JPH10325870A - Ultrasonic range finder - Google Patents

Ultrasonic range finder

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Publication number
JPH10325870A
JPH10325870A JP15164697A JP15164697A JPH10325870A JP H10325870 A JPH10325870 A JP H10325870A JP 15164697 A JP15164697 A JP 15164697A JP 15164697 A JP15164697 A JP 15164697A JP H10325870 A JPH10325870 A JP H10325870A
Authority
JP
Japan
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time
ultrasonic
reflected
ultrasonic wave
wave
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP15164697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Terada
昌章 寺田
Motoki Hirano
元基 平野
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10325870A publication Critical patent/JPH10325870A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a distance up to a measuring object regardless of the existence of ultrasonic reflection on a floating matter, by setting the range from transmission of ultrasonic wave to attenuation of its reflected wave as the time required for receiving the reflected wave from the objective. SOLUTION: A time measuring means 4 clocks an elapsed time of transmission of an ultrasonic wave to reception of a reflected ultrasonic wave by an ultrasonic sensor 3, and an operation means 12 calculates a distance up to a measuring object on the basis of the measuring time and ultrasonic velocity. At this time, a transmission completion time detection part 6 detects the transmission completion of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor 3, and a reflection ultrasonic attenuation detection part 8 detects the attenuation for the preset amplitude of the reflection ultrasonic wave from the measuring object. A clocking control part 10 sets the detection times of both the detection parts 6, 8 to clocking start and clocking end. Thus, the completion of reception can be judged even if many floating matters exist and a reflection wave from a precipitation sludge interface attenuates, and, since a reflection time from the precipitation sludge is exact, a distance up to the interface can be accurately measured.

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、超音波距離計に係
り、特に、測定対象物までの間に浮遊物などが存在する
状態で当該測定対象物までの距離を計測する超音波距離
計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic range finder, and more particularly to an ultrasonic range finder for measuring a distance to a measurement object in a state where a floating object or the like exists between the objects. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、直進性がよく、水中での吸収
が弱い超音波の性質を利用して、超音波を用いて液体中
に存在する測定対象物までの距離を測定することが行わ
れている。例えば、沈殿層内の沈殿物までの距離の測定
や、各種液状原料・燃料等備蓄タンク内のスラッジレベ
ルの測定や、粒材洗浄槽内のレベルの測定等を超音波距
離計を用いて行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been practiced to measure the distance to an object to be measured existing in a liquid using ultrasonic waves by utilizing the properties of ultrasonic waves that have good straightness and weak absorption in water. Have been done. For example, measurement of the distance to the sediment in the sedimentation layer, measurement of the sludge level in the storage tank for various liquid materials and fuels, and measurement of the level in the granular material washing tank are performed using an ultrasonic distance meter. ing.

【0003】図6に示すように、沈殿層51内の水面か
ら沈殿物汚泥55の界面までの距離の測定を行う超音波
距離計(超音波界面レベル計)は、超音波を発信すると
共に受信する超音波センサ53と、この超音波の発信か
ら受信までの反射時間に基づいて距離を算出する計測部
52とを備えている。超音波センサ53が超音波を発信
すると、超音波は水中50を直進し汚泥55の界面56
に至り、この汚泥界面56で反射する。超音波センサ5
3は、この反射超音波を受信する。計測部52は、反射
時間を用いて汚泥界面56までの距離を算出する。距離
は、水面からの沈殿汚泥までの距離をL、超音波の水中
音速をV、超音波距離計から超音波が発信され汚泥界面
に反射して戻ってくるまでの時間(反射時間)をTとす
ると、L=V×T/2で表される。
As shown in FIG. 6, an ultrasonic distance meter (ultrasonic level meter) for measuring the distance from the water surface in the sedimentary layer 51 to the interface of the sediment sludge 55 transmits and receives ultrasonic waves. And a measuring unit 52 for calculating a distance based on a reflection time from transmission of the ultrasonic wave to reception of the ultrasonic wave. When the ultrasonic sensor 53 transmits an ultrasonic wave, the ultrasonic wave goes straight through the water 50 and the interface 56 of the sludge 55.
And is reflected at the sludge interface 56. Ultrasonic sensor 5
3 receives this reflected ultrasonic wave. The measuring unit 52 calculates the distance to the sludge interface 56 using the reflection time. The distance is L, the distance from the water surface to the settled sludge, V is the sound velocity of the underwater ultrasonic wave, and T is the time from when the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic distance meter to the time when the ultrasonic wave is reflected back to the sludge interface (reflection time). Then, L = V × T / 2.

【0004】従来例では、反射時間Tは発振開始から受
信開始までの時間を計測していた。汚泥が良く沈殿して
いる状態においては、図7に示すように超音波の発信に
対し強い反射波を受信することができる。
In the prior art, the reflection time T measures the time from the start of oscillation to the start of reception. In a state where the sludge is well settled, as shown in FIG. 7, a strong reflected wave can be received with respect to the transmission of the ultrasonic wave.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示すように水中に浮遊汚泥が多いと、超音波の発信に対
して途中の浮遊物54で反射されてしまい、しかも、こ
の浮遊物での反射は、沈殿汚泥界面56からの反射波を
弱めてしまう、という不都合があった。沈殿汚泥界面5
6からの反射波が弱められてしまうと、その受信は図9
に示すように浮遊汚泥54からの反射も含む受信波とな
り、すると、沈殿汚泥からの振幅も小さくなってしま
う。そして、反射時間Tは、発信開始から受信開始まで
の時間を計測するため、沈殿汚泥からの反射波の受信開
始が不明確なものとなり、Tの計測値が不正確となって
しまう、という不都合があった。
However, as shown in FIG. 8, if there is a lot of suspended sludge in the water, the ultrasonic wave is reflected by the suspended matter 54 on the way to the transmission of the ultrasonic wave. The reflection has a disadvantage that the reflected wave from the settled sludge interface 56 is weakened. Settling sludge interface 5
When the reflected wave from the antenna 6 is weakened, the reception
As shown in FIG. 7, the reception wave includes the reflection from the suspended sludge 54, and the amplitude from the settled sludge is also reduced. Since the reflection time T measures the time from the start of transmission to the start of reception, the start of reception of the reflected wave from the settled sludge becomes unclear, and the measurement value of T becomes inaccurate. was there.

【0006】このような浮遊物からの反射ノイズの影響
を除去するため、受信波に図10のようなゲインをか
け、沈殿汚泥からの反射波の振幅を上げ、一定振幅以上
の時、沈殿汚泥からの反射と判断する方式としている。
しかしながら、浮遊物による沈殿汚泥からの反射波の減
衰が一定ではないため、沈殿汚泥からの反射と判断する
振幅値の設定が難しく、また、この振幅値の設定が不適
切だと水面から沈殿汚泥までの距離が不正確となる。
In order to remove the influence of the reflected noise from the suspended matter, a gain is applied to the received wave as shown in FIG. 10 to increase the amplitude of the reflected wave from the settled sludge. It is determined to be reflection from
However, since the attenuation of the reflected wave from the settled sludge by the suspended matter is not constant, it is difficult to set the amplitude value to judge the reflection from the settled sludge. The distance to is incorrect.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、測定対象物までの間に種々の浮遊物が存
在していても微妙な設定を必要とすることなく良好に測
定対象物までの距離を測定することのできる超音波距離
計を提供することを、その目的とする。
The object of the present invention is to improve the disadvantages of the prior art, and to achieve a good measurement without the need for delicate setting even if various suspended matters exist between the object to be measured. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic range finder capable of measuring a distance to an object.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、測
定対象物へ超音波を発射すると共に当該測定対象物から
反射した反射超音波を検出する超音波センサと、この超
音波センサによる超音波の発信から当該反射超音波の受
信までの経過時間を計時する時間計測手段と、この時間
計測手段によって計測された計測時間と超音波の音速と
に基づいて測定対象物までの距離を算出する演算手段と
を備えている。しかも、時間計測手段が、超音波センサ
による超音波の発信の完了を検出する発信完了時間検出
部と、測定対象物から反射した反射超音波の予め定めら
れた振幅への減衰を検出する反射超音波減衰検出部と、
発信完了時間検出部によって検出された時間を計時開始
時間に設定すると共に反射超音波減衰検出部によって検
出された時間を計時終了時間に設定する計時制御部とを
備えた、という構成を採っている。これにより前述した
目的を達成しようとするものである。
Therefore, according to the present invention, there is provided an ultrasonic sensor which emits an ultrasonic wave to an object to be measured and detects a reflected ultrasonic wave reflected from the object to be measured, and an ultrasonic sensor by the ultrasonic sensor. Time measuring means for measuring the elapsed time from the transmission of the reflected ultrasonic wave to the reception of the reflected ultrasonic wave, and a calculation for calculating the distance to the object to be measured based on the measuring time measured by the time measuring means and the sound speed of the ultrasonic wave Means. In addition, the time measuring means includes a transmission completion time detecting unit that detects completion of transmission of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor, and a reflected ultrasonic wave that detects attenuation of the reflected ultrasonic wave reflected from the measurement target to a predetermined amplitude. A sound attenuation detector,
A clock control unit that sets the time detected by the transmission completion time detection unit to the clock start time and sets the time detected by the reflected ultrasonic attenuation detection unit to the clock end time. . This aims to achieve the above-mentioned object.

【0009】発信完了時間検出部は、超音波センサによ
って超音波が発信され、その発信が完了した時を検出す
る。例えば、超音波センサの発信駆動制御の完了を捕捉
する。そして、計時制御部は、この発信完了時を計時開
始時間とする。そして、超音波センサから発射された超
音波は浮遊物や測定対象物で反射し、超音波センサは、
この反射超音波を受信する。浮遊物が存在する場合、浮
遊物で反射した超音波を受信し、その後、測定対象物で
反射した超音波を受信する。反射超音波減衰検出部は、
測定対象物から反射した反射超音波の予め定められた振
幅への減衰を検出し、計時制御手段は、この反射超音波
減衰検出部によって反射超音波の減衰が検出された時を
計時終了時間とする。このため、時間計測手段は、超音
波の発信完了から反射超音波が減衰するまでの時間を計
時し、これにより、測定対象物で反射した反射超音波を
超音波センサで受信するまでの時間を正確に計時する。
浮遊物の状態によっては、浮遊物での反射による反射超
音波の振幅は測定対象物で反射した反射超音波の振幅と
同程度となるため、時間計測手段は、測定対象物で反射
した反射超音波であるか否かの判定に超音波の振幅を用
いない。一方、測定対象物で反射した超音波を受信した
後に受信する超音波の振幅は極度に減衰する。このた
め、超音波減衰検出部はこのような反射超音波の減衰を
検出し、時間計測手段は、この減衰が検出された時を測
定対象物で反射した反射超音波の受信が終了したと判定
し、計時を終了する。このように、超音波の発信の完了
時から反射超音波の減衰時までを、測定対象物で超音波
が反射してその反射超音波を受信するまでの時間とする
ため、浮遊物による超音波の反射の有無に左右されるこ
となく測定対象物での超音波の反射を検出する。このた
め、超音波センサと測定対象物との間に浮遊物などノイ
ズとなるものがあっても、測定対象物までの距離を正確
に安定して検出する。
The transmission completion time detector detects when the ultrasonic wave is transmitted by the ultrasonic sensor and the transmission is completed. For example, completion of transmission drive control of the ultrasonic sensor is captured. Then, the clock control unit sets the time when the transmission is completed as the clock start time. And the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor is reflected by a floating object or a measurement object, and the ultrasonic sensor
This reflected ultrasonic wave is received. When there is a floating object, the ultrasonic wave reflected by the floating object is received, and thereafter, the ultrasonic wave reflected by the measurement object is received. The reflected ultrasonic attenuation detector is
Detects the attenuation of the reflected ultrasonic wave reflected from the object to be measured to a predetermined amplitude, and the timekeeping control means determines when the reflected ultrasonic wave attenuation is detected by the reflected ultrasonic wave attenuation detection unit as a time-measurement end time. I do. For this reason, the time measuring means measures the time from the completion of transmission of the ultrasonic wave to the attenuation of the reflected ultrasonic wave, and thereby the time until the reflected ultrasonic wave reflected by the measurement object is received by the ultrasonic sensor. Time accurately.
Depending on the state of the floating object, the amplitude of the reflected ultrasonic wave due to the reflection from the floating object is substantially the same as the amplitude of the reflected ultrasonic wave reflected from the object to be measured. The amplitude of the ultrasonic wave is not used to determine whether the sound is a sound wave. On the other hand, the amplitude of the ultrasonic wave received after receiving the ultrasonic wave reflected by the measurement object is extremely attenuated. For this reason, the ultrasonic attenuation detector detects such attenuation of the reflected ultrasonic waves, and the time measuring means determines that the reception of the reflected ultrasonic waves reflected by the object to be measured is completed when the attenuation is detected. And end the timing. In this way, since the time from the completion of transmission of the ultrasonic wave to the time when the reflected ultrasonic wave is attenuated is the time from the reflection of the ultrasonic wave by the measurement object to the reception of the reflected ultrasonic wave, the ultrasonic wave generated by the suspended matter Irrespective of the presence or absence of reflection of the object, the reflection of the ultrasonic wave on the object to be measured is detected. For this reason, even if there is an object such as a floating substance between the ultrasonic sensor and the object to be measured, the distance to the object to be measured is accurately and stably detected.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明による超音波距離計の構成
を示すブロック図である。超音波距離計は、測定対象物
へ超音波を発射すると共に当該測定対象物から反射した
反射超音波を検出する超音波センサ3と、この超音波セ
ンサ3による超音波の発信から当該反射超音波の受信ま
での経過時間を計時する時間計測手段4と、この時間計
測手段4によって計測された計測時間と超音波の音速と
に基づいて測定対象物までの距離を算出する演算手段1
2とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic range finder according to the present invention. The ultrasonic distance meter emits an ultrasonic wave to the object to be measured and detects a reflected ultrasonic wave reflected from the object to be measured. The reflected ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic sensor 3 by transmitting the ultrasonic wave. Time measuring means 4 for measuring the elapsed time until the reception of the signal, and calculating means 1 for calculating the distance to the object to be measured based on the measuring time measured by the time measuring means 4 and the sound speed of the ultrasonic wave.
2 is provided.

【0012】演算手段12は、超音波の水中音速をV、
超音波距離計から超音波が発信され汚泥界面で反射して
戻ってくるまでの時間(反射時間)をTとしたとき、水
面からの沈殿汚泥までの距離LをL=V×T/2で求め
る。
The arithmetic means 12 calculates the underwater sound velocity of the ultrasonic wave as V,
When the time (reflection time) from when the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic distance meter to the time when the ultrasonic wave is reflected at the sludge interface and returns is T, the distance L from the water surface to the settled sludge is L = V × T / 2. Ask.

【0013】時間計測手段が、超音波センサによる超音
波の発信の完了を検出する発信完了時間検出部6と、測
定対象物から反射した反射超音波の予め定められた振幅
への減衰を検出する反射超音波減衰検出部8と、発信完
了時間検出部6によって検出された時間を計時開始時間
に設定すると共に反射超音波減衰検出部8によって検出
された時間を計時終了時間に設定する計時制御部10と
を備えている。
The time measuring means detects a transmission completion time detecting section 6 for detecting the completion of transmission of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor, and detects an attenuation of the reflected ultrasonic wave reflected from the measuring object to a predetermined amplitude. A timed control unit that sets the time detected by the reflected ultrasonic attenuation detection unit 8 and the transmission completion time detection unit 6 as a timekeeping start time and sets the time detected by the reflected ultrasonic attenuation detection unit 8 as a timekeeping end time. 10 is provided.

【0014】計時制御部10は、超音波の発信終了から
受信終了までの時間を反射時間Tとして計測する。発信
完了時間検出部6は、例えば、超音波センサを駆動する
CPUから発振停止信号が入力されたときにで反射時間
Tの計測を開始する。沈殿汚泥からの反射波は、一番最
後に受信され、その後、図9に示すように、受信波は急
速に減衰するため、受信波の最後と判断する振幅値をか
なり小さく設定しても、受信終了と判断できる。このた
め、浮遊物が多く、沈殿汚泥界面からの反射波がかなり
減衰しても、受信終了を判断できるため、沈殿汚泥から
の反射時間Tは正確となり、浮遊物があっても確実に反
射時間Tを測定可能となるため、界面までの距離を正確
に測定することができる。
The timekeeping controller 10 measures the time from the end of transmission of the ultrasonic wave to the end of the reception as the reflection time T. The transmission completion time detection unit 6 starts measuring the reflection time T when, for example, an oscillation stop signal is input from the CPU that drives the ultrasonic sensor. The reflected wave from the settled sludge is received last, and thereafter, as shown in FIG. 9, the received wave rapidly attenuates. Therefore, even if the amplitude value determined as the end of the received wave is set to a considerably small value, It can be determined that reception has ended. Therefore, even if there are a lot of suspended matter and the reflected wave from the interface of the settled sludge is considerably attenuated, it is possible to judge the end of the reception. Since T can be measured, the distance to the interface can be accurately measured.

【0015】また、ある実施形態では、図2に示すよう
に、反射超音波減衰検出部8が、超音波センサによって
超音波の発振が開始されてから終了するまでの発振経過
時間を計時する発振時間計時機能13と、超音波センサ
3で受信する反射超音波の振幅が反射判定用の第1の規
定振幅a1を越えたのち振幅減衰判定用の第2の規定振
幅a2以下になるまでの経過時間を計時する受信経過時
間計時機能14と、この受信経過時間計時機能14によ
って計時された受信経過時間が発振時間計時機能13に
よって計時された発振経過時間を越えた場合には当該受
信経過時間の波形を測定対象物で反射した超音波と判定
する判定機能15とを備える。この発信経過時間は、超
音波センサ3が発射する超音波のパルス幅である。ま
た、規定振幅の比率は、「規定振幅a1>>規定振幅a
2」である。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, the reflected ultrasonic attenuation detector 8 measures the oscillation elapsed time from the start of the ultrasonic oscillation by the ultrasonic sensor to the end thereof. Elapsed time from the time measurement function 13 until the amplitude of the reflected ultrasonic wave received by the ultrasonic sensor 3 exceeds the first specified amplitude a1 for reflection determination and becomes equal to or less than the second specified amplitude a2 for amplitude attenuation determination. A reception elapsed time counting function 14 for counting time, and when the reception elapsed time counted by the reception elapsed time counting function 14 exceeds the oscillation elapsed time counted by the oscillation time counting function 13, the reception elapsed time is counted. A determination function 15 for determining a waveform as an ultrasonic wave reflected by the measurement object; The transmission elapsed time is the pulse width of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic sensor 3. The ratio of the specified amplitude is defined as “specified amplitude a1 >> specified amplitude a
2 ".

【0016】この例では、浮遊物が少なく測定対象物か
らの反射波を受信する以前に受信波形が減衰している可
能性を考慮して、受信波形の振幅が、反射波と判定しう
る振幅a1を越えたのちにその振幅がa2まで減衰したと
きに、測定対象物からの反射波であると判定する。さら
に、大きめの浮遊物がある場合にはこの反射判定用の第
1の規定振幅a1を越えてしまうことがあるため、そし
て、この振幅値の設定を最適化するのは難しいため、受
信波形の振幅が浮遊物からのものか又は測定対象物から
のものなのかの判定は困難となる。
In this example, the amplitude of the received waveform is determined to be a reflected wave in consideration of the possibility that the received waveform is attenuated before receiving the reflected wave from the object to be measured with few floating substances. When the amplitude a1 exceeds a1 and attenuates to a2, it is determined that the reflected wave is from the object to be measured. Furthermore, if there is a large floating substance, it may exceed the first specified amplitude a1 for the reflection determination, and it is difficult to optimize the setting of the amplitude value. It is difficult to determine whether the amplitude is from a floating substance or a measurement object.

【0017】この振幅に差がなくなる状態で、良好に測
定対象物からの反射なのか又は浮遊物からの反射なのか
を判定すべく、本実施形態では、超音波の発振経過時間
と、受信経過時間との比較を行っている。すなわち、浮
遊物からの反射波は超音波の発振経過時間を越えないた
め、判定機能15は、受信経過時間が発振時間を越えた
場合には当該受信時間の波形を測定対象物で反射した超
音波と判定する。これにより、汚泥の程度や浮遊物の種
類にかかわらず、安定して測定対象物(界面)までの距
離を測定することができる。
In the present embodiment, in order to properly determine whether the reflection is from the object to be measured or the reflection from a floating object in a state where the difference between the amplitudes disappears, in the present embodiment, the oscillation elapsed time of the ultrasonic wave and the reception elapsed time Compare with time. That is, since the reflected wave from the floating object does not exceed the oscillation elapsed time of the ultrasonic wave, when the reception elapsed time exceeds the oscillation time, the determination function 15 determines that the waveform of the reception time is reflected by the object to be measured. Judge as a sound wave. Thereby, regardless of the degree of sludge and the type of suspended matter, the distance to the measurement object (interface) can be measured stably.

【0018】図3は本実施形態のハードウエア資源の構
成を示すブロック図である。図1に示す時間計測手段4
および演算手段12は、時間計測プログラムおよび演算
プログラムを実行するCPU20により実現する。そし
て、超音波距離計は、超音波センサ3から超音波を発射
させる発振回路21と、超音波センサ3で受信した超音
波を検出する受信回路22と、この受信回路22で受信
した受信波形を整形する波形整形回路23と、この波形
整形回路で整形された波形を検波する検波回路24とを
備えている。発振回路21はCPU20の駆動制御に従
って動作し、CPUは発振回路21の駆動制御が完了し
たときに、超音波の発振が完了したと判断する。また、
CPU20は、超音波センサ3に併設された図示しない
温度センサからの出力に応じて超音波の伝播速度Vの値
を補正する。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of hardware resources according to this embodiment. Time measuring means 4 shown in FIG.
The calculation means 12 is realized by the CPU 20 executing the time measurement program and the calculation program. The ultrasonic range finder includes an oscillating circuit 21 for emitting ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 3, a receiving circuit 22 for detecting ultrasonic waves received by the ultrasonic sensor 3, and a receiving waveform received by the receiving circuit 22. A waveform shaping circuit 23 for shaping and a detection circuit 24 for detecting a waveform shaped by the waveform shaping circuit are provided. The oscillation circuit 21 operates according to the drive control of the CPU 20, and when the drive control of the oscillation circuit 21 is completed, the CPU determines that the oscillation of the ultrasonic wave is completed. Also,
The CPU 20 corrects the value of the propagation speed V of the ultrasonic wave according to the output from a temperature sensor (not shown) attached to the ultrasonic sensor 3.

【0019】さらに、CPU20は検波回路24から入
力された受信波形を解析して測定対象物からの反射波を
特定し、反射時間を計時する。そして、CPUは、この
反射時間から測定対象物である汚泥界面までの距離を算
出する。算出結果はデジタル処理部31でデジタル処理
されたのち、画面表示部33に表示される。その他、外
部入出力部の制御に従って、アナログ出力やリレー出力
が行われる。また、規定振幅の設定や動作モードの設定
などは、キースイッチ部34の操作により行われる。
Further, the CPU 20 analyzes the received waveform input from the detection circuit 24, specifies the reflected wave from the object to be measured, and measures the reflection time. Then, the CPU calculates the distance from the reflection time to the sludge interface as the measurement target. The calculation result is digitally processed by the digital processing unit 31, and then displayed on the screen display unit 33. In addition, analog output and relay output are performed according to the control of the external input / output unit. The setting of the specified amplitude and the setting of the operation mode are performed by operating the key switch unit 34.

【0020】図4は本実施形態での発振および受信波形
の一例を示す波形図である。発振回路21を規定の発振
時間C1分発信させると、種々の反射超音波を受信す
る。図4に示す例では、まず第1の規定振幅a1を越え
る振幅の信号が入力される。しかし、その信号の持続時
間はC21であり、発振時間C1を越えないため、これは
浮遊物からの反射であると判定する。次いで、界面に近
い部分で小さい浮遊物からの反射が多く、どこが界面か
らの反射なのかをその振幅によっては判定できなくな
る。しかしながら、本実施形態では、第1の規定振幅a
1を越えた入力が発振時間C1よりも長く継続した場合、
その信号が減衰したときに反射信号の受信の完了である
と判定する。このため、浮遊物が多い状態であっても、
汚泥界面までの距離を正確に測定することができる。
FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of the oscillation and reception waveforms in this embodiment. When the oscillation circuit 21 emits for the specified oscillation time C1, various reflected ultrasonic waves are received. In the example shown in FIG. 4, a signal having an amplitude exceeding the first specified amplitude a1 is input. However, since the duration of the signal is C21 and does not exceed the oscillation time C1, this is determined to be a reflection from a floating substance. Next, there are many reflections from small suspended matter near the interface, and it becomes impossible to determine where the reflection is from the interface depending on the amplitude. However, in the present embodiment, the first specified amplitude a
If the input exceeding 1 continues longer than the oscillation time C1,
When the signal is attenuated, it is determined that the reception of the reflected signal is completed. For this reason, even if there are many suspended matters,
The distance to the sludge interface can be accurately measured.

【0021】図5は本実施形態による距離算出処理の一
例を示すフローチャートである。ここでは、CPU20
は2つのカウンタを用いて計時を行う。カウンタ1は、
反射時間を計時する。このため、カウンタ1は、超音波
の発信完了から反射超音波の所定の減衰までの時間を計
時する。カウンタ2は、所定の振幅以上の受信の継続時
間を計時する。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the distance calculation processing according to the present embodiment. Here, the CPU 20
Performs time measurement using two counters. Counter 1
Time the reflection time. For this reason, the counter 1 measures the time from the completion of transmission of the ultrasonic wave to the predetermined attenuation of the reflected ultrasonic wave. The counter 2 counts the duration of reception having a predetermined amplitude or more.

【0022】また、判断分岐で用いる規定振幅は2種類
あり、第1の規定振幅a1は、沈殿汚泥の界面からの反
射と判断するための振幅である。しかしながら、浮遊物
からの反射超音波であってもこの規定振幅a1を越える
場合がある。第2の規定振幅a2は、受信波の最後の減
衰を判断するための振幅である。しかし、大きい孤立し
た浮遊物からの反射があった後、他の浮遊物から反射が
ないときには、この規定振幅a2以下に減衰してしま
う。
There are two types of specified amplitudes used in the judgment branch, and the first specified amplitude a1 is an amplitude for judging that the sludge is reflected from the interface of the sludge. However, even the reflected ultrasonic waves from the suspended matter may exceed the specified amplitude a1. The second specified amplitude a2 is an amplitude for determining the last attenuation of the received wave. However, if there is no reflection from another floating object after reflection from a large isolated floating object, the amplitude is attenuated below the specified amplitude a2.

【0023】さらに、図5に示す処理では、発振回路2
1の発振時間C1と、カウンタ2の出力に応じた規定振
幅a1を越えてから規定振幅a2以下となるまでの受信経
過時間C2とを比較する。受信経過時間C2が発振時間C
1よりも短時間である場合には、浮遊物からの反射超音
波は発振時間よりも短くなるため、その信号は汚泥界面
からの信号ではなく、浮遊物で反射した超音波であると
判断する。
Further, in the processing shown in FIG.
The oscillation time C1 of 1 is compared with the reception elapsed time C2 from the time when the amplitude exceeds the specified amplitude a1 according to the output of the counter 2 until it becomes equal to or less than the specified amplitude a2. Elapsed reception time C2 is oscillation time C
If the time is shorter than 1, the reflected ultrasonic wave from the suspended matter is shorter than the oscillation time, so it is determined that the signal is not a signal from the sludge interface but an ultrasonic wave reflected by the suspended matter. .

【0024】CPU20は、まず、反射時間を計時する
カウンタ1をクリアする(S1)。次いで、発振回路2
1を制御して予め定められた発振時間C1分超音波セン
サを駆動させる(S2)。この発振時間C1は、実際に
はμsオーダーである。発振が完了したときに、カウン
タ1でのカウントを開始する(S3)。そして、受信経
過時間を計時するカウンタ2をクリアし、C2の値を
「0」とする(S4)。次いで、反射波を検波回路24
にて受信する(S5)。
First, the CPU 20 clears the counter 1 for measuring the reflection time (S1). Next, the oscillation circuit 2
1 to drive the ultrasonic sensor for a predetermined oscillation time C1 (S2). This oscillation time C1 is actually on the order of μs. When the oscillation is completed, the counter 1 starts counting (S3). Then, the counter 2 for measuring the reception elapsed time is cleared, and the value of C2 is set to "0" (S4). Next, the reflected wave is detected by the detection circuit 24.
(S5).

【0025】この受信波の振幅が規定振幅a1を越えて
いるか否かを確認する(S6)。越えている場合、何ら
かの反射波であると判定できるため、カウンタ2をスタ
ートさせる(S12)。すでにカウンタ2がカウントを
行っている場合には、このS12はスキップする。カウ
ントアップしたのちは、一定時間待機して(S15)、
ステップS5に処理を戻す。
It is confirmed whether or not the amplitude of the received wave exceeds the specified amplitude a1 (S6). If it exceeds, it can be determined that it is some kind of reflected wave, so the counter 2 is started (S12). If the counter 2 has already counted, this S12 is skipped. After counting up, it waits for a certain time (S15),
The process returns to step S5.

【0026】一方、受信波の振幅が規定振幅a1未満の
場合には、ステップS7へ処理を移行する。この場合、
浮遊物からの反射超音波を受信している可能性と、汚泥
界面からの反射波の受信が終了した可能性とがある。ス
テップS7では、この受信波が規定振幅a2未満である
か否かを確認する。受信波が規定振幅a2よりも小さい
場合には、カウンタ2を停止させ、カウンタ2の値を受
信継続時間C2に換算する(S8)。受信波が規定振幅
a2よりも大きい場合には、汚泥界面からの反射波の減
衰とは異なる減衰であるため、カウンタ2をクリアし、
C2の値を「0」とする。この場合、一定時間の待機の
後(S15)、受信を継続する(S5)。
On the other hand, if the amplitude of the received wave is smaller than the specified amplitude a1, the process proceeds to step S7. in this case,
There is a possibility that the reflected ultrasonic wave from the suspended matter is being received, and that the reception of the reflected wave from the sludge interface is terminated. In step S7, it is confirmed whether or not the received wave is smaller than the specified amplitude a2. If the received wave is smaller than the specified amplitude a2, the counter 2 is stopped and the value of the counter 2 is converted into the reception duration C2 (S8). When the received wave is larger than the specified amplitude a2, the counter 2 is cleared because the attenuation is different from the attenuation of the reflected wave from the sludge interface.
The value of C2 is set to "0". In this case, after waiting for a certain time (S15), reception is continued (S5).

【0027】ステップS9では、発振時間C1と受信継
続時間C2とを比較する。受信波が規定振幅a1を越えて
いない場合には、C2=0であるため、C2はC1より小
さい。従って、計時を完了するステップS10には進ま
ず、カウンタ2をクリアして(S13)、待機(S1
5)、再受信(S5)を行う。
In step S9, the oscillation time C1 is compared with the reception continuation time C2. When the received wave does not exceed the specified amplitude a1, C2 is smaller than C1 because C2 = 0. Therefore, the process does not proceed to step S10 for completing the time measurement, the counter 2 is cleared (S13), and the process waits (S1).
5) Re-receiving (S5).

【0028】カウンタ2のカウントが行われ、その規定
振幅a1を下回ったときにその減衰が規定振幅a2以下と
なったときには、このステップS9の比較で処理が分岐
する。受信時間C2が発振時間C1よりも長い場合には、
カウンタ1を停止してこれを反射時間に換算する(S1
0)。一方、受信時間C2が発振時間C1よりも短い場合
には、浮遊物からの反射と判定し、カウンタ2をクリア
して(S13)、待機(S15)、再受信(S5)を行
う。
When the count of the counter 2 is performed, and when the attenuation becomes smaller than the specified amplitude a2 when the amplitude becomes smaller than the specified amplitude a1, the process branches in the comparison of step S9. If the reception time C2 is longer than the oscillation time C1,
Stop the counter 1 and convert it to the reflection time (S1
0). On the other hand, if the reception time C2 is shorter than the oscillation time C1, it is determined that the reflection is from a floating substance, the counter 2 is cleared (S13), the standby (S15), and the re-reception (S5) are performed.

【0029】カウンタ1の値から反射時間Tを求めたの
ち、CPUは、この反射時間Tを用いて距離を算出し、
表示する(S11)。
After calculating the reflection time T from the value of the counter 1, the CPU calculates the distance using the reflection time T,
It is displayed (S11).

【0030】このように図5に示すフローチャートによ
ると、受信波が次の条件を全て満たしたときにのみその
受信波の減衰が汚泥界面からの反射超音波の受信終了時
であると判定する。まず、受信波が規定振幅a1以上と
なり、次いで、この規定振幅a1以上の振幅から減衰し
たときには規定振幅a2以下に減衰し、さらに、この規
定振幅a1より大きい振幅が発振時間C1よりも長い時間
継続したときに、当該減衰時が反射時間の完了時である
とする。規定振幅a1を越えた状態から規定振幅a2未満
となる状態までの変化に必要な時間については、ステッ
プS15のウエイト時間で調節する。
As described above, according to the flowchart shown in FIG. 5, only when the received wave satisfies all of the following conditions, it is determined that the attenuation of the received wave is the end of the reception of the reflected ultrasonic wave from the sludge interface. First, the received wave becomes equal to or greater than the specified amplitude a1, and then attenuates to a specified amplitude a2 or less when attenuated from an amplitude equal to or larger than the specified amplitude a1, and an amplitude larger than the specified amplitude a1 is longer than the oscillation time C1. Then, it is assumed that the time of the attenuation is the time when the reflection time is completed. The time required for the change from the state exceeding the specified amplitude a1 to the state smaller than the specified amplitude a2 is adjusted by the wait time in step S15.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、計時制御部が、超音波の発信の完
了時から反射超音波の減衰時までを、測定対象物で超音
波が反射してその反射超音波を受信するまでの時間とす
るため、浮遊物による超音波の反射の有無に左右される
ことなく測定対象物での超音波の反射を検出することが
でき、従って、超音波センサと測定対象物との間に浮遊
物などノイズとなるものがあっても、測定対象物までの
距離を正確に安定して検出することができる従来にない
優れた超音波距離計を提供することができる。
The present invention is constructed and functions as described above. According to this, the timekeeping control unit controls the ultrasonic wave on the object to be measured from the time when the transmission of the ultrasonic wave is completed to the time when the reflected ultrasonic wave is attenuated. Is reflected and the time until the reflected ultrasonic wave is received, so that it is possible to detect the reflection of the ultrasonic wave on the measurement object without being influenced by the presence or absence of the ultrasonic wave reflection by the floating object. An unprecedented ultrasonic rangefinder that can accurately and stably detect the distance to the measurement object even if there is a noise such as a floating substance between the ultrasonic sensor and the measurement object. Can be provided.

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

【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す反射超音波減衰検出部の詳細構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a reflected ultrasonic attenuation detector shown in FIG.

【図3】図1に示した実施形態のハードウエア資源の構
成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of hardware resources according to the embodiment illustrated in FIG. 1;

【図4】図1に示す超音波センサが受信した受信信号の
波形を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart showing a waveform of a reception signal received by the ultrasonic sensor shown in FIG.

【図5】図1に示す構成による距離計測処理の一例を示
すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a distance measurement process by the configuration illustrated in FIG. 1;

【図6】従来の超音波距離計の概略構成を示す説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional ultrasonic range finder.

【図7】浮遊汚泥がない場合の受信信号波形を例示する
波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram illustrating a received signal waveform when there is no suspended sludge.

【図8】浮遊汚泥がある沈殿槽の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a sedimentation tank having suspended sludge.

【図9】図8に示す沈殿槽の界面で反射した反射超音波
の受信信号波形の一例を示す波形図である。
FIG. 9 is a waveform diagram showing an example of a received signal waveform of reflected ultrasonic waves reflected at the interface of the settling tank shown in FIG.

【図10】浮遊物からの反射ノイズの影響を除去するた
めに受信波に加えるゲインの一例を示すグラフ図であ
る。
FIG. 10 is a graph illustrating an example of a gain applied to a received wave in order to remove an influence of reflected noise from a floating substance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のカウンタ 2 第2のカウンタ 3 超音波センサ 4 時間計測手段 6 発信完了時間検出部 8 反射超音波減衰検出部 10 計時制御部 12 演算手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st counter 2 2nd counter 3 Ultrasonic sensor 4 Time measurement means 6 Transmission completion time detection part 8 Reflection ultrasonic attenuation detection part 10 Time control part 12 Calculation means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象物へ超音波を発射すると共に当
該測定対象物から反射した反射超音波を検出する超音波
センサと、この超音波センサによる超音波の発信から当
該反射超音波の受信までの経過時間を計時する時間計測
手段と、この時間計測手段によって計測された計測時間
と前記超音波の音速とに基づいて前記測定対象物までの
距離を算出する演算手段とを備えた超音波距離計におい
て、 前記時間計測手段が、前記超音波センサによる超音波の
発信の完了を検出する発信完了時間検出部と、前記測定
対象物から反射した反射超音波の予め定められた振幅へ
の減衰を検出する反射超音波減衰検出部と、前記発信完
了時間検出部によって検出された時間を計時開始時間に
設定すると共に前記反射超音波減衰検出部によって検出
された時間を計時終了時間に設定する計時制御部とを備
えたことを特徴とする超音波距離計。
An ultrasonic sensor that emits an ultrasonic wave to a measuring object and detects a reflected ultrasonic wave reflected from the measuring object, and from transmission of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor to reception of the reflected ultrasonic wave. An ultrasonic distance including time measuring means for measuring the elapsed time of the ultrasonic wave, and arithmetic means for calculating a distance to the object to be measured based on the measuring time measured by the time measuring means and the sound speed of the ultrasonic wave. In the meter, the time measuring means, a transmission completion time detecting unit that detects completion of transmission of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor, and attenuates the reflected ultrasonic wave reflected from the measurement target to a predetermined amplitude. The reflected ultrasonic attenuation detection section to be detected, and the time detected by the reflected ultrasonic attenuation detection section while setting the time detected by the transmission completion time detection section to the clocking start time. Ultrasonic distance meter, characterized in that a timing control unit that sets at the end time.
【請求項2】 反射超音波減衰検出部が、前記超音波セ
ンサによって超音波の発振が開始されてから終了するま
での発振経過時間を計時する発振時間計時機能と、超音
波センサで受信する反射超音波の振幅が反射を判定する
第1の規定振幅を越えたのち振幅減衰判定用の第2の規
定振幅以下になるまでの経過時間を計時する受信経過時
間計時機能と、この受信経過時間計時機能によって計時
された受信経過時間が前記発振時間計時機能によって計
時された発振経過時間を越えた場合には当該受信経過時
間の波形を前記測定対象物で反射した超音波と判定する
判定機能とを備えたことを特徴とする請求項1記載の超
音波距離計。
2. A reflection ultrasonic attenuation detection unit for measuring an oscillation time from the start of the ultrasonic oscillation by the ultrasonic sensor to the end of the oscillation, and a reflection received by the ultrasonic sensor. A reception elapsed time counting function for counting an elapsed time from when the amplitude of the ultrasonic wave exceeds the first specified amplitude for determining reflection to when it becomes equal to or less than the second specified amplitude for amplitude attenuation determination; When the reception elapsed time measured by the function exceeds the oscillation elapsed time measured by the oscillation time counting function, a determination function of determining the waveform of the reception elapsed time as the ultrasonic wave reflected by the measurement object. The ultrasonic distance meter according to claim 1, further comprising:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013210271A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Kurita Water Ind Ltd Interface level meter
JP2014196044A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 本田技研工業株式会社 Occupant state sensing system of two-wheeled vehicle
CN105319550A (en) * 2015-11-10 2016-02-10 奇瑞汽车股份有限公司 Radar range finding method of filtering cofrequency mutual interference
CN106646483A (en) * 2016-11-25 2017-05-10 浙江捷昌线性驱动科技股份有限公司 Electric lifting table initial height recognition method

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