JPS59142485A - 距離測定方式 - 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】 〔発明の技術分野Ｊ 本発明は距離測定方式に係シ、特に発信部と被測定部と
の間の距離を波動によって得られる共振周波数を用いて
測定する距離測定方式に関するものである。

〔従来技術］ 従来、測量用、工業プロセス用および航海・航空用など
の各種計器に用いられる距離測定方式としては種々提案
されているが、いずれも構成が複雑で経済的でないとい
う欠点があった。

〔本発明の目的および構成〕

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共にかかる欠点を除去すべくなされたもので、その目的
は構成が簡単で経済的な距離測定方式を提供することに
ある。

このような目的を達成するため、本発明は異なる少なく
とも２つの共振周波数を、発信部と被測定部との間の波
動から得、次式 ％式％ ） ただし、ｔ・・・・距離 ■・・・・波動の伝搬速度 ｍ・・・・２つの共振モードの差 ｆ、ｆ’・・・・異なる共振周波数 より上記発信部と被測定部間の距離を知るようにしたも
のである。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

まず、実施例を説明する前に、本発明の理解を容易にす
るため、本発明の原理について説明する。

いま、波動の伝搬速度をＶとし、周波数をｆとすれば、
波長λは λ＝− で表わされることは知られている。

そして、波動が共振している場合には、ｎ次の共振モー
ドでは２点の距離ｔは λ ｔ＝−・　ｎ ＝１・ｎ　　　　　　　　　・・・・＋１）ｆ で表わされる。

この式を使用すれば、２点の距離ｔは計算により簡単に
求めることができるが、共振モードのｎを求めることは
容易でない。

そこで、今のｎ次の共振モードよりｍ次離れた（　ｎ＋
ｍ　）次の共振モードでもｆ′の周波数であれば、やは
り共振はおこる。そして、この場合の２点の距離ｔは ｔ＝７・（ｎ十ｍ）　　　　　　　・・・・（２）で表
わされる。

上記（１）式および（２）式より ｆ　　　　ｆ’ であるので、これより次の式が導き出せる。

二一ジ　　　　　　　　　　・・・・（３）ｆ　　　ｆ
’−ｆ そして、この（３）式を上記（１）式に代入すると、ｔ
＝□・ｍ　　　　　　　・・・・（４）２　（ｆ′−ｆ
　） となる。

この（４）式は、実際の共振モードが解からなくても、
共振モードがｍ次離れている２点の共振周波数を測定す
れば２点の距離を計算し得ることを示している。

本発明は上述の技術思想に基づくもので、次のようにし
て実施される。

第１図は本発明による距離測定方式の一実施例を説明す
るだめのブロック図で、隣り合う２つの共振周波数によ
る距離測定の一例を示すものである。、 この第１図において、ＦＳは周波数スキャナ、ＤＶはこ
の周波数スキャナＦＳからの周波数ｆによって超音波振
動子ＶＢを駆動する駆動回路で、これらは発信部ＯＳＣ
を構成している。ＭＰは被測定部である可動体で、この
可動体ＭＰは矢印の方向に可動するように構成されてい
る。ＳＲは超音波振動子ＶＢによって得られる波動の共
振周波数を検知するセンサ、ＤＥＴはこのセンサＳＲの
出力を入力とする共振検知器で、゛これらは共振検知装
置ＲＥ８−　ＤＥＴを構成している。ＳＨは共振検知器
Ｄｇｒの出力によって制御され周波数スキャナＦＳから
の周波数をサンプリングホールドするサンプル・ホール
ド回路、ＯＰはこのサンプル・ホールド回路ＳＨの出力
周波数を演算して発信部ＯＳＣと被測定部間の距離を求
める演算装置である。

つぎにこの第１図に示す実施例の動作を第２図を参照し
て説明する。

第２回置横軸に時間ｔ、縦軸に周波数ｆをとって表わし
た波形図で、（ａ）は超音波振動子ＶＢからの超音波の
波形を示したものであり、（ｂ＞および（ｃ）はそれぞ
れ周波数の変化の態様の例を示したものである。

まず、周波数スキャナＦＳがら駆動回路ＤＶを介して駆
動される超音波振動子ＶＢからは、第２図（ａ）に示す
ように、周波数がｆＨからｆｔ、へとのこぎり歯状に変
化する超音波が周期的に発せられている。

そして、この超音波の周波数が周波数ｆｕから減少して
ゆくときに超音波振動子ＶＢと可動体ＭＰの間隙で、ま
ず、最初の定在波ができる。すなわち、共振状態がおこ
れば、共振検知装置ＲＥ８・ＤＥＴによυその共振周波
数が検知される。そして、そのときの（゛共振）周波数
：ｆｎ＋ｘは周波数スキャナＦＳからサンプル・ホール
ド回路ＳＨを介して演算装置ｏｐへと送られる。

つぎに、最初の共振がおこってからも、超音波の周波数
は第２図（−）に示すように下降を続ける３゜そして、
ひきつづいて第２回目の共振がおこる。

このときも前述したと同様に、そのときの周波数；ｆｎ
が周波数スキャナＦＳからサンプル・ホールド回路ＳＨ
を介して演算装置ｏｐへ送られる。そして、この演算装
置ｏｐによりｉｎ＋１．ｉｎから次式に示すように被測
定物への距離ｔを演算して出力する。

〜 ただし、Ｖは超音波の波動の伝搬速度（音速）である。

なお、第２回目の共振がおこったタイミングを周波数ス
キャナＦＳにフィードバックすることにより、周波数の
変化の態様を第２図（ｂ）に示すようにすれば、より、
即時処理な測定を行うこともできる。

そして、５０園の距離を測定するのに必要な周波数は、
一方の共振周波数を３（１０Ｋ）Ｉｚ　とすると、ｆｎ
＋１　＝　ｆ、　＋　− ｔ ＝　３０３．４　（ＫＨｚ） となり、数チ程度の可変周波数帯域ですむ。

これは２つの共振モードの差ｍがｍ＝１のときの原理で
あυ、ｍへ１の場合でも、共振が起きた場合に計数をさ
せてゆき、ｍと等しくなったときの発振周波数を求めれ
ば、同様に計算することができる。

なお、周波数の変化の態様は第２図（ｂ）に示すものに
限定されるものではなく、第２図（Ｃ）に示すような周
波数でも同様に用いることができる。

また、上記実施例においては波動発生方式として、発信
部ＯＳＣの超音波振動子ＶＢより音波を送出する場合を
例にとって説明した示、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、電磁波のある領域のものは周知のキャリア周
波数変換手段を適用することもできる。

このように、本発明は異なる２つの共振周波数ｆ、ｆ’
を、発信部ＯＳＣと被測定部である可動体ＭＰとの間の
波動Ｗから得、波動Ｗの伝搬速度をＶ、２つの共振モー
ドの差をｍ、異たる共振周波数をｆ　、　ｆ’とすると
き、距離ｔを の式で発掘部と被測定部間の距離を測定するようにした
ものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複雑
な手段を用いることなく、異なる少くとも２つの共振周
波数を発信部と被測定部との間の波動から得るという簡
単な構成によって、両部の距離を知ることができ、また
、構成の簡素化にともなって経済的に有効である、。

このように、本発明によれば、従来の方式に比し多大の
効果があり、発信部と被測定部との距離を波動を利用し
て知るようにした距離測定方式としては独自のものであ
り、測量用、工業プロセス用、航海・航空用などの各種
計器に用いて顕著な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による距離測定方式の一実施例を説明す
るだめのブロック図、第２図は第１図に示す実施例の動
作説明に供する周波数の変化の態様の例を示す波形図で
ある。 ＯＳＣ・・・・発信部、ＦＳ　　・・・・周波数スキャ
ナ、ＶＢ　　・・・・可動体、Ｗ・・・・波動、ＲＥＳ
　−ＤＥＴ　・・・・共振検知装置、ＳＲ・・・・セン
サ、ＤＥＴ・・・・共振検知器、ＳＨ・・・・サンプル
・ホールド回路、ＯＰ　・・・・演算装置。 特許出願人　　山武ノ・ネウエル株式会社代理人　山川
政樹Ｃ？’ｄｒ諷１名） 第１図 Ｏ２０ 第２図 （０） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 異なる少くとも２つの共振周波数を、発信部と被測定部
   との間の波動から得、前記発信部と被測定部との距離を
   下記の関係を維持して測定を行うようにしたことを％徴
   とする距離測定力式。 ただし、ｔ；距離 ■；波動の伝搬速度 ｍ：２つの共振モードの差 ｆ、ｆ’：囲なる共振周波数