JPS60209192A - 超音波物体検出装置 - Google Patents
超音波物体検出装置Info
- Publication number
- JPS60209192A JPS60209192A JP6653684A JP6653684A JPS60209192A JP S60209192 A JPS60209192 A JP S60209192A JP 6653684 A JP6653684 A JP 6653684A JP 6653684 A JP6653684 A JP 6653684A JP S60209192 A JPS60209192 A JP S60209192A
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- JP
- Japan
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- oscillator
- ultrasonic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/04—Systems determining presence of a target
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は超音波を用いて物体の有無を検出する超音波物
体検出装置に関するものである。
体検出装置に関するものである。
従来技術とその問題点
超音波物体検出装置には電気信号を超音波に変換する超
音波変換素子が用いられるが、この変換素子の音圧は周
波数に依存しており共振周波数ＦＯＯ付近で最大の音圧
を発生する。共振周波数ＦＯは超音波変換素子の夫々に
ついて個々にばらつきがあり、又同一素子であっても温
度変化等によってわずかに変動するため同一種類の超音
波変換素子を用いた場合には、例えば±１０％程度の変
化幅を持つと考える必要がある。従って超音波物体検出
装置の感度を高めるため調整により変換素子の駆動周波
数を共振周波数Ｆｏに合わせて最大音圧を発生させてい
た。そして温度変化による共振周波数の変動に駆動周波
数を対応させるため、駆動回路に温度補償回路を設ける
必要があった。このように個々の超音波変換素子毎に共
振周波数を合わせたり温度補償回路を設ける必要がある
が、その調整は繁雑で温度補償回路を用いても温度係数
の相違等によって常に共振周波数ＦＯ付近で使用するこ
とが困難であるという問題点があった。
音波変換素子が用いられるが、この変換素子の音圧は周
波数に依存しており共振周波数ＦＯＯ付近で最大の音圧
を発生する。共振周波数ＦＯは超音波変換素子の夫々に
ついて個々にばらつきがあり、又同一素子であっても温
度変化等によってわずかに変動するため同一種類の超音
波変換素子を用いた場合には、例えば±１０％程度の変
化幅を持つと考える必要がある。従って超音波物体検出
装置の感度を高めるため調整により変換素子の駆動周波
数を共振周波数Ｆｏに合わせて最大音圧を発生させてい
た。そして温度変化による共振周波数の変動に駆動周波
数を対応させるため、駆動回路に温度補償回路を設ける
必要があった。このように個々の超音波変換素子毎に共
振周波数を合わせたり温度補償回路を設ける必要がある
が、その調整は繁雑で温度補償回路を用いても温度係数
の相違等によって常に共振周波数ＦＯ付近で使用するこ
とが困難であるという問題点があった。
発明の目的
本発明はこのような従来の調整物体検出装置の問題点に
鑑みてなされたものであって、駆動周波数を所定範囲で
変化させることによって常に共振点を含む周波数によっ
て動作させることができる超音波物体検出装置を提供す
ることを目的とする。
鑑みてなされたものであって、駆動周波数を所定範囲で
変化させることによって常に共振点を含む周波数によっ
て動作させることができる超音波物体検出装置を提供す
ることを目的とする。
発明の構成と効果
本発明は電圧制御発振器と、電圧制御発振器の発振出力
によって駆動される超音波送波器と、所定周期を有し、
超音波送波器の共振周波数に対応する、電圧制御発振器
の入力電圧を含む所定範囲の連続的に変化する制御電圧
信号を発生する発振器と、超音波受波器と、超音波受波
器の出力を検波する検波器と、検波器出力を所定の闇値
レベルで弁別する比較器と、比較器出力によってトリガ
され発振器の周期の２以上のパルス幅を有するパルスを
発生する単安定マルチバイブレークと、を具備すること
を特徴とするものである。
によって駆動される超音波送波器と、所定周期を有し、
超音波送波器の共振周波数に対応する、電圧制御発振器
の入力電圧を含む所定範囲の連続的に変化する制御電圧
信号を発生する発振器と、超音波受波器と、超音波受波
器の出力を検波する検波器と、検波器出力を所定の闇値
レベルで弁別する比較器と、比較器出力によってトリガ
され発振器の周期の２以上のパルス幅を有するパルスを
発生する単安定マルチバイブレークと、を具備すること
を特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、駆動周波数を
共振周波数に一致させるために従来必要であった厳密な
調整を行う必要は全くなくなる。
共振周波数に一致させるために従来必要であった厳密な
調整を行う必要は全くなくなる。
そして無調整で常に共振周波数を含む周波数の信号で超
音波送波器が駆動されるため、常に最高感度で超音波物
体検出装置を用いることが可能となる。又温度変化等に
よって共振周波数が変動する場合にも超音波送受波器の
駆動周波数は共振周波数を含んでいるため、そのまま最
高感度で用いることができ極めて使い易い超音波物体検
出装置とすることができる。
音波送波器が駆動されるため、常に最高感度で超音波物
体検出装置を用いることが可能となる。又温度変化等に
よって共振周波数が変動する場合にも超音波送受波器の
駆動周波数は共振周波数を含んでいるため、そのまま最
高感度で用いることができ極めて使い易い超音波物体検
出装置とすることができる。
実施例の説明
第１図は本発明による調整物体検出装置の一実施例を示
すブロック図である。本図において発振器１は電圧■β
からｖｈまでの電圧を連続して発生する発振器であって
、例えば周期ｔの三角波発振器を用いる。この三角波発
振出力は電圧制御発振器２に与えられる。電圧制御発振
器２は発振器ｌより与えられる■β〜ｖｈまでの電圧に
対応した周波数の信号を発生する発振器であって、電圧
Ｖβに対応する周波数Ｆ７！、電圧ｖｈに対応する周波
数ＦｈＯ間の周波数の超音波信号を発生する電圧制御発
振器２の出力は電力増幅器３に伝えられる。電力増幅器
３はこの出力を電力して増幅して超音波送波器４を駆動
する増幅器である。−力受波器側は超音波物体検出装置
の前面に超音波受波器５が設けられ、反射された超音波
信号を電気信号に変換している。そしてその出力端には
受波信号を増幅する増幅器６が設けられる。増幅器６は
受波信号を増幅するもので、その出力は検波器７に与え
られる。検波器７は入力信号を検波して包絡線信号を得
るものであってその出力はレベルコンパレータ８に与え
られる。レベルコンパレータ８は所定のスレッシュホー
ルドレベルＶＳにより信号を弁別して入力信号を方形波
に変換するものであって、その出力を単安定マルチバイ
ブレータ９に与える。単安定マルチバイブレーク９はリ
トリガ可能な単安定マルチバイブレークであって、その
出力パルスは発振器１の三角波の周期ｔの％の時間ｔ／
２以上の時間幅を有するパルス信号を発生するものとし
、その出力を検出出力としている。
すブロック図である。本図において発振器１は電圧■β
からｖｈまでの電圧を連続して発生する発振器であって
、例えば周期ｔの三角波発振器を用いる。この三角波発
振出力は電圧制御発振器２に与えられる。電圧制御発振
器２は発振器ｌより与えられる■β〜ｖｈまでの電圧に
対応した周波数の信号を発生する発振器であって、電圧
Ｖβに対応する周波数Ｆ７！、電圧ｖｈに対応する周波
数ＦｈＯ間の周波数の超音波信号を発生する電圧制御発
振器２の出力は電力増幅器３に伝えられる。電力増幅器
３はこの出力を電力して増幅して超音波送波器４を駆動
する増幅器である。−力受波器側は超音波物体検出装置
の前面に超音波受波器５が設けられ、反射された超音波
信号を電気信号に変換している。そしてその出力端には
受波信号を増幅する増幅器６が設けられる。増幅器６は
受波信号を増幅するもので、その出力は検波器７に与え
られる。検波器７は入力信号を検波して包絡線信号を得
るものであってその出力はレベルコンパレータ８に与え
られる。レベルコンパレータ８は所定のスレッシュホー
ルドレベルＶＳにより信号を弁別して入力信号を方形波
に変換するものであって、その出力を単安定マルチバイ
ブレータ９に与える。単安定マルチバイブレーク９はリ
トリガ可能な単安定マルチバイブレークであって、その
出力パルスは発振器１の三角波の周期ｔの％の時間ｔ／
２以上の時間幅を有するパルス信号を発生するものとし
、その出力を検出出力としている。
次に本実施例の超音波物体検出装置の動作について第２
図の波形図及び第３図の周波数特性図を参照しつつ説明
する。第２図（ａ）は発振器１の三角波発振出力を示す
波形図であって、その出力電圧に対応して連続的に変化
する周波数の信号が電圧制御発振器２より得られる。こ
の出力が電力増幅器３によって増幅されて超音波送波器
４に与えられる。ここで常温のときに超音波送波器４の
共振周波数Ｆｏが第３図の曲線Ａに示すように発振器１
の電圧ｖｚ、ｖｈに対応する周波数ＦＩ２．Ｆｈの中間
になるようにあらかじめ電圧制御発振器・２の発振周波
数を設定しておく。そうすれば両端の周波数Ｆｊ！、Ｆ
ｈはいずれも最大音圧レベルよりも低いレベルの音圧と
なる。従って第２図１８）に示すように超音波送波器４
からは電圧ｖ、ｈに対応する周波数Ｆｈと電圧ＶＸに対
応する周波数Ｆ７！まで連続的に変化しつつ、且つ周波
数Ｆｈ、ＦＡで駆動されるときに音圧レベルが低く、そ
の中間の周波数Ｆｏで駆動されるときに最大の音圧を有
し、周期ｔ／２で変化するバースト波形が得られること
となる。ここで第１図に示すように物体１０が存在すれ
ば−、超音波受波器５はこの反射波信号を受波し増幅器
６によって増幅する。第２図（ｂｌはこの受波信号を示
している。そしてその増幅出力を検波器７によって検波
すれば、第２図（ｂｌに示す信号の包絡線に対応した周
期ｔ／２の波形が得られる。そして第２図（Ｃ１に示し
たスレッシュホールドレベルｖｓを有するレベルコンバ
レータ８によってその出力電圧を弁別すれば第２図（ｄ
ｌに示す方形波信号が得られる。物体１０が到来する時
刻ｔ１にこの方形波パルスが単安定マルチバイブレーク
９に与えられるので、単安定マルチバイブレーク９はト
リガされて第２図ｔｅｌに示すように出力を出す。
図の波形図及び第３図の周波数特性図を参照しつつ説明
する。第２図（ａ）は発振器１の三角波発振出力を示す
波形図であって、その出力電圧に対応して連続的に変化
する周波数の信号が電圧制御発振器２より得られる。こ
の出力が電力増幅器３によって増幅されて超音波送波器
４に与えられる。ここで常温のときに超音波送波器４の
共振周波数Ｆｏが第３図の曲線Ａに示すように発振器１
の電圧ｖｚ、ｖｈに対応する周波数ＦＩ２．Ｆｈの中間
になるようにあらかじめ電圧制御発振器・２の発振周波
数を設定しておく。そうすれば両端の周波数Ｆｊ！、Ｆ
ｈはいずれも最大音圧レベルよりも低いレベルの音圧と
なる。従って第２図１８）に示すように超音波送波器４
からは電圧ｖ、ｈに対応する周波数Ｆｈと電圧ＶＸに対
応する周波数Ｆ７！まで連続的に変化しつつ、且つ周波
数Ｆｈ、ＦＡで駆動されるときに音圧レベルが低く、そ
の中間の周波数Ｆｏで駆動されるときに最大の音圧を有
し、周期ｔ／２で変化するバースト波形が得られること
となる。ここで第１図に示すように物体１０が存在すれ
ば−、超音波受波器５はこの反射波信号を受波し増幅器
６によって増幅する。第２図（ｂｌはこの受波信号を示
している。そしてその増幅出力を検波器７によって検波
すれば、第２図（ｂｌに示す信号の包絡線に対応した周
期ｔ／２の波形が得られる。そして第２図（Ｃ１に示し
たスレッシュホールドレベルｖｓを有するレベルコンバ
レータ８によってその出力電圧を弁別すれば第２図（ｄ
ｌに示す方形波信号が得られる。物体１０が到来する時
刻ｔ１にこの方形波パルスが単安定マルチバイブレーク
９に与えられるので、単安定マルチバイブレーク９はト
リガされて第２図ｔｅｌに示すように出力を出す。
そして物体１０が存在する間はその出力パルスが終了す
る前に’Ａｔの周期で連続して単安定マルチバイブレー
ク９がトリガされるため、その出力は第２図（Ｑ）に示
すように連続することとなり、物体検知出力とすること
ができる。そして物体が存在しなくなれば超音波受波器
５に反射波信号が与えられなくなるので、単安定マルチ
バイブレーク９の出力パルスが終了する時点で検出出力
がなくなる。
る前に’Ａｔの周期で連続して単安定マルチバイブレー
ク９がトリガされるため、その出力は第２図（Ｑ）に示
すように連続することとなり、物体検知出力とすること
ができる。そして物体が存在しなくなれば超音波受波器
５に反射波信号が与えられなくなるので、単安定マルチ
バイブレーク９の出力パルスが終了する時点で検出出力
がなくなる。
ここで常温の場合には電圧Ｖｏに対応して共振周波数Ｆ
ｏの信号が超音波送波器４に与えられるが、温度が低く
なれば例えば第３図の曲線Ｂに示すように超音波送波器
の共振点が下がってＦｏｌ（Ｆｏｌ＜Ｆｏ）が共振周波
数となる。この場合も電圧制御発振器２の出力は、Ｆ７
！とＦｈの間の周波数が連続して変化する信号が電力増
幅器３を介して超音波送波器４に与えられるので、超音
波送波器４の超音波出力は最大音圧レベルを有する共振
点Ｆｏｌを含むものとなる。そしてその出力はｔ／２の
周期で変化するので常温の場合と同様に最高感度で物体
を検出することが可能となる。又周囲温度が高温となり
第３図の曲線Ｃに示すように超音波送波器４の温度特性
が高温側にずれた場合にも、電力増幅器３より与えられ
る超音波駆動信号は高温時の共振周波数Ｆｏ２を含んで
いるので、第２図（ｂｌに示す波形と同一で位相だけが
ずれた受波出力が得られることとなり、常温時及び低温
時の場合と同様に最高感度で超音波物体検出装置を動作
させることが可能となる。又他の環境の変化や経年変化
等により共振周波数が変動した場合にも、ＦｌとＦｈの
間の変動であれば調整を行うことなくそのまま最高感度
で超音波物体検出装置を動作させることができる。
ｏの信号が超音波送波器４に与えられるが、温度が低く
なれば例えば第３図の曲線Ｂに示すように超音波送波器
の共振点が下がってＦｏｌ（Ｆｏｌ＜Ｆｏ）が共振周波
数となる。この場合も電圧制御発振器２の出力は、Ｆ７
！とＦｈの間の周波数が連続して変化する信号が電力増
幅器３を介して超音波送波器４に与えられるので、超音
波送波器４の超音波出力は最大音圧レベルを有する共振
点Ｆｏｌを含むものとなる。そしてその出力はｔ／２の
周期で変化するので常温の場合と同様に最高感度で物体
を検出することが可能となる。又周囲温度が高温となり
第３図の曲線Ｃに示すように超音波送波器４の温度特性
が高温側にずれた場合にも、電力増幅器３より与えられ
る超音波駆動信号は高温時の共振周波数Ｆｏ２を含んで
いるので、第２図（ｂｌに示す波形と同一で位相だけが
ずれた受波出力が得られることとなり、常温時及び低温
時の場合と同様に最高感度で超音波物体検出装置を動作
させることが可能となる。又他の環境の変化や経年変化
等により共振周波数が変動した場合にも、ＦｌとＦｈの
間の変動であれば調整を行うことなくそのまま最高感度
で超音波物体検出装置を動作させることができる。
尚本実施例は発振器１として三角波発振器を用いたが、
電圧ｖｈ〜■ｌの間で変化するサイン波の発振器を用い
ることも可能である。
電圧ｖｈ〜■ｌの間で変化するサイン波の発振器を用い
ることも可能である。
又本実施例は反射型の超音波物体検出装置について説明
したが、透過型の超音波物体検出装置についても本発明
を適用することができる。
したが、透過型の超音波物体検出装置についても本発明
を適用することができる。
第１図は本発明による超音波物体検出装置の一実施例を
示すブロック図、第２図はその各部の波形を示す波形図
、第３図は温度変化に対応する超音波送波器の周波数特
性を示すグラフである。 １−・−−−−−一発振器 ２・−一−−−−電圧制御
発振器 ３−− 電力増幅器 ４・−一一一一一超音波
送波器 ５−・−超音波受波器 ６−・−増幅器 ７−
−−−−−一検波器８−−−−−−−レベルコンパレー
タ ９−−−−−−一単安定マルチバイブレーク 代理人 弁理士 岡本宜喜（化１名）
示すブロック図、第２図はその各部の波形を示す波形図
、第３図は温度変化に対応する超音波送波器の周波数特
性を示すグラフである。 １−・−−−−−一発振器 ２・−一−−−−電圧制御
発振器 ３−− 電力増幅器 ４・−一一一一一超音波
送波器 ５−・−超音波受波器 ６−・−増幅器 ７−
−−−−−一検波器８−−−−−−−レベルコンパレー
タ ９−−−−−−一単安定マルチバイブレーク 代理人 弁理士 岡本宜喜（化１名）
Claims (2)
- （１）電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器の発振出力によって駆動される超音
波送波器と、 所定周期を有し、前記超音波送波器の共振周波数に対応
する前記電圧制御発振器の入力電圧を含む所定範囲の連
続的に変化する制御電圧信号を発生する発振器と、 超音波受波器と、 前記超音波受波器の出力を検波する検波器と、前記検波
器出力を所定の闇値レベルで弁別する比較器と、 前記比較器出力によってトリガされ前記発振器の周期の
％以上のパルス幅を有するパルスを発生する単安定マル
チバイブレークと、を具備することを特徴とする超音波
物体検出装置。 - （２）前記発振器は三角波発振器であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超音波物体検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653684A JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653684A JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209192A true JPS60209192A (ja) | 1985-10-21 |
| JPH0535393B2 JPH0535393B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=13318713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6653684A Granted JPS60209192A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 超音波物体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60209192A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0248886U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6653684A patent/JPS60209192A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0248886U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0535393B2 (ja) | 1993-05-26 |
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