JPH1073654A - 超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置 - Google Patents
超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置Info
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- JPH1073654A JPH1073654A JP23027796A JP23027796A JPH1073654A JP H1073654 A JPH1073654 A JP H1073654A JP 23027796 A JP23027796 A JP 23027796A JP 23027796 A JP23027796 A JP 23027796A JP H1073654 A JPH1073654 A JP H1073654A
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- signal
- time
- ultrasonic
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 突発性のノイズの影響を受けない超音波距離
測定装置を実現すること。 【解決手段】 送信回路２は信号処理部６Ａから送信ト
リガが与えられると、第１の周波数ｆ１のバースト状の
超音波信号を生成して送信器１から放射する。この超音
波が測距対象７に反射されると、その一部が反射波とし
て受信器３で受信される。距離測定中に測距対象７以外
から周波数ｆ１の超音波を含むノイズが到来した場合、
信号処理部６Ａは誤判定する恐れがある。このため周波
数選別回路５は第１の周波数ｆ１と共に、これと異なる
第２の周波数ｆ２の成分を抽出し、信号処理部６Ａは検
出されたｆ１とｆ２のタイミングを調べる。タイミング
が重なればノイズと判定し、重ならなければ測距対象７
からの反射と判定し、その距離を算出する。
測定装置を実現すること。 【解決手段】 送信回路２は信号処理部６Ａから送信ト
リガが与えられると、第１の周波数ｆ１のバースト状の
超音波信号を生成して送信器１から放射する。この超音
波が測距対象７に反射されると、その一部が反射波とし
て受信器３で受信される。距離測定中に測距対象７以外
から周波数ｆ１の超音波を含むノイズが到来した場合、
信号処理部６Ａは誤判定する恐れがある。このため周波
数選別回路５は第１の周波数ｆ１と共に、これと異なる
第２の周波数ｆ２の成分を抽出し、信号処理部６Ａは検
出されたｆ１とｆ２のタイミングを調べる。タイミング
が重なればノイズと判定し、重ならなければ測距対象７
からの反射と判定し、その距離を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波パルスを送波
し、物体からの反射波を受信して、反射信号がノイズか
否かを判定する超音波ノイズ判定方法と、超音波パルス
の反射により物体までの距離を計測する超音波距離測定
装置に関するものである。
し、物体からの反射波を受信して、反射信号がノイズか
否かを判定する超音波ノイズ判定方法と、超音波パルス
の反射により物体までの距離を計測する超音波距離測定
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波を利用した距離測定装置
は、自動車のバックソナーに見られるように近距離の測
定目的で実用化、商品化されている。その距離測定方法
としては、送信器が送波した超音波パルスが対象物体に
より反射されたとき、その反射信号を受信器が受信し、
送波した時点から受信するまでの時間を計測することに
より、対象物体までの距離を算出するのが一般的であ
る。
は、自動車のバックソナーに見られるように近距離の測
定目的で実用化、商品化されている。その距離測定方法
としては、送信器が送波した超音波パルスが対象物体に
より反射されたとき、その反射信号を受信器が受信し、
送波した時点から受信するまでの時間を計測することに
より、対象物体までの距離を算出するのが一般的であ
る。
【０００３】近距離測定においては、突発性のノイズが
発生し、このノイズが送波した時点から受波する時点ま
でに混入することは、遠距離計測の場合に比べて少な
い。このような用途では定常的なノイズの減衰に重きが
置かれてきた。特開昭61-155976 号公報のように、ノイ
ズ除去の方法として、複数の受信器で超音波を受波し、
受信信号から得られた各々の距離測定値を平均化し、測
距離計測の信頼性を向上するものが報告されている。
発生し、このノイズが送波した時点から受波する時点ま
でに混入することは、遠距離計測の場合に比べて少な
い。このような用途では定常的なノイズの減衰に重きが
置かれてきた。特開昭61-155976 号公報のように、ノイ
ズ除去の方法として、複数の受信器で超音波を受波し、
受信信号から得られた各々の距離測定値を平均化し、測
距離計測の信頼性を向上するものが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超音波距離測定装置
は、送信器が送波した時点から受信器が対象物体に反射
した超音波を受信するまでの所要時間に、音速をかけ合
わせることで対象物体までの距離を算出する。一方、外
部環境には自動車のブレーキ音や金属同士が接触する音
などのように、超音波を含む突発性のノイズが多く存在
する。そこで超音波距離測定装置において、送波から受
波までの所要時間が長くなるほど、即ち測定距離が延び
るほど、超音波を含むノイズを受信する可能性は高くな
る。
は、送信器が送波した時点から受信器が対象物体に反射
した超音波を受信するまでの所要時間に、音速をかけ合
わせることで対象物体までの距離を算出する。一方、外
部環境には自動車のブレーキ音や金属同士が接触する音
などのように、超音波を含む突発性のノイズが多く存在
する。そこで超音波距離測定装置において、送波から受
波までの所要時間が長くなるほど、即ち測定距離が延び
るほど、超音波を含むノイズを受信する可能性は高くな
る。
【０００５】送信器が送波する周波数と同じ周波数の超
音波を含むノイズを受信器が受けたとき、受信器の検出
波形は対象物体が存在するかのような波形となる。この
場合、超音波距離測定装置はノイズを受信した時点を反
射波を受信した時点と誤解してしまい、対象物体が存在
しない位置の距離を算出してしまうことになる。
音波を含むノイズを受信器が受けたとき、受信器の検出
波形は対象物体が存在するかのような波形となる。この
場合、超音波距離測定装置はノイズを受信した時点を反
射波を受信した時点と誤解してしまい、対象物体が存在
しない位置の距離を算出してしまうことになる。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、送信器が送波する超音波と同
じ周波数を含む突発性のノイズを受信器が受信したとき
に、それをノイズとして判定する超音波ノイズ判定方
法、及び突発性のノイズによる誤作動がなく、屋外など
ノイズの多い環境で使用可能な超音波距離測定装置を実
現することを目的とする。
てなされたものであって、送信器が送波する超音波と同
じ周波数を含む突発性のノイズを受信器が受信したとき
に、それをノイズとして判定する超音波ノイズ判定方
法、及び突発性のノイズによる誤作動がなく、屋外など
ノイズの多い環境で使用可能な超音波距離測定装置を実
現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本願の請求項１記載の発明は、送信器より第１の周
波数ｆ１を中心とするバースト状の超音波を測距対象側
に向けて放射し、前記測距対象側から放射された超音波
を受信器で受信し、前記受信器の受信波形から第１の周
波数ｆ１及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波
数ｆ２の成分を有する反射信号を抽出し、前記送信器が
超音波を放射した時点を基準とした時間軸上で、前記第
１の周波数ｆ１を抽出した信号が第１の閾値以上となる
第１の時間帯を求め、前記第２の周波数ｆ２を抽出した
信号が第２の閾値以上となる第２の時間帯を求め、前記
第１及び第２の時間帯が互いに重なる部分があればノイ
ズと判定し、重なる部分がなければ前記測距対象側から
の反射信号と判定することを特徴とするものである。
に、本願の請求項１記載の発明は、送信器より第１の周
波数ｆ１を中心とするバースト状の超音波を測距対象側
に向けて放射し、前記測距対象側から放射された超音波
を受信器で受信し、前記受信器の受信波形から第１の周
波数ｆ１及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波
数ｆ２の成分を有する反射信号を抽出し、前記送信器が
超音波を放射した時点を基準とした時間軸上で、前記第
１の周波数ｆ１を抽出した信号が第１の閾値以上となる
第１の時間帯を求め、前記第２の周波数ｆ２を抽出した
信号が第２の閾値以上となる第２の時間帯を求め、前記
第１及び第２の時間帯が互いに重なる部分があればノイ
ズと判定し、重なる部分がなければ前記測距対象側から
の反射信号と判定することを特徴とするものである。
【０００８】また本願の請求項２記載の発明は、可聴域
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を出力する送信回路と、前記送信回路の信号を超音波
に変換して測距対象側に放射する送信器と、前記測距対
象側から到来した超音波を受信する受信器と、前記受信
器の受信信号を入力し、前記第１の周波数ｆ１及び前記
第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の成分を選
別する周波数選別部と、前記周波数選別部で得られた前
記第１の周波数ｆ１の成分及び前記第２の周波数ｆ２の
成分を、設定された第１、第２の閾値と夫々比較し、前
記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第１の閾値以上と
なる第１の時間帯に対して、前記第２の周波数ｆ２の抽
出信号が前記第２の閾値以上となる第２の時間帯が互い
に重なる部分があればノイズと判定し、重なる部分がな
ければ前記測距対象側からの反射信号と判定し、前記送
信器が超音波を放射した時点から前記第１の時間帯まで
の時間により測距対象までの距離を算出する信号処理部
と、を具備することを特徴とするものである。
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を出力する送信回路と、前記送信回路の信号を超音波
に変換して測距対象側に放射する送信器と、前記測距対
象側から到来した超音波を受信する受信器と、前記受信
器の受信信号を入力し、前記第１の周波数ｆ１及び前記
第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の成分を選
別する周波数選別部と、前記周波数選別部で得られた前
記第１の周波数ｆ１の成分及び前記第２の周波数ｆ２の
成分を、設定された第１、第２の閾値と夫々比較し、前
記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第１の閾値以上と
なる第１の時間帯に対して、前記第２の周波数ｆ２の抽
出信号が前記第２の閾値以上となる第２の時間帯が互い
に重なる部分があればノイズと判定し、重なる部分がな
ければ前記測距対象側からの反射信号と判定し、前記送
信器が超音波を放射した時点から前記第１の時間帯まで
の時間により測距対象までの距離を算出する信号処理部
と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】また本願の請求項３記載の発明は、可聴域
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を出力する送信回路と、前記送信回路の信号を超音波
に変換して測距対象側に放射する送信器と、前記測距対
象側から到来した超音波を受信し、前記第１の周波数ｆ
１に最大感度を有する第１の受信器と、前記測距対象側
から到来した超音波を受信し、前記第１の周波数ｆ１と
異なる第２の周波数ｆ２に最大感度を有する第２の受信
器と、前記第１の受信器で得られた前記第１の周波数ｆ
１の成分及び前記第２の受信器で得られた前記第２の周
波数ｆ２の成分を、設定された第１、第２の閾値と夫々
比較し、前記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第１の
閾値以上となる第１の時間帯に対して、前記第２の周波
数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾値以上となる第２の時
間帯が互いに重なる部分があればノイズと判定し、重な
る部分がなければ前記測距対象側からの反射信号と判定
し、前記送信器が超音波を放射した時点から前記第１の
時間帯までの時間により測距対象までの距離を算出する
信号処理部と、を具備することを特徴とするものであ
る。
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を出力する送信回路と、前記送信回路の信号を超音波
に変換して測距対象側に放射する送信器と、前記測距対
象側から到来した超音波を受信し、前記第１の周波数ｆ
１に最大感度を有する第１の受信器と、前記測距対象側
から到来した超音波を受信し、前記第１の周波数ｆ１と
異なる第２の周波数ｆ２に最大感度を有する第２の受信
器と、前記第１の受信器で得られた前記第１の周波数ｆ
１の成分及び前記第２の受信器で得られた前記第２の周
波数ｆ２の成分を、設定された第１、第２の閾値と夫々
比較し、前記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第１の
閾値以上となる第１の時間帯に対して、前記第２の周波
数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾値以上となる第２の時
間帯が互いに重なる部分があればノイズと判定し、重な
る部分がなければ前記測距対象側からの反射信号と判定
し、前記送信器が超音波を放射した時点から前記第１の
時間帯までの時間により測距対象までの距離を算出する
信号処理部と、を具備することを特徴とするものであ
る。
【００１０】また本願の請求項４記載の発明は、可聴域
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を超音波に変換して測距対象側に放射するとともに、
前記測距対象側から到来した超音波を受信する送受信器
と、前記送受信器の受信信号を入力し、前記第１の周波
数ｆ１及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数
ｆ２の成分を選別する周波数選別部と、前記周波数選別
部で得られた前記第１の周波数ｆ１の成分及び前記第２
の周波数ｆ２の成分を、設定された第１、第２の閾値と
夫々比較し、前記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第
１の閾値以上となる第１の時間帯に対して、前記第２の
周波数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾値以上となる第２
の時間帯が互いに重なる部分があればノイズと判定し、
重なる部分がなければ前記測距対象側からの反射信号と
判定し、前記送信器が超音波を放射した時点から前記第
１の時間帯までの時間により前記測距対象までの距離を
算出する信号処理部と、を具備することを特徴とするも
のである。
を越える第１の周波数ｆ１を中心とするバースト状の信
号を超音波に変換して測距対象側に放射するとともに、
前記測距対象側から到来した超音波を受信する送受信器
と、前記送受信器の受信信号を入力し、前記第１の周波
数ｆ１及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数
ｆ２の成分を選別する周波数選別部と、前記周波数選別
部で得られた前記第１の周波数ｆ１の成分及び前記第２
の周波数ｆ２の成分を、設定された第１、第２の閾値と
夫々比較し、前記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第
１の閾値以上となる第１の時間帯に対して、前記第２の
周波数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾値以上となる第２
の時間帯が互いに重なる部分があればノイズと判定し、
重なる部分がなければ前記測距対象側からの反射信号と
判定し、前記送信器が超音波を放射した時点から前記第
１の時間帯までの時間により前記測距対象までの距離を
算出する信号処理部と、を具備することを特徴とするも
のである。
【００１１】また本願の請求項５記載の発明では、前記
信号処理部は、受信信号をノイズと判断した場合に、測
距対象位置としてノイズ出現前の距離データを保持する
ことを特徴とするものである。
信号処理部は、受信信号をノイズと判断した場合に、測
距対象位置としてノイズ出現前の距離データを保持する
ことを特徴とするものである。
【００１２】また本願の請求項６記載の発明では、前記
信号処理部は、受信信号をノイズと判断した場合に、ノ
イズと判断した部分は前記第１の閾値を越えた反射波が
ないものとして処理することを特徴とするものである。
信号処理部は、受信信号をノイズと判断した場合に、ノ
イズと判断した部分は前記第１の閾値を越えた反射波が
ないものとして処理することを特徴とするものである。
【００１３】このような方法によれば、第１の周波数で
選別された反射信号には、送信器から送信された超音波
の反射波形と、突発性のノイズによる波形とが共に現れ
る可能性がある。このため閾値を設定して、その閾値を
越えた時間帯と第２の周波数を有する反射信号を比較す
る。元来、第２の周波数の反射信号には送信器の信号は
含まれないはずである。しかし突発性のノイズの場合は
その波形が現れる。そこで第２の周波数の波形が一定の
閾値を越える時間帯と、第１の周波数の波形の閾値を越
えた時間帯とが重なればノイズと判断し、重ならなけれ
ば測距対象物からの信号と判断するようにしている。
選別された反射信号には、送信器から送信された超音波
の反射波形と、突発性のノイズによる波形とが共に現れ
る可能性がある。このため閾値を設定して、その閾値を
越えた時間帯と第２の周波数を有する反射信号を比較す
る。元来、第２の周波数の反射信号には送信器の信号は
含まれないはずである。しかし突発性のノイズの場合は
その波形が現れる。そこで第２の周波数の波形が一定の
閾値を越える時間帯と、第１の周波数の波形の閾値を越
えた時間帯とが重なればノイズと判断し、重ならなけれ
ば測距対象物からの信号と判断するようにしている。
【００１４】
（実施の形態１）本発明の第１の実施の形態における超
音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置について図
面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態の超音波
距離測定装置１０の構成図である。超音波距離測定装置
１０は、送信器１、送信回路２、受信器３、受信回路
４、周波数選別回路５、信号処理部６Ａを含んで構成さ
れる。
音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置について図
面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態の超音波
距離測定装置１０の構成図である。超音波距離測定装置
１０は、送信器１、送信回路２、受信器３、受信回路
４、周波数選別回路５、信号処理部６Ａを含んで構成さ
れる。
【００１５】送信器１は超音波を送信するものである。
送信回路２は信号処理部６Ａから送信トリガが入力され
たとき、第１の周波数ｆ１を有するバースト状の超音波
信号を生成する回路である。受信器３は測距対象（対象
物体）７で反射された超音波を受信して電気信号に変換
するものである。受信回路４は受信器３で検出された反
射信号を増幅する回路であり、その出力は周波数選別回
路５に与えられる。周波数選別回路５は、第１の周波数
ｆ１を選別するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ａと、
周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２を中心に選別するＢＰＦ
５ｂとを有する回路である。
送信回路２は信号処理部６Ａから送信トリガが入力され
たとき、第１の周波数ｆ１を有するバースト状の超音波
信号を生成する回路である。受信器３は測距対象（対象
物体）７で反射された超音波を受信して電気信号に変換
するものである。受信回路４は受信器３で検出された反
射信号を増幅する回路であり、その出力は周波数選別回
路５に与えられる。周波数選別回路５は、第１の周波数
ｆ１を選別するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ａと、
周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２を中心に選別するＢＰＦ
５ｂとを有する回路である。
【００１６】信号処理部６Ａは送信時には送信回路２に
送信トリガを与えるとともに、受信時には周波数選別回
路５で選別された反射信号に対して閾値を設定し、反射
信号が所定のタイミングでこの閾値を越えたか否かを判
定することにより、突発的なノイズを検出するととも
に、正常な反射信号の場合には、受信時刻のデータを用
いて測距対象７までの距離を演算する回路である。
送信トリガを与えるとともに、受信時には周波数選別回
路５で選別された反射信号に対して閾値を設定し、反射
信号が所定のタイミングでこの閾値を越えたか否かを判
定することにより、突発的なノイズを検出するととも
に、正常な反射信号の場合には、受信時刻のデータを用
いて測距対象７までの距離を演算する回路である。
【００１７】このように構成された超音波距離測定装置
の動作を図２の波形図及び図３のフローチャートを用い
て説明する。図２の時刻ｔ0 において送信器１から送信
された周波数ｆ１を中心とするバースト状の超音波は、
超音波伝播範囲にある測距対象７により反射され、時刻
ｔ5 〜ｔ6 で受信器３により受信される。受信器３で受
信された受信信号は受信回路４により増幅され、周波数
選別回路５に入力される。周波数選別回路５では受信信
号をＢＰＦ５ａとＢＰＦ５ｂとに与える。ＢＰＦ５ａは
第一の周波数ｆ１の成分を抽出する。
の動作を図２の波形図及び図３のフローチャートを用い
て説明する。図２の時刻ｔ0 において送信器１から送信
された周波数ｆ１を中心とするバースト状の超音波は、
超音波伝播範囲にある測距対象７により反射され、時刻
ｔ5 〜ｔ6 で受信器３により受信される。受信器３で受
信された受信信号は受信回路４により増幅され、周波数
選別回路５に入力される。周波数選別回路５では受信信
号をＢＰＦ５ａとＢＰＦ５ｂとに与える。ＢＰＦ５ａは
第一の周波数ｆ１の成分を抽出する。
【００１８】図２（ａ）に示すように、測距対象７以外
の部分から超音波ノイズが時刻ｔ0以降に発生し、その
周波数成分は送信信号より広帯域であり、ｆ１及びｆ２
の成分が含まれているものとする。そしてこの超音波ノ
イズが時刻ｔ1 〜ｔ3 の時間帯Ｔ１で受信されると、Ｂ
ＰＦ５ｂは図２（ｂ）に示すように時刻ｔ2 〜ｔ4 の時
間帯Ｔ３で周波数ｆ２の成分を抽出する。
の部分から超音波ノイズが時刻ｔ0以降に発生し、その
周波数成分は送信信号より広帯域であり、ｆ１及びｆ２
の成分が含まれているものとする。そしてこの超音波ノ
イズが時刻ｔ1 〜ｔ3 の時間帯Ｔ１で受信されると、Ｂ
ＰＦ５ｂは図２（ｂ）に示すように時刻ｔ2 〜ｔ4 の時
間帯Ｔ３で周波数ｆ２の成分を抽出する。
【００１９】ＢＰＦ５ａからの出力として突発性のノイ
ズの波形と測距対象７による反射波形の両方が出力され
るが、ここでは両者の区別が付かない。それを解決する
方法として、本実施の形態では、送信周波数ｆ１と突発
性のノイズの周波数帯域の違いに着目した。送信器１が
送波する第１の周波数ｆ１はその帯域幅を狭くしてい
る。一方、突発性のノイズの帯域は一般に可聴音から超
音波まで広く分布している。その結果、ＢＰＦ５ｂには
突発性のノイズの波形のみが観測される。
ズの波形と測距対象７による反射波形の両方が出力され
るが、ここでは両者の区別が付かない。それを解決する
方法として、本実施の形態では、送信周波数ｆ１と突発
性のノイズの周波数帯域の違いに着目した。送信器１が
送波する第１の周波数ｆ１はその帯域幅を狭くしてい
る。一方、突発性のノイズの帯域は一般に可聴音から超
音波まで広く分布している。その結果、ＢＰＦ５ｂには
突発性のノイズの波形のみが観測される。
【００２０】信号処理部６Ａでは図２に示すように、第
１の周波数ｆ１に対して第１の閾値Ｔｈ１を設定し、第
２の周波数ｆ２に対して第２の閾値Ｔｈ２を設定してお
く。
１の周波数ｆ１に対して第１の閾値Ｔｈ１を設定し、第
２の周波数ｆ２に対して第２の閾値Ｔｈ２を設定してお
く。
【００２１】ここで図３及び図４を用いて信号処理部６
Ａのノイズ判断アルゴリズムについて説明する。まずス
テップＳ１において、第１の周波数ｆ１を選別するＢＰ
Ｆ５ａの出力（包絡線）が閾値Ｔｈ１を越えたか否かを
判定する。ここで観測対象期間中に閾値Ｔｈ１を越える
部分がなければ、ステップＳ２に移り、対象物体なしと
判断する。閾値Ｔｈ１を越えた部分があれば、ステップ
Ｓ３に進み、連続して越えている時間帯を算出する。
Ａのノイズ判断アルゴリズムについて説明する。まずス
テップＳ１において、第１の周波数ｆ１を選別するＢＰ
Ｆ５ａの出力（包絡線）が閾値Ｔｈ１を越えたか否かを
判定する。ここで観測対象期間中に閾値Ｔｈ１を越える
部分がなければ、ステップＳ２に移り、対象物体なしと
判断する。閾値Ｔｈ１を越えた部分があれば、ステップ
Ｓ３に進み、連続して越えている時間帯を算出する。
【００２２】次のステップＳ４では、閾値を越えた時間
帯（図２の時刻ｔ1 〜ｔ3 、ｔ5 〜ｔ6 ）において、Ｂ
ＰＦ５ｂの出力する第２の周波数ｆ２の包絡線波形が、
閾値Ｔｈ２を越える部分があるか否かを比較する。図２
の時刻ｔ5 〜ｔ6 で示すように、第２の周波数ｆ２にお
いて閾値Ｔｈ２を越える部分が時間軸上で重ならなけれ
ば、第１の周波数ｆ１で受信された波形は測距対象７か
らの反射波であると判定する。また図２の時刻ｔ2 〜ｔ
3 の時間帯Ｔ２で示すように重なる部分があれば、第１
の周波数ｆ１で受信された波形は突発性のノイズである
と判定する。
帯（図２の時刻ｔ1 〜ｔ3 、ｔ5 〜ｔ6 ）において、Ｂ
ＰＦ５ｂの出力する第２の周波数ｆ２の包絡線波形が、
閾値Ｔｈ２を越える部分があるか否かを比較する。図２
の時刻ｔ5 〜ｔ6 で示すように、第２の周波数ｆ２にお
いて閾値Ｔｈ２を越える部分が時間軸上で重ならなけれ
ば、第１の周波数ｆ１で受信された波形は測距対象７か
らの反射波であると判定する。また図２の時刻ｔ2 〜ｔ
3 の時間帯Ｔ２で示すように重なる部分があれば、第１
の周波数ｆ１で受信された波形は突発性のノイズである
と判定する。
【００２３】ステップＳ５において測距対象７からの反
射波と判断された波形については、第１の周波数ｆ１の
閾値Ｔｈ１を越えた時間帯の先頭の時刻ｔ5 ＝Ｔと音速
Ｃとを用いて次式により測距対象７と送信器１との距離
Ｘを算出する。 Ｘ＝Ｔ・Ｃ／２
射波と判断された波形については、第１の周波数ｆ１の
閾値Ｔｈ１を越えた時間帯の先頭の時刻ｔ5 ＝Ｔと音速
Ｃとを用いて次式により測距対象７と送信器１との距離
Ｘを算出する。 Ｘ＝Ｔ・Ｃ／２
【００２４】図２の時刻ｔ1 〜ｔ3 の波形のように、突
発性のノイズとみなされた場合には、突発性のノイズ発
生以前の計測で求められた測距対象７の距離のデータを
保持する。または図４のステップＳ９に示すように、突
発性のノイズとみなされた波形を、閾値Ｔｈ１を越えな
かった部分と同様に処理することもできる。
発性のノイズとみなされた場合には、突発性のノイズ発
生以前の計測で求められた測距対象７の距離のデータを
保持する。または図４のステップＳ９に示すように、突
発性のノイズとみなされた波形を、閾値Ｔｈ１を越えな
かった部分と同様に処理することもできる。
【００２５】なお、本実施の形態においては、受信波形
を検波した包絡線信号について判定を行うとして説明し
たが、検波しない交流波形においても同様に判定及び距
離を測定することができる。
を検波した包絡線信号について判定を行うとして説明し
たが、検波しない交流波形においても同様に判定及び距
離を測定することができる。
【００２６】（実施の形態２）次に本発明の第２の実施
の形態における超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測
定装置について図面を参照しつつ説明する。図５は本実
施の形態の超音波距離測定装置２０の構成図であり、図
１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。超
音波距離測定装置２０は、送信器１、送信回路２、第１
の受信器３ａ、第２の受信器３ｂ、第１の受信回路４
ａ、第２の受信回路４ｂ、信号処理部６Ｂを含んで構成
される。
の形態における超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測
定装置について図面を参照しつつ説明する。図５は本実
施の形態の超音波距離測定装置２０の構成図であり、図
１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。超
音波距離測定装置２０は、送信器１、送信回路２、第１
の受信器３ａ、第２の受信器３ｂ、第１の受信回路４
ａ、第２の受信回路４ｂ、信号処理部６Ｂを含んで構成
される。
【００２７】送信器１の駆動方式は第１の実施の形態と
同様であり、測距対象７に対して超音波を送信するもの
である。送信回路２は信号処理部６Ｂから送信トリガが
入力されたとき、第１の周波数ｆ１を有するバースト状
の超音波信号を生成する回路である。第１の受信器３
ａ、第２の受信器３ｂは測距対象７で反射された超音波
又は他から放射された超音波を受信して電気信号に変換
するものである。第１の受信器３ａは送信周波数である
第１の周波数ｆ１の近傍に最大の感度を持ち、第２の受
信器３ｂは第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２
に最大の感度を持つものとする。第１の受信回路４ａは
受信器３ａの信号を増幅し、第２の受信回路４ｂは受信
器３ｂの信号を増幅する回路である。
同様であり、測距対象７に対して超音波を送信するもの
である。送信回路２は信号処理部６Ｂから送信トリガが
入力されたとき、第１の周波数ｆ１を有するバースト状
の超音波信号を生成する回路である。第１の受信器３
ａ、第２の受信器３ｂは測距対象７で反射された超音波
又は他から放射された超音波を受信して電気信号に変換
するものである。第１の受信器３ａは送信周波数である
第１の周波数ｆ１の近傍に最大の感度を持ち、第２の受
信器３ｂは第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２
に最大の感度を持つものとする。第１の受信回路４ａは
受信器３ａの信号を増幅し、第２の受信回路４ｂは受信
器３ｂの信号を増幅する回路である。
【００２８】信号処理部６Ｂは送信時には送信回路２に
送信トリガを与えるとともに、受信時には受信回路４ａ
及び受信回路４ｂより得られる反射信号が所定のタイミ
ングで閾値を越えたか否かを判定することにより、突発
的なノイズを検出する。そして正常な反射信号の場合に
は、受信時刻のデータを用いて測距対象７までの距離を
演算する回路である。
送信トリガを与えるとともに、受信時には受信回路４ａ
及び受信回路４ｂより得られる反射信号が所定のタイミ
ングで閾値を越えたか否かを判定することにより、突発
的なノイズを検出する。そして正常な反射信号の場合に
は、受信時刻のデータを用いて測距対象７までの距離を
演算する回路である。
【００２９】このように構成された超音波距離測定装置
の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるので簡単
に説明する。信号処理部６Ｂは受信回路４ａの出力（包
絡線）が閾値Ｔｈ１を越えたか否かを判定する。ここで
観測対象期間中に閾値Ｔｈ１を越える部分がなければ、
対象物体なしと判断する。閾値Ｔｈ１を越えた部分があ
れば、連続して越えている時間帯を算出する。
の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるので簡単
に説明する。信号処理部６Ｂは受信回路４ａの出力（包
絡線）が閾値Ｔｈ１を越えたか否かを判定する。ここで
観測対象期間中に閾値Ｔｈ１を越える部分がなければ、
対象物体なしと判断する。閾値Ｔｈ１を越えた部分があ
れば、連続して越えている時間帯を算出する。
【００３０】次に閾値Ｔｈ１を越えた時間帯において、
受信回路４ｂの出力する第２の周波数ｆ２の包絡線波形
が、閾値Ｔｈ２を越える部分があるか否かを比較する。
第２の周波数ｆ２において閾値Ｔｈ２を越える部分が時
間軸上で重ならなければ、第１の周波数ｆ１で受信され
た波形は測距対象７からの反射波であると判定する。ま
た重なる部分があれば、第１の周波数ｆ１で受信された
波形は突発性のノイズであると判定する。測距対象７か
らの反射波と判断された波形については、第１の周波数
ｆ１の閾値Ｔｈ１を越えた時間帯の先頭の時刻と音速と
を用いて測距対象７までの距離を算出する。
受信回路４ｂの出力する第２の周波数ｆ２の包絡線波形
が、閾値Ｔｈ２を越える部分があるか否かを比較する。
第２の周波数ｆ２において閾値Ｔｈ２を越える部分が時
間軸上で重ならなければ、第１の周波数ｆ１で受信され
た波形は測距対象７からの反射波であると判定する。ま
た重なる部分があれば、第１の周波数ｆ１で受信された
波形は突発性のノイズであると判定する。測距対象７か
らの反射波と判断された波形については、第１の周波数
ｆ１の閾値Ｔｈ１を越えた時間帯の先頭の時刻と音速と
を用いて測距対象７までの距離を算出する。
【００３１】以上のように本実施の形態では、超音波の
受信周波数の弁別機能を受信器３ａ、３ｂに持たせるよ
うにしている。このため複数のＢＰＦから成る周波数選
別回路を省略できる。受信器３ａ、３ｂとして、圧電素
子を用いた場合、その最大感度を有する共振周波数の設
定は、圧電素子の形状の選択により簡単に行える。かつ
共振点におけるＱ値も高いので、ＢＰＦを用いる場合に
比較して安価な回路構成で実現できる。
受信周波数の弁別機能を受信器３ａ、３ｂに持たせるよ
うにしている。このため複数のＢＰＦから成る周波数選
別回路を省略できる。受信器３ａ、３ｂとして、圧電素
子を用いた場合、その最大感度を有する共振周波数の設
定は、圧電素子の形状の選択により簡単に行える。かつ
共振点におけるＱ値も高いので、ＢＰＦを用いる場合に
比較して安価な回路構成で実現できる。
【００３２】（実施の形態３）次に本発明の第３の実施
の形態における超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測
定装置について図面を参照しつつ説明する。図６は本実
施の形態の超音波距離測定装置３０の構成図であり、図
１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。超
音波距離測定装置３０は、送信回路２、受信回路４、Ｂ
ＰＦ５ａとＢＰＦ５ｂとを有する周波数選別回路５、信
号処理部６Ｃ、送受信器３１を含んで構成される。
の形態における超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測
定装置について図面を参照しつつ説明する。図６は本実
施の形態の超音波距離測定装置３０の構成図であり、図
１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。超
音波距離測定装置３０は、送信回路２、受信回路４、Ｂ
ＰＦ５ａとＢＰＦ５ｂとを有する周波数選別回路５、信
号処理部６Ｃ、送受信器３１を含んで構成される。
【００３３】送受信器３１は超音波を送受信するもので
ある。送受信器３１は電気−音響変換と音響−電気変換
の両機能を持つ機能ディバイスであり、例えばダイナミ
ックマイロホンや圧電体により実現できる。周波数選別
回路５と信号処理部６Ｃの機能は、第１の実施の形態の
場合と同一である。
ある。送受信器３１は電気−音響変換と音響−電気変換
の両機能を持つ機能ディバイスであり、例えばダイナミ
ックマイロホンや圧電体により実現できる。周波数選別
回路５と信号処理部６Ｃの機能は、第１の実施の形態の
場合と同一である。
【００３４】このように構成された超音波距離測定装置
において、信号処理部６Ｃは送信回路２に送信トリガを
与えると、送信回路２は送信トリガに同期した第１の周
波数ｆ１を含んだバースト信号を送受信器３１に出力す
る。送受信器３１は第１の周波数ｆ１のバースト超音波
を出力する。この超音波は超音波伝播範囲にある測距対
象７により反射され、再び送受信器３１により受信され
る。この受信信号は受信回路４で増幅され、周波数選別
回路５に与えられる。周波数選別回路５と信号処理部６
Ｃの処理は第１の実施の形態と同一であるので、それら
の説明を省く。
において、信号処理部６Ｃは送信回路２に送信トリガを
与えると、送信回路２は送信トリガに同期した第１の周
波数ｆ１を含んだバースト信号を送受信器３１に出力す
る。送受信器３１は第１の周波数ｆ１のバースト超音波
を出力する。この超音波は超音波伝播範囲にある測距対
象７により反射され、再び送受信器３１により受信され
る。この受信信号は受信回路４で増幅され、周波数選別
回路５に与えられる。周波数選別回路５と信号処理部６
Ｃの処理は第１の実施の形態と同一であるので、それら
の説明を省く。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、可聴音か
ら超音波まで広く渡る突発性のノイズの周波数帯域の違
いを利用することができる。即ち、送信器が送波する第
１の周波数の受信波形には突発性のノイズの波形と、測
距対象による反射波形の両方が観測されるが、第２の周
波数の受信波形には突発性のノイズの波形のみが観測さ
れる。こうして第１の周波数と第２の周波数の両方に現
れた波形を突発性のノイズと判断することで、受信波に
現れた突発性のノイズの除去を行うことができる。これ
により屋外などのノイズの多い環境での使用が可能とな
り、その実用的効果は大きい。
ら超音波まで広く渡る突発性のノイズの周波数帯域の違
いを利用することができる。即ち、送信器が送波する第
１の周波数の受信波形には突発性のノイズの波形と、測
距対象による反射波形の両方が観測されるが、第２の周
波数の受信波形には突発性のノイズの波形のみが観測さ
れる。こうして第１の周波数と第２の周波数の両方に現
れた波形を突発性のノイズと判断することで、受信波に
現れた突発性のノイズの除去を行うことができる。これ
により屋外などのノイズの多い環境での使用が可能とな
り、その実用的効果は大きい。
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波距離
測定装置の構成を示すブロック図である。
測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態において、第１、第２の周波
数を選別するバンドパスフィルタの出力を示す波形図で
ある。
数を選別するバンドパスフィルタの出力を示す波形図で
ある。
【図３】第１の実施の形態の信号処理部（その１）の動
作を示すフローチャートである。
作を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態の信号処理部（その２）の動
作を示すフローチャートである。
作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態における超音波距離
測定装置の構成を示すブロック図である。
測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における超音波距離
測定装置の構成を示すブロック図である。
測定装置の構成を示すブロック図である。
１ 送信器 ２ 送信回路 ３，３ａ，３ｂ 受信器 ４，４ａ，４ｂ 受信回路 ５ 周波数選別回路 ５ａ，５ｂ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 信号処理部 ７ 測距対象 １０，２０，３０ 超音波距離測定装置 ３１ 送受信器
Claims (6)
- 【請求項１】 送信器より第１の周波数ｆ１を中心とす
るバースト状の超音波を測距対象側に向けて放射し、 前記測距対象側から放射された超音波を受信器で受信
し、 前記受信器の受信波形から第１の周波数ｆ１及び前記第
１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の成分を有す
る反射信号を抽出し、 前記送信器が超音波を放射した時点を基準とした時間軸
上で、前記第１の周波数ｆ１を抽出した信号が第１の閾
値以上となる第１の時間帯を求め、前記第２の周波数ｆ
２を抽出した信号が第２の閾値以上となる第２の時間帯
を求め、 前記第１及び第２の時間帯が互いに重なる部分があれば
ノイズと判定し、重なる部分がなければ前記測距対象側
からの反射信号と判定することを特徴とする超音波ノイ
ズ判定方法。 - 【請求項２】 可聴域を越える第１の周波数ｆ１を中心
とするバースト状の信号を出力する送信回路と、 前記送信回路の信号を超音波に変換して測距対象側に放
射する送信器と、 前記測距対象側から到来した超音波を受信する受信器
と、 前記受信器の受信信号を入力し、前記第１の周波数ｆ１
及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の
成分を選別する周波数選別部と、 前記周波数選別部で得られた前記第１の周波数ｆ１の成
分及び前記第２の周波数ｆ２の成分を、設定された第
１、第２の閾値と夫々比較し、前記第１の周波数ｆ１の
抽出信号が前記第１の閾値以上となる第１の時間帯に対
して、前記第２の周波数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾
値以上となる第２の時間帯が互いに重なる部分があれば
ノイズと判定し、重なる部分がなければ前記測距対象側
からの反射信号と判定し、前記送信器が超音波を放射し
た時点から前記第１の時間帯までの時間により測距対象
までの距離を算出する信号処理部と、を具備することを
特徴とする超音波距離測定装置。 - 【請求項３】 可聴域を越える第１の周波数ｆ１を中心
とするバースト状の信号を出力する送信回路と、 前記送信回路の信号を超音波に変換して測距対象側に放
射する送信器と、 前記測距対象側から到来した超音波を受信し、前記第１
の周波数ｆ１に最大感度を有する第１の受信器と、 前記測距対象側から到来した超音波を受信し、前記第１
の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２に最大感度を有
する第２の受信器と、 前記第１の受信器で得られた前記第１の周波数ｆ１の成
分及び前記第２の受信器で得られた前記第２の周波数ｆ
２の成分を、設定された第１、第２の閾値と夫々比較
し、前記第１の周波数ｆ１の抽出信号が前記第１の閾値
以上となる第１の時間帯に対して、前記第２の周波数ｆ
２の抽出信号が前記第２の閾値以上となる第２の時間帯
が互いに重なる部分があればノイズと判定し、重なる部
分がなければ前記測距対象側からの反射信号と判定し、
前記送信器が超音波を放射した時点から前記第１の時間
帯までの時間により測距対象までの距離を算出する信号
処理部と、を具備することを特徴とする超音波距離測定
装置。 - 【請求項４】 可聴域を越える第１の周波数ｆ１を中心
とするバースト状の信号を超音波に変換して測距対象側
に放射するとともに、前記測距対象側から到来した超音
波を受信する送受信器と、 前記送受信器の受信信号を入力し、前記第１の周波数ｆ
１及び前記第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２
の成分を選別する周波数選別部と、 前記周波数選別部で得られた前記第１の周波数ｆ１の成
分及び前記第２の周波数ｆ２の成分を、設定された第
１、第２の閾値と夫々比較し、前記第１の周波数ｆ１の
抽出信号が前記第１の閾値以上となる第１の時間帯に対
して、前記第２の周波数ｆ２の抽出信号が前記第２の閾
値以上となる第２の時間帯が互いに重なる部分があれば
ノイズと判定し、重なる部分がなければ前記測距対象側
からの反射信号と判定し、前記送信器が超音波を放射し
た時点から前記第１の時間帯までの時間により前記測距
対象までの距離を算出する信号処理部と、を具備するこ
とを特徴とする超音波距離測定装置。 - 【請求項５】 前記信号処理部は、 受信信号をノイズと判断した場合に、測距対象位置とし
てノイズ出現前の距離データを保持することを特徴とす
る請求項２〜４のいずれか１項記載の超音波距離測定装
置。 - 【請求項６】 前記信号処理部は、 受信信号をノイズと判断した場合に、ノイズと判断した
部分は前記第１の閾値を越えた反射波がないものとして
処理することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項
記載の超音波距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23027796A JPH1073654A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23027796A JPH1073654A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1073654A true JPH1073654A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16905289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23027796A Pending JPH1073654A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波ノイズ判定方法及び超音波距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1073654A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042420A3 (de) * | 2002-11-05 | 2004-12-09 | Hartmann Helga | Anordnung zum löten eines aus einer anzahl von segmentblechen fügbaren metallblocks mit als träger für lotmaterial dienenden fixierungselementen |
| US7196970B2 (en) | 2004-06-09 | 2007-03-27 | Postech Foundation | Ultrasonic ranging system and method thereof in air by using parametric array |
| CN113447777A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-28 | 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 | 一种基于多重判据的超声波到达时刻自动获取方法 |
| WO2022260032A1 (ja) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | ローム株式会社 | 音波処理装置、および超音波システム |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP23027796A patent/JPH1073654A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042420A3 (de) * | 2002-11-05 | 2004-12-09 | Hartmann Helga | Anordnung zum löten eines aus einer anzahl von segmentblechen fügbaren metallblocks mit als träger für lotmaterial dienenden fixierungselementen |
| US7196970B2 (en) | 2004-06-09 | 2007-03-27 | Postech Foundation | Ultrasonic ranging system and method thereof in air by using parametric array |
| KR100707103B1 (ko) * | 2004-06-09 | 2007-04-13 | 학교법인 포항공과대학교 | 공기중 파라메트릭 어레이를 이용한 초음파 거리 측정장치 및 방법 |
| WO2022260032A1 (ja) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | ローム株式会社 | 音波処理装置、および超音波システム |
| CN113447777A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-28 | 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 | 一种基于多重判据的超声波到达时刻自动获取方法 |
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