JPS6037432B2 - 超音波による距離測定装置 - Google Patents

超音波による距離測定装置

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JPS6037432B2
JPS6037432B2 JP4774877A JP4774877A JPS6037432B2 JP S6037432 B2 JPS6037432 B2 JP S6037432B2 JP 4774877 A JP4774877 A JP 4774877A JP 4774877 A JP4774877 A JP 4774877A JP S6037432 B2 JPS6037432 B2 JP S6037432B2
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JP
Japan
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slave
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slave station
response
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JP4774877A
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JPS53133057A (en
Inventor
明 佐藤
信彦 高橋
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波を利用して多点との間の距離を測定す
ることができる超音波による距離の測定装置に関する。
例えば海底で働く複数の機器との間の距離を測定するよ
うな場合、一般に超音波によるトランスポンダ等と呼ば
れる超音波測定装置が使用される。トランスポンダ方式
は従来より知られているように例えば船上に設けられた
主局と海底で働く機器に取付けられた従局とにより機成
され、主局から或る周波数の超音波を周期的に送信し、
従局ではその送信超音波を受信すると他の異なる周波数
の超音波を返送し、主局ではこの応答超音波を受信して
送信時点から受信時点までの時間を計測し、その計測時
間によって主局及び従局間の距離を測定するようにして
いる。また従局の位贋を測定する方法としては主局の周
辺に少なくとも3個の受波器を設け、この受波器にて従
局からの応答超音波を受信し、その時間差から従局の位
置及び距離を測定するよにしている。ところでこのよう
なトランスポンダ方式において従局を複数動作させる場
合には従来では各従局の応答超音波の周波数を異ならせ
、応答周波数の違いから各従局の判別をするようにして
いる。
然し乍ら各従局の応答超音波の周波数が互に異なるため
に主局側の受波器は各従局の数に比例して設けなくては
ならなくなり、高価となる欠点があつた。また各従局か
らの応答超音波が互に干渉することが多いため動作が安
定しない欠点もあった。更に例えば主局から7皿HZの
超音波パルスを送出し、従局から10肌HZの超音波パ
ルスを返送する場合において、10雌HZの超音波パル
ス中には、100KH2をMBとすると、7皿HZの成
分が‐3母B程度の強さで含まれる。従って水中の高波
の伝わり方が球上面に広がるのではなく平面的に伝わり
、音波の減衰がほぼ距離に反比例する場合、70KHZ
の受波器で従局が到来超音波を受けると、7皿HZを送
波する主局が、100KHzを返送する他の従局よりl
o教主56以上離れていると、その他の従局からの10
0KHZの超音波の方が主局からの70KH2の超音波
により大きなレベルで受信される。よって複数の従局間
の距離が、それ等から主局までの距離の裏以下に近付く
と、従局同士の音圧の方が主局からの音圧より大きくな
り、主局からの信号とみなして応答してしまう。例えば
ダイバー(潜水夫)は一般に二人一組で潜水するが、そ
の二人のダイバーをそれぞれ従局するとすると、一方の
従局からの送信を、他方の従局では主局からの信号とし
てこれに応答してしまうおそれがある。一方主局の送信
周波数及び従局の送信周波数の差を大きくすると、上記
従局同士の干渉が少なくなるが、周波数を下げると水中
雑音が多くなり、選択増幅器が高価になり、逆に周波数
を高くすると、減衰が大きくなる。この点から使用周波
数としては100KHZ付近が好ましく、周波数差を大
きくすることは困難である。この発明の目的は従局同士
の干渉がなく安定な動作が期待でき、かつ安価に構成で
きる超音波による距離の測定装置を提供することにある
この発明では主局からの送信はパルスコードとし送出し
、各従局にはそのパルスコードを識別する手段がそれぞ
れ設けられる。更に各従局に遅延手段を設け、この遅延
手段によって各従局における応答超音波の送信時点を送
信時点から遅延させ、その遅延時間を各従局により互に
異ならせ、主局では複数の従局からの応答超音波を時分
割で受信されるようにし、またその遅延時間の違いによ
つや従局の判別が行なわれる。以下この発明の一実施例
を図面について詳細に説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示し、この例では主局1
に対し3個の従局2a,2b,2cを動作させるように
した場合を示す。
即ち主局1は例えば船上に搭載され、海底に向って送受
波器3から、例えば第2図に示すような時間Toの一定
間隔をおいてパルスコードにより周波数fMの超音波を
変調した超音波信号へを周期的に送信する。このパルス
コードは各パルスの間隔及びパルス数により符号化する
ことができる。送信信号発生器4からの信号をパルスコ
ード発生器14からのパルスコードで変調し、送受波器
3を励振する。送受波器3から送信された超音波は、送
受波器3から各従局2a,2b,2cまでの距離L,,
L,Lに比例した時間経過後に各従局2a,2b,2c
の送受波器5a,5b,5cに受信される。
第2図のB,D,Fに示す各信号B,里,Bは各従局2
a,2b,2cにおける受信信号を現わし、従局2aに
は九時間経過して到達し、従局2bにはT2時間経過し
て到達し、従局2cには公時間経過して到達した場合を
示す。各従局2a,2b,2cには各送受波器5a,5
b,5cよりの受波信号B,,鷲,B3を増幅する自動
利得制御機能を内蔵した選択増幅器6a,6b,6cが
それぞれに設けられ、選択増幅器皮,&,技の出力はコ
ード識別回路15a,15b,15cにてそれぞれ供給
され、コード識別回路15a,15b,15cはそれぞ
れ主局1からのパルスコードを識別するとその識別出力
を遅延回路7a,7b,7cに供給する。遅延回路7a
,7b,7cは識別出力が与えられると各受信時点から
それぞれ各一定時間づつ遅延した時間経過後に送信回路
8a,8b,8cを起動し、送受波器5a,5b,5c
を励振して周波数fsをパルスで変調した応答超音波信
号A,,A2,A3(第2図C,E,G参照)を送信す
る。各遅延回路7a,7b,7cの遅延時間は、例えば
第2図のC,E,Gに示すようにT,.,T22,T3
に探られる。この遅延時間T,.,T22,T33はT
,.<T22<L3の関係とされる。即ちT,.は0<
T,.<1/3roの間(Toは主局1の送信周期)、
T22は1′3To<L2<2/虹oの間、T幻は2′
3To<T33<3/3Toの各間の適当値に選定され
る。このように各従局2a,2b,2cから決められた
時情m,.,T凶, T33だけ遅延して主局1に周波
数fsの超音波信号A,,A2,A3を送信し、主局1
では送受波器3に受波された信号を周波数fsに同調し
た選択増幅器9にて取出す。
各従局2a,2b,2cからの応答超音波信号A,,A
2,んは第2図日に示すようにそれぞれの距離に比例し
た時間T.,T2,T3だけそれぞれの従局の受信期間
において遅れて順次分割的に受信される。この受信信号
A,′,A2′,A3′はゲート回路10a,10b,
10cに供給され、このゲート回路10a,10b,1
0cにて受信選択信号発生回路11から出力される受信
選択信号,,ぐ2,◇3・(第2図1,J,K)によっ
てゲートされ、出力端子12a,12b,12cにそれ
ぞれ受信信号A,″,A2′′,A3″が第2図L,M
,Nに示すように分離されて出力される。この分離され
た信号A,″,A2″,A3は主局1が送信してからA
,″はT。
,時間、A2″はTo2時間、ん″はT。3時間後に受
信されたことになる。
この時間To,.To2,Tのはである。
したがってこれらTo,,丸2,To3から各従局2a
,2b,2cに設けた遅延回路7a,7b,7cにおけ
る遅延時情訂,.,L2,T33を差し引くことによっ
てのように主局1と各従局2a,2b,2cとの間を超
音波が往復する時間がわかり「 この時間より主局1と
各従局2a,2b,2cまでの距離L,L2,L3がと
して得られる。
但しここでCは超音波の伝播速度である。上述したよう
にこの発明によれば各従局2a,2b,2cの応答に遅
延時間差T,.<T22<T38を与え、その時間差に
よって主局1において各従局2a,2b,2cからの応
答超音波を時分割して受信することができる。
よって各従局2a,2b,2cからの応答超音波が互に
干渉することはなく、安定に動作させることができる。
また主局1からはパルスコードとして送出し、従局2a
,2b,2cではそのパルスコードを識別した時のみ応
答超音波を送出するため、複数の従局が互に接近し、そ
の一方の応答超音波が、他方に受波されても、これは識
別回路15a,15b15cで識別されず、主局1から
の超音波信号と誤ることはない。つまり従局同士が干渉
することはない。然も各従局2a,2b,2cの応答超
音波の周波数を互に異ならせる場合と比較して主局側の
受信回路を簡単にすることができ安価に作ることができ
る。この発明の超音波による距離測定装置により従局の
位置を測定することもできる。即ちこの場合には主局の
周辺に少なくとも3個の受波器を設け、主局の送信から
各受波器による受信までの時間m。.′,To,″,T
o,…を測定し、式{3}に準じた演算を行なって、そ
れぞれの受波器から従局までの距離を測定することによ
り、三次元的に従局の位直を知ることができる。特に各
従局の位置を測定する場合にはこの発明によれば主局側
に3個の受波器を設けるだけで済むのに対し、従来のよ
うに各従局からの応答超音波の周波数を異ならせる方式
を探ると主局側には各従局について少なくとも3個の受
波器を必要とし、従局が3個の場合は受波器は9個必要
となり、高価なものとなる。従ってこの発明によれば従
局からの応答超音波を時分割信号とすることによって受
波器を従局の数に関係なく1個で済ませることができ、
従局の数を多くする程経済的となる。また主局からの超
音波信号をコード化しているため、主局及び従局の各超
音波信号を同一周波数としてもよい。かつ超音波信号の
周波数を雑音に影響され驚く、減衰も少ない好ましい値
に選定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はその動作の説明に供するためのタイムチヤートである
。 1:主局、2a,2b,2c:従局、3,5a,5b,
5c:送受波器、7a,70,7c:遅延回路、14:
コード発生器、15a,15b,15c:コード識別回
路。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 主局より時間T_0の間隔をおいて周期的に超音波
    を送信し、複数の従局にてその超音波を受信して応答超
    音波を送信し、上記主局にてこの応答超音波を受信し、
    上記主局よりの送信から上記受信までの時間に基づく演
    算を行つて上記従局の距離を測定する超音波による距離
    測定装置において、上記主局からの送信はパルスコード
    として送出され、上記従局に設けた識別手段により各従
    局では上記パルスコードを識別し、このパルスコードの
    受信時より各従局ごとにそれぞれ定められた一定遅延時
    間後に応答送信を行なう遅延手段により上記主局に対し
    て上記応答超音波を送信し、上記従局数をN、上記従局
    における遅延時間をTii、上記従局と主局間の超音波
    の往復時間2Ti、(i=1,2,3……)として(T
    _0)/N(i−1)<Tii+2Ti<(T_0)/
    Niに選定され、上記主局よりの送信から上記主局にお
    ける上記応答超音波の受信までの時間から上記遅延時間
    を差引く演算を行なつて上記従局の距離を測定すること
    を特徴とする超音波による距離測定装置。
JP4774877A 1977-04-25 1977-04-25 超音波による距離測定装置 Expired JPS6037432B2 (ja)

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JPS53133057A JPS53133057A (en) 1978-11-20
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6113269A (ja) * 1984-06-29 1986-01-21 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 現像装置
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