JPH09257931A - Ultrasonic sensor - Google Patents

Ultrasonic sensor

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Publication number
JPH09257931A
JPH09257931A JP6997296A JP6997296A JPH09257931A JP H09257931 A JPH09257931 A JP H09257931A JP 6997296 A JP6997296 A JP 6997296A JP 6997296 A JP6997296 A JP 6997296A JP H09257931 A JPH09257931 A JP H09257931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
maximum
unit
frequency
count
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6997296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Kashiyou
安記 嘉正
Hideo Mori
秀夫 森
Masato Nanboku
正人 南北
Toshiaki Yoshiyasu
利明 吉安
Koji Ono
浩司 大野
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP6997296A priority Critical patent/JPH09257931A/en
Publication of JPH09257931A publication Critical patent/JPH09257931A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure speedy measurement of a distance and relative speed by providing a high speed counter capable of counting at least one wave of reception waves. SOLUTION: The maximum and minimum values of the count values of reception waves obtained by a high speed counter 12 are detected by a maximum and minimum value detection unit 14. An average value calculation circuit 15 performs average calculation per one wave with respect to the count values operated by the counter 12, in terms of the rest values obtained by reducing the maximum value and the minimum value from the count values. According to the average count value per one wave, a frequency-voltage conversion unit 16 calculates the frequency of the reception wave, and on reception of the determination result of determination unit 13 determining the data of the frequency of the wave from an oscillator 2 and approaching/separating, outputs the relative speed of substance with the speed converted into the voltage. The distance of substance can be measured with the time of delay of the reception wave form the transmission time.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
物体までの距離及び物体の相対速度を測定する超音波セ
ンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic sensor for measuring a distance to an object and a relative speed of the object by utilizing ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の超音波センサとして、本
願出願人の先の出願である特願平7−223084号に
開示した構成のものが存在する。このものは、図6に示
すように、超音波パルスである送波の送波時間を所定時
間Tf (図示せず)に比べて短い第1の送波時間Ts及び長
い第2の送波時間Tlの2種類にtr/2の周期にて交互に可
変するとともに、第1の送波時間Tsのときに送波W0s(周
波数f0)を送出してから物体からの反射波を受波Ws (周
波数f)として検知するまでの遅れ時間Tdでもって物体ま
での距離を、第2の送波時間Tlのときに送波W0l(周波数
f0)と受波Wl (周波数f)との周波数差Δf=f-f0でもって
物体の相対速度を切替測定するようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ultrasonic sensor of this type, there is one having a structure disclosed in Japanese Patent Application No. 7-223084 filed by the applicant of the present application. As shown in FIG. 6, this one has a shorter first transmission time Ts and a longer second transmission time compared to a predetermined time Tf (not shown) for the transmission time of the ultrasonic wave transmission. Alternating to two types of Tl in a cycle of tr / 2, the transmission wave W 0 s (frequency f 0 ) is transmitted at the first transmission time Ts, and then the reflected wave from the object is received. The distance to the object with the delay time Td until it is detected as the wave Ws (frequency f) is the transmission wave W 0 l (frequency
The relative velocity of the object is switched and measured by the frequency difference Δf = ff 0 between f 0 ) and the received wave Wl (frequency f).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例にあっ
ては、物体まで近距離の場合でも、相対速度の測定に際
しては、相対速度が小さいつまり送波W0l(周波数f0)と
受波Wl (周波数f)との周波数差Δf=f-f0が小さいものま
で測定しようとするとき、その周波数差Δf を持つ波形
の波長は長くなるが、少なくとも1波長分の継続可能な
所定時間Tfよりも長い第2の送波時間Tlとなる送波W0l
を送出すれば、その第2の送波時間Tlの継続時間におい
て波数差Δf=f-f0が検出でき、また、距離の測定に際し
ては、前記所定時間Tfよりも短い第1の送波時間Tsとな
る送波W0s を送出して送波W0s と受波Wsとが連続せずに
区別されるようにすることによって、送波W0s を送出し
てから受波Wsを検知するまでの遅れ時間Tdが確実に検出
できるとともに、このとき第1の送波時間Tsを可能な限
り小さくすることによって近距離不感帯を広げることな
く距離及び相対速度の両方を測定できるようになる。
In the above-mentioned conventional example, even when the object is at a short distance, when the relative speed is measured, the relative speed is small, that is, the transmitted wave W 0 l (frequency f 0 ) is received. When trying to measure up to a small frequency difference Δf = ff 0 from the wave Wl (frequency f), the wavelength of the waveform with that frequency difference Δf becomes longer, but at least one wavelength longer than the predetermined continuous time Tf Transmission W 0 l with long second transmission time Tl
Is transmitted, the wave number difference Δf = ff 0 can be detected in the duration of the second transmission time Tl, and when measuring the distance, the first transmission time Ts shorter than the predetermined time Tf and The transmitted wave W 0 s is transmitted so that the transmitted wave W 0 s and the received wave Ws can be distinguished from each other without being continuous, so that the transmitted wave W 0 s is transmitted and then the received wave Ws is detected. It is possible to reliably detect the delay time Td up to and to measure both the distance and the relative velocity without widening the short-range dead zone by making the first transmission time Ts as small as possible at this time.

【0004】しかしながら、距離及び相対速度をそれぞ
れ測定するための第1の送波時間Tsを持つ送波W0s 及び
第2の送波時間Tlを持つ送波W0l の2種類を、tr/2の周
期にて交互に可変して送出する必要があるから、距離及
び相対速度の両方を測定完了するまでには、少なくとも
周期tr/2の2倍である応答時間trを要し、それだけ測定
速度が遅いことになる。
However, two types of transmission waves, W 0 s having a first transmission time Ts and a transmission wave W 0 l having a second transmission time Tl, for measuring the distance and the relative velocity, respectively, are set as tr. Since it is necessary to alternately change and transmit the data at the cycle of / 2, it takes at least twice the response time tr of the cycle tr / 2 to complete the measurement of both the distance and the relative speed. The measurement speed will be slow.

【0005】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、物体までの距離及び相対
速度の両方をより速く測定することができる超音波セン
サを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of measuring both a distance to an object and a relative speed more quickly. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載のものは、超音波パルスを送波と
して送出してから物体からの反射波を受波として検知す
るまでの遅れ時間でもって物体までの距離を測定し、送
波の周波数と検知した受波の周波数との差でもって物体
の相対速度を測定する超音波センサにおいて、前記受波
の周波数の検知用として、前記受波の少なくとも1波分
の時間をカウント可能な高速カウンタが設けられた構成
にしてある。
In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, from transmitting an ultrasonic pulse as a transmitted wave to detecting a reflected wave from an object as a received wave. The distance to the object is measured with a delay time, in an ultrasonic sensor for measuring the relative velocity of the object with the difference between the frequency of the transmitted wave and the frequency of the received wave detected, for detecting the frequency of the received wave, A high-speed counter capable of counting the time of at least one wave of the received wave is provided.

【0007】請求項2記載のものは、請求項1記載のも
のにおいて、前記受波が所定波数以上存在することをチ
ェックする波数チェック部が設けられ、その波数チェッ
ク部の信号を受けたとき前記高速カウンタが少なくとも
その所定波数の1個分の時間をカウントするとともに、
その高速カウンタによるカウント値を1波分当たりに平
均算出する平均値算出回路が設けられた構成にしてあ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a wave number check unit for checking that the received wave is present at a predetermined wave number or more is provided, and when the signal of the wave number check unit is received, The high-speed counter counts at least one time of the predetermined wave number,
An average value calculation circuit for calculating the average of the count values of the high-speed counter per wave is provided.

【0008】請求項3記載のものは、請求項2記載のも
のにおいて、前記所定波数の1個分を1単位とした複数
個分の前記高速カウンタによるカウント値の内で最大及
び最小値のものを検出する最大最小検出部が設けられ、
その最大及び最小値のものを除いて前記平均値算出回路
の算出が行われるようなした構成にしてある。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the maximum and minimum values among the count values of the plurality of high-speed counters each having one unit of the predetermined wave number as one unit. Is provided with a maximum / minimum detection unit for detecting
Except for the maximum and minimum values, the average value calculation circuit performs the calculation.

【0009】請求項4記載のものは、請求項2記載のも
のにおいて、前記所定波数の1個分を1単位とした複数
個分の前記高速カウンタによるカウント値の内で所定の
上限及び下限値から外れるものを判定する上限下限判定
部が設けられ、その外れたものを除いて前記平均値算出
回路の算出が行われるようなした構成にしてある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, a predetermined upper limit value and a lower limit value among the count values of the plurality of high-speed counters each having one unit of the predetermined wave number as one unit. An upper limit / lower limit determination unit for determining a deviation is provided, and the average value calculation circuit is configured to exclude the deviation.

【0010】請求項5記載のものは、請求項1記載のも
のにおいて、前記受波の波数をすべてカウントする波数
カウント部と、前記受波の前記高速カウンタによるトー
タルカウント値を波数カウント部によるカウント波数の
1波分当たりに平均算出する平均値算出回路が設けられ
た構成にしてある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the wave number counting section for counting all the wave numbers of the received waves and the total count value of the received waves by the high speed counter are counted by the wave number counting section. An average value calculation circuit for calculating an average per wave number is provided.

【0011】請求項6記載のものは、請求項5記載のも
のにおいて、前記カウント波数の各1波分当たりの前記
高速カウンタによるカウント値の内で最大及び最小値の
ものを検出する最大最小検出部が設けられ、その最大及
び最小値のものを除いて前記平均値算出回路の算出が行
われるようなした構成にしてある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the maximum / minimum detection for detecting the maximum and minimum values among the count values by the high-speed counter for each one wave of the count wave number. A unit is provided, and the average value calculation circuit is configured to perform calculations except for the maximum and minimum values.

【0012】請求項7記載のものは、請求項5記載のも
のにおいて、前記カウント波数の各1波分当たりの前記
高速カウンタによるカウント値の内で所定の上限及び下
限値から外れるものを判定する上限下限判定部が設けら
れ、その外れたものを除いて前記平均値算出回路の算出
が行われるようなした構成にしてある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, it is determined whether or not the count value by the high-speed counter per each wave of the count wave number deviates from a predetermined upper and lower limit value. An upper / lower limit determination unit is provided, and the average value calculation circuit is configured to perform calculations excluding those that are outside the upper / lower limit determination unit.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態を図1乃至
図4に基づいて以下に説明する。図1において、送波パ
ルス生成部1 は、発振部2 の周波数f0で発振した送波パ
ルスを生成し、その送波パルスが昇圧部3 及び逆並列接
続ダイオード4 を経て、図2(a) に示す送波W0として送
受波部(詳しくは超音波振動子)5 を振動し、その振動
によって超音波パルスが送受波部5 から物体に向けて送
出される。そして物体に到達して反射して来た反射波を
送受波部5 が受けて振動し、その振動波を増幅部6 で増
幅して、図2(a) に示すように、受波W が検知される。
このとき、送波W0による送受波部5 の機械的振動が残響
として残り、その残響波が増幅部6 で増幅して同図(a)
に示す送波W0として検知される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, the transmission pulse generator 1 generates a transmission pulse oscillated at the frequency f 0 of the oscillator 2, and the transmission pulse passes through the booster 3 and the anti-parallel connection diode 4 to generate the transmission pulse shown in FIG. ) The wave transmitter / receiver (specifically, the ultrasonic transducer) 5 is vibrated as a wave W 0 shown in), and the ultrasonic wave is transmitted from the wave transmitter / receiver 5 toward the object by the vibration. Then, the transmitting / receiving section 5 receives and oscillates the reflected wave reaching the object and reflected, and the amplifying section 6 amplifies the oscillating wave. As shown in FIG. 2 (a), the received wave W is Detected.
At this time, the mechanical vibration of the wave transmitter / receiver 5 due to the wave W 0 remains as reverberation, and the reverberant wave is amplified by the amplifier 6 and is shown in FIG.
It is detected as the transmitted wave W 0 .

【0014】そしてこの送波 (残響波)W0 及び受波W の
各信号は検波波形整形部7 でしきい値K によりカットし
てデジタル信号に変換された後、残響波除去部8 を経て
図2(b) に示すように受波W のみのデジタル信号Wpが得
られる。詳しくは、図3(a)に示す受波W がしきい値K
によりカットされ、同図(b) に示すように、受波W がし
きい値K よりも大きい場合にはハイレベルの電圧とな
り、しきい値K よりも小さい場合にはローレベルの電圧
となるよう波形整形してデジタル信号Wpに変換され、従
ってハイレベルの電圧への立ち上がり時点から次の立ち
上がり時点までが受波W の1波分の時間t となる。
Then, each signal of the transmitted wave (reverberation wave) W 0 and the received wave W is cut by a detection waveform shaping section 7 by a threshold value K and converted into a digital signal, and then passed through a reverberation wave removal section 8. As shown in FIG. 2 (b), the digital signal Wp of only the received wave W is obtained. Specifically, the received wave W shown in Fig. 3 (a) is the threshold value K.
As shown in (b) of the figure, when the received wave W is larger than the threshold value K, it becomes a high level voltage, and when it is smaller than the threshold value K, it becomes a low level voltage. Thus, the waveform is shaped and converted into the digital signal Wp, and therefore, the time t for one wave of the received wave W 1 is from the rising time point to the high level voltage to the next rising time point.

【0015】このデジタル信号Wpは、遅れ時間検出部9
に送られて、図2(b) に示すように、送波W0送出時から
の受波W の遅れ時間Tdが検出され、時間−電圧変換部10
で電圧に変換して距離Lを電圧出力する。ここで、距離
Lは、音速をCとしたとき、L=C*Td/2の関係式
(A) により演算される。
This digital signal Wp is sent to the delay time detector 9
2b, the delay time Td of the received wave W from the time of transmission of the transmitted wave W 0 is detected, and the time-voltage conversion unit 10 is detected.
Is converted into a voltage and the distance L is output as a voltage. Here, the distance L is a relational expression of L = C * Td / 2 where C is the speed of sound.
Calculated by (A).

【0016】また上記デジタル信号Wpは、波数チェック
部11にも送られ、受波W が所定波数以上存在するかをチ
ェックされる。例えば、所定波数を8波としたとき、図
4に示すように、受波W が1波分の時間t としてt11
t18 の8波分以上存在すれば、その波数チェック部11の
信号が高速カウンタ12に送られ、後述するように、受波
W の周波数f が検知される。
The digital signal Wp is also sent to the wave number check unit 11 to check whether the received wave W exists at a predetermined wave number or more. For example, when the 8 waves of predetermined wave number, as shown in FIG. 4, reception W is t 11 ~ as 1 Namibun time t
If there are eight or more waves of t 18 , the signal of the wave number check unit 11 is sent to the high speed counter 12, and the received wave is received as described later.
The frequency f of W is detected.

【0017】ところで、物体が相対速度Vで動いている
とき、ドップラー効果により、受波W の周波数f は送波
W0の周波数f0とは異なるために周波数差Δf=f-f0が存在
する。そして物体が接近している時には、f =f0*(C
+V)/(C−V)を変形してV=C*(f −f0)/
{2f0+(f −f0)}の関係式(B) により演算され、ま
た物体が離反している時には、f =f0*(C−V)/
(C+V)を変形してV=C*(f0−f )/{2f +
(f0−f )}の関係式(C) により演算される。
By the way, when the object is moving at the relative velocity V, the frequency f of the received wave W is transmitted by the Doppler effect.
There is a frequency difference Δf = ff 0 because it is different from the frequency f 0 of W 0 . Then, when the object is approaching, f = f 0 * (C
+ V) / (C-V ) by modifying the V = C * (f -f 0 ) /
It is calculated by the relational expression (B) of {2f 0 + (f −f 0 )}, and when the object is separated, f = f 0 * (C−V) /
(C + V) by transforming the V = C * (f 0 -f ) / {2f +
It is calculated by the relational expression (C) of (f 0 −f)}.

【0018】上記高速カウンタ12は、受波W の少なくと
も1波分の時間t をカウント可能な周波数fcで動作する
ものであって、実際的には送波W0の周波数f0に対して数
十〜数百倍の周波数fcで動作するものが使用される。例
えば、送波W0の周波数f0を40kHz とし、周波数fcが10MH
z で動作する高速カウンタ12を使用したとすると、仮に
物体が静止してドップラー効果が発生していない場合に
は、受波W の周波数fは送波W0の周波数f0に等しく40kHz
であって図3(b) に示す1波分の時間t=250*10-4msと
なり、一方、高速カウンタ12は同図(c) に示す1カウン
ト時間tc= 10-4msでカウントするので、受波W の1波分
のカウント値は250 となる。
The high-speed counter 12 operates at a frequency fc capable of counting the time t of at least one wave of the received wave W, and is actually a number with respect to the frequency f 0 of the transmitted wave W 0. Those operating at a frequency fc that is ten to several hundred times higher are used. For example, the frequency f 0 of the transmitted wave W 0 is 40 kHz, and the frequency fc is 10 MHz.
When using high-speed counter 12 which operates in z, if when the object is not the Doppler effect occurs at rest, the frequency f of the received wave W equal to the frequency f 0 of the transmit W 0 40 kHz
Therefore, the time for one wave shown in Fig. 3 (b) is t = 250 * 10 -4 ms, while the high-speed counter 12 counts at 1 count time tc = 10 -4 ms shown in Fig. 3 (c). Therefore, the count value for one wave of the received wave W is 250.

【0019】従って、物体が相対速度Vで接近している
時には、関係式(B) から受波W の1波分のカウント値は
250 よりも小さく、逆に離反している時には、関係式
(C) からカウント値は250 よりも大きくなり、その判別
が接近/ 離反判別部13で行われる。
Therefore, when the object is approaching at the relative velocity V, the count value for one wave of the received wave W is obtained from the relational expression (B).
When it is smaller than 250 and is separated, the relational expression
From (C), the count value becomes larger than 250, and the determination is performed by the approach / separation determination unit 13.

【0020】ところで、1回の送波W0の送波時間を2ms
とした場合、1回の受波W の中で、図4に示すように、
前述した所定波数つまり8波は、2ms/250*8*10 -4ms=10
であるから、T1〜T10 の10個分カウントすることがで
き、ドップラー効果が発生していない場合には、8波の
理想のカウント値は2000となる。しかし実際には受波W
のレベルが小さかったり、ノイズの影響でカウント値は
2010であったり、1990であったりする。またドップラー
効果が発生して8波の理想のカウント値が例えば2300の
場合でも、カウント値は2310であったり、2290であった
りする。
By the way, the transmission time of one transmission W 0 is set to 2 ms.
Then, in one received wave W, as shown in Fig. 4,
The above-mentioned predetermined wave number, that is, 8 waves is 2 ms / 250 * 8 * 10 -4 ms = 10
Therefore, 10 pieces of T 1 to T 10 can be counted, and the ideal count value of 8 waves is 2000 when the Doppler effect does not occur. But actually the received W
The count value is small due to the low level or noise.
It may be 2010 or 1990. Further, even if the ideal count value of 8 waves is 2300 due to the Doppler effect, the count value is 2310 or 2290.

【0021】そこで、受波W の8波の1個分を1単位と
してT1〜T10 の10個分の高速カウンタ12によるカウント
値の内で、最大及び最小値のものが最大最小検出部14に
より検出され、平均値算出回路15ではその最大及び最小
値のもの2個分を除いた8個分についての高速カウンタ
12によるカウント値を1波分当たりに平均算出するよう
になっている。
Therefore, among the count values by the high-speed counter 12 of 10 of T 1 to T 10 with one of the eight waves of the received wave W as one unit, the maximum and minimum detection unit has the maximum and minimum values. 14, the average value calculation circuit 15 detects the maximum and minimum values of the two high-speed counters for the two
The count value of 12 is calculated for each wave.

【0022】そして、この平均化された受波W の1波分
当たりのカウント値に基づいて周波数−電圧変換部16で
は、受波W の周波数f を算出するとともに、発振部2 か
らの送波W0の周波数f0のデータ及び接近/ 離反判別部13
からの判別結果を受けて、前述した関係式(B) 又は関係
式(C) のいずれかにより、物体の相対速度Vを電圧に変
換して出力する。
Then, the frequency-voltage converter 16 calculates the frequency f of the received wave W based on the averaged count value of the received wave W per wave, and at the same time transmits the wave from the oscillator 2. Data of frequency f 0 of W 0 and approach / separation determination unit 13
The relative speed V of the object is converted into a voltage and output by either the relational expression (B) or the relational expression (C).

【0023】かかる第1実施形態の超音波センサにあっ
ては、上述したように、物体までの距離の遠近に関係な
く、受波W の送波W0からの遅れ時間Tdでもってその距離
Lを測定できるとともに、受波W の1波分の時間t その
ものを高速カウンタ12でカウントして受波W の周波数f
を検知することによって、その検知した受波W の周波数
f と送波W0の周波数f0との差でもって物体の相対速度V
も測定することができるので、距離L及び相対速度Vを
それぞれ測定するために送波時間の異なる2種類の送波
W0s 及び送波W0l を一定周期tr/2にて交互に可変して送
出する必要のある従来例よりも速く測定することができ
る。
In the ultrasonic sensor of the first embodiment, as described above, the distance L is determined by the delay time Td from the transmission W 0 of the received wave W regardless of the distance to the object. The time t of one wave of the received wave W itself can be measured by the high-speed counter 12 and the frequency f of the received wave W can be measured.
By detecting the frequency of the detected received wave W
The relative velocity V of the object is calculated by the difference between f and the frequency f 0 of the transmitted wave W 0.
Since it is also possible to measure the distance L and the relative velocity V, two types of transmission waves with different transmission times are measured.
The W 0 s and the transmitted wave W 0 l can be measured faster than in the conventional example in which it is necessary to alternately vary the constant period tr / 2 and to transmit.

【0024】また、受波W が所定波数の8波以上存在す
ることを波数チェック部11によりチェックされた場合の
み、その波数チェック部11の信号を受けた高速カウンタ
12が、その8波の1個分の時間を1単位としてカウント
するとともに、最大最小検出部14が受波W として存在す
るその10個分のカウント値の内で最大及び最小値のもの
を検出し、平均値算出回路15がその最大及び最小値のも
の2個分を除いた8個分についてのカウント値を1波分
当たりに平均算出するので、受波W の各波の誤差をより
少なくした状態で平均化した周波数f を検知できるよう
になり、従って、物体の相対速度Vをより精度高く測定
することができる。
The high-speed counter that receives the signal from the wave number check unit 11 only when the wave number check unit 11 checks that the received wave W has eight or more waves of a predetermined wave number.
12 counts the time of one of the eight waves as one unit, and the maximum / minimum detection unit 14 detects the maximum and minimum values among the count values of the ten waves existing as the received wave W. However, since the average value calculation circuit 15 averages the count values for eight waves excluding the two of the maximum and minimum values per wave, the error of each wave of the received wave W is reduced. In this state, the averaged frequency f can be detected, so that the relative velocity V of the object can be measured with higher accuracy.

【0025】なお、本第1実施形態に設けた最大最小検
出部14に代えて、例えばノイズ等により発生するような
実際に起こり得ないような値として設定した所定の上限
及び下限値から外れるものを判定する上限下限判定部を
設けてもよく、その場合は、ノイズ等に影響された誤差
を除いて実際に発生したものだけを平均値算出回路15に
より平均化した受波W の周波数f を検知できるようにな
り、従って、物体の相対速度Vをさらに精度高く測定す
ることができる。
It should be noted that, instead of the maximum / minimum detection unit 14 provided in the first embodiment, the maximum / minimum detection unit 14 deviates from the predetermined upper and lower limit values set as values that cannot actually occur, such as noise. It is also possible to provide an upper / lower limit determination unit for determining, and in that case, the frequency f of the received wave W averaged by the average value calculation circuit 15 only for those actually generated excluding the error affected by noise etc. Therefore, the relative velocity V of the object can be measured with higher accuracy.

【0026】また、本第1実施形態に設けた最大最小検
出部14を使用せずに、受波W が所定波数の8波以上存在
することを波数チェック部11によりチェックされたと
き、高速カウンタ12はその8波の1個分の時間だけをカ
ウントするようにしてもよく、その場合は、10個分の時
間をカウントする場合に比べて、測定精度は落ちるがそ
の分だけ速く測定できる。
Further, without using the maximum / minimum detector 14 provided in the first embodiment, when it is checked by the wave number checker 11 that the received wave W has 8 or more waves of a predetermined wave number, the high speed counter The 12 may be configured to count only the time corresponding to one of the eight waves. In that case, the measurement accuracy is lower than that when the time corresponding to ten is counted, but the measurement can be performed correspondingly faster.

【0027】さらに、本第1実施形態に設けた波数チェ
ック部11を使用せずに、すなわち受波W が8波といった
所定波数以上存在するかに関係なく、少なくとも1波分
存在していればその時間を高速カウンタ12でカウントす
るようにしてもよく、その場合は、波数チェック部11を
使用する場合に比べて、さらに測定精度は落ちるがその
分だけ速く測定できる。
Furthermore, if at least one wave is present without using the wave number check unit 11 provided in the first embodiment, that is, regardless of whether the received wave W is equal to or more than a predetermined wave number such as eight waves, The time may be counted by the high-speed counter 12, and in that case, the measurement accuracy is lower than that when the wave number check unit 11 is used, but the measurement can be performed correspondingly faster.

【0028】次に、本発明の第2実施形態を図5に基づ
いて以下に説明する。なお、第1実施形態と実質的に同
じ機能を有するものには同じ符号を付す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the same reference numerals are given to those having substantially the same functions as those in the first embodiment.

【0029】このものは、受波W が所定波数の8波以上
存在することをチェックするために第1実施形態に設け
た波数チェック部11を使用せずに、受波W の波数をすべ
てカウントする波数カウント部17を使用している。
This one does not use the wave number check unit 11 provided in the first embodiment to check that the received wave W has eight or more waves of a predetermined wave number, and counts all the wave numbers of the received wave W. The wave number counting unit 17 is used.

【0030】従って、検知物体の種類や検知距離の相違
によって受波W の受波時間が送波W0の送波時間よりも短
くなって受波W の波数を予め予測できないような場合で
も、波数カウント部17がその受波W の波数をすべてカウ
ントして求めることができるとともに、高速カウンタ12
は受波W のすべての波の時間をカウントし、最大最小検
出部14は各1波分当たりの高速カウンタ12によるカウン
ト値の内で最大及び最小値のものを検出し、平均値算出
回路15はその最大及び最小値のものを除いて高速カウン
タ12によるトータルカウント値を波数カウント部17によ
るカウント波数の1波分当たりに平均算出するようにな
っている。
Therefore, even when the receiving time of the receiving wave W is shorter than the transmitting time of the transmitting wave W 0 due to the difference in the type of the detected object and the detecting distance, and the wave number of the receiving wave W cannot be predicted in advance, The wave number counting unit 17 can count and obtain all wave numbers of the received wave W, and the high-speed counter 12
Counts the time of all the waves of the received wave W, and the maximum / minimum detection unit 14 detects the maximum and minimum values among the count values of the high-speed counter 12 for each wave, and the average value calculation circuit 15 Except for the maximum and minimum values, the total count value by the high speed counter 12 is averaged for each wave number of the wave number counted by the wave number counting section 17.

【0031】かかる第2実施形態の超音波センサにあっ
ては、第1実施形態と同様に、物体までの距離の遠近に
関係なく、その距離L及び相対速度Vを従来例よりも速
く測定することができるとともに、波数カウント部17が
受波W の波数をすべてカウントし、最大最小検出部14が
各1波分当たりの高速カウンタ12によるカウント値の内
で最大及び最小値のものを検出し、平均値算出回路15が
その最大及び最小値のものを除いて1波分当たりに平均
算出するので、最大及び最小値のものを除いて発生した
すべての受波W を各波の誤差をより少なくして取り込ん
だ状態で平均化した周波数f を検知できるようになり、
従って、物体の相対速度Vをより精度高く測定すること
ができる。
In the ultrasonic sensor of the second embodiment, as in the first embodiment, the distance L and the relative speed V are measured faster than the conventional example regardless of the distance to the object. In addition, the wave number counting unit 17 counts all the wave numbers of the received wave W, and the maximum / minimum detecting unit 14 detects the maximum and minimum values among the count values of the high-speed counter 12 for each wave. Since the average value calculation circuit 15 calculates the average per one wave except for the maximum and minimum values, all the received waves W except the maximum and minimum values are calculated by the error of each wave. It becomes possible to detect the averaged frequency f with a reduced number of captured signals,
Therefore, the relative velocity V of the object can be measured with higher accuracy.

【0032】なお、本第2実施形態に設けた最大最小検
出部14に代えて、例えばノイズ等により発生するような
実際に起こり得ないような値として設定した所定の上限
及び下限値から外れるものを判定する上限下限判定部を
設けてもよく、その場合は、ノイズ等に影響された誤差
を除いて実際に発生したものだけを平均値算出回路15に
より平均化した受波W の周波数f を検知できるようにな
り、従って、物体の相対速度Vをさらに精度高く測定す
ることができる。
In place of the maximum / minimum detection section 14 provided in the second embodiment, the maximum / minimum detection section 14 deviates from the predetermined upper and lower limit values set as values that cannot actually occur, such as noise. It is also possible to provide an upper / lower limit determination unit for determining, and in that case, the frequency f of the received wave W averaged by the average value calculation circuit 15 only for those actually generated excluding the error affected by noise etc. Therefore, the relative velocity V of the object can be measured with higher accuracy.

【0033】また、本第1実施形態に設けた最大最小検
出部14を使用せずに、すなわち最大及び最小値のものを
除かずに、発生したすべての受波W を取り込んだ状態で
平均化してもよく、その場合は、各波のカウント値を比
較して最大及び最小値のものを求めなくてもよいから、
高速カウンタ12は受波W のすべての波の時間をカウント
する必要がなく受波W のトータルカウント値を出力しさ
えすればよいので、測定精度は落ちるがその分だけ速く
測定できる。
Further, without using the maximum / minimum detection unit 14 provided in the first embodiment, that is, without removing the maximum and minimum values, all the received waves W which have been generated are averaged in a state of being taken in. May be, in that case, it is not necessary to compare the count values of each wave to obtain the maximum and minimum values,
The high-speed counter 12 does not need to count the time of all the waves of the received wave W and has only to output the total count value of the received wave W, so that the measurement accuracy decreases but the measurement can be performed correspondingly faster.

【0034】[0034]

【発明の効果】請求項1記載のものは、物体までの距離
の遠近に関係なく、受波が少なくとも1波分さえ存在す
れば、その受波の送波からの遅れ時間でもって物体まで
の距離を測定できるとともに、受波の少なくとも1波分
の時間そのものを高速カウンタでカウントして受波の周
波数を検知することによって、その検知した受波の周波
数と送波の周波数との差でもって物体の相対速度も測定
することができるので、距離及び相対速度をそれぞれ測
定するために送波時間の異なる2種類の送波を一定周期
にて交互に可変して送出する必要のある従来例よりも速
く測定することができる。
According to the first aspect of the present invention, regardless of the distance to the object, if there is at least one received wave, the received object will be delayed with a delay time from the transmitted wave. The distance can be measured, and the frequency of at least one wave of the received wave is counted by the high-speed counter to detect the frequency of the received wave, so that the difference between the detected frequency of the received wave and the frequency of the transmitted wave can be obtained. Since the relative velocity of the object can also be measured, in order to measure the distance and the relative velocity respectively, two types of transmission waves with different transmission times need to be alternately varied at a constant cycle and transmitted. Can be measured even faster.

【0035】請求項2記載のものは、請求項1記載のも
のの効果に加えて、受波が所定波数以上存在することを
波数チェック部によりチェックされた場合のみ、その波
数チェック部の信号を受けた高速カウンタが少なくとも
その所定波数の1個分の時間をカウントするとともに、
その高速カウンタによるカウント値を平均値算出回路が
1波分当たりに平均算出するので、受波の各波の誤差を
平均化した周波数を検知できるようになり、従って、物
体の相対速度をより精度高く測定することができる。
In addition to the effect of the first aspect, the second aspect receives the signal from the wave number check section only when the wave number check section checks that the received wave is equal to or more than a predetermined wave number. The high-speed counter counts at least one time of the predetermined wave number,
Since the average value calculation circuit averages the count value by the high-speed counter for each wave, it becomes possible to detect the frequency obtained by averaging the error of each wave of the received wave, and thus the relative speed of the object can be more accurately determined. It can measure high.

【0036】請求項3記載のものは、請求項2記載のも
のの効果に加えて、最大最小検出部が所定波数の1個分
を1単位とした複数個分の高速カウンタによるカウント
値の内で最大及び最小値のものを検出するとともに、平
均値算出回路がその最大及び最小値のものを除いて1波
分当たりに平均算出するので、受波の各波の誤差をより
少なくした状態で平均化した周波数を検知できるように
なり、従って、物体の相対速度をさらに精度高く測定す
ることができる。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect, the maximum / minimum detecting section has a plurality of high-speed counters each having a predetermined wave number as one unit. The maximum and minimum values are detected, and the average value calculation circuit excludes the maximum and minimum values and averages for each wave, so the average of the received waves is reduced Since the converted frequency can be detected, the relative velocity of the object can be measured with higher accuracy.

【0037】請求項4記載のものは、請求項2記載のも
のの効果に加えて、上限下限判定部が所定波数の1個分
を1単位とした複数個分の高速カウンタによるカウント
値の内で所定の上限及び下限値から外れるものを判定す
るとともに、平均値算出回路がその外れたものを除いて
1波分当たりに平均算出するので、所定の上限及び下限
値として、例えばノイズ等により発生するような実際に
起こり得ないような値に設定しておけば、ノイズ等に影
響された誤差を除いて実際に発生したものだけを平均化
した受波の周波数を検知できるようになり、従って、物
体の相対速度をさらに精度高く測定することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect, the upper and lower limit determination unit has a plurality of high-speed counters each having a predetermined wave number as one unit. Since the average value calculation circuit calculates an average per one wave except for those that deviate from the predetermined upper and lower limits, the predetermined upper and lower limits are generated, for example, due to noise or the like. By setting a value that does not actually occur like this, it becomes possible to detect the frequency of the received wave that averages only what actually occurred excluding the error affected by noise etc. The relative velocity of the object can be measured with higher accuracy.

【0038】請求項5記載のものは、請求項1記載のも
のの効果に加えて、波数カウント部が受波の波数をすべ
てカウントし、平均値算出回路が受波の高速カウンタに
よるトータルカウント値を波数カウント部によるカウン
ト波数の1波分当たりに平均算出するので、発生したす
べての受波を取り込んだ状態で各波の誤差を平均化した
周波数を検知できるようになり、従って、物体の相対速
度をより精度高く測定することができる。
According to a fifth aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the wave number counting section counts all the wave numbers of the received waves, and the average value calculation circuit calculates the total count value by the high-speed counter of the received waves. Since the average is calculated for each wave number of the wave number counted by the wave number counting unit, it becomes possible to detect the frequency that averages the error of each wave in the state that all the received waves that have been generated are captured, and therefore the relative velocity of the object Can be measured with higher accuracy.

【0039】請求項6記載のものは、請求項5記載のも
のの効果に加えて、最大最小検出部がカウント波数の各
1波分当たりの高速カウンタによるカウント値の内で最
大及び最小値のものを検出するとともに、平均値算出回
路がその最大及び最小値のものを除いて1波分当たりに
平均算出するので、受波の各波の誤差をより少なくした
状態で平均化した周波数を検知できるようになり、従っ
て、物体の相対速度をさらに精度高く測定することがで
きる。
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the effect of the fifth aspect, the maximum / minimum detection unit has the maximum and minimum values among the count values of the high-speed counter for each one of the count wave numbers. In addition to detecting the average value, the average value calculating circuit calculates the average value for each wave excluding the maximum and minimum values, so that it is possible to detect the averaged frequency with a smaller error of each received wave. Therefore, the relative velocity of the object can be measured with higher accuracy.

【0040】請求項7記載のものは、請求項5記載のも
のの効果に加えて、上限下限判定部がカウント波数の各
1波分当たりの高速カウンタによるカウント値の内で所
定の上限及び下限値から外れるものを判定するととも
に、平均値算出回路がその外れたものを除いて1波分当
たりに平均算出するので、所定の上限及び下限値とし
て、例えばノイズ等により発生するような実際に起こり
得ないような値に設定しておけば、受波の各波の誤差を
ノイズ等に影響されずに実際に発生したものだけを平均
化した周波数を検知できるようになり、従って、物体の
相対速度をさらに精度高く測定することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the effect of the fifth aspect, the upper and lower limit determination unit has predetermined upper and lower limit values among the count values by the high-speed counter for each one wave of the count wave number. Since the average value calculation circuit calculates the average per one wave except for the ones that are out of the range, the average upper limit value and the lower limit value may be the actual values such as those generated by noise. By setting a value that does not exist, it becomes possible to detect the frequency that averaged only the actually generated error without being affected by the noise of each received wave, so the relative velocity of the object Can be measured with higher accuracy.

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

【図1】本発明の第1実施形態を示すブロック回路構成
図である。
FIG. 1 is a block circuit configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】同上の信号波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing signal waveforms of the same.

【図3】同上の信号波形の1波分だけを示す部分拡大図
である。
FIG. 3 is a partially enlarged view showing only one wave portion of the above signal waveform.

【図4】同上の波形整形後のデジタル信号を示す拡大図
である。
FIG. 4 is an enlarged view showing a digital signal after waveform shaping in the same as above.

【図5】本発明の第2実施形態を示すブロック回路構成
図である。
FIG. 5 is a block circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】従来例の信号波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a signal waveform of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 波数チェック部 12 高速カウンタ 14 最大最小検出部 15 平均値算出回路 17 波数カウント部 W0 送波 f0 送波の周波数 W 受波 f 受波の周波数 t 受波の1波分の時間 Td 遅れ時間 Δf 周波数差 L 距離(図示せず) V 相対速度(図示せず)11 Wave number check unit 12 High-speed counter 14 Maximum / minimum detection unit 15 Average value calculation circuit 17 Wave number counting unit W 0 Transmission frequency 0 Transmission frequency W Reception f Reception frequency t Reception time of one wave Td Delay Time Δf Frequency difference L Distance (not shown) V Relative velocity (not shown)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉安 利明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 大野 浩司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toshiaki Yoshiyasu 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor, Koji Ohno, 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works, Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波パルスを送波として送出してから
物体からの反射波を受波として検知するまでの遅れ時間
でもって物体までの距離を測定し、送波の周波数と検知
した受波の周波数との差でもって物体の相対速度を測定
する超音波センサにおいて、 前記受波の周波数の検知用として、前記受波の少なくと
も1波分の時間をカウント可能な高速カウンタが設けら
れたことを特徴とする超音波センサ。
1. A distance to an object is measured with a delay time from the transmission of an ultrasonic pulse as a transmission wave to the detection of a reflected wave from an object as a reception wave, and the frequency of the transmission wave and the detected reception wave. In an ultrasonic sensor for measuring the relative velocity of an object by the difference from the frequency of the received wave, a high-speed counter capable of counting the time of at least one wave of the received wave is provided for detecting the frequency of the received wave. Ultrasonic sensor characterized by.
【請求項2】 前記受波が所定波数以上存在することを
チェックする波数チェック部が設けられ、その波数チェ
ック部の信号を受けたとき前記高速カウンタが少なくと
もその所定波数の1個分の時間をカウントするととも
に、その高速カウンタによるカウント値を1波分当たり
に平均算出する平均値算出回路が設けられたことを特徴
とする請求項1記載の超音波センサ。
2. A wave number check unit is provided for checking that the number of received waves is greater than or equal to a predetermined wave number, and when the high-speed counter receives a signal from the wave number check unit, the high-speed counter waits at least one time corresponding to the predetermined wave number. The ultrasonic sensor according to claim 1, further comprising: an average value calculation circuit that counts and averages the count value of the high-speed counter per wave component.
【請求項3】 前記所定波数の1個分を1単位とした複
数個分の前記高速カウンタによるカウント値の内で最大
及び最小値のものを検出する最大最小検出部が設けら
れ、その最大及び最小値のものを除いて前記平均値算出
回路の算出が行われるようなしたことを特徴とする請求
項2記載の超音波センサ。
3. A maximum / minimum detection unit is provided for detecting the maximum and minimum values of the count values of the plurality of high-speed counters in which one unit of the predetermined wave number is one unit, and the maximum and minimum detection units are provided. The ultrasonic sensor according to claim 2, wherein the calculation of the average value calculation circuit is performed except for the minimum value.
【請求項4】 前記所定波数の1個分を1単位とした複
数個分の前記高速カウンタによるカウント値の内で所定
の上限及び下限値から外れるものを判定する上限下限判
定部が設けられ、その外れたものを除いて前記平均値算
出回路の算出が行われるようなしたことを特徴とする請
求項2記載の超音波センサ。
4. An upper / lower limit determination unit is provided for determining a count value from a plurality of high-speed counters each having one unit of the predetermined wave number as a unit, and deviating from a predetermined upper and lower limit value. 3. The ultrasonic sensor according to claim 2, wherein the average value calculation circuit is calculated excluding the deviation.
【請求項5】 前記受波の波数をすべてカウントする波
数カウント部と、前記受波の前記高速カウンタによるト
ータルカウント値を波数カウント部によるカウント波数
の1波分当たりに平均算出する平均値算出回路が設けら
れたことを特徴とする請求項1記載の超音波センサ。
5. A wave number counting unit that counts all wave numbers of the received waves, and an average value calculation circuit that averages a total count value of the received waves by the high-speed counter for each wave number of the wave numbers counted by the wave number counting unit. The ultrasonic sensor according to claim 1, further comprising:
【請求項6】 前記カウント波数の各1波分当たりの前
記高速カウンタによるカウント値の内で最大及び最小値
のものを検出する最大最小検出部が設けられ、その最大
及び最小値のものを除いて前記平均値算出回路の算出が
行われるようなしたことを特徴とする請求項5記載の超
音波センサ。
6. A maximum / minimum detection unit is provided for detecting the maximum and minimum values of the count values by the high-speed counter for each one wave of the count wave number, and the maximum and minimum values are excluded. The ultrasonic sensor according to claim 5, wherein the calculation of the average value calculation circuit is performed.
【請求項7】 前記カウント波数の各1波分当たりの前
記高速カウンタによるカウント値の内で所定の上限及び
下限値から外れるものを判定する上限下限判定部が設け
られ、その外れたものを除いて前記平均値算出回路の算
出が行われるようなしたことを特徴とする請求項5記載
の超音波センサ。
7. An upper / lower limit determination unit is provided for determining a count value of each of the count wave counts by the high-speed counter that deviates from a predetermined upper limit and a lower limit value, and excludes those that do not fall. The ultrasonic sensor according to claim 5, wherein the calculation of the average value calculation circuit is performed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170926A (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Furuno Electric Co Ltd Underwater detector

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170926A (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Furuno Electric Co Ltd Underwater detector

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