JPH1073682A - Time measuring device and ultrasonic wave transmitter receiver - Google Patents

Time measuring device and ultrasonic wave transmitter receiver

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JPH1073682A
JPH1073682A JP24693596A JP24693596A JPH1073682A JP H1073682 A JPH1073682 A JP H1073682A JP 24693596 A JP24693596 A JP 24693596A JP 24693596 A JP24693596 A JP 24693596A JP H1073682 A JPH1073682 A JP H1073682A
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JP
Japan
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signal
clock signal
sub
main
input
Prior art date
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Application number
JP24693596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Hayashi
孝明 林
Kazuyoshi Shimizu
和義 清水
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Kaijo Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1073682A publication Critical patent/JPH1073682A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a time measuring device capable of accurately measuring transmission time and the like using clock signal with low frequency. SOLUTION: Provided are a main oscillation circuit 11 generating main clock signal CKL1 with a period of τ 1 and a sub oscillation circuit 21 generating sub clock signal CKL2 with a period of τ 2 slightly different from the period τ1. By multiplying the period τ1 of the main clock signal CKL1 to the pulse number of the main clock signal CKL1 in the term from the time a transmission timing generator circuit 12 outputs a transmission signal RS to the time an ultrasonic wave receiver 14 outputs a reception signal R, a rough primary time is calculated, and the pulse number of the sub clock signal CLK2 is counted with a sub counter circuit 23 for the term from the time the reception signal R is output to the time the phase of the main clock signal CLK1 and the phase of the sub clock signal CLK2 coincide, and to this pulse number, the period difference πτ between the main clock signal CLK1 and the sub clock signal CLK2 is multiplied to obtain a secondary time. The primary and the secondary times are added to calculate transmission time T.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】この発明は、時間計測装置お
よび超音波送受波装置、詳しくは、周波数が若干異なる
2つのクロック信号を用いて時間分解能を向上した時間
計測装置と、超音波伝播時間の測定の時間分解能を向上
した超音波送受波装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time measuring device and an ultrasonic wave transmitting / receiving device, and more particularly, to a time measuring device having improved time resolution by using two clock signals having slightly different frequencies, The present invention relates to an ultrasonic transmission / reception device having improved measurement time resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波送受波装置としては、例え
ば、図3に示すようなものが知られる。同図において、
11は発振回路、12は送信タイミング発生回路、13
は送信回路13aと超音波トランスデューサ13bを有
する超音波送波器、14は受信回路14aと超音波トラ
ンスデューサ14bを有する超音波受波器、15は計数
回路、16はマイクロコンピュータ(演算回路)であ
る。
2. Description of the Related Art As a conventional ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus, for example, the one shown in FIG. 3 is known. In the figure,
11 is an oscillation circuit, 12 is a transmission timing generation circuit, 13
Is an ultrasonic wave transmitter having a transmission circuit 13a and an ultrasonic transducer 13b, 14 is an ultrasonic wave receiver having a reception circuit 14a and an ultrasonic transducer 14b, 15 is a counting circuit, and 16 is a microcomputer (arithmetic circuit). .

【0003】この超音波送受波装置は、発振回路11が
所定周波数fのクロック信号CLK1を送信タイミング回路
12に出力し、送信タイミング回路12がクロック信号
CLK1に基づき送信タイミング信号RSを超音波送波器13
に出力する。この超音波送波器13は送信タイミング信
号RSが送信回路13aに入力すると超音波トランスデュ
ーサ13bから超音波Sを発射し、超音波受波器14は
超音波(反射波等)Sを超音波トランスデューサ14b
が受信し、受信機14aが受波信号R を出力する。
In this ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus, an oscillation circuit 11 outputs a clock signal CLK1 having a predetermined frequency f to a transmission timing circuit 12, and the transmission timing circuit 12 outputs the clock signal CLK1.
The transmission timing signal RS is transmitted from the ultrasonic transmitter 13 based on CLK1.
Output to When the transmission timing signal RS is input to the transmission circuit 13a, the ultrasonic transmitter 13 emits an ultrasonic wave S from the ultrasonic transducer 13b, and the ultrasonic receiver 14 transmits the ultrasonic wave (reflected wave or the like) S to the ultrasonic transducer. 14b
And the receiver 14a outputs the received signal R.

【0004】そして、計数回路15は、クロック入力端
子(CLK) にクロック信号CLK1が、スタート端子(START)
に送信タイミング信号RSが、ストップ端子(STOP)に受波
信号R が入力し、送信タイミング信号RSが入力した時か
ら受波信号R が入力した時までの期間に入力したクロッ
ク信号CLK1のパルス数を計数し、この計数値C1を示すカ
ウント信号C1をマイクロコンピュータ16に出力する。
マイクロコンピュータ16は、カウント信号C1に基づき
クロック信号CLK1のパルス数C1に周期τ1 を乗じて超音
波Sの伝播時間Tを演算する。
The counting circuit 15 receives a clock signal CLK1 at a clock input terminal (CLK) and a start terminal (START).
The number of pulses of the clock signal CLK1 input during the period from when the transmission timing signal RS is input to when the reception signal R is input when the transmission timing signal RS is input to the stop terminal (STOP) and the reception signal R is input to the stop terminal (STOP) And outputs a count signal C1 indicating the count value C1 to the microcomputer 16.
The microcomputer 16 multiplies the period tau 1 in the pulse number C1 of the clock signal CLK1 based on the count signal C1 calculates the propagation time T of ultrasonic S.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波送受波装置にあっては、超音波の伝播時
間Tをクロック信号CLK1のパルス数C1にその周期τ1
乗じて算出するため、伝播時間Tの時間分解能もクロッ
ク信号CLK1の周期τ1 に制限され、高精度の測定が不可
能であるという問題があった。この問題は、高い周波数
のクロック信号CLK1を用いることで解決できるが、消費
電力が増大し、また、配線等に細密化が求められるとい
う新たな問題を生じる。この発明は、上記問題に鑑みな
されたもので、計測の時間分解能に優れた時間計測回路
と、高い周波数のクロック信号を用いること無く超音波
の伝播時間を高精度に計測できる超音波送受波装置を提
供することを目的とする。
However [0007], in the conventional ultrasonic transmitter device described above, in order to calculate by multiplying the period tau 1 the propagation time T of ultrasonic pulse number C1 of the clock signal CLK1 In addition, the time resolution of the propagation time T is also limited to the period τ 1 of the clock signal CLK1, and there is a problem that high-precision measurement is impossible. Although this problem can be solved by using the clock signal CLK1 having a high frequency, a new problem arises in that power consumption is increased and wiring and the like are required to be fine. The present invention has been made in view of the above problems, and has a time measuring circuit having an excellent time resolution of measurement, and an ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus capable of measuring an ultrasonic wave propagation time with high accuracy without using a high-frequency clock signal. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる時間計測回路は、所定周波数の主
クロック信号を出力する主発振回路と、前記主クロック
信号が入力し、該主クロック信号に同期して計測開始指
令信号を出力する計測開始指令回路と、計測終了指令信
号を出力する計測終了指令回路と、前記受波信号の入力
で前記主クロック信号と周波数が異なる副クロック信号
を出力する副発振回路と、前記副クロック信号と主クロ
ック信号が入力し、これら副クロック信号の位相と主ク
ロック信号の位相差が周期差以下になった時に位相一致
信号を出力する位相一致検出回路と、前記計測開始指令
信号、計測終了指令信号および主クロック信号が入力
し、計測開始指令信号が入力した時から計測終了指令信
号が入力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を
計数して主カウント信号を出力する主計数回路と、前記
計測終了指令信号、位相一致信号および主クロック信号
または副クロック信号が入力し、計測終了指令信号が入
力した時から位相一致信号が入力するまでの期間の主ク
ロック信号または副クロック信号のパルス数を計数して
副カウント信号を出力する副計数回路と、前記主カウン
ト信号と副カウント信号が入力し、これら主カウント信
号と副カウント信号に基づき前記計測開始指令信号が出
力された時から前記計測終了指令信号が出力された時ま
での時間を演算する演算回路と、を備える。
To achieve the above object, a time measuring circuit according to the present invention comprises: a main oscillation circuit for outputting a main clock signal of a predetermined frequency; A measurement start command circuit that outputs a measurement start command signal in synchronization with a signal, a measurement end command circuit that outputs a measurement end command signal, and a sub clock signal having a different frequency from the main clock signal at the input of the received signal. A sub-oscillator circuit for outputting, and a sub-clock signal and a main clock signal, and a phase-coincidence detection circuit for outputting a phase coincidence signal when the phase difference between the sub-clock signal and the main clock signal becomes equal to or less than the period difference. And a period from when the measurement start command signal, the measurement end command signal, and the main clock signal are input and when the measurement start command signal is input to when the measurement end command signal is input. The main counting circuit that counts the number of pulses of the main clock signal and outputs a main count signal, the measurement end command signal, the phase match signal, and the main clock signal or the sub clock signal are input, and the measurement end command signal is input. A sub-counting circuit that counts the number of pulses of the main clock signal or the sub-clock signal during a period from time to the input of the phase matching signal and outputs a sub-count signal; and the main count signal and the sub-count signal are input. And an arithmetic circuit for calculating a time from when the measurement start command signal is output to when the measurement end command signal is output based on the main count signal and the sub count signal.

【0007】また、この発明にかかる超音波送受波装置
は、所定周波数の主クロック信号を出力する主発振回路
と、前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に
同期して送信タイミング信号を出力する送信タイミング
発生回路と、前記送信タイミング信号が入力し、該送信
タイミング信号の入力で超音波を送信する超音波送波器
と、該超音波送波器が出力した超音波またはその反射波
を受信し、受信時に受波信号を出力する超音波受波器
と、前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数
が異なる副クロック信号を出力する副発振回路と、前記
副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら副ク
ロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期差以
下になった時(以下、位相が一致した時で代表する)に
位相一致信号を出力する位相一致検出回路と、前記送信
タイミング信号、受波信号および主クロック信号が入力
し、送信タイミング信号が入力した時から受波信号が入
力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を計数し
て主カウント信号を出力する主計数回路と、前記受波信
号、位相一致信号および主クロック信号または副クロッ
ク信号が入力し、受波信号が入力した時から位相一致信
号が入力するまでの期間の主クロック信号または副クロ
ック信号のパルス数を計数して副カウント信号を出力す
る副計数回路と、前記主カウント信号と副カウント信号
が入力し、これら主カウント信号と副カウント信号に基
づき前記超音波送波器が超音波を送信してから前記超音
波受波器が超音波を受信するまでの時間を演算する演算
回路と、を備える。
Further, an ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus according to the present invention includes a main oscillation circuit for outputting a main clock signal of a predetermined frequency, a main clock signal input thereto, and a transmission timing signal synchronized with the main clock signal. A transmission timing generating circuit to output, an ultrasonic transmitter to which the transmission timing signal is input, and to transmit an ultrasonic wave at the input of the transmission timing signal, and an ultrasonic wave output by the ultrasonic transmitter or a reflected wave thereof An ultrasonic receiver that receives a signal and outputs a received signal at the time of reception, a sub-oscillator circuit that outputs a sub-clock signal having a different frequency from the main clock signal at the input of the received signal, and the sub-clock signal When the main clock signal is input and the phase difference between the sub clock signal and the main clock signal is smaller than the period difference (hereinafter, when the phases match), a phase match signal is output. The transmission timing signal, the reception signal, and the main clock signal are input, and the number of pulses of the main clock signal in a period from when the transmission timing signal is input to when the reception signal is input is counted. A main counting circuit that outputs a main counting signal, and a period from when the received signal, the phase matching signal and the main clock signal or the sub clock signal are input and the received signal is input to when the phase matching signal is input. A sub-counting circuit that counts the number of pulses of the main clock signal or the sub-clock signal and outputs a sub-count signal; the main count signal and the sub-count signal being input; And an arithmetic circuit for calculating the time from when the transmitter transmits the ultrasonic wave to when the ultrasonic receiver receives the ultrasonic wave.

【0008】そして、この発明にかかる時間計測装置と
超音波送受波器は、前記主クロック信号の周波数と前記
副クロック信号の周波数との差の絶対値を主クロック信
号の約1%〜10%とする態様、例えば、主クロック信
号として1MHzの周波数の信号を、副クロック信号と
して1.01MHzの周波数の信号を用いる態様に構成
することができる。
[0008] The time measuring apparatus and the ultrasonic transducer according to the present invention determine the absolute value of the difference between the frequency of the main clock signal and the frequency of the sub clock signal by about 1% to 10% of the main clock signal. For example, it is possible to adopt a configuration in which a signal having a frequency of 1 MHz is used as a main clock signal and a signal having a frequency of 1.01 MHz is used as a sub clock signal.

【0009】[0009]

【作用】この発明にかかる時間計測装置は、主計数回路
で計数された主クロック信号CLK1のパルス数C1、すなわ
ち、計測開始指令信号RSが出力された時から計測終了指
令信号R が出力された時までの期間における主クロック
信号CLK1のパルス数C1に主クロック信号CLK1の周期τ1
を乗じて第1時間(τ1 * C1)を求める。さらに、計測
終了指令信号R が出力された時から位相一致信号P が出
力された時までの期間における主クロック信号CLK1(ま
たは副クロック信号CLK2)のパルス数C2を副計数回路で
計数し、このパルス数C2に主クロック信号CLK1の周期τ
1 と副クロック信号CLK2の周期τ2 との差Δτ(Δτ=
τ1 −τ2 )を乗じ、上記第1時間(τ1 * C1)に含ま
れない第2時間(Δτ* C1)を求める。そして、第1時
間(τ1 * C1)と第2時間(Δτ* C1)を加算して伝播
時間を算出する。したがって、時間分解能を周期の差Δ
τまで小さくでき、伝播時間を高精度に測定することが
できる。
In the time measuring device according to the present invention, the number of pulses C1 of the main clock signal CLK1 counted by the main counting circuit, that is, the measurement end command signal R is output from when the measurement start command signal RS is output. The period τ 1 of the main clock signal CLK1 to the number of pulses C1 of the main clock signal CLK1
To obtain a first time (τ 1 * C1). Further, the number of pulses C2 of the main clock signal CLK1 (or the sub clock signal CLK2) during the period from when the measurement end command signal R is output to when the phase coincidence signal P is output is counted by the sub counter circuit. The period τ of the main clock signal CLK1 is added to the pulse number C2.
1 and the period τ 2 of the sub clock signal CLK2 Δτ (Δτ =
τ 1 −τ 2 ) to obtain a second time (Δτ * C1) that is not included in the first time (τ 1 * C1). Then, to calculate the propagation time by adding the first hour (tau 1 * C1) and the second time the (Δτ * C1). Therefore, the time resolution is determined by the period difference Δ
It can be reduced to τ, and the propagation time can be measured with high accuracy.

【0010】[0010]

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面を参
照して説明する。図1および図2はこの発明の一の実施
の形態にかかる超音波送受波装置(時間測定装置)を示
し、図1が回路ブロック図、図2がタイミングチャート
である。なお、前述した図3の超音波送受波装置と同一
の部分には同一の番号を付して一部の説明を割愛する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus (time measuring apparatus) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit block diagram, and FIG. 2 is a timing chart. The same parts as those of the ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus of FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted.

【0011】図1において、21は副発振回路、22は
位相一致検出回路、23は副計数回路である。副発振回
路21は、受波信号R の入力で前述した主クロック信号
CLK1の周波数f1 よりも高い周波数f2 の副クロック信
号CLK2を出力する。これらクロック信号CLK1,CLK2の周
波数f1 ,f2 は下記の数1の不等式を充足する値、よ
り望ましくは、主クロック信号CLK1の周波数f1 が1M
Hz、副クロック信号CLK2の周波数f2 が1.01MH
zに設定される。
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a sub oscillation circuit, 22 denotes a phase coincidence detection circuit, and 23 denotes a sub counting circuit. The sub-oscillation circuit 21 receives the received clock signal R and receives the main clock signal described above.
And outputs the sub-clock signal CLK2 of a high frequency f 2 than the frequency f 1 of the CLK1. The frequencies f 1 and f 2 of the clock signals CLK 1 and CLK 2 are values satisfying the following inequality of Equation 1, and more preferably, the frequency f 1 of the main clock signal CLK 1 is 1M.
Hz, the frequency f 2 of the sub-clock signal CLK2 1.01MH
z.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】なお、述べるまでもないと解するが、クロ
ック信号CLK1,CLK2の周波数f1 ,f2 のいずれを高
(低)周波数とするかは任意に選択できる。また、クロ
ック信号CLK1,CLK2の周波数f1 ,f2 の高低やその
差、すなわち、周期τ1 ,τ2 の差Δτ(Δτ=τ1
τ2 )は小さいほどに時間分解能が向上するが、回路製
造の観点および時間分解能の改善を図る上からは上記不
等式で規定される値が望ましい。さらに、上述した副発
振回路21は出力部に周知のゲートを設けて副クロック
信号CLK2の出力を制御することも可能である(図2のG
参照)。
It should be understood that it is needless to say that it is possible to arbitrarily select which of the frequencies f 1 and f 2 of the clock signals CLK 1 and CLK 2 should be the high (low) frequency. Also, the level of the frequencies f 1 and f 2 of the clock signals CLK 1 and CLK 2 and their difference, that is, the difference Δτ between the periods τ 1 and τ 2 (Δτ = τ 1
The time resolution improves as τ 2 ) decreases, but the value defined by the above inequality is desirable from the viewpoint of circuit manufacturing and from the viewpoint of improving the time resolution. Further, the above-mentioned sub-oscillation circuit 21 may be provided with a well-known gate in an output part to control the output of the sub-clock signal CLK2 (G in FIG. 2).
reference).

【0014】位相一致検出回路22は、クロック信号CL
K1,CLK2が入力し、これらクロック信号CLK1,CLK2の位
相が周期τ1 ,τ2 の差Δτ以下になった時に位相一致
信号P を副計数回路23に出力する。副計数回路23
は、クロック入力端子(CLK) に副クロック信号CLK2が、
スタート端子(START) に受波信号R が、ストップ端子(S
TOP)に位相一致信号P が入力する。この位相一致検出回
路22は、受波信号R が入力した時から位相一致信号P
が入力した時までの期間における副クロック信号CLK2の
パルス数C2を計数し、この計数値C2を示すカウント信号
C2をマイクロコンピュータ16に出力する。
The phase coincidence detection circuit 22 outputs the clock signal CL
When K1 and CLK2 are input and the phase of these clock signals CLK1 and CLK2 becomes equal to or less than the difference Δτ between the periods τ 1 and τ 2 , the phase matching signal P is output to the sub-counting circuit 23. Sub-counting circuit 23
Means that the sub clock signal CLK2 is input to the clock input terminal (CLK),
Received signal R is applied to start terminal (START) and stop terminal (S
TOP) receives the phase match signal P. The phase coincidence detection circuit 22 starts the phase coincidence signal P from the time when the reception signal R is input.
Counts the number of pulses C2 of the sub-clock signal CLK2 during the period until the input is performed, and a count signal indicating the counted value C2
C2 is output to the microcomputer 16.

【0015】マイクロコンピュータ16は、主計数回路
15からカウント信号C1が、副計数回路23からカウン
ト信号C2が入力し、これらカウント信号C1,C2、主クロ
ック信号CLK1の周期τ1 および副クロック信号CLK2の周
期τ2 から伝播時間Tを算出する。すなわち、主計数回
路15により計数された主クロック信号CLK1のパルス数
C1に主クロック信号CLK1の周期τ2 を乗じて大まかな第
1時間T1 (T1 =τ2 *C1)を求め、また、副計数回
路23により計数された副クロック信号CLK2のパルス数
C2に周期τ1 ,τ2 の差Δτを乗じて第2時間T2 (T
2 =Δτ* C2)を求め、これら第1および第2時間
1 ,T2 を加算して伝播時間T(T=T1+T2 )を
算出する。
The microcomputer 16, the main counting circuit 15 counts the signal C1 from the count signal C2 is input from the sub-counter circuit 23, these count signals C1, C2, the period tau 1 and the sub-clock signal CLK2 of the main clock signal CLK1 The propagation time T is calculated from the period τ 2 of . That is, the number of pulses of the main clock signal CLK1 counted by the main counting circuit 15
A rough first time T 1 (T 1 = τ 2 * C 1) is obtained by multiplying C 1 by the period τ 2 of the main clock signal CLK 1, and the number of pulses of the sub clock signal CLK 2 counted by the sub counting circuit 23
C2 is multiplied by the difference Δτ between the periods τ 1 and τ 2 to obtain a second time T 2 (T
2 = Δτ * C2), and the first and second times T 1 and T 2 are added to calculate the propagation time T (T = T 1 + T 2 ).

【0016】なお、この実施の形態においては、送信タ
イミング発生回路12が請求項1に記載の計測開始指令
回路に、以下同様に、送信タイミング信号RSが計測開始
指令信号に、受波回路14aが計測終了指令回路に、受
波信号R が計測終了指令信号に相当する。
In this embodiment, the transmission timing generation circuit 12 corresponds to the measurement start command circuit according to the first aspect, and similarly, the transmission timing signal RS corresponds to the measurement start command signal, and the reception circuit 14a corresponds to the measurement start command signal. In the measurement end command circuit, the received signal R corresponds to the measurement end command signal.

【0017】この実施の形態にあっては、図2のタイミ
ングチャートに示すように、計測時において主クロック
信号CLK1に同期して送信タイミング発生回路12が送信
タイミング信号RSを出力する(t0 )。そして、この送
信タイミング信号RSの出力で超音波送波器13が超音波
Sを送信し、また、主計数回路15が主クロック信号CL
K1のパルス数の計数を開始する。この後、超音波Sが計
測対象物等で反射すると、超音波受波器14は、超音波
トランスデューサ14aが反射した超音波Sを受信し、
受信回路14aが受波信号R を出力する(t1 )。
In this embodiment, as shown in the timing chart of FIG. 2, the transmission timing generation circuit 12 outputs the transmission timing signal RS in synchronization with the main clock signal CLK1 at the time of measurement (t 0 ). . Then, the ultrasonic wave transmitter 13 transmits the ultrasonic wave S with the output of the transmission timing signal RS, and the main counting circuit 15 outputs the main clock signal CL.
Start counting the number of pulses of K1. Thereafter, when the ultrasonic wave S is reflected by the measurement target or the like, the ultrasonic wave receiver 14 receives the ultrasonic wave S reflected by the ultrasonic transducer 14a,
Reception circuit 14a outputs the received signal R (t 1).

【0018】そして、この受波信号R が主計数回路1
5、副発振回路21および副計数回路23に入力し、主
計数回路15が主クロック信号CLK1のパルス数の計数を
終了してカウント信号C1をマイクロコンピュータ16に
出力し、また、副発振回路21が副クロック信号CLK2の
出力を開始し、副計数回路23が副クロック信号CLK2の
計数を開始するとともに位相一致検出回路22が主クロ
ック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差を検出す
る。なお、前述したように、図2中のGに示すように、
副発振回路21の副クロック信号CLK2の制御は受波信号
R に応答するゲート等で行うことも可能である。
The received signal R is transmitted to the main counting circuit 1
5, input to the sub-oscillation circuit 21 and the sub-counter circuit 23, the main counter circuit 15 finishes counting the number of pulses of the main clock signal CLK1, outputs a count signal C1 to the microcomputer 16, Starts outputting the sub clock signal CLK2, the sub counter circuit 23 starts counting the sub clock signal CLK2, and the phase coincidence detection circuit 22 detects the phase difference between the main clock signal CLK1 and the sub clock signal CLK2. In addition, as described above, as shown by G in FIG.
The control of the sub-clock signal CLK2 of the sub-oscillation circuit 21 is a reception signal.
It is also possible to use a gate or the like that responds to R.

【0019】この後、位相一致検出回路22に入力する
主クロック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差が周
期τ1 ,τ2 の差Δτ以下になると、位相一致検出回路
22が位相一致信号P を副計数回路23に出力する。こ
のため、副計数回路23は副クロック信号CLK2のパルス
数の計数を終了し、カウント信号C2をマイクロコンピュ
ータ16に出力する(t2 )。
Thereafter, when the phase difference between the main clock signal CLK1 and the sub clock signal CLK2 input to the phase coincidence detection circuit 22 becomes smaller than the difference Δτ between the periods τ 1 and τ 2 , the phase coincidence detection circuit 22 Is output to the sub-counting circuit 23. Therefore, the sub-counter circuit 23 terminates the pulse number counting sub clock signal CLK2, and outputs a count signal C2 to the microcomputer 16 (t 2).

【0020】すなわち、図2に示すように、副発振回路
21が出力する副クロック信号CLK2の位相と主クロック
信号CLK1の位相差が時t1 から徐々に小さくなり、時t
2 において位相差が周期差Δτ以下になり、時t2 に位
相一致検出回路22が位相一致信号P を副計数回路23
に出力する。このため、副計数回路23は、時t1 から
時t2 までの期間において入力する副クロック信号CLK2
(図2中、GC)のパルス数を計数し、この副クロック
信号CLK2のパルス数を表すカウント信号C2をマイクロコ
ンピュータ16に出力する。
[0020] That is, as shown in FIG. 2, the phase difference of the phase and the main clock signal CLK1 of the sub-clock signal CLK2 sub oscillation circuit 21 outputs gradually decreased from time t 1, when t
2 , the phase difference becomes equal to or smaller than the period difference Δτ, and at time t 2 , the phase coincidence detection circuit 22
Output to Therefore, the sub-counter circuit 23, the sub-clock signal CLK2 to be input in the period until the time t 2 from time t 1
The number of pulses (GC in FIG. 2) is counted, and a count signal C2 representing the number of pulses of the sub clock signal CLK2 is output to the microcomputer 16.

【0021】そして、マイクロコンピュータ16は、カ
ウント信号C1,C2に基づき伝播時間Tを算出する。すな
わち、主クロック信号CLK1のパルス数C1に主クロック信
号CLK1の周期τ1 を乗じて大まかな第1時間T1 を算出
し、また、副クロック信号CLK2のパルス数C2に副クロッ
ク信号CLK2の周期τ2 を乗じて第2時間T2 を算出し、
これら第1および第2時間T1,2 を加算して伝播時間
Tを求める。
Then, the microcomputer 16 calculates the propagation time T based on the count signals C1 and C2. That is, the period of the main pulse number C1 of the clock signal CLK1 by multiplying the period tau 1 of the main clock signal CLK1 calculating a rough first hour T 1, The sub clock signal CLK2 to the pulse number C2 of the sub-clock signal CLK2 multiplying by τ 2 to calculate a second time T 2 ,
The propagation time T is obtained by adding the first and second times T 1 and T 2 .

【0022】したがって、主クロック信号CLK1の周波数
が高い、すなわち、主発振回路11が出力する主クロッ
クパルス信号の周期τ1 が大きくても高い分解能が得ら
れ、消費電力の増大等を招くこと無く伝播時間Tを高精
度に測定できる。
[0022] Thus, high frequency of the main clock signal CLK1, i.e., the main oscillation circuit 11 is high resolution obtained even large period tau 1 of the main clock pulse signal to be output, without causing an increase in power consumption The propagation time T can be measured with high accuracy.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
時間計測装置によれば、計測開始指令回路が計測開始指
令信号を出力した時から計測終了指令回路が計測終了指
令信号を出力した時までの期間における主クロック信号
のパルス数に主クロック信号の周期を乗じておおまかな
第1時間を求めるとともに、計測終了指令信号が出力さ
れた時から主クロック信号の位相と副クロック信号の位
相が一致した時までの期間における主または副クロック
信号のパルス数を副計数回路で計数し、このパルス数に
主クロック信号と副クロック信号の周期差を乗じて第2
時間を求め、これら第1および第2時間を加算して伝播
時間を算出するため、時間分解能を周期の差まで小さく
でき、伝播時間を高精度に測定することができる。
As described above, according to the time measuring device of the present invention, from the time when the measurement start command circuit outputs the measurement start command signal to the time when the measurement end command circuit outputs the measurement end command signal. Multiplying the number of pulses of the main clock signal in the period of the period by the period of the main clock signal to obtain a rough first time, and the phase of the main clock signal coincides with the phase of the sub clock signal from when the measurement end command signal is output. The number of pulses of the main or sub clock signal in the period up to the time when the counter is counted is counted by the sub counting circuit, and the number of pulses is multiplied by the period difference between the main clock signal and the sub clock signal to obtain the second pulse.
Since the propagation time is calculated by calculating the time and adding the first and second times, the time resolution can be reduced to the difference between the periods, and the propagation time can be measured with high accuracy.

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

【図1】この発明の一の実施の形態にかかる超音波送受
波装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】同超音波送受波装置のタイミングチャートであ
る。
FIG. 2 is a timing chart of the ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus.

【図3】従来の超音波送受波装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional ultrasonic wave transmitting / receiving device.

【符号の説明】 11 主発振回路 12 送信タイミング発生回路(計測開始指令回
路) 13 超音波送波器 14 超音波受波器 14a 受信回路(計測終了指令信号) 15 主計数回路 16 マイクロコンピュータ(演算回路) 21 副発振回路 22 位相一致検出回路 23 副計数回路 CLK1 主クロック信号 CLK2 副クロック信号 R 受波信号(計測終了指令信号) RS 送信タイミング信号(計測開始指令信号) S 超音波
[Description of Signs] 11 Main oscillation circuit 12 Transmission timing generation circuit (measurement start command circuit) 13 Ultrasonic wave transmitter 14 Ultrasonic wave receiver 14a Receiving circuit (measurement end command signal) 15 Main counting circuit 16 Microcomputer (calculation) Circuit 21 Sub-oscillation circuit 22 Phase coincidence detection circuit 23 Sub-counter circuit CLK1 Main clock signal CLK2 Sub-clock signal R Received signal (measurement end command signal) RS Transmission timing signal (measurement start command signal) S Ultrasound

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定周波数の主クロック信号を出力する
主発振回路と、 前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に同期
して計測開始指令信号を出力する計測開始指令回路と、 計測終了指令信号を出力する計測終了指令回路と、 前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数が異
なる副クロック信号を出力する副発振回路と、 前記副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら
副クロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期
差以下になった時に位相一致信号を出力する位相一致検
出回路と、 前記計測開始指令信号、計測終了指令信号および主クロ
ック信号が入力し、計測開始指令信号が入力した時から
計測終了指令信号が入力するまでの期間の主クロック信
号のパルス数を計数して主カウント信号を出力する主計
数回路と、 前記計測終了指令信号、位相一致信号および主クロック
信号または副クロック信号が入力し、計測終了指令信号
が入力した時から位相一致信号が入力するまでの期間の
主クロック信号または副クロック信号のパルス数を計数
して副カウント信号を出力する副計数回路と、 前記主カウント信号と副カウント信号が入力し、これら
主カウント信号と副カウント信号に基づき前記計測開始
指令信号が出力された時から前記計測終了指令信号が出
力された時までの時間を演算する演算回路と、を備える
ことを特徴とする時間計測装置。
1. A main oscillation circuit for outputting a main clock signal of a predetermined frequency; a measurement start command circuit for receiving the main clock signal and outputting a measurement start command signal in synchronization with the main clock signal; A measurement end command circuit that outputs a command signal, a sub-oscillation circuit that outputs a sub-clock signal having a frequency different from the main clock signal at the input of the received signal, and a sub-clock signal and a main clock signal that are input. A phase coincidence detection circuit that outputs a phase coincidence signal when the phase difference between the phase of the sub clock signal and the phase of the main clock signal is equal to or less than the period difference, and the measurement start command signal, the measurement end command signal, and the main clock signal are input; Main count that outputs the main count signal by counting the number of pulses of the main clock signal during the period from when the measurement start command signal is input to when the measurement end command signal is input A main clock signal or a sub-clock signal during a period from when the measurement end command signal is input to when the phase end signal is input after the measurement end command signal, the phase matching signal, and the main clock signal or the sub clock signal are input. A sub-counting circuit that counts the number of pulses and outputs a sub-count signal; and when the main count signal and the sub-count signal are input, and the measurement start command signal is output based on the main count signal and the sub-count signal. And a calculation circuit for calculating the time from when the measurement end command signal is output.
【請求項2】 所定周波数の主クロック信号を出力する
主発振回路と、 前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に同期
して送信タイミング信号を出力する送信タイミング発生
回路と、 前記送信タイミング信号が入力し、該送信タイミング信
号の入力で超音波を送信する超音波送波器と、 該超音波送波器が出力した超音波またはその反射波を受
信し、受信時に受波信号を出力する超音波受波器と、 前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数が異
なる副クロック信号を出力する副発振回路と、 前記副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら
副クロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期
差以下になった時に位相一致信号を出力する位相一致検
出回路と、 前記送信タイミング信号、受波信号および主クロック信
号が入力し、送信タイミング信号が入力した時から受波
信号が入力するまでの期間の主クロック信号のパルス数
を計数して主カウント信号を出力する主計数回路と、 前記受波信号、位相一致信号および主クロック信号また
は副クロック信号が入力し、受波信号が入力した時から
位相一致信号が入力するまでの期間の主クロック信号ま
たは副クロック信号のパルス数を計数して副カウント信
号を出力する副計数回路と、 前記主カウント信号と副カウント信号が入力し、これら
主カウント信号と副カウント信号に基づき前記超音波送
波器が超音波を送信してから前記超音波受波器が超音波
を受信するまでの時間を演算する演算回路と、を備える
ことを特徴とする超音波送受波装置。
2. A main oscillation circuit that outputs a main clock signal of a predetermined frequency; a transmission timing generation circuit that receives the main clock signal and outputs a transmission timing signal in synchronization with the main clock signal; A signal is input, an ultrasonic wave transmitter for transmitting an ultrasonic wave at the input of the transmission timing signal, an ultrasonic wave output by the ultrasonic wave transmitter or a reflected wave thereof is received, and a reception signal is output upon reception. An ultrasonic wave receiver, a sub-oscillation circuit that outputs a sub-clock signal having a frequency different from the main clock signal at the input of the received signal, and a sub-clock signal to which the sub-clock signal and the main clock signal are input. A phase coincidence detection circuit that outputs a phase coincidence signal when the phase difference between the phase of the main clock signal and the phase difference of the main clock signal is equal to or less than the period difference; A main counting circuit that counts the number of pulses of the main clock signal during a period from when a transmission timing signal is input to when a reception signal is input and outputs a main count signal; and The number of pulses of the main clock signal or the sub clock signal during the period from when the coincidence signal and the main clock signal or the sub clock signal are input and when the reception signal is input to when the phase coincidence signal is input is counted and the sub count signal is generated. A sub-counter circuit to output, the main count signal and the sub-count signal are input, and the ultrasonic wave receiver transmits ultrasonic waves based on the main count signal and the sub-count signal, and then the ultrasonic receiver An ultrasonic transmission / reception device, comprising: an arithmetic circuit for calculating a time until receiving an ultrasonic wave.
【請求項3】 前記主クロック信号の周波数と前記副ク
ロック信号の周波数との差の絶対値が主クロック信号の
周波数の約1%〜10%である請求項1に記載の時間計
測装置または請求項2に記載の超音波送受波装置。
3. The time measuring device according to claim 1, wherein the absolute value of the difference between the frequency of the main clock signal and the frequency of the sub clock signal is about 1% to 10% of the frequency of the main clock signal. Item 3. An ultrasonic wave transmitting / receiving device according to item 2.
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