JPH1031069A - 超音波式距離測定装置の分解能向上電気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波式距離測定装置の計測分解能向上を図
る。 【構成】 距離計測用カウントパルス停止のための受信
超音波信号レベルと、定められたしきい値（スレッシュ
ホールドレベル）を比較する、比較器（コンパレータ）
回路に、対数増幅器（ログアンプ）を利用、その増幅特
性によって１波長間を連続したレベルの変化量としてと
らえることが出来、結果として量子化誤差を受信波より
も少なく出来ることになり分解能の向上となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波式距離測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波式距離測定装置として、一定の時
間間隔で超音波を送信し、超音波を送信してから被測定
物で反射した反射波（或いは被測定物が受けた直接波）
を受信するまでの時間を測定する事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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の測
定装置では、測定値の分解能が、使用されている超音波
の周波数に依存しているため量子化誤差としての測定誤
差が生じる。たとえば要求される分解能が約２ｍｍであ
れば２００ＫＨｚの、約１ｍｍであれば４００ＫＨｚの
高周波域超音波を利用することになるが、測定可能距離
及び指向性が極端に狭まることになり、逆に測定可能距
離及び指向性を広げようと低周波域の超音波を利用する
と、測定誤差が大きくなる。

【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
測定可能距離及び指向性が広い低周波域の超音波を利用
し、かつ高周波域超音波の分解能を得る量子化電気回路
を提供することにある。

【０００５】

【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、超音波を送信してから被測定物で反射
した反射波（或いは被測定物が受けた直接波）を受信す
るまでの時間を測定する事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、距離計測用カ
ウントパルス停止のための受信超音波信号レベルと、定
められたしきい値（スレッシュホールドレベル）を、比
較する、比較器（コンパレータ）回路に、対数増幅器
（ログアンプ）を利用しその増幅特性によって、分解能
をたかめ課題を解決する。

【０００６】

【作用】たとえば、４０ＫＨｚの超音波式距離測定装置
は一般的に分解能約１ｃｍとなるが、これは４０ＫＨｚ
１波長の量子化誤差によることは、公知のことである。
よって１波長間を連続したレベルの変化量としてとらえ
ることができれば量子化誤差を受信波長よりも少なく出
来ることになり分解能の向上となる。

【０００７】

【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。

【０００８】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、受信波整形回路１の中の比較器２（コ
ンパレータ）を、拡大している。

【０００９】図１において、測定装置は、コントロール
回路３により一定間隔にパルス送信回路４へ駆動信号を
送出すると同時に計数回路７をスタートさせる。送信器
５は、パルス送信回路４に制御された、所定の超音波信
号を送出する。受信機６は、到達した超音波をとらえ増
幅して受信波整形回路１へ伝える。受信波整形回路１
は、受信波を整流し積分波形として、比較器２のＡへ受
信信号として入力される。比較器２は、しきい値生成回
路８により規定された値が、しきい値信号として比較器
２のＢへ入力され、受信信号Ａがしきい値信号を越えた
ときに一定間隔の受信波検知信号Ｃを出力する。計数回
路７は、受信波検知信号Ｃにより計数動作を停止し、そ
の計数値により距離を導くことになる。

【００１０】図２は、本発明の比較器入出力波形模し
き、説明図である。

【００１１】図２において、対数増幅型比較器２の入力
波形Ａ１に対し、しきい値レベルＢとの比較により受信
波検知信号Ｃ１を出力するが、量子化誤差により、受信
波検知信号Ｃ２、受信波検知信号Ｃ３をも出力すること
は公知の通りであるが、入力波形Ａ１は、対数増幅型比
較器２の増幅作用により、波形Ｇのような、直線的積分
波形に疑似増幅する。よって受信波検知信号Ｃ４は、測
定装置の設計精度及び外的要因による誤差として、受信
波検知信号Ｃ２、受信波検知信号Ｃ３を出力するが、結
果として受信周波数に拘束されず分解能を向上出来る事
になる。

【００１２】図３は、従来の比較器入出力波形模しき、
説明図である。

【００１３】図３において、比較器２の入力波形Ａ１に
対し、しきい値レベルＢ１との比較により受信波検知信
号Ｃ４を出力するが、量子化誤差により、受信波検知信
号Ｃ５の値を、出力することも有り得ることは公知であ
り、結果として受信周波数に依存する計数誤差が生じ
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明の回路を利用した超音波式距離測
定装置によれば、広範囲に移動する受信点、或いは発信
点の距離を高精度に測定可能となり、たとえば、大画面
表示装置などの超音波デジタイザ、あるいは超音波マウ
スなどの座標入力装置としての利用も有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波式距離測定装置の概略構成図の１例を示
し、受信波整形回路１内の本発明の対数増幅型比較器９
の模しき拡大図である。

【図２】図１の比較器回路の入出力波形の模しき図であ
る。

【図３】従来型比較器の入出力波形の模しき図である。

【符号の説明】

１ 受信波整形回路 ２ 対数増幅型比較器 ３ コントロール回路 ４ パルス送信回路 ５ 送信器 ６ 受信機 ７ 計数回路 ８ しきい値生成回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対数増幅器を利用した比較器回路。