を達成することが可能であることはいうまでもない。ま
た、図では第２の受信アンプによる受波タイミングを第
１の受信アンプによる受波タイミングよりも相当早くな
るように設定しているが、必要なことは距離測定のため
の受波タイミングと温度補正のための受波タイミングを
確実に識別することができることで足り、これらのタイ
ミングの前後関係などは適宜必要に応じて変更すること
ができる。
たが、１つの受波器から受信アンプを１台接続し、この
受信アンプから別々のサンプルホールド回路に受波タイ
ミングを与えるような回路構成としても、本発明の技術
を達成することが可能であることはいうまでもない。ま
た、図では第２の受信アンプによる受波タイミングを第
１の受信アンプによる受波タイミングよりも相当早くな
るように設定しているが、必要なことは距離測定のため
の受波タイミングと温度補正のための受波タイミングを
確実に識別することができることで足り、これらのタイ
ミングの前後関係などは適宜必要に応じて変更すること
ができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明では以上のような構成を採用した
ので、測定距離をアナログ的に連続して検出することが
できるようになった。また、鋸状波の傾きを温度変化に
応じて補正する構成を採用したので、従来から超音波を
採用した場合に問題であった温度に起因する測定誤差を
回避することができ、高精度の測定が可能な超音波セン
サとすることができた。
ので、測定距離をアナログ的に連続して検出することが
できるようになった。また、鋸状波の傾きを温度変化に
応じて補正する構成を採用したので、従来から超音波を
採用した場合に問題であった温度に起因する測定誤差を
回避することができ、高精度の測定が可能な超音波セン
サとすることができた。
【図１】本発明の超音波センサのブロック図、
【図２】同、動作波形図、
【図３】同、温度補正回路を採用したブロック図、
【図４】同、温度補正を行わない場合の動作波形図、
【図５】同、温度補正を行った場合の動作波形図であ
る。
る。
１ 送波器 ２ 受波器 ３ 発振回路 ４ 受信アンプ ５ 鋸状波発生回路 ６ サンプルホールド回路 ７ 検出物 ８ 振動子 １０ 送受波兼用器 １１ 受波専用器 １２ 反射体
Claims (4)
- 【請求項１】送波器と受波器を備えた超音波センサにお
いて、上記送波器の送波出力タイミングで一定の傾きで
電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一方、検出
物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波の電圧を
ホールドして出力電圧とすることを特徴とする超音波セ
ンサ。 - 【請求項２】送波器と受波器を備えた超音波センサにお
いて、上記送波器を駆動する発振回路と、上記受波器の
受信波を増幅する受信アンプと、上記発振回路の発振タ
イミングで一定の傾きで電圧を上昇または下降させる鋸
状波発生回路と、この鋸状波発生回路の出力をサンプル
波とし、上記受波器の受波タイミング信号をホールド信
号としたサンプルホールド回路とからなり、このサンプ
ルホールド回路の出力を出力電圧としたことを特徴とす
る超音波センサ。 - 【請求項３】送波器と受波器を備えた超音波センサにお
いて、上記送波器の送波出力タイミングで一定の傾きで
電圧が上昇または下降する鋸状波を発生する一方、検出
物による反射波の受波タイミングで上記鋸状波の電圧を
ホールドして出力電圧するに際して、上記受波タイミン
グとは別に、予め定められた一定距離を超音波が伝播す
る受波タイミングによって上記鋸状波をホールドし、こ
のホールド電圧を予め定めた基準電圧に応じた電圧に演
算増幅して上記鋸状波の発生手段にフィードバックする
ことによって、上記鋸状波の傾きを変化させることを特
徴とした超音波センサ。 - 【請求項４】鋸状波は、コンデンサに定電流を流すこと
によって生成する請求項１、２または３記載の超音波セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35274695A JPH09178850A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35274695A JPH09178850A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 超音波センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178850A true JPH09178850A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18426162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35274695A Pending JPH09178850A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09178850A (ja) |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP35274695A patent/JPH09178850A/ja active Pending
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