JPS5819575A - 超音波利用距離測定装置 - Google Patents

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】 本発明は超音波の伝播時間がその距離に比例することを
して、その距離を測る装置に関するものである。　　　
　− 従来、超音波を利用して距離を測る装置は数多くあり、
測定距離を電圧や電流に変換してメータによって表示す
るもの、グラフに表わすもの、あるいはその距離を音波
の周波数に変換し距離によってその音色を変えるもの等
がある。しかし、メータやグラフによるものはそれらを
注視しなければ測定しようとする距離は認識できないし
、距離を音色によって表わすものは、音色の判断が難し
くまた連続音であるため騒音がある中では聞き取り難い
という欠点があった。

そこで、本発明は超音波の伝播時間がその距離に比例す
ることを利用し、その伝播時間を人間の耳や目にてその
オンオフが認識できる比較的周期の長いブザーの断続音
や光の点滅に変換し、あるいは２の音色の交互音の繰返
しの周期に変換して容易に測定する距離を知覚できるよ
うにすることを目的としたものである。これは特に自動
車等の後退時の後部の障害物の検出等においては騒音が
酷くまたメータやグラフ等を注視するわけにはいかない
場合において必要性がある。

以下、本発明を実施例によって説明する。第１図は本発
明の実施例のブロック図であり、１は超音波発振装置で
ある。これにおい パイレータ７の発−周期Ｔ１は、超音波が発振用振動子
より発射され物体に反射して受信用振動子に感知される
までの時間とその後に引き続くエコーの残響時間を加え
た時間より長くしておく。この非安定マルチバイブレー
タの出力を一発パルス発生回路９に入れ、非安定マルチ
バイブレータ７の１周期に１の一定幅のパルスを発生さ
せるようにしている。８は発振回路で、あり、その発振
周波数は超音波の周波数であるので、測定距離や振動子
の特性を考慮して決定する。−発パルス発生回路のパル
ス幅はこの超音波の１波長の１０倍がら２０倍程度とし
ておく。これらをゲート回路１゜を通して、Ｔ１間に１
群の１０ないし４ｏの超音波が発生シ、これをアンプ１
１で増幅してその出力を２１とする。そしてこの２１の
出力を超音波発振用振動子に加えている。第２図にこれ
らの時間（横軸）・と電圧（縦軸）との関係を示してい
る。Ａは２０の一発パルス発生回路の出力であり、次の
Ｂは２１のアンプの出力であり、これは発振用振動子に
加わる電圧でもある。

２は超音波の受信装置であり、５は超音波の受信用振動
子である。これは４の゛発振用振動子と性用させること
もできる。この場合、超音波の発振時に受信装置が働か
ないように超音波の発振時の一発パルスの信号２０で超
音波増幅回路１２の入力を短絡しておくか働かないよう
にしておくことが必要である。４の発振用振動子から発
射された超音波はその距離を測ろうとする物体または障
害物に反射し受信用振動子に帰ってくるのであるが、そ
の伝播距離に比例する時間だけ遅れて受信用振動子に到
達する。この遅延時間をＴ３とする。

この電圧波形を第２図のＣに示す。通常、受信用振動子
の超音波の波形は周囲からのエコー等もあるので複雑な
波形となり後に尾を引くものが多いが、超音波の発振時
間Ｔ２より短かくなることはない。実施例の場合、Ｔ２
は一発パルス発生回路９のパルス幅と一致するので第２
図のＡおよびＢに示している。受信用振動子で受信した
超音波は電圧に変換され超音波増幅回路１２により増幅
される。この超音波増幅回路１２は超音波の周波数成分
を増幅する特性を有するものを使用し、他の雑音をでき
る限り除くようにする。この増幅された超音波の受信信
号は検波回路１３により直流に変換される−が、このま
まではパルス信号としては取り扱い難いので波形整形回
路１４を通して波形を整形している。第２図のＤには検
波回路出力波形２６を示し１Ｅには波形整形回路出力波
形２４示している。２４の出力かで４だけ２３の出力よ
り遅れているのは雑音除去回路を波形整形回路の中に設
け、Ｔ４より短かい周期の雑音が入っても出力に出てこ
ないようにしている。

６はパルス幅周波数変換装置であり、−発ノくルス発生
回路の信号２０を双安定マルチバイブレータ１８のリセ
ット入力に入れ２４の出力をセット入力に入れると双安
定マルチバイブレータ１８は超音波の伝播時間Ｔ６に応
じたパルスを発生させることができる。この反転出力を
パルス幅電圧変換回路１７の入力に入れている。第２図
のＦにこの双安定マルチバイブレータ１８の反転出力ヲ
示す。この出力が０の時間Ｔ５はＴ３にＴ４を加えたも
のとなるが、Ｔ４が一定であるので超音波の伝播距離に
対応した時間となる。

第３図は第１図に示すパルス幅電圧変換回路と電圧周波
数変゛換回路（第１図の１６と１７に示している部分）
の具体的実施例の配線図を示している。この実施例にお
いてはトランジスタを使用しているが、それに対応する
電界効果トランジスタを使用することもできる。今、５
０の端子に一発パルス発生回路よりの出力２０を与えコ
ンデンサ６１の電荷をこのパルスの加えられた時間内に
放電させるようにする。この場合、２７のトランジスタ
はスイッチとして働き一定時間ごとにコンデンサ６１の
電荷を０としている。４９の端子には双安定マルチバイ
ブレータの出力２５を入れると、Ｔ５の期間だけトラン
ジスタ２６がオフになりコンデンサ６１の充電電流が抵
抗３８とダイオード４６を通じて流れ、出力２５によっ
てトランジスタ２６がオンになってもダイオード４６の
ためコンデンサ３１の電荷は放電されずそのまま維持さ
れている。このコンデンサの充電電圧は時間Ｔ５が長け
れば高くなり、結果として超音波の伝播距離に対応した
値となる。このコンデンサの充電電圧を入カインピダン
スの大きいアンプに接続してその出力を他の負荷に接続
すればコンデンサの電荷を放電させることなく出力とし
てとりだせる。実施例においてはトランジスタ２８をエ
ミッタフォロア接続として抵抗４１の両端にその出力を
出している。６２のコンデンサ平滑用に入れているだけ
である。２９はフォトカプラーの発光部であり、抵抗４
２はその制限抵抗である。実施例においては超音波の伝
播距離が長くなると抵抗４１の両端の電圧が高くなると
、フォトカプラー２９を流れる電流が小さくなるように
接続しているが抵抗４２と７オトカプラー２９の発光部
を直列に接続したものを抵抗４１の両端に接続すれば、
抵抗４１の両端の電圧にほぼ比例してフォトカプラーの
発光部を流れる電流が変化することとなる。

３０はフォトカプラーの受光部であり、４３は制限抵抗
である。フォトカプラーの発光部を流れる電流によって
受光部６ｏの抵抗が変わるのでコンデンサの充電時間が
変わる。５１はユニジャクジョントランジスタであるめ
でその発振周期はコンデンサの充電速度によって決定さ
れるので、２９のフォトカプラーの発光部を流れる電流
によってで決定されることになる゛。今、コンデンサ３
３を適当に選ぶとその発振周期を０．．２〜１０秒程度
でもすることができる。よって実施例においては超音波
の伝播距離が短がい場合はユニジャンクシ。

ントランジスタ５１の発振周期が短がくなり１超音波の
伝播距離が長−くなるにつれてユニジャンクショントラ
ンジスタ５１の発振周期が長くなる。

またフォトカプラーの発光部２９とその制限抵抗４２を
抵抗４１の両端に接続しなおせば、実施例とは超音波の
伝播距離とユニジャンクシ、ントランジスタの発振周期
との関係が逆になる゛。

ここまでの回路によって、超音波の伝播距離を電圧に変
換しその電圧をパルスの発生周波数に変換している。。

１５は単安定マルチバイブレータでアル。ユニジャンク
ショントランジスタの発振出力はそのパルスの幅が短か
いので適当に長くするためのものである。これは双安定
マルチバイブレータを設はユニジャンクショントランジ
スタの発振出力により交互に反転させることによりパル
スの幅として取り出すこともできる。単安定マルチバイ
ブレータの出力はアンプ１９に接続し適当な電力に増幅
して負荷６に接続する◇ 負荷６に可聴周波数のブザーを接続すればその音は断続
音となり、その周期を超音波の発振用振、動子から発射
された超音波が受信用振動子に到達するまでの時間に対
応させることができる。

また負荷乙に入力電圧の有無によってその音色を変える
可聴周波数音発生器を接続すると、２の音色の交互音の
繰返しの周期を超音波の発振用振動子から発射された超
音波が受信用振動子に到達するまでの時間に対応させる
ことができる。

さらに負荷乙にランプを接続するとランプの光が点滅す
ることとなり八その周期を超音波の発振用振動子がら発
射された超音波が受信用振動子に到達するまでの時間に
対応させることができる。

なお第３図実施例においては超音波の発振用振動子から
発射された超音波が受信用振動子に到達するまでの時間
が短がくなれば端子４８に出てくるユニジャンクション
トランジスタの発振出方の周期が短かくなるので、負荷
６として接続されたこれらの周期は短かくなる。

本発明のブザーを負荷とした超音波利用距離測定装置の
発振用振動子と受信用振動子を同一方向に向けて固定し
１測定しようとする物体あるいは障害物等に超音波を反
射させるようにすると、その物体または障害物までの距
離が断続音の繰返しの周期によって表わされる。これに
より詳細にそ距離を測ることは難しいが、耳だけで容易
に物体までの距離を判断でき１１１回転騒音があっても
断続音であるので聞き取り易い。これは自動車等の後退
時の障害物を検出する場合等において特にその効果を発
起する。また実施例において単安定マルチバイブレータ
の発振周期を長くすると一定距離以下になると断続音の
周期より単安定マルチパイブレー夕の発振周期の方が長
くなるので、障害物との危険距離と設定することもでき
る。

また本発明の２の音色の交互前の繰返しの周期超音波の
伝播距離を変換する超音波利用距離測定装置を使用すれ
ば必ず１の音色の音は鳴っているので装置が動作してい
ることが容易に判り便利である。これはブザーを負荷と
した超音波利用距離測定装置において、検出物体が無い
場合に断続音が出ず、この場合装置が動作していない時
と同じになるので、この欠点をカバーしている。

さらに本発明の超音波の伝播距離を一部の点滅の周期に
変換することを特徴とする超音波利用距離測定装置を使
用した場合、メータやグラフ等を注視しなくてもその物
体や障害物までの距離を認識でき、自動車の後退時の後
部の障害物の検出に便利である。また上記の音によりそ
の距離を表すものと作用すればさらに便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図であり、第２図は
実施例の各部の波形図であり、Ａは２゜の、Ｂは２１の
、Ｃは２２の、Ｄは２３の、Ｅは２４の及びＦは２５の
波形である。第３図は本発明の実施例の一部の具体例の
電気配線図である。 １は超音波発振装置であり、２は超音波受信装置、６は
パルス幅周波数変換装置、４は発振用振動子、５は受信
用振動子、６は負荷、７は非安定マルチバイブレータ、
８は発振回路、９は一部パルス発生回路、１ｏはゲート
回路、１１はアンプ、１２は超音波増幅回路、１３は検
波回路、１４は波形整形回路、１５は単安定マルチバイ
ブレータ、１６は電圧周波数変換回路、１７はパルス幅
電圧変換回路、１８は双安定マルチバイブレータ為１９
はアンプ、２ｏは一発パルス発生回路出カ、２１はアン
プ出々、２２は、受信用振動子出方、２６は検波回路出
方、２４は波形整形回路出力、２５は双安定マルチバイ
ブレータ反転出方、２６．２７．２８はトランジスタ、
２９はフォトカプラーの発光部、３ｏはフォトカプラー
の受光部、６１．３２．３３はコンデンサ、３４は電池
１３５．３６．３７．３８為　３９．４０．４１．４２
．４６．４４．４５は抵抗、４６．４７はダイオード、
４８．４９．５０．５２は端子、５１はユニジャンクシ
ョントランジスタである０特許出願人　中前富士男

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波の発振用振動子から発射された超音波が受
   信用振動子に到達するまでの時間を、可聴周波数の断続
   音の繰返しの周期に変換することを特徴とする距離測定
   装置。
2. （２）超音波の発振用振動子から発射された超音波が受
   信用振動子に到達するまでの時間を、２の音色の交互台
   の繰返しの周期に変換することを特徴とする距離測定装
   置。
3. （３）超音波の発振用振動子から発射された超音波が受
   信用振動子に到達するまでの時間を、光のは滅の周期に
   ゛変換することを特徴とする距離測定装置。
4. （４）超音波の発振用振動子から発射された超音波が受
   信用振動子に到達するまでの時間を、電圧に変換しその
   電圧をパルスの発生周波数に変換す′る距離周波数変換
   装置。
5. （５）（イ）、コンデ′ンサ（３１）、充電抵抗（３８
   ）、ダイオード（４６）、トランジスタ（２６）を設は
   トランジスタの入力信号が有る時間のみコンデンサ（３
   １）に充電するようにし、入力信号が無いときはコンデ
   ンサの電荷がトランジスタ（２６）によって放電しない
   ようにダイオード（４６）を接続する。 （ロ）、、コンデン−？−（３１）の両端に放電用のス
   イッチを設は一定時間ごとにコンデン、す（３１）の電
   荷を０にしておく。 （ハ）、コンデンサの充電電圧を入力インピダンスの大
   きいアンプに接続してその出力電圧を出力とする。 ことを特徴とするパルス幅電圧変換装置　−（６）超音
   波の発振用振動子と受信用振動子を共用とした特許請求
   の範囲（１）の距離測定装置。