JPS5839316B2 - チヨウオンパケイカイキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波源を発振する発振器３と、該発振器３
の出力の一部を矩形波となす第１のリミタ−４と、超音
波を発射する送波器１と、発射された超音波を受波する
受波器５と、該受波器５の出力を増巾し矩形波となす第
２のリミタ−６と、前記第１のリミタ−４の出力と第２
のリミタ−６の出力の位相差を検出する位相差検出器７
と、該位相差検出器７の出力を微分する微分回路９と、
該微分回路９の出力を一定振巾の矩形波となす第３のリ
ミタ−１０と、該第３のリミタ−１０の出力を積分する
積分回路１１と、該積分回路１１の積分出力が一定レベ
ルに達した時にスイッチして外部警報装置のような負荷
を駆動するスイッチング回路１２とを具備して成ること
を特徴とする超音波警戒器に係り、その目的とするとこ
ろは送受波器から遠距離にある移動体が容易に検出でき
る超音波警戒器を提供するにある。

従来第１図回路ブロック図に示すような構成の超音波警
戒器が提供されてきた。

図中３は超音波の源となる信号を発振する発振器、２は
該発振器３の信号を増巾する増巾器、１は増巾器３から
の信号を超音波として空間に発射する送波器である。

また５は空中に発射された超音波を受波して受波信号に
変換する受波器、６は受波器５の受波信号を増巾する増
巾器、１６はフリップフロップ、８は該フリップフロッ
プ１６からの信号を積分する積分回路、９ａは正の信号
を微分する微分回路、１３ａは微分回路９ａのパルス信
号を増巾するパルス増巾器、９ｂは負の信号を微分する
微分回路、１３ｂは微分回路９ａのパルス信号を増巾す
るパルス増巾器、１４は両パルス増巾器１３ａ、１３ｂ
の信号を積分する積分回路、１２は積分回路１４の信号
により動作するスイッチング回路であり、１５は発振器
３の信号を増巾する増巾してフリップフロップ１６に信
号を送る増巾器である。

次に位相を利田したドツプラ信号の検出方式について第
２図に示すドツプラ信号の検出の原理図により説明する
。

今、受波器５により受波され増幅器６により増巾された
受波信号Ｃは固定体Ｘからの反射抛と、移動体Ｙの反射
旧のベクトル和でありＣ＝Ａ＋ＩＢであられされる。

第３図にこの様子を示す。

ここで移動体Ｙが速度Ｖで送・受波器１，５に近づくと
すると、ベクトルＩＢが反時計方向に移動速度■で回転
する。

したがって固定体Ｘの反射Ａ＼と、ベクトル和のベクト
ル和Ｃはやはり速度■で反時計方向に回転する。

このため基準位相ＩＲとベクトルＣとの位相が次第に増
加して２πになり、またＯへ戻る。

即ち第４図ａに示す右上りの波形が得られる。

これと逆に移動体Ｙが遠ざかる場合には第４図すに示す
右下りの波形が得られる。

上述したように移動体Ｙからの反射ＩＢが固定体Ｘより
の反射へより大きい場合であったが、移動体Ｙからの反
射旧が固定体Ｘからの反射数より小さい場合にはベクト
ル関係は第５図の如くなり、その位相は近づく時には第
６図ａに示すようになり、また遠ざかる時には第６図す
の如くなる。

第５図及び第６図ａ、ｂに示したように固定体Ｘよりの
反射レベルが移動体Ｙからの反射レベルよりも大きい時
には位相は２πの変化をせず、θ賦からθｙｎｉｙｔ（
こ変化する。

即ら２πの回転をしなくなる。ところが第６図ａに示し
たように移動体Ｙが存在する時にはｔａ＼ｔβである。

以上述べたのがドツプラ信号の検出の原理の概要である
。

さて第１図Ｏこ示した従来例にあっては上述の位相差を
検出するためにフリップフロップ１６と、積分回路８と
を用いている。

フリップフロップ１６を動作させるために、増巾器１５
により第７図ａに示す如く発振器３の信号を増巾し且つ
矩形波とし、また受波信号を第７図すの如く増巾器６に
より増巾し且つ矩形波とし、これらの信号のうち受波波
形の立下りで第７図Ｃの如くフリップフロップ１６をセ
ットし、基準信号たる送波波形の立上りで第７図ｄの如
くリセットする。

第７図ｅはフリップフロップ１６の出力信号であって、
このフリップフロップ１６の出力信号を積分回路８によ
り第７図ｆの如く積分し、位相差の検出を行なうのであ
り、フリップフロップ１６と積分回路８により位相差検
出回、路７を構成する。

第７図に示した各タイムチャートは、受波信号の同波数
が基準信号の同波数よりも高い場合、即ち移動体Ｙが近
づく場合の一部を示す。

第８図ａのイ乃至ホは移動体Ｙが遠ざかるときの各部の
タイムチャートであり、第８図すのイ乃至ホは移動体Ｙ
が近づく時の各部のタイムチャートで示すものである。

即ち第８図ａぴ又は第８図ｂｍに示セリツブフロップ１
６の出力を積分した第８図ａの口又は第８図すの口の位
相差出力を微分回路９ａ又は９ｂで微分しこの微分出力
を第８図ａ（７）Ｓ又は第８図すのハの如く杓レス増巾
器１３ａ又は１３ｂで増幅し、このパルス波で積分回路
１４を動作させる。

この動作はパルス入力が在る時にのみ積分をし、入力が
ない時にはその値を保持している。

第８図ａの二又は第８図すの二に示す如く、遠ざかる時
と、近づく時とではパルスの極性が逆であるから第８図
ａのホ又は第８図すのホの如く積分方向が当然逆になる
。

そしてこの積分出力が一定レベル以上になった時にスイ
、ツチング回路１２を動作させる。

以上が従来例の動作説明であるが、かかる従来例にあっ
ては位相出力の変化が２πある時には位相計の微分パル
ス立上り（立下り）が急峻となるが、位相出力の変化が
２πより、小さくなるに従って、微分パルス波形が急峻
でなくなる。

即ち位相が２πの変化をしないということは移動体から
の反射が固定体からの反射よりも弱いということであり
、従って従来例では近距離にある移動体しか検知できな
いという欠点があった。

本発明は上述の欠点に鑑みて提供したもので以下実施例
）こより詳述する。

第９図は本発明の一実施例回路を示すものであって、図
中送波器１、増巾器２、発振器３、受波器５、位相差検
出器７及びスイッチング回路１２は第１図従来例と同様
の構成、動作を有するものである。

４は第１のリミタ−であって、このリミタ−４は第１図
従来例の増巾器１５と同様に発振器３の出力信号を増巾
し且つ矩形波となすものである。

６は第２のリミタ−であって、このリミタ−６は第１図
従来例の増巾器５と同様に受波器５の受波信号を増巾し
且つ矩形波となすものである。

９は微分回路で、位相差検出器７の出力を微分するため
のものである。

１０は第３のリミタ−であって、該リミタ−１０は微分
回路９の微分出力を一定の振巾の矩形波となすためのも
のである。

１１は積分回路で、リミタ−１０の出力を積分するため
のものであり、その積分出力で、次段のスイッチング回
路１２を動作させる。

次に本発明超音波警戒器の動作について説明する。

今位相が２πの変化をしない場合、位相差検出器７の積
分回路８の出力までは第１図従来例と共通の動作を行な
う。

この第１０図ａに示す位相差検出信号を単に微分回路９
にて微分すると、第１０図すの如くｔａ＼ｔβの波形が
得られる。

この微分出力信号をリミタ−１０により十分に増巾して
０点を中心に振巾が設定したリミタ−レベルになるよう
にすると、第１０図Ｃに示す如くレベルは正負とも同じ
であるが時間巾の異なる（１ａ＼ｔβ）出力が得られる
。

この出力信号を積分回路１１にて積分してやると時間巾
の差があるため移動体Ｙが一方方向に移動する場合には
（第１０図の場合は近づく時）一定方向（正あるいは負
）の積分出力が得られる。

この積分レベルが一定値以上になった時（こスイッチン
グ回路１２を動作させるようにしておき外部警報装置（
図示せず）を駆動させるようにしておけば、送受波器１
，５から遠距離にある移動体があっても検出することが
できるのである。

位相が２π回転する場合はｔａＯ或はｔβ−０の場合で
あるから、良好な動作が得られることになる。

第１１図ａのイ乃至口は移動体Ｙが遠ざかる場合の各部
のタイムチャートを示すものであり、第１１図ａのイは
位相差検出器７のフリップフロップ１６の出力信号、第
１１図ａの酬ま位相差検出器７の積分回路８の出力信号
、第１１図ａのハは微分回路９の出力信号、第１１図ａ
の二はリミタ−１０の出力信号、第１１図ａのホは積分
回路１１の出力信号を示す。

また第１１図すのイ乃至ホは移動体Ｙが近づく場合の各
部のタイムチャートを示すもので、イ乃至ホは第１１図
ａのイ乃至ホに対応する回路の出力である。

本発明は上述のように、発振器、第１のリミタ−１送波
器、受波器、第２のリミタ−１位相差検出器、微分回路
、第３のリミタ−１積分回路、スイッチング回路を具備
しであるので、被検出物たる移動体が送受波器の近距離
位置、或は遠距離位置にあっても移動体の検知ができる
という効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路構成図、第２図はドツプラ信号の
検出の原理説明図、第３図は同上の固定体の反射より移
動体の反射が大きい場合の受波信号のベクトル関係図、
第４図ａ、ｂは第３図における位相の時間的変化を示す
タイムチャート、第５図は同上の固定体の反射より移動
体の反射が小さい場合の受波信号のベクトル関係図、第
６図ａ。 ｂは第３図における位相の時間的変化を示すタイムチャ
ート、第７図ａ乃至ｆは従来例の各部のタイムチャート
の一例、第８図ａのイ乃至ホは同上の移動体の遠ざかる
時の各部のタイムチャート、第８図すのイ乃至ホは同上
の移動体の近ずく時の各部のタイムチャート、第９図は
本発明の一実施例の回路構成図、第１０図ａ乃至すは同
上の各部のタイムチャートの一例、第１１図ａのイ乃至
ホは同上の移動体の遠ざかる時の各部のタイムチャート
、第１１図すのイ乃至ホは同上の移動体の近づく時の各
部のタイムチャートであり、１は送波器、３は発振器、
４は第１のリミタ−１５は受波器、６は第２のリミタ−
１７は位相差検出器、９は微分回路、１０は第３のリミ
タ−１１１は積分回路、１２はスイッチング回路である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波源を発振する発振器と、該発振器の出力の一
   部を矩形波となす第１のリミタ−と、超音波を発射する
   送波器と、発射された超音波を受波する受波器と、該受
   波器の出力を増巾し矩形波となす第２のリミタ−と、前
   記第１のリミタ−の出力と第２のリミタ−の出力の位相
   差を検出する位相差検出器と、該位相差検出器の出力を
   微分する微分回路と、該微分回路の出力を一定振巾の矩
   形波となす第３のリミタ−と、該第３のリミタ−の出力
   を積分する積分回路と、該積分回路の積分出力が一定レ
   ベルに達した時にスイッチして外部警報装置のような負
   荷を駆動するスイッチング回路とを具備して成ることを
   特徴とする超音波警戒器。