JPH1010230A - 距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】短い距離についても高精度な計測が可能であ
り、しかも雰囲気温度に影響を受けることのない距離計
測装置を提供する。 【解決手段】入力される送波信号により駆動されて計測
対象面２３に向けて距離計測用音波２４を送信し、計測
対象面２３からの反射波を受信して受波信号を出力する
送受波素子１と、計測対象面２３に対向して設けられ、
送受波素子１から送信された距離計測用音波２４を計測
対象面２３と送受波素子１との間で多重反射させるため
の反射板２とを設け、この多重反射に伴い送受波素子１
から出力される受波信号を時系列ディジタルデータに変
換し、この時系列ディジタルデータを用いて送受波素子
１から計測対象２３までの距離を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音波を利用して距
離を測定する距離計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、特定の測定対象までの距離を
計測したり、鋼、コンクリート、合成樹脂等で造られた
板材の厚さを計測する場合、音波を利用して距離を計測
する距離計測装置が用いられる。

【０００３】図１１は、従来の距離計測装置の一例を示
す図である。この距離計測装置において計測対象面１０
１までの距離を測定する場合、まず、トリガ信号発生部
１０２から計測開始を示すトリガ信号が送波信号発生部
１０３およびパルスカウンタスタート信号発生部１０４
に出力される。このトリガ信号に応じて送波信号発生部
１０３から出力される送波信号は、送波信号側にライン
が切替えられた送受波信号切替部１０５により送受波信
号用ケーブル１０６を介して送受波素子１０７に送ら
れ、送受波素子１０７から計測対象面１０１に向けて距
離計測用音波１０８が送信される。また、トリガ信号に
応じてパルスカウンタスタート信号発生部１０４からス
タート信号が出力され、パルスカウンタ１０９において
時間計測のためのカウントが開始する。

【０００４】距離計測用音波１０８は計測対象面１０１
で反射し、この反射波は送受波素子１０７で受信され
る。送受波素子１０７は反射波に応じた受波信号（エコ
ー信号ともいう）を出力し、この受波信号は送受波信号
用ケーブル１０６および受波信号側にラインが切り替え
られた送受波信号切替部１０５を介して受波信号増幅器
１１０で増幅された後、フィルタ１１１で不要な成分が
除去されて、パルスカウンタストップ信号発生部１１２
に入力される。

【０００５】パルスカウンタストップ信号発生部１１２
は、受波信号のレベルが規定の値を越えた時にストップ
信号を発生させ、このストップ信号を受けてパルスカウ
ンタ１１０が時間計測のためのカウントを終了する。

【０００６】パルスカウンタ１１０は、スタート信号が
入力されてからストップ信号が入力されるまでのカウン
ト数を出力する。距離演算部１１３は、このカウント数
に基づいて音波の送信から反射波の受信までの時間Ｔを
求め、さらに計測時の音速を考慮して、送受波素子１０
７から計測対象面１０１までの距離Ｄを求める。この場
合、計測空間の音速をＣとすると、距離Ｄは次式によっ
て求められる。 Ｄ＝（Ｃ・Ｔ）／２ （１）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の距離計測装置では、スタート信号によって送波信号を
発生させると共にパルスカウンタ１０９のカウントを開
始し、反射波の受信によるストップ信号によってカウン
トを終了させて、この間のパルスカウンタ１０９のカウ
ント数によって音波の送信から反射波の受信までの時間
を計測し、計測対象面１０１までの距離を求めている。

【０００８】ところが、送受波信号切替部１０５、受波
信号増幅器１１０、フィルタ１１１およびパルスカウン
タ１０９からなる受波用回路には、送波信号に起因して
大きな電気的ノイズが混入する。この電気的ノイズは、
送波信号が発生してしばらくはこの受波用回路に残って
いるため、計測対象面１０１までの距離が短く、電気的
ノイズが消滅するよりも前に受波信号が返ってくるよう
な場合は、正確に計測を行うことが困難となる。このよ
うに従来の距離計測装置は、電気的ノイズの消滅時間に
よって計測可能な最短距離の制約を受るという問題があ
った。

【０００９】また、送受波素子の温度特性によって、１
５０℃以上の高温環境では音波を送受信することが困難
であり、正しい計測を行うことは難しい。さらに、雰囲
気温度が変化して音速が常に変化するような場合、精度
のよい計測を行うためには、温度を別途測定して、それ
に基づき距離計測に用いる音速を補正するという煩雑な
手間を必要としていた。本発明は、短い距離についても
高精度な計測が可能であり、しかも雰囲気温度に影響を
受けることのない距離計測装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力される送
波信号により駆動されて計測対象に向けて音波を送信
し、計測対象からの反射波を受信して受波信号を出力す
る送受波素子と、計測対象に対向して設けられ、送受波
素子から送信された音波を計測対象と送受波素子との間
で多重反射させるための反射部材と、多重反射に伴い送
受波素子から出力される受波信号を時系列ディジタルデ
ータに変換し、この時系列ディジタルデータを用いて送
受波素子から計測対象までの距離を算出する距離算出手
段とを備えている。

【００１１】本発明では、送受波素子からの１回の音波
の送信により、計測対象面と反射部材との間で多重反射
が繰り返されるので、この多重反射の繰返し周期を求め
て距離を算出するようにすれば、送波信号に起因するノ
イズの影響を低減できるので、短い距離でも高精度の計
測ができる。なお、適当な冷却手段送によって受波素子
を冷却して計測を行うようにすれば、精度をさらに向上
させることができる。

【００１２】本発明の一つの態様による距離計測装置
は、入力される送波信号により駆動されて計測対象に向
けて音波を送信し、計測対象からの反射波を受信して受
波信号を出力する第１の送受波素子と、計測対象に対向
して設けられ、送受波素子から送信された音波を計測対
象と送受波素子との間で多重反射させるための反射部材
と、所定の音波反射面に対して既知の距離に設けられ、
音波反射面に向けて音波を送信し、音波反射面からの反
射波を受信して受波信号を出力する第２の送受波素子
と、この第２の送受波素子から出力される受波信号に基
づいて音速を算出する音速算出手段と、多重反射に伴い
第１の送受波素子から出力される受波信号を時系列ディ
ジタルデータに変換し、この時系列ディジタルデータと
音速算出手段により算出された音速を用いて第１の送受
波素子から計測対象までの距離を算出する距離算出手段
とを備えている。

【００１３】この距離計測用装置では、計測時の音速を
算出し、算出した音速を用いて計測対象までの距離が求
められるので、雰囲気温度が変化して音速が常に変化す
るような場合でも、容易に高精度の距離計測を行うこと
ができる。

【００１４】ここで、距離算出手段は、時系列データの
うち送波信号に起因するノイズが消滅した後のデータを
用いて距離を算出する。このようにすると、ノイズの影
響を無視できるので、計測の精度が向上する。

【００１５】特に、距離算出手段を、時系列データのう
ち送波信号に起因するノイズが消滅した後のデータを抽
出する手段と、この手段により抽出されたデータの自己
相関関数を求める手段と、自己相関関数の包絡線関数を
求める手段と、自己相関関数および包絡線関数に基づい
て多重反射の繰返し周期を求める手段と、繰返し周期に
基づいて距離を算出する手段とで構成するようにすれ
ば、距離の算出を正確に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る距離計測装置の概略構成を示す図である。この距離
計測装置は、大別してセンサ部、アナログ信号処理部お
よびディジタル信号処理部から構成されている。

【００１７】センサ部は、送受波素子１、反射板２およ
び送受波信号用ケーブル３からなり、送受波素子１は反
射板２に取り付けられている。また、反射板２は送受波
素子１の支持部材を兼ねており、送受波素子１と共に音
波を反射させる反射平面を形成している。

【００１８】アナログ信号処理部は、トリガ信号発生部
４、送波信号発生部５、送受波信号切替部６、受波信号
増幅器７、フィルタ８およびＡ／Ｄ変換器９からなる。
ディジタル信号処理部は、中央演算処理（ＣＰＵ）部１
０、内部データ伝送部１１、ディジタル信号出力部１
２、メモリ１３、窓関数設定演算部１４、前処理演算部
１５、相関関数演算部１６、包絡線関数演算部１７、周
期抽出演算部１８、距離演算部１９、距離補正演算部２
０およびデータ伝送用インターフェース２１からなり、
データ伝送用インターフェース２１を介して外部コンピ
ュータ２２が接続されている。

【００１９】中央演算処理部１０は、ディジタル信号処
理部の主要な処理を司り、種々の制御信号を内部データ
伝送部１１を介してディジタル信号出力部１２、窓関数
設定演算部１３、前処理演算部１５、相関関数演算部１
６、包絡線関数演算部１７、周期抽出演算部１８、距離
演算部１９、距離補正演算部２０にそれぞれ伝送する。

【００２０】メモリ１３は、外部コンピュータ２２から
必要に応じて入力される音速、データ処理長などの演算
用パラメータおよびディジタル信号処理部の演算結果を
記憶する。

【００２１】窓関数設定演算部１４、前処理演算部１
５、相関関数演算部１６、包絡線関数演算部７、周期抽
出演算部１８、距離演算部１９、距離補正演算部２０は
ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等の専用演算装置
で構成されるものとする。

【００２２】外部コンピュータ２２は距離計測に必要な
各種データの入力装置並びに計測結果の表示装置を備え
ているものとする。以下、図２に示されるフローチャー
トを参照しながら、送受波素子１から計測対象面２３ま
での距離計測の手順について説明する。

【００２３】まず、送受波素子１と反射板２とで形成さ
れる反射平面を計測対象面２３に対向させる。この場
合、計測対象面２３も平面に形成され、かつ反射平面と
計測対象面２３とが平行に相対することが望ましい。

【００２４】この状態で、外部コンピュータ２２から計
測開始命令がデータ伝送用インターフェース２１を介し
て入力される（ステップＳ１）。この際、必要に応じて
距離計測のための種々のパラメータを入力してもよい。
このパラメータは、メモリ１３に記憶される。

【００２５】計測開始命令は中央演算処理部１０に送ら
れ、これに基づき中央演算処理部１０はディジタル信号
出力部１２から計測開始信号を発生させる（ステップＳ
２）。

【００２６】ディジタル信号出力部１２で発生した計測
開始信号は、トリガ信号発生部４に入力され、トリガ信
号発生部４は、これに応じて送波信号発生部５およびＡ
／Ｄ変換器９にトリガ信号を出力する（ステップＳ
３）。なお、ディジタル信号出力部１２から出力される
計測開始信号によって送波信号発生部５およびＡ／Ｄ変
換器９直接トリガをかけるようにすれば、トリガ信号発
生部４を用いなくてもよい。

【００２７】送波信号発生部５は、トリガ信号発生部４
から出力されるトリガ信号に応じて送受波素子１を駆動
するための送波信号を出力する（ステップＳ４）。この
送波信号は、ステップＳ５で送信側にラインが切り替え
られた送受波信号切替部６により送受波信号用ケーブル
３を介して送受波素子１に送られる。

【００２８】送受波素子１は、この送波信号によって駆
動され、計測対象面２３に対して距離計測用音波２４を
送信する（ステップＳ６）。なお、送受波信号切替部６
は、送受波素子１を駆動するための送波信号が通過した
後、ラインが受波側に切り替えられ、送受波素子１から
出力される後述の受波信号が送受波信号用ケーブル２を
介して受波信号増幅器７に送られるようにする（ステッ
プＳ７）。

【００２９】送受波素子１から送信された距離計測用音
波２４は、計測対象面２３で反射する。送受波素子１
は、この反射波を受信して電気信号に変換し、受波信号
として出力する（ステップＳ８）。

【００３０】ここで、計測対象面２３からの反射波は、
送受波素子１および反射板２からなる反射平面で反射し
て計測対象面２３に向かって伝播する。この反射波も、
距離計測用音波２４と同様に計測対象面２３で反射し、
送受波素子１において受信される。以下同様に、１回の
距離計測用音波２４の送信により、計測対象面２４と反
射平面との間で多重反射が繰り返され、この多重反射に
伴い送受波素子１から受波信号が出力される。

【００３１】送受波素子１から出力された受波信号は、
送受波信号用ケーブル３を伝わり、受波信号切替器６を
介して受波信号増幅器７に入力される。この受波信号
は、受波信号増幅器７で適当に増幅され（ステップＳ
９）、フィルタ８で不要な成分が除去されて（ステップ
Ｓ１０）、Ａ／Ｄ変換器９によって時系列ディジタルデ
ータに変換される（ステップＳ１１）。この時系列ディ
ジタルデータは、メモリ１３に記憶される。

【００３２】次に、ディジタル信号部において時系列デ
ィジタルデータに基づいて送受波素子１から計測対象２
３までの距離を演算する（ステップＳ１８）。以下、こ
の距離演算処理について詳細に説明する。

【００３３】まず、窓関数設定演算部２２において、メ
モリ１３に記憶された図３に示されるような時系列ディ
ジタルデータに基づいて、送波信号に起因した電気的ノ
イズが消滅した直後に受信されたと推定される受波信号
を抽出し、時系列でこの後に続く受波信号と共に距離演
算用信号として切り出して、この距離演算用信号をメモ
リ１３に記憶させる（ステップＳ１３）。なお、図３に
おいて横軸は時間、縦軸は受波信号の大きさを示してい
る。

【００３４】前処理演算部１５は、送受波素子１から計
測対象２３までの距離を求めるための前処理として、窓
関数設定演算部１４から出力される距離演算用信号の直
流分を補正し、距離演算用信号の平均値が零となるよう
にする（ステップＳ１４）。

【００３５】相関関数演算部１６は、前処理演算部１５
で補正された距離演算信号に基づいて、図４に示される
ような距離演算用信号の自己相関関数を求めて、メモリ
１３に記憶させる（ステップＳ１５）。なお、図４にお
いて横軸は遅延時間、縦軸は相関値の大きさを示してい
る。

【００３６】包絡線関数演算部１７は、相関関数演算部
１６で求められた自己相関関数について図５に示される
ような包絡線関数を求めて、メモリ１３に記憶させる
（ステップＳ１６）。なお、図５において横軸は遅延時
間、縦軸は包絡線の大きさを示している。

【００３７】周期抽出演算部１８は、包絡線関数演算部
１７で求められた包絡線関数が極値を示している遅延時
間近傍であって、相関値演算部１６で求められた自己相
関関数もまた極値となるような遅延時間τ_i （ｉ＝１，
２，３，…，ｎ）を演算してメモリ１３に記憶させる。
なお、τ_i+1 ＞τ_i とする。

【００３８】距離演算部１９は、まず周期抽出演算部１
８で求められた遅延時間τ_i （ｉ＝１，２，３，…，
ｎ）に基いて、次式によって時間差Δτ_k （ｋ＝１，
２，３，…，ｎ−１）を演算し、その結果をメモリ１３
に記憶させる。

【００３９】 Δτ_k ＝τ_i+1 −τ_i （２） 次に、この（ｎ−１）個の時間差Δτ_k の頻度分布を求
め、最も頻度の多い時間差Δτ_k の値を多重反射の繰り
返し周期Δτ_d としてメモリ１３に記憶させた後、この
繰り返し周期Δτ_d および計測時の音速Ｃに基づき次式
によって距離Ｄ₁ を演算し、その結果をメモリ１３に記
憶させる。

【００４０】 Ｄ₁ ＝（Ｃ・Δτ_d ）／２ （３） 距離補正演算部２０は、距離演算部１９で求められた距
離Ｄ₁ を補正し、送受波素子１から計測対象面２３まで
の正確な距離計測値Ｄ_a を演算する。この場合、距離計
測値Ｄ_a を正確に求めるためのキャリブレーション法と
して、音速Ｃおよび繰り返し周期Δτ_d をキャリブレー
ションにより正確に求めておく方法と、次式に示される
ように距離Ｄ₁ を既知の距離Ｌ_c の距離計測値Ｄ_c に基
づいたキャリブレーションにより補正する方法とがあ
り、本実施形態では上述したいずれかの方法を用いるよ
うにする。

【００４１】 Ｄ_a ＝（Ｌ_c ／Ｄ_c ）・Ｄ₁ （４） このようにして求められた距離計測値Ｄ_a は、メモリ１
３に記憶されると共にデータ伝送用インターフェース２
１を介して外部コンピュータ２２の表示装置に表示され
る。

【００４２】このように本実施形態では、送受波素子１
および反射板２によって反射平面を形成することで、送
受波素子１からの１回の距離計測用音波２４の送信によ
り、反射平面と計測対象面２３との間で多重反射が繰り
返される。そして、この多重反射に伴って送受波素子１
から出力される受波信号を時系列ディジタルデータに変
換し、この時系列ディジタルデータに基づいて、送受波
素子１から計測対象面２３までの距離を求めている。こ
の時、送波信号に起因する電気的ノイズが消滅した後の
受波信号の時系列ディジタルデータを抽出して距離を算
出しているので、電気的ノイズの影響を無視することが
でき、従来の距離計測装置のように電気的ノイズによる
計測可能な最短距離の制限がない。

【００４３】しかも、時系列ディジタルデータの自己相
関関数およびその包絡線関数を算出して、これらに基づ
いて多重反射の繰返し周期を求め、この繰返し周期から
計測対象２３までの距離を求めているので、正確に距離
を求めることができる。

【００４４】なお、送受波素子１を、鋼、コンクリー
ト、合成樹脂等で造られた板材等の物品の表面に接触さ
せて距離計測用音波２４を送信し、物品の裏面からの反
射波を受信して計測を行うようにすることで、本実施形
態の距離計測装置を物品の厚さ計測に適用することも可
能である。

【００４５】以下、図６〜１０を参照して本発明の他の
実施形態について説明する。なお、以下では図１と相対
応する部分に相対応する符号を付して、第１の実施形態
との相違点を中心として説明する。

【００４６】（第２の実施形態）図６は、本発明の第２
の実施形態に係る距離計測装置の概略構成を示す図であ
る。本実施形態は、素子冷却型センサ部３０を用いて、
送受波素子１を冷却しながら計測を行うようにしたもの
である。

【００４７】この素子冷却型センサ部３０は、図７に示
されるように、送受波素子１、反射板２、送受波信号用
ケーブル３、送受波素子冷却用ケース３１、送受波素子
冷却用媒体３２、送受波素子冷却用入口管３３、送受波
素子冷却管出口管３４によって構成される。

【００４８】送受波素子１は、計測対象面２３側の音波
放射面のみが解放されるように送受波素子冷却用ケース
３１によって覆われている。送受波素子冷却用ケース３
１の側面は送受波素子冷却用入口管３３および送受波素
子冷却管出口管９が設けられており、送受波素子冷却用
入口管３３から気体または液体の送受波素子冷却用媒体
３２を流入することで送受波素子１が冷却される。ま
た、距離計測後、送受波素子冷却用媒体３２は、受波素
子冷却管出口管９から流出させる。

【００４９】本実施形態においては、送受波素子１が常
に冷却されているので、従来のように送受波素子１の耐
熱性による制約を受けることなく、例えば、１５０℃以
上の高温環境においても距離計測を行うことが可能であ
る。

【００５０】（第３の実施形態）図８は本発明の第３の
実施形態に係る距離計測装置の概略構成を示す図であ
る。本実施形態は、距離計測のための距離計測用センサ
部４０およびそのアナログ信号処理部とは別に、計測時
の音速を計測するための音速計測用センサ部４１とその
アナログ信号処理部を設けたものである。図７におい
て、１ａ，２ａ，３ａ，５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，およ
び９ａは、距離計測用センサ部４０におけるアナログ信
号処理部、１ｂ，２ｂ，３ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８
ｂ，９ｂ音速計測用センサ部４１におけるアナログ信号
処理部に相当し、それぞれ図１に示した１、２、３、
５、６、７、８、９に対応する。また、各アナログ信号
処理部でトリガ信号発生部１４を共通に用いる。

【００５１】距離計測用センサ部４０は、図７で示した
素子冷却型センサ部３０と同様に、送受波素子１、反射
板２、送受波信号用ケーブル３、送受波素子冷却用ケー
ス３１、送受波素子冷却用媒体３２、送受波素子冷却用
入口管３３、送受波素子冷却管出口管３４によって構成
されるものとする。

【００５２】図９は、音速計測用センサ部４１の構成を
示す図である。この音速計測用センサ部４１は、図７で
示した素子冷却型センサ部において、送受波素子１およ
び反射板２からなる反射平面と対向するように音速計測
用反射板５１を設け、送受信素子１から送信される音速
計測用音波を５３を音速計測用空間５２で多重反射させ
るようにしたものである。ここで、反射平面と音速計測
用反射板５２との距離（以下、基準距離と称する）は既
知であるものとし、この基準距離の値を予めメモリ１３
に記憶しておく。

【００５３】本実施形態では、距離計測用センサ部４０
と音速計測用センサ部４１とを同一の計測環境となるよ
うに隣接して設置し、計測時においてはこれらを同時に
動作させて、この結果得られる二つの時系列ディジタル
データ（以下、距離計測用データおよび音速計測用デー
タと称する）をメモリ１３に記憶させる。この場合、距
離計測用データと音速計測用データとは、波形が類似し
周期が異なるデータとなる。

【００５４】次に、音速計測用データに基づいて計測時
の音速Ｃ_m を求める。具体的には、音速計測用データに
基づいて音速計測用空間５２における多重反射の繰返し
周期Δτ_m を求め、メモリ１３から基準距離の値Ｄ_m を
呼び出して、これらを次式に適用して音速Ｃ_m を求め、
メモリ１３に記憶させる。

【００５５】 Ｃ_m ＝２Ｄ_m ／Δτ_m （５） そして、距離計測用データおよび算出された音速Ｃ_m に
基づいて送受波素子１から計測対象面２３までの距離を
求める。

【００５６】このように、本実施形態においては、計測
時の音速を算出し、この算出した音速を用いて距離が求
められるので、温度や圧力などの雰囲気環境が常に変化
するような場所においても、容易に高精度の計測を行う
ことができる。

【００５７】なお、本実施形態においては、図１０に示
されるように、距離計測用センサ部４０および音速計測
用センサ部４１の各アナログ信号処理部でＡ／Ｄ変換器
７を共通に用いる構成にしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送受波素子から送信した音波を計測対象面と反射部材と
の間の多重反射させて、この多重反射に伴う受波信号か
ら計測対象までの距離を求めるので、短い距離について
も高精度な計測が可能であり、しかも送受波素子を冷却
することで雰囲気温度に影響の受けることのない距離計
測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る距離計測装置の
概略構成を示す図

【図２】同実施形態の動作を説明するためのフローチャ
ート

【図３】同実施形態における受波信号の時系列ディジタ
ルデータの例

【図４】同実施形態における自己相関関数の例

【図５】同実施形態における包絡線関数の例

【図６】本発明の第２の実施形態に係る距離計測装置の
概略構成を示す図

【図７】同実施形態における素子冷却型センサ部の構成
を示した図

【図８】本発明の第３の実施形態に係る距離計測装置の
概略構成を示す図

【図９】同実施形態における音速計測用センサ部の構成
を示した図

【図１０】同実施形態の別の構成を示した図

【図１１】従来の距離計測装置の概略構成を示す図

【符号の説明】

１…送受波素子 ２…反射板 ３…送受波信号用ケーブル ４…トリガ信号発生部 ５，５ａ，５ｂ…送波信号発生部 ６，６ａ，６ｂ…送受波信号切替部 ７，７ａ，７ｂ…受波信号増幅器 ８，８ａ，８ｂ…フィルタ ９，９ａ，９ｂ…Ａ／Ｄ変換器 １０…中央演算処理部 １１…内部データ伝送部 １２…ディジタル信号出力部 １３…メモリ １４…窓関数設定演算部 １５…前処理演算部 １６…相関関数演算部 １７…包絡線関数演算部 １８…周期抽出演算部 １９…距離演算部 ２０…距離補正演算部 ２１…データ伝送用インターフェース ２２…外部コンピュータ ２３…計測対象面 ２４…距離計測用音波 ３０…素子冷却型センサ部 ３１…送受波素子冷却用ケース ３２…送受波素子冷却用媒体 ３３…送受波素子冷却用媒体入口管 ３４…送受波素子冷却用媒体出口管 ４０…距離計測用センサ部 ４１…音速計測用センサ部 ５１…音速計測用反射板 ５２…音速計測用空間 ５３…音速計測用音波 １０１…計測対象面 １０２…トリガ信号発生部 １０３…送波信号発生部 １０４…パルスカウンタスタート信号発生部、 １０５…送受波信号切替部 １０６…送受波信号用ケーブル １０７…送受波素子 １０８…距離計測用音波 １０９…パルスカウンタ １１０…受波信号増幅器 １１１…フィルタ １１２…パルスカウンタストップ信号発生部 １１３…距離演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｒ 1/00 ３３０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力される送波信号により駆動されて計測
   対象に向けて音波を送信し、該計測対象からの反射波を
   受信して受波信号を出力する送受波素子と、 前記計測対象に対向して設けられ、前記送受波素子から
   送信された音波を該計測対象と該送受波素子との間で多
   重反射させるための反射部材と、 前記多重反射に伴い前記送受波素子から出力される受波
   信号を時系列ディジタルデータに変換し、この時系列デ
   ィジタルデータを用いて前記送受波素子から前記計測対
   象までの距離を算出する距離算出手段とを備えたことを
   特徴とする距離計測装置。
2. 【請求項２】前記送受波素子を冷却する冷却手段を備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
3. 【請求項３】入力される送波信号により駆動されて計測
   対象に向けて音波を送信し、該計測対象からの反射波を
   受信して受波信号を出力する第１の送受波素子と、 前記計測対象に対向して設けられ、前記送受波素子から
   送信された音波を該計測対象と該送受波素子との間で多
   重反射させるための反射部材と、 所定の音波反射面に対して既知の距離に設けられ、該音
   波反射面に向けて音波を送信し、該音波反射面からの反
   射波を受信して受波信号を出力する第２の送受波素子
   と、 この第２の送受波素子から出力される受波信号に基づい
   て音速を算出する音速算出手段と、 前記多重反射に伴い前記第１の送受波素子から出力され
   る受波信号を時系列ディジタルデータに変換し、この時
   系列ディジタルデータと前記音速算出手段により算出さ
   れた音速を用いて前記第１の送受波素子から前記計測対
   象までの距離を算出する距離算出手段とを備えたことを
   特徴とする距離計測装置。
4. 【請求項４】前記距離算出手段は、前記時系列データの
   うち前記送波信号に起因するノイズが消滅した後のデー
   タを用いて前記距離を算出することを特徴とする請求項
   １または３に記載の距離計測装置。
5. 【請求項５】前記距離算出手段は、前記時系列データの
   うち前記送波信号に起因するノイズが消滅した後のデー
   タを抽出する手段と、 この手段により抽出されたデータの自己相関関数を求め
   る手段と、 前記自己相関関数の包絡線関数を求める手段と、 前記自己相関関数および包絡線関数に基づいて前記多重
   反射の繰返し周期を求める手段と、 前記繰返し周期に基づいて前記距離を算出する手段とか
   らなることを特徴とする請求項１または３に記載の距離
   計測装置。