JPS593288A - 電気パルス信号の遅延時間測定装置 - 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】 発明の背景 本発明はスタート信号とストップ信号間における参照発
信器のタイミングパルス期間を計数する粗測定カウンタ
と、ストップ信号と参照発振器の次のタイミングパルス
の立上り間の誤差時間を決定する精密測定挿入器とを含
む評価回路を有する、電気パルス信号の遅延時間測定装
置ｌこ関するものである。

光学パルスレーダー装置は遅延時間の原理を用いて距離
を測定するこさが知られている。送信信号と受信信号（
エコー信号）間の時間間隔が距離を測定するのζこ使用
される。前記両信号の間ｌこ一定の周波数を有する水晶
発振器のパルスが評価回路に供給されて計数される。送
信パルスは評価回路のスタート信号として使用され、受
信パルスはストップ信号として使用される。詳細な記事
がナツハリヒテンテヒニツシエ・ツアイトシュリフト（
Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｔｅｃｈｎｉｓｈｅ　Ｚｅｉｔ
ｓｃｈｒｉｆｔ　）誌の１９７３年第９号５３５頁から
５４０頁の「光学パルスレーダー装置を利用した短距離
測定」に載っている。この計数方法にはパルス計数を開
始させる送信信号（スタート信号）と水晶発振器のパル
スの立上り間の相関も、パルス計数を停止させる受信信
号（エコー信号）と水晶発振器のパルスの立上り間の相
関も考慮されてないという難点がある。したがってパル
ス計数の開始時と停止時の誤差が考慮されてなく距離測
定のために評価されていない。これらの不確定の誤差時
間は全体の測定パルス期間よりは短かい。メートル省キ
ロメートルといった粗い距離の測定の場合にはこれらの
誤差時間を無視するのはさしつかえない。しかしミリメ
ートルやセンナメートルといった精密な距離測定には前
述の測定方法は適当でない。

西独特許第２．８４２，４５０号と米国特許第３，５４
１，４４８号には粗測定で距離を計算してから更に精密
測定で誤差時間を計算する方法と装置とが開示されてい
る。正確な距離はこれら２つの測定値から導かれる。し
かしこのような装置は高価になるという欠点がある。既
知の装置は例えば測地用の距離測定機のように移動して
使用するには重すぎて太きすぎて適当でない。既知の装
置と方法に基づいた明らかなる技術手段を用いて小型化
するのは不可能である。

発明の要約 本発明の目的は、前述の既知の測定装置に改良を加えて
従来のものよりも構造が簡単で、携・帯用につくること
が可能で例えば測地用の距離測定機のように持ち運びが
容易で、かつ必要なだけ高精度で操作がやさしく、測定
値が信頼できるような測定装置を提供することである。

この目的は特許請求の範囲第（１）項記載の装置により
解決される。ここで開示される解決法によれば、各測定
工程でアナログ電圧信号の簡単な時間評価が行なわれて
、装置の小型化の必要条件が満足されるので、携帯用装
置の中に組入れることができる。測定精度の要求に応じ
て多数又は少数の個々の測定の平均をとるのは特に利点
である。更に、測定部の評価が簡素化される、なぜなら
ば校正電圧の振幅を測定電圧の振幅から直接差引くこと
ができるからである。使用に応じて数学的なアナログ平
均をとることができる。測定量の統計的変動が軽減され
ることも利点である、なぜならばこれらの変動を起こす
回路数が少ないからである。

以下本発明を図面を参照しながら実施例について詳細ζ
こ説明するが、実施例は限定的な意味ではない。

好ましい実施例 第１図に示した装置は本質的ｌこ水晶発振器１を含み、
それがスイッチ装置２と駆動回路３とによりパルス送信
器４を制御している。送信器４の光学スタートパルス信
号は必要なときに光路反転スイッチ６（図では６ａと６
ｂきで示されている）の働らきにより伝送光学器７を経
由して測定部８１に送られるか又は校正部５に送られる
。目標物（図示せず）に反射した後、反射パルスは帰路
部８２を経由して受信光学器８に至る。例えばフォトダ
イオード回路から成る受信器１０は光路反転スイッチ６
の働らきに応じて校正部５を経由した光パルスか又は帰
路部８２から受信光学器８により受信された光パルスの
いずれかを受信する。

論理回路１３の働らきにより制御回路１５が光路反転ス
イッチ６を作動させる。

受信器１０により受信された信号は増幅器１１により時
間挿入器１２に供給される。時間挿入器１２は論理回路
１３、校正回路１４、スイッチ装置２と共働する。

以下第１図に示した回路ブロックの機能と共働について
更に詳しく説明する。測定サイクルの始めにトリが信号
が論理回路１３のトリが信号人力１３２ζこ送られる。

それから信号がスタート線１３３に生じて、時間挿入器
１２の校正工程を開始させる。水晶発振器１の参照パル
スがタイミング線１１０を経由して校正回路１４に送ら
れ、校正回路１４は水晶発振器のパルスの立上りを基準
にして正確に決められた時間間隔でスター１号とストッ
プ信号とを発生して時間挿入器１２に加える。挿入され
た値は挿入器１２の出力線１２１を経由して論理回路１
３に送られ、そこでまず記憶され、それから続いて測定
部の評価の期間に使用される。信号線１３４により制御
回路１５が作動し、光路反転スイッチ６はスイッチ装置
２から生じた信号を校正部５こと送るようにし、該信号
は校正部５かも受信器１０に送られる。選択線２８を経
由して論理回路１５によりスイッチ装置２が制御されて
、タイミング線１１Ｇに現われる次のタイミングパルス
を基準にしてスタート信号をＰライバ線２１に供給し、
該信号は駆動回路３を経由して送信器４を制御し、光パ
ルスが生ずる。同時に、スイッチ装置２の中の粗測定カ
ウンタ２ａが作動開始する。送信器４から発した光パル
スは校正部５を経由して受信器１０に送られ、それから
増幅器１１を経由して時間挿入器１２に送られる。挿入
器１２は時間挿入を開始させ、ストップ線２０により粗
測定カウンタ２ａを停止させる。

挿入ストップ線２２を経て水晶発振器１の次のタイミン
グパルスが加わると時間挿入を停止する。

計数線２５４こより論理回路１３は粗測定カウンタ２ａ
により計数されたパルスを受信し、挿入器出力線１２１
を経由してストップ信号と水晶発振器１の次のタイミン
グ信号との間隔の挿入値を受信する。精密測定を行なう
ためｌこ、この工程を細口もくり返すことができ、ｎ回
測定される。校正部５を利用した上述の測定工程に続い
て、被観測物体をｍ回測定する。該物体は第１図に示さ
れていないが、光パルスが該物体に反射してエコー信号
となって帰路部８２に供給される。

時間挿入器１２内の校正工程の時間シーケンスと、装置
内部の校正部５を用いた測定と、被観測物体に関する測
定とは夫々必要な精度で行なうことができる。

位置と、校正部５をさえぎる他方の位置とに高速で後動
する。反転スイッチ６はまたカーセル６　ａ。

６ｂであってもよく、６ａは測定部に、６ｂは校正部５
に配置されている。２個のカーセル６ａ。

６ｂは交互に電気的に制御されて、校正部５又は測定部
のいずれか一方がさえぎられる。光路反転スイッチ６は
また電気光学セラミック素子でもよく、これは電界が加
えられた方向によって送信器４から発した光パルスが校
正部５又は測定部のいずれか一方ζこ送られるように作
用する。ここで先に論理回路１３に記憶された測定値を
利用して測定部の評価が行なわれる。その結果である距
離の値は出力線１３１を経由してプリンタ又はディスプ
レイ（共に図示せず）に送られる。プリンタ又はディス
プレイでは送信器４と受信器１０間の経路と目標物体（
図示せず）とが例えばメートル、センナメートル、ミリ
メートル、インチ等の長さで表示される。第２図は測定
シーケンスをフローチャートで示したものである。

第６図は第１図のスイッチ装置ｉ２の一実施例を示した
ものであり、これは送信器４のスタートパルスをつくる
ものである。パルストリガされるトグル回路４０の信号
人力りが選択線２３に接続されており、制御信号はタイ
ミング線１１０かも入力される。第２のパルストリがさ
れるトグル回路４１がトグル回路４０の出力Ｑから接続
線２６を経由して次段に接続されており、トグル回路４
１もまたタイミング線１１０により制御され、その出力
Ｑは制御線２１に接続され、制御線２１は駆動回路３に
続いている。

第６図に示したスイッチ装置の働らきを第４図の時間図
を参照しながら説明する。この時間図はタイミング線１
１０、選択線２３、接続線２６、制御線２１に現われる
信号の時間関係を示している。測定を行なおうとするキ
、トリが信号が選択線２３上に現われる。水晶発振器１
からタイミング線１１０に生ずるタイミング信号の次の
パルスの立上りで先のトリが信号が接続線２６に送られ
る。しかし送られる信号はタイミング線１１０のタイミ
ング信号の立上りに正確には同期していない。なぜなら
ば第１のパルストリガされるトグル回路４０内では入力
されたタイミングパルスの立上りと接続線２６に現われ
る出力信号との間に遅延が生ずるからである。この遅延
はトリが信号が選択線２３に生ずる時間に依存し、第４
図で斜線１ を入れた領域で示されている。タイミングパルス（−ｎ
　−１−２）が生ずると、制御信号２１に生ずる信号は
全く同期しているので、送信器４は計数パルスとして働
らくタイミングパルスに同期して制御される。こうして
パルス計数の開始時の誤差時間が回避される。したがっ
て、精密な測定を行なうためには、パルス計数の終りに
誤差時間を決めることだけが必要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は評価回路を有する本発明の装置のブロック回路
図である。第２図は測定シーケンスの一実施例である。 第６図は第１図のスイッチ装置の一実施例である。第４
図は第６図の実施例の時間図である。 １・・・水晶発振器　２・・・スイッチ装置２ａ・・・
粗測定カウンタ　４・・・送信器５・・・校正部　６ａ
、６ｂ・・・光路反転装置１０・・・受信器　１２・・
・時間挿入器代理人　浅　村　　　晧 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　スタート信号とストップ信号間における参照
   発振器のタイミングパルス期間を計数する粗測定カウン
   タと、ストップ信号と参照発振器の次のタイミングパル
   スの立上り間の誤差時間を決定する精密測定挿入器とを
   含む評価回路を有し、しかも参照発振器のタイミングパ
   ルス立上り（ｎ＋２）とスタート信号とを正確に同期さ
   せる手段を具備した電気パルス信号の遅延時間測定装置
   。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の装置において、
   前記手段は２個の直列接続されたパルストリガされるト
   グル回路を含み、該回路は参照発振器のタイミングパル
   ス（ｎ　、　ｎ　＋１　、　ｎ　＋２　）により、タイ
   ミング線を経由して共にトリガされ、選択線に生じた信
   号が第１のトグル回路の入力に加えられると測定工程を
   開始し、第１のトグル回路の出力は接続線を経由して第
   ２のトグル回路の信号入力に供給され、第２のトグル回
   路の出力は制御線に接続されて測定工程を開始するよう
   になっている、遅延時間測定装置。 （３）　　特許請求の範囲第（１）項記載の装置におい
   て、前記手段の出力側が制御線を経由して駆動回路に接
   続されており、それによって送信器による測定パルスの
   送信を開始させるようになっている、遅延時間測定装置
   。 （４）特許請求の範囲第（３）項記載の装置において、
   制御回路に接続されていて、送信器の出力信号を校正部
   又は測定部に任意に切替えることができる反転手段を具
   備しており、いずれの場合にも信号はそこから受信器の
   入力に受信されるようになっている、遅延時間測定装置
   。 （５）特許請求の範囲第（４）項記載の装置において、
   反転手段はカーセルを含み、第１のカーセルは測定部に
   、第２のカーセルは校正部に配置されていて、両力−セ
   ルは相互に相補的である、遅延時間測定装置。 （６）特許請求の範囲第（４）項記載の装置において、
   反転手段は電気光学セラミックセルを含む、遅延時間測
   定装置。