JPS6089783A - 超音波距離検出装置 - Google Patents
超音波距離検出装置Info
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- JPS6089783A JPS6089783A JP19765583A JP19765583A JPS6089783A JP S6089783 A JPS6089783 A JP S6089783A JP 19765583 A JP19765583 A JP 19765583A JP 19765583 A JP19765583 A JP 19765583A JP S6089783 A JPS6089783 A JP S6089783A
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- Japan
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- signal
- circuit
- wave
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- G—PHYSICS
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- 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
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- G—PHYSICS
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- G01S15/18—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein range gates are used
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (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】
(イ)技術分野
本発明は大地に向けて超音波を発射し大地からのその反
射波を受信しd((音波の伝搬時間から大地オでの距離
を検出する装置i”tにおいて、大地で反射せずに直接
受イ8でれる回り込み音波信号による距離の誤検出1(
/i +lzを確実にした超t’f波距離検出装置に関
する。
射波を受信しd((音波の伝搬時間から大地オでの距離
を検出する装置i”tにおいて、大地で反射せずに直接
受イ8でれる回り込み音波信号による距離の誤検出1(
/i +lzを確実にした超t’f波距離検出装置に関
する。
(ロ)従来4′+術
伶・来、i(j iil+7から大地に超音波を発信し
大地からのそのICQ4波を受イHして発信から受信1
での時間から大地才での距Mhを検出する超音波距離検
出装置や送信波の周波数と反射波の周波数とのずれから
車速を検出する超音波速度検出装置が知られている(た
とえば実開昭57−68575% )。
大地からのそのICQ4波を受イHして発信から受信1
での時間から大地才での距Mhを検出する超音波距離検
出装置や送信波の周波数と反射波の周波数とのずれから
車速を検出する超音波速度検出装置が知られている(た
とえば実開昭57−68575% )。
第1図は従来のこの種の超音波距離検出装置の一41J
で1に送信マイク2および受信マイク3の共振周波数に
合った周波数の送信波S、を発振する発振器で、送信マ
イク2がら時間1Tの間距靜りにある被測定体10に超
音波R1が送信される。
で1に送信マイク2および受信マイク3の共振周波数に
合った周波数の送信波S、を発振する発振器で、送信マ
イク2がら時間1Tの間距靜りにある被測定体10に超
音波R1が送信される。
被測定体10で反射した超音波R’、 id受信マイク
3で受信され電気信号に変換されてアンプ4に人力され
る。アンプ4で増幅された反射信号s2は検波・平滑回
路5に入り、ここで第2図(ハ)に示すような包絡線の
信号S3が得られ、この信号s3は基準1′!i圧発生
器7により発生される基準電圧りと比較器6で比較され
、信号s3のレベルが基準TE圧りを超えると判定信+
−84がtBカする。信号S3の包絡線は被測定体10
からの反射波R’lにより形成される部分E+ (以下
[反射出乃E+Jという)と、送信マイク2から直接受
信マイク3に入る回り込み音波により形成される部分子
=t(以丁[回り込み出力E2Jという)とを含む。
3で受信され電気信号に変換されてアンプ4に人力され
る。アンプ4で増幅された反射信号s2は検波・平滑回
路5に入り、ここで第2図(ハ)に示すような包絡線の
信号S3が得られ、この信号s3は基準1′!i圧発生
器7により発生される基準電圧りと比較器6で比較され
、信号s3のレベルが基準TE圧りを超えると判定信+
−84がtBカする。信号S3の包絡線は被測定体10
からの反射波R’lにより形成される部分E+ (以下
[反射出乃E+Jという)と、送信マイク2から直接受
信マイク3に入る回り込み音波により形成される部分子
=t(以丁[回り込み出力E2Jという)とを含む。
一方、時間遅れ回路8によって送信波Slの時間τ後に
立上るマスク(S号S5と判定信号S4との1コh理#
j1をAND回路9でとることによってAND出方信号
S6が得られる。送信波S、でスタートしクロック14
のパルスをカウントするカウンタ11のカウント数をA
ND回路9の出)JS6のタイミングつ才り時間幅tで
ラッチ回路12によって出力する。時間幅tは反射出力
E。
立上るマスク(S号S5と判定信号S4との1コh理#
j1をAND回路9でとることによってAND出方信号
S6が得られる。送信波S、でスタートしクロック14
のパルスをカウントするカウンタ11のカウント数をA
ND回路9の出)JS6のタイミングつ才り時間幅tで
ラッチ回路12によって出力する。時間幅tは反射出力
E。
の〕゛11達11達時距t’nr、 bに応じて変化し
、クロック14の17.J期で時間1++I tから距
離換算をおこなうことGこより距距[1]がrIJf算
できる。ラッチ後113間1j%れ回路13を通してカ
ウンタ11はリセットされる。時間1++b+ tと1
%i N「hは音速によって使分できる。空気中の音ン
14 (げ気温Tのとき次の式で与えられる。
、クロック14の17.J期で時間1++I tから距
離換算をおこなうことGこより距距[1]がrIJf算
できる。ラッチ後113間1j%れ回路13を通してカ
ウンタ11はリセットされる。時間1++b+ tと1
%i N「hは音速によって使分できる。空気中の音ン
14 (げ気温Tのとき次の式で与えられる。
c = 33+ +0.6071’ (+n/ s )
ぞして距罰りの間を趙1’f波が往復する時間tはh’
lj 論211 ′?i−伝1俵する7°tの時間と同
じである。よつ−C距將1←hは次の式でめらnる。
ぞして距罰りの間を趙1’f波が往復する時間tはh’
lj 論211 ′?i−伝1俵する7°tの時間と同
じである。よつ−C距將1←hは次の式でめらnる。
h=二二 (m’)
ところで上記距離検出装置においては、第3図に示すよ
うに、送信マイク2から被測定体10に向けて発射きれ
た超音波には被照11定体10にあたってはねかえり超
音波仏となって受信マイク3に入る分と、送信マイク2
から被測定体】0にあたらずに直接受信マイク3に入る
回り込み部分R2とがある。これは送信マイク2および
受信マイク3の指向性が前方だけでなく真横にも存在す
るためである。この2つの超音波R’1.R。
うに、送信マイク2から被測定体10に向けて発射きれ
た超音波には被照11定体10にあたってはねかえり超
音波仏となって受信マイク3に入る分と、送信マイク2
から被測定体】0にあたらずに直接受信マイク3に入る
回り込み部分R2とがある。これは送信マイク2および
受信マイク3の指向性が前方だけでなく真横にも存在す
るためである。この2つの超音波R’1.R。
に伝搬時間が異なるために、第2図からよくわかるよう
に、回り込み音波R2による回り込み出力E2と+&測
定体10により反射された超音波R’1による反射出力
E1とが異なる時間に現われる。
に、回り込み音波R2による回り込み出力E2と+&測
定体10により反射された超音波R’1による反射出力
E1とが異なる時間に現われる。
しかも回り込み出力E2は回り込み音波R2の伝搬経路
が常に同じであるために、送信波S1の発信後宮に一定
の時間内に生じる。このため第4図に示すように距離り
が次第Gこ増加すると信号S3の包絡線のうち反射出力
E1が現われる捷での時間t、、t’、、t−は同図(
イ)、(ロ)、(ハ)の順に次第に長くなるが、回り込
み出力E2が現われる壕での時間は変わらない。この回
り込み出力E2は距離測定に不要なので、時間遅れ回路
8とAND回路9とにより除去し、反射出力E、の立上
りだけを検出している。この時間遅れ回路8による時間
遅れては超音波の伝搬時間でほぼ決まるが、出力を増大
するために送信マイク2と受信マイク3は送信波S、の
周波数で共振させているので信号S2はもとの送信波S
1より立上りがなまるとともに減衰振動が残り尾を引く
。この減衰振動の大きさは送信マイク2および受信マイ
ク3それぞれの共振の鋭さQによって決まり、はとんど
変えられない。このため時間遅れてはこの減り振動によ
る回り込み出力E2の4直が基準m圧りより充分小さく
なる−までの金箔を持った値に設定している。ところが
このような超音波距離検出装置i’i(D送hiマイク
および受信マイクのQ値は入きく設定しであるので受信
信号の減衰振動も大きくなり、このブζめに回り込み出
力E2と反射用/JE+のオーバーラツプが大きくなり
、反射出力E、の立上りが検出しにくく、ときには回り
込み出力E2を反射出力E、と誤って検出してしまい映
った距拓[[検出をするおそれがある。
が常に同じであるために、送信波S1の発信後宮に一定
の時間内に生じる。このため第4図に示すように距離り
が次第Gこ増加すると信号S3の包絡線のうち反射出力
E1が現われる捷での時間t、、t’、、t−は同図(
イ)、(ロ)、(ハ)の順に次第に長くなるが、回り込
み出力E2が現われる壕での時間は変わらない。この回
り込み出力E2は距離測定に不要なので、時間遅れ回路
8とAND回路9とにより除去し、反射出力E、の立上
りだけを検出している。この時間遅れ回路8による時間
遅れては超音波の伝搬時間でほぼ決まるが、出力を増大
するために送信マイク2と受信マイク3は送信波S、の
周波数で共振させているので信号S2はもとの送信波S
1より立上りがなまるとともに減衰振動が残り尾を引く
。この減衰振動の大きさは送信マイク2および受信マイ
ク3それぞれの共振の鋭さQによって決まり、はとんど
変えられない。このため時間遅れてはこの減り振動によ
る回り込み出力E2の4直が基準m圧りより充分小さく
なる−までの金箔を持った値に設定している。ところが
このような超音波距離検出装置i’i(D送hiマイク
および受信マイクのQ値は入きく設定しであるので受信
信号の減衰振動も大きくなり、このブζめに回り込み出
力E2と反射用/JE+のオーバーラツプが大きくなり
、反射出力E、の立上りが検出しにくく、ときには回り
込み出力E2を反射出力E、と誤って検出してしまい映
った距拓[[検出をするおそれがある。
(ハ)発明の目的および構成
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、大地に
向けて超音波を発射し大地からのその反射波を受信し超
音波の伝播時間から大地までの距離を検出する超音波距
離検出装置において、大地で反射せずに直接受信される
超音波による距離の誤検出の防止を確実にすることを目
的とし、そのために、超音波発射後、超音波受匍信号波
彫の包絡線の変化率が所定値を越えたと@捷での詩開蓋
に基づいて距離演算を行うように構成したものである。
向けて超音波を発射し大地からのその反射波を受信し超
音波の伝播時間から大地までの距離を検出する超音波距
離検出装置において、大地で反射せずに直接受信される
超音波による距離の誤検出の防止を確実にすることを目
的とし、そのために、超音波発射後、超音波受匍信号波
彫の包絡線の変化率が所定値を越えたと@捷での詩開蓋
に基づいて距離演算を行うように構成したものである。
に)実施例
以下本発明を図面に基づいて説明する。
第5図は本発明による距離検出装置Bの一実1池例を示
しており、この実施例は第1図に示した距離検出装+a
に検波・増幅回路5から出力する包絡線Eを微分する微
分回路14を設け、敬分回路14の出力S′3をJIt
嘔’l’l−f、王発生器15からの基準電圧D′とコ
ン/<レータ6で比較するように17だもので、その他
の回路構成は第1図と全く同じである。
しており、この実施例は第1図に示した距離検出装+a
に検波・増幅回路5から出力する包絡線Eを微分する微
分回路14を設け、敬分回路14の出力S′3をJIt
嘔’l’l−f、王発生器15からの基準電圧D′とコ
ン/<レータ6で比較するように17だもので、その他
の回路構成は第1図と全く同じである。
第6図は第5図に示した距離検出装置の各部のイ、:!
号波形を示しており、第1図および第2図と同じ信号に
同じ符号で示しである。第6図(ハ)に示した信号S′
3は検波・増幅回路5から出力する信号S3の包絡線を
微分して得られた微分出力でこの信号83け基q日ff
、 fE発生器15からの基阜iiE IL:、I)’
とコンパレータ6で比較され、同IAに)に示すようi
f判定信号S’4が得られる。その後は第1図に示した
従来例と同様のロジックで判断し、反射時間1を得て距
f’ll「ITを測定する(第6図(ホ)、(へ)谷間
)。
号波形を示しており、第1図および第2図と同じ信号に
同じ符号で示しである。第6図(ハ)に示した信号S′
3は検波・増幅回路5から出力する信号S3の包絡線を
微分して得られた微分出力でこの信号83け基q日ff
、 fE発生器15からの基阜iiE IL:、I)’
とコンパレータ6で比較され、同IAに)に示すようi
f判定信号S’4が得られる。その後は第1図に示した
従来例と同様のロジックで判断し、反射時間1を得て距
f’ll「ITを測定する(第6図(ホ)、(へ)谷間
)。
このようにすれば回り込み出力E2による誤動作が)1
1イ決できる。この点につき以下第7図および第81゛
■を℃照L2て説明する。なお第7図は従来のh□I!
隘]、力量装置のイd号波形図、第8図は本発明Uこよ
るh’4i 1qiU恢出装置i’iの信号波形図であ
る。
1イ決できる。この点につき以下第7図および第81゛
■を℃照L2て説明する。なお第7図は従来のh□I!
隘]、力量装置のイd号波形図、第8図は本発明Uこよ
るh’4i 1qiU恢出装置i’iの信号波形図であ
る。
送信マイク2から受信マイク3への回り込み音波R2に
よる回り込み出力E2はマイクの指向性によって決捷る
が、この指向性はマイクの形状などによって大きく変化
する。この距離検出装置を車高センサとして使用した場
合、使用中にマイクに泥などが付着するとマイクの形状
が変化したのと等価になり同り込み出力が増大すること
がある。I/′1捷回り込み音波R2が増大したとする
と、同り込み出力E2 i’j第7図(口〕に示すよう
に実巖で示す状態から破線で示すように増大する。この
ときマイクの?Ij?衰J加動が大きいため回り込み出
力E2が基準電圧りを超えている時間が長くなりその結
果判定信号s3け第71図3箇こ破線で示すように長く
なる。そのために判定信号S4は時間遅れて以降首で継
続しAND(g回路9の出力は正常な時間1ll111
1を示ですマスク信号s5の時間遅れτと同じ時間τの
判断をするという誤動作をおこす。
よる回り込み出力E2はマイクの指向性によって決捷る
が、この指向性はマイクの形状などによって大きく変化
する。この距離検出装置を車高センサとして使用した場
合、使用中にマイクに泥などが付着するとマイクの形状
が変化したのと等価になり同り込み出力が増大すること
がある。I/′1捷回り込み音波R2が増大したとする
と、同り込み出力E2 i’j第7図(口〕に示すよう
に実巖で示す状態から破線で示すように増大する。この
ときマイクの?Ij?衰J加動が大きいため回り込み出
力E2が基準電圧りを超えている時間が長くなりその結
果判定信号s3け第71図3箇こ破線で示すように長く
なる。そのために判定信号S4は時間遅れて以降首で継
続しAND(g回路9の出力は正常な時間1ll111
1を示ですマスク信号s5の時間遅れτと同じ時間τの
判断をするという誤動作をおこす。
これに対して本発明においては第8図に示すように、回
り込み出力E’lが大きくなって減衰振動が増大しても
その微分出力E′には減衰振動があられれないため・判
定信号S′4の時間幅には大きな変化はなく、AND回
路9の出力Stは正確tr時聞1’i+l tを判定で
きる。なお、基準電圧D′はOでもよく、その場合ta
ws差が最も少なくなる。
り込み出力E’lが大きくなって減衰振動が増大しても
その微分出力E′には減衰振動があられれないため・判
定信号S′4の時間幅には大きな変化はなく、AND回
路9の出力Stは正確tr時聞1’i+l tを判定で
きる。なお、基準電圧D′はOでもよく、その場合ta
ws差が最も少なくなる。
卜記実1Il1例では反射出力を正確に検出するのに・
ン(rg シfc反躬波の包wr線を微分してそのピー
ク値を検出する方法を用いたが、その微分出力をネらに
もう1同機分すなわち2@微分してそのピーク値を検出
するJj法を用いてもよい。
ン(rg シfc反躬波の包wr線を微分してそのピー
ク値を検出する方法を用いたが、その微分出力をネらに
もう1同機分すなわち2@微分してそのピーク値を検出
するJj法を用いてもよい。
(ホ)発明の詳細
な説明したように、本発明においては、大地に向けて超
1″1波を発射し大地からのその反射波を・ジfig
l、超音波の伝17B時間から大地までの距141Fを
卜j′!1li−する超音波htj休検黒検出装置いて
、超1゛7波発射rぞ4イ1γ?波受信(15号波形の
包絡線の変化率がA定値を越えたとき1での時間差に基
づいて距部演χY分行なうようにしたので、回り込み?
°1波のレベルが人きくなり反射波と接近してきても同
t]込7p−lit /Jをf’y: I、’l・I出
ブ〕と確実に区別できるので距離の誤検出防止が確実に
なる。
1″1波を発射し大地からのその反射波を・ジfig
l、超音波の伝17B時間から大地までの距141Fを
卜j′!1li−する超音波htj休検黒検出装置いて
、超1゛7波発射rぞ4イ1γ?波受信(15号波形の
包絡線の変化率がA定値を越えたとき1での時間差に基
づいて距部演χY分行なうようにしたので、回り込み?
°1波のレベルが人きくなり反射波と接近してきても同
t]込7p−lit /Jをf’y: I、’l・I出
ブ〕と確実に区別できるので距離の誤検出防止が確実に
なる。
第1図は従来の超音波距離検出装置のブロック線図、第
2図は第1図に示した従来の超音波距離検出装置の各部
における信号波形図、第31¥Jげ超音波の回り込み現
象の説明図、第4図は従来の超音波距離検出装置の動作
原理説明図、第5図は本発明による超音波距離検出装置
の一実施例のブロック線図、第6図I′i第5図に示し
た超音波距離検出装置の各部における信号波形図、第7
図は距離検出装置の不具合を説明する信号波形図、第8
図は本発明による超音波距gfA検出装置aの効果を説
明する信号波形図である。 1・・−発振器、2・・・送信マイク、3・−・受信マ
イク、4・・・アンプ、5・・・検波・平滑回路、6・
・・比較器、7、】5・・・基準電圧発生器、8.13
・・・115間遅れ回路、9・・・AND回路、10・
・・被測定物、11・・・送信波、12・・・ラッチ回
路、】4・・・微分回路特許出願人 日産自動車株式会
社 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男
2図は第1図に示した従来の超音波距離検出装置の各部
における信号波形図、第31¥Jげ超音波の回り込み現
象の説明図、第4図は従来の超音波距離検出装置の動作
原理説明図、第5図は本発明による超音波距離検出装置
の一実施例のブロック線図、第6図I′i第5図に示し
た超音波距離検出装置の各部における信号波形図、第7
図は距離検出装置の不具合を説明する信号波形図、第8
図は本発明による超音波距gfA検出装置aの効果を説
明する信号波形図である。 1・・−発振器、2・・・送信マイク、3・−・受信マ
イク、4・・・アンプ、5・・・検波・平滑回路、6・
・・比較器、7、】5・・・基準電圧発生器、8.13
・・・115間遅れ回路、9・・・AND回路、10・
・・被測定物、11・・・送信波、12・・・ラッチ回
路、】4・・・微分回路特許出願人 日産自動車株式会
社 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男
Claims (1)
- 超音波発射後所定時間の間は距離演算P停止する装置に
おいて、超音波発射後、超音波受信信号波形の包結線の
変化率が所定値を越えたときまでの時間差に基いて距離
演算を行なう距離演算手段を有す゛ることを特徴とする
超音波距離検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19765583A JPS6089783A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 超音波距離検出装置 |
EP19840112776 EP0142733A2 (en) | 1983-10-24 | 1984-10-23 | Ultrasonic rangefinder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19765583A JPS6089783A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 超音波距離検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6089783A true JPS6089783A (ja) | 1985-05-20 |
Family
ID=16378109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19765583A Pending JPS6089783A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 超音波距離検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0142733A2 (ja) |
JP (1) | JPS6089783A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4977778A (en) * | 1986-10-29 | 1990-12-18 | Movats Incorporated | Check valve testing system |
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