JPS6031160B2 - 超音波検知器 - Google Patents
超音波検知器Info
- Publication number
- JPS6031160B2 JPS6031160B2 JP51041673A JP4167376A JPS6031160B2 JP S6031160 B2 JPS6031160 B2 JP S6031160B2 JP 51041673 A JP51041673 A JP 51041673A JP 4167376 A JP4167376 A JP 4167376A JP S6031160 B2 JPS6031160 B2 JP S6031160B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- output
- ultrasonic detector
- level
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、超音波検知器の故障検出に関し、特に超音
波送受波器（検知子）の破損や、接続ケーブルの断線短
絡等の異常検出に関する。
波送受波器（検知子）の破損や、接続ケーブルの断線短
絡等の異常検出に関する。
超音波が魚群探知器等の物体の存在検知器，歩行者を検
知してドアを開閉する自動ドァや自動改札機、あるいは
車両検知器，及びその他レベル計，風速計等に使用され
ることは周知の通りである。
知してドアを開閉する自動ドァや自動改札機、あるいは
車両検知器，及びその他レベル計，風速計等に使用され
ることは周知の通りである。
超音波を用いるこういった機器において、超音波を送受
する超音波送受波器（検知子）の破損等で生じる故障は
、機器自体の機能喪失に大きなウェイトを占めている。
そこで、連続して機器を使用する場合、検知子の動作状
態を逐次把握し、検知子が故障したときはただちにそれ
を検出することが必要である。例えば超音波検知器を用
いて車両を検知する場合、検知子から投射され、車両で
反射される受波信号（検知信号）が比較的長時間にわた
って存続したり、あるいは存在しない場合がいまいま生
じる。このような現象が交通流の状態によるものか、検
知器の故障によるものか識別することが必要である。従
来から超音波検知器の異常（特に検知子の異常）を検出
する方式として、常時検知子の残響を監視し残響波がな
くなれば故障とみなす方式及び、常時反射波を監視し反
射波に著しいレベル変動があった場合を故障とみなす方
式がある。
する超音波送受波器（検知子）の破損等で生じる故障は
、機器自体の機能喪失に大きなウェイトを占めている。
そこで、連続して機器を使用する場合、検知子の動作状
態を逐次把握し、検知子が故障したときはただちにそれ
を検出することが必要である。例えば超音波検知器を用
いて車両を検知する場合、検知子から投射され、車両で
反射される受波信号（検知信号）が比較的長時間にわた
って存続したり、あるいは存在しない場合がいまいま生
じる。このような現象が交通流の状態によるものか、検
知器の故障によるものか識別することが必要である。従
来から超音波検知器の異常（特に検知子の異常）を検出
する方式として、常時検知子の残響を監視し残響波がな
くなれば故障とみなす方式及び、常時反射波を監視し反
射波に著しいレベル変動があった場合を故障とみなす方
式がある。
しかしながら残響波の有無を監視する方式は、ケーブル
のアースライン（シールド側）が断線するとそのケーブ
ルはアンテナの役割をするのでノイズが増幅回路で増幅
され残響がある場合と等価状態となり、両者の識別がで
きない。また、超音波を継続的に送出する場合には残響
波が得られない欠陥がある。一方反射波のレベル変動を
検出する方式は、常時反射波の得られない用途、例えば
車両検知器において道路の側面から投射する方式（サイ
ドファイア方式）には使用することができない。
のアースライン（シールド側）が断線するとそのケーブ
ルはアンテナの役割をするのでノイズが増幅回路で増幅
され残響がある場合と等価状態となり、両者の識別がで
きない。また、超音波を継続的に送出する場合には残響
波が得られない欠陥がある。一方反射波のレベル変動を
検出する方式は、常時反射波の得られない用途、例えば
車両検知器において道路の側面から投射する方式（サイ
ドファイア方式）には使用することができない。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は継続的に超音波を送出する場合や、常時反射波
の得られない場合であっても、検知器の異常、特に検知
子の異常を検出できる超音波検知器を提供することであ
る。
の目的は継続的に超音波を送出する場合や、常時反射波
の得られない場合であっても、検知器の異常、特に検知
子の異常を検出できる超音波検知器を提供することであ
る。
この発明は、超音波検知器の動作中、検知子が正常に動
作している場合に、検知子のインピーダンスが一定の範
囲内にあることに着目し、検知子のインピーダンスが一
定の範囲外にあることを検出して、検知子の異常を判断
するようにしたものである。
作している場合に、検知子のインピーダンスが一定の範
囲内にあることに着目し、検知子のインピーダンスが一
定の範囲外にあることを検出して、検知子の異常を判断
するようにしたものである。
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図を示している
。
。
第１図の回路は検知子のインピーダンスの変化を電圧レ
ベルの変化として検出するようにしたものである。図に
おいて基準パルス発生器１から周期的に一定パルス幅の
パルスが発信し、パルス変調器２に入力する。パルス変
調器２は高周波パルス発振器（図示せず）を含み、基準
パルス発生器１からのパルスが存在する間高周波パルス
を電力増幅回路３へ出力する。検知子４は、電力増幅回
路３で増幅された高周波パルスにより励振された超音波
を送出する。電力増幅回路３は出力電圧は直流レベル変
換回路５により基準パルス発生器１からのパルスが存在
する間直流レベルに変換される。直流レベル変換回路５
の出力は第１比較回路６及び第２比較回路７に入力され
、第１比較回路６は直流レベル変換回路５の出力が予め
定めるしきし・値以上になると出力信号を出し、第２比
較回路７は直流レベル変換回路５の出力が予め定めるし
きし、値以下になると出力信号を出す。第１比較回路６
及び第２比較回路７の出力は論理和回路８に入力され、
論理和回路８の出力を検知子異常信号として検出する。
第２図は第１図のブロックの出力波形を示す。
ベルの変化として検出するようにしたものである。図に
おいて基準パルス発生器１から周期的に一定パルス幅の
パルスが発信し、パルス変調器２に入力する。パルス変
調器２は高周波パルス発振器（図示せず）を含み、基準
パルス発生器１からのパルスが存在する間高周波パルス
を電力増幅回路３へ出力する。検知子４は、電力増幅回
路３で増幅された高周波パルスにより励振された超音波
を送出する。電力増幅回路３は出力電圧は直流レベル変
換回路５により基準パルス発生器１からのパルスが存在
する間直流レベルに変換される。直流レベル変換回路５
の出力は第１比較回路６及び第２比較回路７に入力され
、第１比較回路６は直流レベル変換回路５の出力が予め
定めるしきし・値以上になると出力信号を出し、第２比
較回路７は直流レベル変換回路５の出力が予め定めるし
きし、値以下になると出力信号を出す。第１比較回路６
及び第２比較回路７の出力は論理和回路８に入力され、
論理和回路８の出力を検知子異常信号として検出する。
第２図は第１図のブロックの出力波形を示す。
図において左端の番号は第１図の各ブロックに附された
番号と一致し、その番号に該当するブロックの出力波形
を示している。波形図３において電力増幅回路３の出力
がＡで示す出力となる場合には、直流レベル変換回路５
の出力は波形図５が示すように第１比較回路６に設定す
るしきし、値イ以上となり、またＢで示す出力となる場
合には、第２比較回路７に設定するしきし、値口以下と
なる。検知子４の接続ケーブルの断線や、検知子自体の
開放状態に近い破損の場合、電力増幅回路３の出力はＡ
で示す出力となる。また接続ケーブルの短絡や、検知子
自体の短絡状態に近い破損の場合、電力増幅回路３の出
力はＢで示す出力となる。直流レベル変換回路５の出力
がしきし、値イ以上となる場合も、しきい値口以下とな
る場合も、論理和回路８から異常信号を出力する。（波
形図８）次に前述したしきい値イ及び口の設定方法につ
いて説明する。超音波検知子には種々のタイプがあるが
、ここでは霞歪形振動子を用いるものとする。
番号と一致し、その番号に該当するブロックの出力波形
を示している。波形図３において電力増幅回路３の出力
がＡで示す出力となる場合には、直流レベル変換回路５
の出力は波形図５が示すように第１比較回路６に設定す
るしきし、値イ以上となり、またＢで示す出力となる場
合には、第２比較回路７に設定するしきし、値口以下と
なる。検知子４の接続ケーブルの断線や、検知子自体の
開放状態に近い破損の場合、電力増幅回路３の出力はＡ
で示す出力となる。また接続ケーブルの短絡や、検知子
自体の短絡状態に近い破損の場合、電力増幅回路３の出
力はＢで示す出力となる。直流レベル変換回路５の出力
がしきし、値イ以上となる場合も、しきい値口以下とな
る場合も、論理和回路８から異常信号を出力する。（波
形図８）次に前述したしきい値イ及び口の設定方法につ
いて説明する。超音波検知子には種々のタイプがあるが
、ここでは霞歪形振動子を用いるものとする。
第３図ａは亀歪形振動子の等価回路を示し、ｂはその周
波数インピーダンス特性を示している。第３図ｂにおい
て、ナｒは共振周波数を表わし、その近傍においてイン
ピーダンスは極小となり、送波効率が極大値をとる。ナ
ｒにおけるインピーダンスをＺｒで表す。一方ナａは別
名反共振周波数とも呼ばれる並例共振周波数を表す。〆
ａの近傍においてインピーダンスは極大（この場合は最
大）となり、受波効率が極大値（この場合は最大値）を
とる。〆ａにおけるインピーダンスをねで表す。周波数
ナｒ，ナａの近傍以外では、周波数インピーダンス特性
は電極間のキャパシタンスＣ，に左右され、周波数が大
となれば次第にインピーダンスは小となる。霞歪形振動
子を効率よく使用するには、送波には共振周波数ナｒを
を用い、受波には反共振周波数ナａを用いることが望ま
しいが、１素子（振動子）で送受波を兼用する場合には
ナｒと〆ａの間の周波数を用いるのが常である。
波数インピーダンス特性を示している。第３図ｂにおい
て、ナｒは共振周波数を表わし、その近傍においてイン
ピーダンスは極小となり、送波効率が極大値をとる。ナ
ｒにおけるインピーダンスをＺｒで表す。一方ナａは別
名反共振周波数とも呼ばれる並例共振周波数を表す。〆
ａの近傍においてインピーダンスは極大（この場合は最
大）となり、受波効率が極大値（この場合は最大値）を
とる。〆ａにおけるインピーダンスをねで表す。周波数
ナｒ，ナａの近傍以外では、周波数インピーダンス特性
は電極間のキャパシタンスＣ，に左右され、周波数が大
となれば次第にインピーダンスは小となる。霞歪形振動
子を効率よく使用するには、送波には共振周波数ナｒを
を用い、受波には反共振周波数ナａを用いることが望ま
しいが、１素子（振動子）で送受波を兼用する場合には
ナｒと〆ａの間の周波数を用いるのが常である。
そこで周波数が〆ａより大となるか、あるし、は〆ｒよ
り小となる場合、換言すればインピーダンスがねより大
となるかＺｒよりも小となる場合に異常が生じたものと
みなすことができ、第１比較回路のしきし、値イおよび
第２比較回路のしきし、値口をそれぞれ、周波数協こ対
応する電圧直流レベルよりも大、周波数的に対応する電
圧直流レベルよりも小となるように設定することが望ま
れる。いま、第１比較回路のしまい値イ，および第２比
較回路のしきし、値口をそれぞれＶ，，Ｖ２とし、電力
増幅回路の開放端電圧をＶｏ，電力増幅回路の内部イン
ピーダンスを２，負荷電流を１とすると、Ｖ，，Ｖ２は
次式で表わすことができる。Ｖ。
り小となる場合、換言すればインピーダンスがねより大
となるかＺｒよりも小となる場合に異常が生じたものと
みなすことができ、第１比較回路のしきし、値イおよび
第２比較回路のしきし、値口をそれぞれ、周波数協こ対
応する電圧直流レベルよりも大、周波数的に対応する電
圧直流レベルよりも小となるように設定することが望ま
れる。いま、第１比較回路のしまい値イ，および第２比
較回路のしきし、値口をそれぞれＶ，，Ｖ２とし、電力
増幅回路の開放端電圧をＶｏ，電力増幅回路の内部イン
ピーダンスを２，負荷電流を１とすると、Ｖ，，Ｖ２は
次式で表わすことができる。Ｖ。
＞Ｖ，＞Ｖ。−ＩＺここで，＝よ÷となり，
Ｚ＋Ｚａ
従ってｖ。
＞ｖ．＞ｚ去をＶ。 ‐・‐．・・‘１’同様‘こ。
くＶ２く申Ｖ。 ・・．・・帆よってＶ，は（１｝式
を満足するように、Ｖ２は（２｝式を満足するように設
定しておけば、電力増幅回路３の出力が第２図の波形図
３のＡ，Ｂで示す出力となる場合に、異常信号を検出す
ることができる。以上よりこの発明によれば、検知子が
正常に動作する場合そのインピーダンスが所定範囲の値
をとることに着目し、検知子の励振手段出力を直流レベ
ルに変換し、その値が予め定めるしきし・値を越えると
き、異常信号を検出するようにしたので、反射波のない
用途や、継続的に超音波を送出する用途にも使用するこ
とができ、超音波検知器、特に検知子の異常を検出し、
機器の正常動作を維持するのに貢献するところ大である
。
くＶ２く申Ｖ。 ・・．・・帆よってＶ，は（１｝式
を満足するように、Ｖ２は（２｝式を満足するように設
定しておけば、電力増幅回路３の出力が第２図の波形図
３のＡ，Ｂで示す出力となる場合に、異常信号を検出す
ることができる。以上よりこの発明によれば、検知子が
正常に動作する場合そのインピーダンスが所定範囲の値
をとることに着目し、検知子の励振手段出力を直流レベ
ルに変換し、その値が予め定めるしきし・値を越えると
き、異常信号を検出するようにしたので、反射波のない
用途や、継続的に超音波を送出する用途にも使用するこ
とができ、超音波検知器、特に検知子の異常を検出し、
機器の正常動作を維持するのに貢献するところ大である
。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は第
１図の各ブロックの出力波形を示す図、第３図ａは露歪
形振動子の等価回路、第３図ｂはその周波数インピーダ
ンス特性を示す図である。 １・・・・・・基準パルス発生器、５・・・・・・直流
レベル変換回路、２・・・・・・パルス変調器、６・・
・・・・第１比較回路、３・…・・電力増幅回路、７・
…・・第２比較回路、４…・・・検知子、８・・・・・
・論理和回路、メｒ・・・・・・共振周波数、メａ・・
…・並列共振周波数。 第１図 第２図 第３図
１図の各ブロックの出力波形を示す図、第３図ａは露歪
形振動子の等価回路、第３図ｂはその周波数インピーダ
ンス特性を示す図である。 １・・・・・・基準パルス発生器、５・・・・・・直流
レベル変換回路、２・・・・・・パルス変調器、６・・
・・・・第１比較回路、３・…・・電力増幅回路、７・
…・・第２比較回路、４…・・・検知子、８・・・・・
・論理和回路、メｒ・・・・・・共振周波数、メａ・・
…・並列共振周波数。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波検知子と、この検知子を励振する励振手段と
を備えた超音波検知器において、前記超音波検知子のイ
ンピーダンス値が所定範囲外であることを検出する手段
を備え、この検出手段出力をもつて検知子異常信号とす
ることを特徴とする超音波検知器。 ２ 超音波検知子と、この検知子を励振する励振手段と
を備えた超音波検知器において、前記励振手段の出力信
号を直流レベルに変換する変換手段と、この変換手段出
力が予め定める第１のレベル以上になるとき出力信号を
出す第１の比較回路と、前記変換手段超出力が予め定め
る第２のレベル以下になるとき出力信号を出す第２の比
較回路とを設け、前記第１及び第２の比較回路出力を検
知子異常信号とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
検知器。 ３ 前記検知子を励振する励振手段は、基準パルス発生
器と、基準パルス発生器からのパルスが存在する期間、
高周波パルスを出力するパルス変調器と、パルス変調器
の出力を増幅する電力増幅回路とからなる特許請求の範
囲第１項及び第２項記載の超音波検知器。 ４ 前記超音波検知子は電歪振動子であり、その共振周
波数に対応する直流レベルよりも前記予め定める第１の
レベルが大となるように設定し、前記振動子の反共振周
波数に対応する直流レベルよりも前記予め定める第２の
レベルが小となるように設定した特許請求の範囲第１項
第２項及び第３項記載の超音波検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51041673A JPS6031160B2 (ja) | 1976-04-12 | 1976-04-12 | 超音波検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51041673A JPS6031160B2 (ja) | 1976-04-12 | 1976-04-12 | 超音波検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52124175A JPS52124175A (en) | 1977-10-18 |
| JPS6031160B2 true JPS6031160B2 (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=12614911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51041673A Expired JPS6031160B2 (ja) | 1976-04-12 | 1976-04-12 | 超音波検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031160B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101391491B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2014-05-26 | 주식회사 두산 | 지게차의 마스트 뒤틀림에 따른 위험 정도 표시 장치 및 방법 |
| EP3971537A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-23 | Honeywell International Inc. | Ultrasonic transducer health status monitor |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57185938U (ja) * | 1981-05-20 | 1982-11-25 | ||
| JPS58158380U (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-22 | 黒田 俊彦 | 超音波移動体感知器 |
| JPH04186187A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-02 | Tokimec Inc | 超音波変換器用監視装置 |
| WO2024014216A1 (ja) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置、送信条件の最適化方法、およびプログラム |
-
1976
- 1976-04-12 JP JP51041673A patent/JPS6031160B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101391491B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2014-05-26 | 주식회사 두산 | 지게차의 마스트 뒤틀림에 따른 위험 정도 표시 장치 및 방법 |
| EP3971537A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-23 | Honeywell International Inc. | Ultrasonic transducer health status monitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52124175A (en) | 1977-10-18 |
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