JPS58113777A - 超音波物体検知方法および装置 - Google Patents

超音波物体検知方法および装置

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JPS58113777A
JPS58113777A JP56209797A JP20979781A JPS58113777A JP S58113777 A JPS58113777 A JP S58113777A JP 56209797 A JP56209797 A JP 56209797A JP 20979781 A JP20979781 A JP 20979781A JP S58113777 A JPS58113777 A JP S58113777A
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signal
circuit
transmission
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Masao Kodera
小寺 正夫
Shigeyuki Akita
秋田 成行
Osamu Nakano
治 中野
Kunihiko Sasaki
邦彦 佐々木
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/04Systems determining presence of a target

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルス超音波の送受信を行い物体の存在を検知
でる超音波物体検知方法、及びその方法を行う装置に関
する。
本発明による方法は、例えば自動扉の開閉スイッチ用、
防犯用、車両の後方障害物検知用などに用いられる。
従来この種の装置は、パルス超音波を所定の空間に送1
1する送信器と、物体から反射され九ノ(ルス超音波を
受信し、受信信号レベルが所定の検知レベル以上のとき
・検知信号を出力する受信器とから構成されていた。従
って、従来の構成の装置を超音波雑音の多い場所、例え
ば工場などに配設しり場合、エアーダスト、エアープロ
ア等からの連続音、歳いは工作機械からの衝撃音をも受
信し、その受信信号レベルが検知レベル以上であれば、
検知すべき物体がないにもかかわらず受信器から検知信
号が出力されてしまうという問題点があった。
本発明の目的は、検知レベルを一定の値ではなく、所定
時間内の受信信号の大きさに依存させた、例えば強度の
平均値に対応さ□′せた値とし、さらにこの受信11号
の大きさに依存させた検知レベルよりも電圧が大^い受
111(6号が、周期的にパルス超曽波の送受信を行う
間に、送信後はぼ同時刻に複数回連続して存在するとき
のみ検知信号を出力するという構想にもとづき、検知レ
ベル以上の離散的な超音波衝撃雑音が周囲から受信され
て4誤りて物体検知信号を出力することがなく、また、
検知レベル以上の連続的な超音波雑音が周囲から受信さ
れても誤って物体検知信号を出力することがないばかり
でなく、連続的な超音波雑音が正規の受信信号に重畳さ
れた状態においても信頼性の高い物体検知を行うことに
ある。
本発明においては3、第1の形書の発明としてパルス超
音波の送受信を行い検知信号を出力させ、物体を検知す
る方法において、所定時間内の誼受信信号の平均的な大
きさに依存、させた検知レベルを設定するとともに、咳
検知レベル以上の大無さを有する受信信号が、周期的K
t*パルス超音波の送受信を行う間に、送信後はぼ前回
と同時刻に受信されることが所定回数続くときのみ検知
信号を出力するようにした“ことを特徴とする超音波物
体検知方法が提供される。
本発明においてはまた、第2の形1の発明として、基本
信号および送受制御信号にもとづきラッチ信号およびリ
セット信号を供給する〕(ルス発生回路、比較器であっ
て、−咳比較器の第1の入力回路は受信信号を包路線的
に検波し、該比較器の第2の入力回路は該受信信号の所
定時間内の平均的な大きさを算出しこの算出信号に基準
信号を重畳し、該第1の入力回路の出力信号と咳@20
入力回路の出力イe号とを比較し、比較結果を供給する
もの、該送受制御信号および該比較器の出力に対応する
信号を受は物体までの距−に対応したパルス数の信号を
計数する第1のカウンタ、#第1のカウンタの出力、核
パルス発生回路の出力および送受制御信号を受は前回の
計数結果とほぼ一致したことをあられす一致信号を供給
する計数値比較回路、および、該計数値比較回路および
咳パルス発生回路の出力信号を受は該一致イぎ号が連続
して発生する回数を計数する第2のカウンタを具備する
超音波物体検知装置が提供される。
本発44の一実施例としての超音波物体検知方法を行う
装置が第1図に示される。第1図において、21はパル
ス超音波の送受信を行う送受波器、22は送信パルス超
音波Ut  の搬送波として利用される基本信号8(ロ
)を発生する発振器、25は蚊発振器22からの基本信
号S(ロ)をクロック入力信号として分周・論理動作を
行い送受制御信号としての送受切換信号8 (c)を出
力するパルス発生器、24は送受切換1ぎ号8 (c)
に応答し送信時には発振器22を送受波器21に接続し
、受信時には送受波器21を増@橋25に接続する送受
切換器、2sは増1−器、5は前記発振器22からの基
本信号S(ロ)、前記送受切換信号S (c)及び前記
増幅925の出力信号8(d)を入力し、物体が実際に
存在するときだけ検知信号を出力する誤動作防止回路で
ある。
さらに該誤動作防止回路5の構成を示す第2図において
、31は基本信号S(ロ)及び単受切換信号S (c)
を入力とし、複数回の送信毎に第1のラッチ信号8(荀
とリセット信号8(0を出力すると共に、毎回の送信と
とに第2及び第5のラッチ信号8(f5゜sHを出力す
るパルス発生回路、52は発m522からの基本信号S
@を分周する分周回路、!!iFi増幅器25の出力電
圧と骸出力電圧の平均値に対応した検知レベルとを北壁
する電圧比較器、34は送受切換信号8 (c)がセッ
ト端子に、電圧比較器33の出力信号S (n)がリセ
ット端子に各々加えられる几−8フリツプ・70ツブ回
路、3Sij分周回路32の出力信号と8−8フリツグ
・フロッグ回路54の出力信号とが入力されるアンドゲ
ート、sbn該アンドゲート35の出力信号がクロック
パルス端子に、送受切換信号8 Cc)がりセット端子
に各々加えられる第1のカウンタ、37に#@1のカウ
ンタ36の計数結果と前回の計数結果とが等し−とき出
力端子2>ビ゛1″となる計数比較回路、38#′i該
計数比較回路37の出力信号がクロックパルス端子に、
リセット信号5(f)がリセット端子に各々加えられる
第2のカウンタ、39Fi咳第2のカウンタ58のQo
−子の出力信号がデータ端子に、第1のラッチ傷−j1
8(6)がクロックパルス端子に各々加えられるD−フ
リップ・フロ11回路である。
また前記電圧比較器33の*bxτ示す第3図において
、5!51.!552はダイオード、55B〜S55は
抵抗器、554.!$37は=yyデンナ、558はコ
ンパレータである。抵抗@’A !I S及びコンデン
サ356の一方の端子は接地されている。
抵抗器5S4及びコンタクfs’57の結合点には電圧
Vrが印加される。
前記計数比較回路S7の構成を示す第4図において、3
71は第1のカウンタ36の出力を記憶するラッチ回路
、372は該ラッチ回路5ア10出力と第1のカウンタ
54の出力とを比較するコンパレータ、S73はアンド
ゲート、Sア4は峡アンドゲートの出力信号でリセット
され、さらに送受切換信号S (c)によってセットさ
れるR−87リツプ・フロップ回路、375はコンパレ
ータ572の出力信号がデータ端子に入力され、第2の
ラッチ信号8(f5がクロックパルス端子に人力さ1: れると共に、送受切換信号8(C)によりてリセツ)さ
れるD−7リツプ・70ツブ回路、374は咳D−7リ
ツプ・フロップ回路57SC)出力と′B−1Sクリッ
プ・フロップ回路374の出力が接続されるアンドゲー
トである。
第1図〜第4図に示した本発明の実施例の装置の動作を
第5図を用いて説明する。パルス発生器25からの送受
切換信号8(c)に応答する送受切換器24によって発
!ri器22と送受波@21とが接続され、時間TOご
とにパルス幅tなるパルス超音波が所定領域に送信され
、送信後直ちに送受切換器24を介して送受波器21と
増幅器25が接続され、受信体制に移る。
まず外部からの雑音がなく所定領域に物体1が存在する
ときについて述べる。物体1からの反射信号が送受波器
21によって受信され、増幅器25で増幅される。増幅
された信号8(Φが誤動作防止回路3の比較器53に入
力される。ここで、比較@!5!S内の電圧比較器55
8の+端子に接続された抵抗11に53 N及びコンデ
ンサ5540時定数は、反射信号を包路線検波できるよ
うに定められており、また一端子に接続された抵抗器s
34゜S35及びコンタク?3s7の時定数は、前記抵
抗@553及びコンタクts!bの時定数よ抄も十分大
きな値に定められている。この場合の検知レベル8 (
o)は、反射信号の所定時間内の平均値がほぼ零である
ために反射信号の所定時間内の平均値では殆んど変化さ
れず、はぼ電圧Vr に等しい。
従って、電圧比較器338の出力信号8(n)が出力さ
れ、R−87リツプ・フロッグ回路S4が該電圧比較器
338の出力信号8(Q)によってリセットされる。一
方、R−87リツプ・70ツブ回路54は、送受切換信
号8 (c)により予めセットされていたので、骸R−
87リツプ・70ツブ回路54のQ端子からは、パルス
−超音波の送信時点から受信時点までの時間、即ち物体
までの距離に対応した時間に相当するパルス信号が出力
される。
該パルス信号は前記アンドゲート35に入力される。一
方、発振器22からの基本信号S(ロ)が分周回路32
により分周されてアントゲ−)55に入力され、該アン
ドゲート35は物体までの距離に対応したパルス数の信
号S(ロ)を出力し、骸信号S(ωを第1のカウンタ5
6によりて計数する0次に、該第1のカウンタ560計
数出力が計数比較回路37のラッチ回路371のデータ
端子に加えられると共に、コンパレータ372の一方の
入力端子に加えられゐ、コンパレータ372の他方の入
力端子にはラッチ回路571の出力、即ちカウンタ56
0前回の計数結果が入力されており、カウンタ36の計
数内容が前回と一致したとき、D−クリップ・7リツプ
回路375のデータ端子に論理値″′1″が印加される
。その後パルス発生回路51からの第5のラッチ信号S
■がD−7リツプ・フロップ回路39のクロック端子に
入力されると、D−7リツプ・フロップ回路375のQ
端子の出力値が11″になり、アンドゲート376を介
して第2のカウンタ38の計数状態が1つ進む。
このように、物体1が存在すれば、第2のカウンタ58
は送信毎に計数が進み、、n回目の送信時点で蚊カウン
タ38のQn端子の出力値が@1 #になり、パルス発
生回路31からの第1のラッチ信号8(b)により、D
−7リツプーフロツプ39のQ端子から検知信号が@1
″として出力される。
次に、物体1が存在せず、周囲から衝撃音(第5図、N
1 として図示の亀の)が受信された場合について述べ
る。衝撃音は散発的に生じ、かつパルス超音波の送信周
期とは同期していないから、第1のカウンタ360計数
結果が毎周期ごと異なるので、検知信号は′1″として
出力されない。
また周囲からの連続的な雑音(第5図、N2  として
図示のもの)が存在し、この連続的な雑音が物体からの
受信信号に重畳されて受信された場合について述べる。
第3図のコンパレータ556の検知v ヘ# 8 (o
)が連続的な雑音の増幅器25の出力電圧の平均値分に
相当するだけ電圧Vr よりも上昇する。その結果とし
て、コンパレータ558は、物体1からの信号だけで反
転し、連続的な雑音では反転しないので、周囲からの連
続的な雑音による誤動作をい 防止することができる。
本発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか種々の
変形形態をとることが可能である0例えば、前述の実施
例では送受波器を送信及び受信に兼用したものについて
述べたが、これに限らず、送信、受信に別kf)送受波
器を用いても同様の効果がある。
本発明によれば、検知レベル以上の離散的な超音波Il
寧雑音が[囲から受信されても誤って物体検知信号を出
力することがない。本発明によればまた、検知レベル以
上の連続的な超音波雑音が周囲から受信されても誤つ−
て物体検知信号を出力することがないばかしでなく、連
続的な超音波雑音が正規の受信信号に重畳された状態に
おいても信頼性の高い物体検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての物体検知用超音波送
受信方法を行う装置tの構成を示すブロック回路図、第
2図はtg1図装置における誤動作防止回路の構成を示
す回路図、第3図はt1g2図回路における電圧比較器
の構成を示す回路図、第4図は第2図回路における計数
比較−の構成を示す回路図、第5図は第1図の装置の動
作を説明するための信号波形図である。 (符号の説明) 1 ・・・・物体、 21・・・・送受波器、 22−・・・発振器、 2′5・・・拳パルス発生器、 24・・・・送受切換器、 25・・・・増幅器、 3 ・・・・誤動作防止回路、 31・・■パルス発生回路、 521・e分周回路、 33−0・電圧比較器、 34・1・R−8フリツプ・フロップ回路、55傘・φ
・アンドゲート、 56−・・・カウンタ、 37・・・・計数比較回路、 38・e−・カウンタ、 59−・・・I)−フリップ・フロップ回路。 以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 パルス超f波の送受イぎを行い検知信号を出力さ
    せ、嘴体を検知する方法において、所定時間内の受@匿
    号の平均的な大ささに依存させた検知レベルを設定する
    とともに、該検知レベル以上の大きさを有する受信1号
    が、周期的に該パルス超音波の送受信を行う間に、送信
    後はぼ前回と同時刻に受信されることが所定回数続くと
    きのみ検知信号を出力するようにしたことを、%徴とす
    る超音波物体検知方法。 λ 基本備考2よび送受制御信号にもとづきラッチ信・
    号およびWセット信号を供給するパルス発生回路(51
    )、比較!(5S )であって、核比tllUac)第
    1の入力回路は受信1g号を包結線的に検波し、該比較
    器の第2の入力回路は該受信信号の所定時間内の平均的
    な大きさを算出しこの算出信号に基準+g号を直畳し、
    鎖環1の入力回路の出力信号と該第2の人力1g回路の
    出力信号とを比較し比1112結果を供給するもの、 該送受制御信号≧よび該比較!(55)の出力に対応す
    る信号を受は物体までの距離に対応したパルス数の信号
    を計数する第1のカウンタ(56)、該第10カウンタ
    (56)の出力、該パルス発生回路(51)の出力およ
    び送受制御信号を受は前回の計数結果とほぼ一致したこ
    とをあられす一致信号を供給する計数値比較回路(” 
    )%および、 該it数数比比較回路37)および蚊パルス発生回路(
    31)の出力信号を受は該一致信号が連続して発生する
    回数を計数する第2のカウンタ(56)、を鵬博する超
    音波物体検知装置。
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