JPS61162771A - 超音波測長装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば超音波レベル計のような、対象物の超
音波反射面と基準位置との距離を測定する超音波測長装
置に関し、特に、異常な受信による異常計測を防止する
回路を備えた超音波測長装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、超音波測長装置は、超音波を送受信する送信回
路、超音波プローブおよび受信回路と、超音波パルスか
らなる送信波を送信後、反射波を受信するまでの超音波
往復所要時間を電気信号として計測する時間計測回路と
、該時間計測回路の計測結果を、計測する毎にサンプリ
ングし、新たなデータに更新して一時保存するサンプル
・ホールド回路とを主要部として有し、該保存されてい
る計測結果から、対象物の超音波反射面と基準位置との
距離を測定する構成となっている。

上記時間計測回路としては、従来、アナログ式のものと
、デジタル式のものが知られている。前者は、送信波の
送信後、反射波を受信するまでの間、基準電圧を積分し
、その積分された電圧値にて時間を計測する。一方、後
者は、送信波の送信後、反射波を受信するまでの間、ク
ロックパルスを計数して時間を計測する。

また、上記サンプル・ホールド回路は、サンプリング回
路と、記憶回路とからなる。後者としては、アナログ式
の場合、積分された電圧を保存する回路を備え、一方、
デジタル式の場合、例えばレジスタ等を備えて構成され
る。これらの記憶回路は、サンプリング回路を介して上
記時間計測回路に接続され、反射波を受信する毎に、適
当なタイミング信号に応答して計測結果をサンプリング
して記憶する。その結果、記憶回路は、常に最新のデー
タをホールドすることになる。　。

ところで、この従来の超音波測長装置は、次のような問
題点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記超音波測長装置は、送信波を送信後、対象物からの
反射波を受信するため待機している時間に、超音波プロ
ーブがパルス性の雑音を受信し、または、電磁誘導によ
るパルス性の雑音を拾うことにより誤動作することがあ
る。

即ち、このような雑音波が１反射波であると認識される
と、時間計測回路の時間計測動作を停止させる受信トリ
ガとなり、時間計測回路は、実際より短い時間で計測を
終了する。そのため、測定結果は、雑音波を受信した時
点に相当する距離となって、異常な値となる。

また、上記超音波測長装置は、屋外に設置されることが
多く、その場合、車両等において使用される市民無線な
どの電磁波による妨害雑音波を拾い、誤動作することが
ある。

即ち、この種の妨害雑音波（以下、単に妨害波という。

）は、超音波プローブまたはケーブルを介して受信され
る可能性がある。そして、この妨害波は、そのエンベロ
ープが、超音波の反射波による５受信信号と同等または
これより長い時間幅を有していて１反射波と紛られしい
ことが多い、そのため、妨害波がある程度断続して受信
される状況にあると、受信信号が、超音波の反射波によ
る。

受信信号であるか、雑音であるかを区別することができ
ないため、上記時間計測回路の計測結果が全く信頼し得
ないこととなる。。

上述したような異常値は１．単に計測するのみの場合に
は、無視することも可能である。しかし、計測結果を制
御信号として、自動開、御システム、例えば、水位の自
動調節を行なうようなシステムに供給する場合において
は、異常計測値は、誤動作を引起す原因となり、ひいて
は重大な事故を招きかねないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、パルス性雑音による誤動作を防ぐことができ、
かつ、超音波の反射波のエンベロープと同等以上の時間
幅を有する妨害波による異常計測値を除去できて、信頼
性の高い計測を行ない得る超音波測長装置を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、超音波を送受信する送信回路、超音波プロー
ブおよび受信回路と、超音波パルスからなる送信波を送
信後１反射波を受信するまでの超音波往復所要時間を電
気信号として計測する時間計測回路と、該時間計測回路
の計測結果を、計測する毎にサンプリングし、新たなデ
ータに更新して一時保存するサンプル中ホール１回路と
、上記各回路の動作タイミング等を制御する制御回路と
を有し、該保存されている計測結果から、対象物の超音
波反射面と基準位置との距離を測定するよう構成された
超音波測長装置に適用される。そして、その問題点解決
手段として、パルス雑音除去回路と妨害波対策回路とを
備えることを特徴とする。

これらのパルス雑音除去回路と妨害波対策回路とは、次
の構成要件を備えて構成される。

パルス雑音除去回路は、送信波を送信後、対象物からの
反射波を受信するため待機している時に受信した信号が
、一定以上の時間幅を有する場合のみ反射波と判定し、
上記超音波往復所要時間の計測を停止させる受信トリガ
を出力するよう構成される。

即ち、パルス雑音除去回路は、送信波を送信後、対象物
からの反射波を受信するため待機している時に受□信し
た信号が、一定以上の時間幅を有するか否か判定する判
定回路と、該判定回路が、受信信号が一定以上の時間幅
を有する、と判定した時、上記超音波往復所要時間の計
測を停止させる受信トリガを出力する受信トリガ形成回
路とを備えて構成される。

妨害波対策回路は、反射波受信後、次の送信波送信まで
の間における予め設定した一定の時間、上記受信回路か
らの受信トリガの有無を監視し、該時間内に受信トリガ
の入力があると、妨害波受信信号を出力する妨害波監視
回路と、上記妨害波受信信号を受けると、当該計測終了
までの間、その計測についての上記サンプル・ホールド
回路のサンプリングを禁止するサンプリング禁止回路と
を備えて構成される。

［作用］ 上記のように本発明は、超音波測長装置に、異常計測を
防止するパルス雑音除去回路と妨害波対策回路とを付加
して構成される０本発明の作用について、これらの回路
を中心として説明する。

制御回路から、送信回路と時間計測回路とに送信タイミ
ング信号が送出される。

これを受けて、送信回路は、波束状のパルスにより超音
波７０−プを励振する。その結果、該プローブから超音
波パルスが送出される。

時間計測回路は、上記送信タイミング信号により起動さ
れ、ランプ電圧の形成、また、基準クロックパルスのカ
ウントを開始して、時間の計測を行なう。

受信回路は、超音波プローブから反射波等の受信波が送
られると、そのエンベロープを取出すと共に、波形を整
形して、受信信号波として出力する。

パルス雑音除去回路では、受信回路から何等かのパルス
性の信号が入力すると、判゛定回路が、この信号の時間
幅が所定値以上であるか否か判断する。該判定回路は、
当該信号が、所定の時間幅に達している時には、反射信
号の入力と判定し、この判定結果を受信トリガ形成回路
に送出する。これを受けて、受信トリガ形成回路は、受
信トリガを形成する。

一方１判定回路は、所定の時間幅に達しない時には、そ
の信号は雑音であると□判定して無視する。

このため、受信トリガ形成回路は、受信トリガを形成し
ない、従って、このパルス雑音除去回路により、パルス
性の雑音が除去されることになる。

この受信トリガは、時間計測回路に入力され、超音波パ
ルス送信後から計測していた時間の計測を停止させる。

そして、上記制御口□路からサンプリング信号がサンプ
ルφホールド回路に送られると、該サンプル・ホールド
回路は、上記時間計測回路の計測結果を取込み、新たな
データとして記憶する。この場合、前回の計測結果は、
今回分のデータに更新される。

また、本発明においては、反射波を受信した後、当該計
測値をサンプル・ホールド回路にサンプリングする前に
、制御回路は、適宜の時間幅の妨害波検出ゲート幅設定
信号を妨害波対策回路に送出する。

妨害波対策回路は、この信号を受けて、妨害波監視回路
に゛よ゛す、このゲート幅の時間内に受信トリガが入力
するか否か監視する。この時間内に受信トリガが入力し
た時は、妨害波が入力したちのとして、妨害波受信信号
を出力する。

サンプリング禁止回路は、この信号を受けて、サンプリ
ング禁止信号をサンプル・ホールド回路に出力し、時間
計測回路の今回計測分からのサンプリングを禁止する。

このような回路によれば、超音波パルスの反射波のパル
ス幅と同等以上の時間幅を有する妨害波が入力した場合
に、今回計測分のデータを、信頼性に乏しいものとして
計測結果から除去することができる。しかも、保持して
いる前回分の計測値を更新しないので、計測値の空白を
生じない。

なお、サンプリング禁止の状態が何回か連続した場合も
、同様であって、その場合には、禁止直前の計測値がそ
のまま保持される。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお
、第１図は本発明の超音波測長装置の実施例の構成を示
すブロック図、第２図〜第５図はその主要各部の詳細な
構成を示すブロック図、第６図、第７図は上記実施例の
作用を示すタイムチャートである。

〈実施例の構成〉 第１図に示す実施例の超音波測長装置は、超音波測長装
置の基本的部分と、これに付加された本発明における特
徴部分である異常計測を防止するパルス雑音除去回路２
０と妨害波対策回路４ｏとからなる。なお１本実施例で
は、さらに、何らかの原因により反射波を受信できない
場合に生ずる異常計測を防止する受信波無人力補償回路
３０を付設しである。

本実施例の超音波測長装置の基本的部分は、その構成要
素として、超音波の送信受信を行なう超音波プローブ１
１と、該超音波プローブ１１を励振して超音波パルスを
送信させる送信回路１２と、上記プローブ１１にて受信
した反射波を、検波すると共に波形を整形する機能を有
する受信回路１３とを備える。

また、超音波パルスからなる送信波を送信後、反射波を
受信するまでの超音波往復所要時間を電気信号として計
測する時間計測回路１４と、該時間計測回路１４の計測
結果を、計測する毎にサンプリングし、新たなデータに
更新して一時保存するサンプル・ホールド回路１Ｂを備
える。

さらに、上記各回路の動作タイミング等と、後述するパ
ルス雑音除去回路２ｏ、受信波無人力補償回路３０およ
び妨害波対策回路４ｏの動作タイミングとを制御する制
御回路１５を備える。

かつ、上記サンプル・ホールド回路１Ｂにて一時保存さ
れる計測結果を、対象物の超音波反射面と基準位置との
距離に対応する電気信号として出方する出力回路１７を
備えて、該保存されている計測結果から、対象物の超音
波反射面と基準位置との距離を測定するよう構成される
。

本実施例装置は、上記構成の超音波測長装置における上
記受信回路１３と時間計測回路！４との間に。

パルス雑音除去回路２ｏを設け、かつ、該パルス雑音除
去回路２ｏとサンプル・ホールド回路、１Ｂとの間に、
受信波無人力補償回路３ｏと妨害波対策回路４゜とが設
けである。

ここで、パルス雑音除去回路２ｏは、判定回路２１と受
信トリガ形成回路２２とを備えて構成される。

また、受信波無人力補償回路３０は、受信波監視回路３
１とサンプリング許可回路３２とを備えて構成される。

さらに、妨害波対策回路４０は、妨害波監視回路４１と
サンプリング禁止回路４２とを備えて構成される。

次に、上記実施例の構成要素各部の詳細について説明す
る。

上記時間計測回路１４は、第２図に示すように、　　　
゛ランプ電圧を発生する積分回路と、これを制御するス
イッチ回路とからなる。

積分回路は、基準電源Ｅｓｌと、抵抗Ｒ１、コンデンサ
ＣＩと、演算増幅器ＯＰＩとを有してなる。

ま、た、７スイツチ回路は、上記基準電源Ｅｓｌ　、抵
抗Ｒ１の間に接続さ、れるスイッチＳｌと、該スイッチ
Ｓｔを開閉制御するＲＳフリップフロップ回路ＦＦＩお
よび該フリップフロップ回路ＦＦＩの出力端予歪に接続
されたアンドゲート回路Ａｄｌと、上記コンデンサＣＩ
に並列に接続されるスイッチＳ２とからなフリップフロ
ップ回路ＦＦＩは、そのセット端子Ｓに、受信回路１３
からのトリガＴｒが入力される。

また、そのリセット端子Ｒに、後述する制御回路１５の
リセット信号ｆが入力される。アンドゲート回路Ａｄｌ
には、受信ゲート幅設定信号すが入力され、かつ、上記
フリップフロップ回路ＦＦＩの出力可が入力される。

スイッチＳ１は、上記アンドゲート回路Ａｄｌの出力に
より開閉制御され、その出力がハイレベルの時、オンす
る。スイッチＳ２には、制御回路１５のリセット信号ｆ
が入力され、該信号ｆが入力した時のみオンする。なお
、スイッチＳｌ　、　Ｓ２は、例えば、電界効果トラン
ジスタから構成される。

上記制御回路１５は、第３図に示すように、クロックパ
ルスを発生するクロック発生回路１５１と、該クロ７ク
パルスを適宜分周し、或いは、基準として、パルス状信
号を形成する各部の回路とからなる。

上記各部の回路としては、送信回路等に超音波送信の゛
タイミングを設定する送信タイミング回路１５２と、超
音波送信波を送信後、反射波を受信するまでの最大待機
時間幅を設定する受信ゲート幅設定回路１５３と、送信
波送信中に、漏れにより受信回路に混信する送信波を受
信しないようにマスクするため、その時間に相当する幅
のマスクゲート幅を設定するマスクゲート幅設定回路１
５４とを有している。また、妨害波を検出する時期およ
び時間を設定する妨害波検出ゲート幅設定回路１５５と
、上記妨害波検出後、後述する時間計測回路１４で得ら
れたデータをサンプリングするサンプリング信号回路１
５Ｂと、サンプリングの後、リセット信号を出力するリ
セット回路１５７とを有して構成される。

パルス雑音除去回路２０は１例えば、第４図に示すよう
に、ランプ電圧を発生する積分回路と、この積分回路を
制御するスイッチ回路と、上記積分回路にて形成される
ランプ電圧が一部レベル以上に達しているか否かを判定
し、一定レベル以上の時、受信トリガを出力する判定回
路２３とを有して構成される・ 積分回路は、基準電源Ｅｓ２と、抵抗Ｒ３、コンデンサ
Ｃ２と、演算増幅器Ｏｐ２とを有してなる。

また、スイッチ回路は、上記基準電１１ｉＥｓ２と抵抗
Ｒ２との間に接続されるスイッチｓ３と、上記コンデン
・すＣ２と並列に接続されるスイッチｓ４と、これらの
スイッチＳ３およびｓ４を開閉制御するオアゲート回路
ＯｒｌおよびインバータＩ　ｎ’　１とを有して構成さ
れ゛る。ここで、オアゲート回路Ｏｒｌの入力の一方に
は、上記受信回路１３からの受信信号が論理否定により
入力され、他方には、上記□制御回路１５からのマスク
ゲート輻設定信号Ｃが入力される。オアゲート回路Ｏｒ
ｌの出方は、上記スイッチｓ４の制御信号とされ、また
、インバータＩｎｌにより反転されて上記スイッチＳ３
の制御信号とされる。

判定回路２３は、例えば、シュミット回路、単安定マル
チバイブレータ等（いずれも図示せず）を有して構成さ
れる。

なお、本実施例では、上記積分回路、スイッチ回路およ
び判定回路２３の一部が、第１図に示す判定回路２１を
構成し１判定回路２３の他の一部が受信トリガ形成回路
２２を構成する。

上記サンプル参ホールド回路１８は、ｓ５図に示すよう
に、時間計測回路１４から計測結果をサンプリングする
サンプリング回路１８１と、サンプリングした計測結果
により従来のデータを更新して記憶する記憶回路１８２
とから成る。サンプリング回路１８１は、スイッチＳ５
と、該スイッチＳ５を開閉制御する７ンドゲ一ト回路ム
ｄ４と、後述する受信無人力補償回路３０および妨害波
対策回路４０の出力の論理和否定演算を行なうノアゲー
ト回路Ｎｒ、１とを有して構成される。上記アンドゲー
ト回路Ａ４４には、上記ノアゲート回路Ｎｒｌの出力と
、上記制御回路１５のサンプリング信号ｅとが入力され
る。

受信波無人力補償回路３０は、第１図に示すように、受
信波監視回路３１と、サンプリング許可回路３２とを備
えて構成される。

受信波監視回路３１は、例えば、第５図に示すように、
受信トリガＴｒおよび上記制御回路１５の受信ゲート幅
設定信号すが入力されるアンドゲート回Ｍ　Ａｄ２にて
構成される。また、サンプリング許可回路３２は、例え
ば、該アンドゲート回路Ａｄ２の出力および制御回路１
５のリセット信号ｆが入力されるオアゲート回路Ｏｒ２
と、該オアゲート回路Ｏｒ２の出力がリセット端子Ｈに
入力され、および、受信ゲート幅設定信号すがセット端
子Ｓに入力されるＲＳフリップフロップ回路ＦＦ２とを
有して構成される。

上記フリップフロップ回路ＦＦ２の出力が、この受信波
無人力補償回路３０の出力となり、上記ノアゲート回路
Ｎｒｌの一方の入力となっている０本実施例では、該フ
リップフロ−２プ回路ＦＦ２のハイレベル出力がサンプ
リング禁止信号となり、ロウレベル出力がサンプリング
許可信号となる。

上記妨害波対策回路４０は、第１図に示すように、妨害
波監視回路４１と、サンプリング禁止回路４２とを有し
て構成される。

妨害波監視回路４１は、第５図に示すように、受信トリ
ガＴｒおよび上記制御回路１５の妨害波検出ゲート幅設
定信号ｄが入力されるアンドゲート回路Ａｄ３にて構成
される。また、サンプリング禁止回路４２は、該アンド
ゲート回路Ａｄ３の出力をセット端子Ｓに入力するＲＳ
フリップフロップ回路ＦＦ３とを有して構成される。該
フリップフロップ回路ＦＦ３のリセット端子Ｒには、制
御回路１５のリセット信号ｆが入力される。

このアリツブフロップ回路ＦＦ３の出力が、妨害波対策
回路４０の出力となり、上記ノアゲート回路Ｎｒｌの他
方の入力となっている０本実施例では。

該ブリップフロップ回路ＦＦ３のハイレベル出力がサン
プリング禁止信号となり、ロウレベル出力がサンプリン
グ許可信号となる。

〈実施例の作用〉 次に、上記実施例の作用について、上記各図と共に、第
６ｒＩ！Ｊ、第７図に示すタイムチャートを参照して説
明する。

制御回路１５は、クロック発生回路１５１においてクロ
ック−パルスｇを発生し、このクロックパルスｇを、送
信タイミング回路等の各回路において適宜分周して各々
所定のパルスを形成している。先ず、これらの制御信号
の出力タイミングについて説明する。

送信タイミング回路１５２は、一定の周期で繰返すパル
スからなる送信タイミング信号ａを形成する０本実施例
では、この送信タイミング信号ａは、第７図に示すよう
に、負のパルスにて構成され。

後縁の立上りにてタイミングをとることとしている□。

上記送信タイミング信号ａの後縁と同期して、受信ゲー
ト幅設定信号すとマスクゲート幅設定信号Ｃが出力され
る。上記受信ゲート幅設定信号すの立下り後、即ち、上
記タイミング信号ａの後縁から一定時間経過後に、妨害
波検出ゲート幅設定信号ｄが出力され、この信号ｄの立
下り後、サンプリング信号ｅと、リセット信号ｆとが順
次出力される。このリセット信号ｆの出力により、１回
分の計測サイクルが終了する。

次に、上記各制御信号による制御に従って動作する各部
の作用について説明する。

上記送信タイミング信号ａは、送信回路１２に送出され
る。

送信回路１２は、この送信タイミング信号ａを受けて、
使用周波数の励振電圧を複数波含む波束状のパルスを形
成し、プローブ１１を励振する。その結果、プローブ１
１から超音波パルスが放射される。

上記受信ゲート幅設定信号すは、上記時間計測回路１４
と、受信波無人力補償回路３０とに送られる。

時間計測回路１４においては、上記受信ゲート幅設定信
号すは、アンドゲート回路Ａｄｌに入力される。この時
、フリップフロップ回路ＦＦＩは、リセット状態にあり
、その出力歪がハイレベルとなっているので、アンドゲ
ート回路Ａｄｌのすべての入力がハイレベルとなって、
その出力がハイレベルとなる。従って、スイッチＳ１は
オンとなる。

一方、この時、ス・イッチＳ２はオフであるから、演算
増幅器Ｏｐｌは、基準電源Ｅｓｌの基準電圧をコンデン
サＣ１に充電することにより積分して、ランプ電圧の形
成を行なう。

上記受信波無人力・補償回路３０においては、上記受信
ゲート幅設定信号すが、送信タイミング信号としてフリ
ップフロップ回路ＦＦ２のセット端子Ｓに入力され、該
フリップフロップ回路ＦＦ２をセット状態とし、その出
力をサンプリング禁止信号とする。もっとも、該フリッ
プフロップ回路ＦＦ２のセットは、マスクゲート幅設定
信号Ｃ等の他の信号により行なうこともできる。

また、上記受信波無人力補償回路３０のアンドゲート回
路Ａｄ２に、受信ゲート幅設定信号すがゲート制御信号
として入力される。これにより、アンドゲート回路Ａｄ
２は、受信ゲート幅設定信号すがハイレベルとなってい
る時、ゲートを開き得る状態となる。

一方、上記マスクゲート幅設定信号Ｃは、パルス雑音除
去回路２０に送られる。

該パルス雑音除去口′路２０は、第４図に示すように、
この信号Ｃがハイレイベルの間は、スイッチ回路２２に
より、スイッチＳ３がオフとなり、スイッチＳ４がオン
となるので、積分回路２１の作動が禁止されている。そ
して、該信号Ｃがロウレベルとなった後、上記作動禁止
が解除され、受信回路１３からの信号の入力を待機する
状態となる。このマスクゲート幅設定信号Ｃにより、送
信波の混信による誤動作を防止している。

このような状態において、受信回路１３から何らかのパ
ルス性の信号が出力されると、パルス雑音除去回路２Ｇ
は、この信号により、スイッチＳ３がオンし、スイッチ
Ｓ４がオフとなって、基準電源Ｅｓ２の基準電圧を積分
してランプ電圧を形成する。この積分は、入力した信号
が立下って、スイッチＳ３がオフし、スイッチＳ４がオ
ンとなるまで続き、その時間幅に対応するランプ電圧が
得られる。

このランプ電圧は、形成中に、判定回路２３にて、一定
レベル以上か否か比較され、時間幅が所定値以上である
か否か判断される。即ち１判定回路２３は、第６図に示
すように、ランプ電圧がトリガ電圧に達した場合には、
反射波と認識して、受信トリガＴｒを形成して、出力す
る。しかし、トリガ電圧に達していない場合には、ノイ
ズとして無視し、受信トリ□ガを形成しない。

従って、このパルス雑音除去回路２０により、パルス性
の雑音が除去されることになる。

一方、超音波プローブ１１に反射波が入射すると。

この反射波は、受信回路１３により検波される共に、波
形整形されて、パルス状の受信波となる。この受信波か
ら、パルス雑音除去回路２０により、受信トリガＴｒが
形成される。該トリガＴｒは、時間計測回路１４に入力
される。

時間計測回路１４では、このトリガＴｒは、フリップフ
ロップ回路ＦＦＩのセット端子Ｓに入力され、該回路Ｆ
ＦＩをセットし、その出力頁をロウレベルとする。これ
により、アンドゲート回路Ａｄｌの出力がロウレベルと
なって、スイッチＳ１がオフとなり、ランプ電圧形成が
停止される゛６時間計測回路１４は、超音波パルス送信
後から計測していた時間の計測を停止する。

また、上記受信トリガＴｒは、受信波無人力補償回路３
０にも入力される。

該回路３０では、このトリガＴｒは、アンドゲート回路
Ａｄ２に入力され、該ゲート回路Ａｄ２の出力は、ハイ
レベルとなる。フリップフロップ回路ＦＦ２は、オアゲ
ート回路Ｏｒ２を介して、上記アンドゲート回路Ａｄ２
の出力により、リセットされる。従って、該フリップフ
ロップ回路ＦＦ２の出力Ｑは、ロウレベルとなり、サン
プリング許可信号となる。

一方、上記受信トリがＴｒが、受信ゲート幅設定信号す
により設定される時間幅内に入力しなった場合、アンド
ゲート回路Ａｄ２は、この受信ゲート幅設定信号すの立
下りによりゲートを閉じる。このため、フリップフロッ
プ回路ＦＦ２は、以後リセット信号ｆが入力するまで、
外部からの受信トリガには応答せず、セット状態が保持
される。即ち、出力Ｑが、ハイレベルに維持され、サン
プリング禁止信号が継続される。

この時、上記時間計測回路１４では、受信トリガＴｒが
入力しないのも、フリップフロップ回路ＦＦＩがセット
状態で維持され、スイッチＳｌのオン状態が続き、ラン
プ電圧が引続き形成される。スイッチＳ１は、受信ゲー
ト幅設定信号すの立下りによって、オフとなり、これに
より、ランプ電圧の形成が終了する。

従って、この場合には、計測値は、測定限界値を示し、
対象物についての計測値と異なる異常な値となる。これ
については、後述するように、データとしてサンプリン
グされない。

上記受信ゲート幅設定信号すの立下り後、上記制御回路
１５から出力される妨害波検出ゲート幅設定信号ｄは、
妨害波対策回路４０に送出される。

妨害波対策回路４０においては、この信号ｄがアンドゲ
ート回路Ａｄ３に入力され、該回路Ａｄ３のゲートが開
放可能な状態となる。これにより、このゲート幅の時間
内に、受信トリガＴｒが入力するか否かを監視する。

上記時間内に、受信トリガＴｒと区別できない妨害波が
入力した時は、アンドゲート回路Ａｄ３の出力がハイレ
ベルとなって、フリップフロップ回路ＦＦ３がセットさ
れる。従って、フリップフロップ回路ＦＦ３は、その出
力Ｑがへイレベルとなり、サンプリング禁止信号を出力
する。

この時１時間計測回路１４では、既に、時間の計測を終
了している。しかし、今の場合、この終了のトリガとな
った受信波が、真の反射波かどうか疑しいので、この計
測値は信頼性が無い、従って、後述するように、サンプ
リングされない。

一方、上記妨害波検出ゲート幅設定信号ｄの設定する時
間幅内に、受信トリガｔｒが入力しない時には、この信
号ｄの立下りにより、上記アンドゲート回路Ａｄ３のゲ
ートが閉じられ、以後入力する受信トリガ↑ｒに対して
応答しない、従って、フリップフロップ回路ＦＦ３は、
その出力Ｑがロウレベルに維持され、サンプリング許可
信号の出力が続くことになる。

次に、サンプリング信号ｅがサンプル・ホールド回路１
５のサンプリング回路１５１に送られる。

該サンプリング回路１５１おいて、この信号ｅは。

アンドゲート回路Ａｄ４に入力される。一方、ノアゲー
ト回路Ｎｒｌには、上記受信波無人力補償回路３０の出
力信号と妨害波対策回路４０の出力信号とが入力され、
それらの論理和否定の論理演算結果が。

ゲート制御信号として上記アンドゲート回路Ａｄ４に入
力されている。そのため、アンドゲート回路Ａｄ４は、
ノアゲート回路Ｎｒｌの出力がハイレベルの時のみ、ゲ
ートを開き得る状態となっている。

ところで、ノアゲート回９７．　Ｎ　ｒ　１の出力がＩ
＼イレベルとなるためには、上記受信波無人力補償回路
３０の出力信号と妨害波対策回路４０の出力信号とが。

共にロウレベルのサンプリング許可信号であることを要
する。即ち、受信ゲート幅設定信号すの設定する時間内
に反射波が入力すること、かつ、妨害波検出ゲート幅設
定信号ｄにより設定される時間内に妨害波が入射しない
ことが必要である。

この場合には、アンドゲート回路Ａｄ４は、制御回路１
５からのサンプリング信号ｅの入力により、その出力が
ハイレベルとなり、スイッチＳ５をオンする。これによ
り、記憶回路１８２は、上記時間計測回路１４の計測結
果を取込み、新たなデータとして記憶する。この場合、
前回の計測結果は、今回分のデータに、更新される。。

一方、上記受信ゲート、幅設定信号すにより設定される
時間幅内に、受信トリガＴｒを形成する反鼾沖が人力し
ない時、または、妨害波が検出された時には、対応する
上記アリツブフロップ回路ＦＦ２またはＦＦ３がリセッ
トされないため、それらの少なくとも一方の出力Ｑがハ
イレベルのサンプリング禁止信号のままとなる。そのた
め、ノアゲート回路Ｎｒｌのゲート制御信号出力は、ロ
ウレベルとなり、アンドゲート回路Ａｄ４のゲート開放
を阻止する。

この場合には、アンドゲート回路Ａｄ４の出力は、サン
プリング信号ｅが入力しても、ロウレベルのままとなり
、スイッチＳ５は、オンしない、そのため、時間計測回
路１４の今回計測分からのサンプリングが禁止される。

従って、時間計測回路１４の計測値は、サンプル・ホー
ルド回路ＩＢに入力されず、記憶回路１８２は、前回の
計測値を引続き保持する。

これにより、何等かの原因により反射波が入力しなかっ
た場合、または、妨害波が入力した場合に、異常な計測
値が計測結果として出力されることを阻止でき、しかも
、保持している前回分”の計測値を更新しないので、計
測値の空白を生じさせない。

上記記憶回路１６２に保存されるデータは、計測された
時間に対応する信号として記憶される。これを、出力回
路１７にて、基準位置に対する対象物の超音波反射面の
位置ないし距離に対応する。電流信号、電圧信号等に変
換して出力する０例えば、超音波レベル計の場合には、
−音波反射面の基準位置に対するレベルに対応する信号
とする。

最後に、制御回路１５から、リセット信号ｆが上記時間
計測回路１４、受信波無人力補償回路３０および妨害波
対策回路４０に送出される。

時間計測回路１４においては、該リセット信号ｆは、ス
イッチＳ２とフリップフロップ回路ＦＦＩ　とに入力さ
れる。これにより、該スイッチＳ２は、その間オンし、
コンデンサＣ１の充電電荷を放電させ。

ランプ電圧をＯに復帰させる。一方、フリップフロップ
回路ＦＦＩは、このリセット信号ｆによってリセットさ
れ、その出力歪がハイレベルとなり、アンドゲート回路
Ａｄｌのゲートを受信トリガにより開き得る状態とする
。

受信波無人力補償回路３０および妨害波対策回路４０に
おいては、リセット信号ｆは、各々フリップフロップ回
路ＦＦ２　、ＦＦ３のリセット端子Ｈに入力され、これ
らをリセットする。

以上により、１回の計測が終了する。この後、送信タイ
ミング信号ａが出力されることにより、次の計測サイク
ルの開始となる。このようにして、本実施例の超音波測
長装置は、一定周期で計測を繰返す。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、時゛間計測回路は、ランプ電圧を形成
することにより、超音波往復所要時間の計測を行なう構
成となっている。しかし、時間計測回路は、これに限ら
ず、基準クロックパルスをカーラントすることにより計
測する。ディジタル式とすることもできる。

また、上記実施例おいては、パルス雑音除去回路を、ラ
ンプ電圧を形成し、そのレベルを基準値と比較する構成
と−しているが、他の方式とすることもできる。第８図
にその例を示す。

同図に示すパルス雑音除去回路は、単安定マルチバイブ
レータＭｂｌ　、Ｍｂ２で構成される。

前者の単安定マルチバイブレータＭｂｌは、受信回路１
３の出力パルスの立上りでトリガされ、一定時間幅τの
判定基準パルスを出力する構成となっている。

一方、後者の単安定マルチバイブレータＭｂ２は、受信
回路１３の出力パルスの立下りでセットされ。

受信トリガＴｒを出力する。また、単安定マルチバイブ
レータＭｂ２は、その制御ゲート端子Ｇに、上記受信回
路１３の判定基準パルスが入力され、該パルスが入力し
ている間は、セットが阻止される構成となっている。

なお、本実施例では、単安定マルチバイブレータＭｂｌ
とＭｂ２のゲート制御部分とで、上記ｔＪＪ１図に示す
判定回路２１を構成し、単安定マルチバイブレータＭｂ
２の他の部分で、受信トリガ形成回路２２を構成する。

このような構成によるパルス雑音除去回路の作用につい
て、第９図を参照して説明する。

受信回路１３から何等かの受信パルスが送られて来ると
、単安定マルチバイブレータＭｂｌは、そのパルスの立
上りによりセットされ、判定基準パルスを出力する。こ
のパルスは、単安定マルチバイブレータＮｂ２の制御ゲ
ートＧに送られる。

ところで、上記受信パルスが、時間幅が□判定基準パル
スの時間幅τより短い、雑音によるパルスであるとする
と、その立下りが単安定マルチバイブレークＭｂ２に入
力されても、その時点では、該マルチバイブレータＭｂ
２の制御ゲー）Ｇに判定基準パルスが入力している。従
って、そのセッ□トが阻止され、受信トリガＴｒは、出
力されない。

一方、上記受信パルスが、時間幅が判定基準パルスの時
間幅τより長□い１反射波によるパルスであると、該パ
ルスの立下りが単安定マルチバイブレータＭｂ２に入力
する時点では、上記判定基準パルスは、既に立下ってい
る。従って、単安定マルチバイブレータＭｂ２は、該受
信パルスの立下りによりトリガされ、受信トリガ丁ｒを
出力する。

このような方式のパルス雑音除去回路であっても、パル
ス性の雑音を除去することができる。

また、上記実施例では、パルス雑音除去回路として、積
分回路を用いたものと、単安定マルチバイブレータを用
いたものとを示したが、これに限らず、他の回路構成と
してもよい。

さらに、上記実施例では、受信波無人力補償回路３０を
付設しであるが、この回路は、対象物から反射波が確実
に戻る場合には、省略することができる。この場合には
、サンプル・ホールド回路１Ｂのサンプリング回路１８
１は、ノアゲート回路Ｎｒｌの代りに、インバータ回路
を使用する。もつとも、妨害波対策回路４０のフリップ
フロップ回路ＦＦ３の歪出力を直接アンドゲート回路Ａ
ｄ４に接続すれば、該インバータ回路を省略することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、一定以上の時間幅を有す
る受信パルスを受信した時のみ、受信トリガを形成して
、時間計測を停止させる構成として、パルス性雑音によ
る誤動作を防ぎ、異常計測を防止することができる効果
がある。

また、本発明は、時間計測回路の計測結果のサンプリン
グ前に、超音波の反射波のエンベロープと同等以上の時
間幅を有する妨害波を検出すると、該計測結果のサンプ
リングを禁止する構成として、異常計測値を除去できて
、信頼性の高い計測を行ない得る効果がある。

さらに、本発明は、妨害雑音波の検出により、計測値の
信頼性が疑わしい場合にあって、その異常計測値を除去
した時に、前回の計測値をそのまま保持することにより
、計測値の空白を生ずることを防いでいる。そのため、
計測結果を自動制御システム等において制御信号として
利用する場合に、計測値の空白による誤動作を発生する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明超音波測長装置の実施例の構成の概要を
示すブロック図、第２図は上記実施例装置における時間
計測回路の構成の一例を示すブロック図、第３図は上記
実施例装置における制御回路の構成の一例を示すブロッ
ク図、第４図は上記実施例装置におけるパルス雑音除去
回路の構成の一例を示すブロック図、第５図は上記実施
例装置におけるサンプル・ホールド回路、受信波無人力
補償回路および妨害波対策回路の構成の一例を示すブロ
ック図、第６図は上記第、４図に示すパルス雑音除去回
路の動作を示すタイムチャート、第７図は上記実施例の
各部の動作を示すタイムチャート、第８図は上記実施例
装置に使用し得るパルス雑音除去回路の他の例を示すブ
ロック図、第９図は上記第８図に示すパルス雑音除去回
路の動作を示すタイムチャートである。 １１・・・超音波プローブ　１２・・・送信回路１３・
・・受信回路　　　　１４・・・時間計測回路１５・・
・制御回路 １６・・・サンプル・ホールド回路 １７・・・出力回路 ２０・・・パルス雑音除去回路 ３０・・・受信波無人力補償回路 ４０・・・妨害波対策回路 第１図 第２図 第６図 Ｔ遍＊：ＩＩ　　　　ｉイ２”　　　　　　　Ｒ’ｌｅ
ｉ官３１第３１第３１ １！ Ｑ４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波を送受信する送信回路、超音波プローブおよび受
   信回路と、超音波パルスからなる送信波を送信後、反射
   波を受信するまでの超音波往復所要時間を電気信号とし
   て計測する時間計測回路と、該時間計測回路の計測結果
   を、計測する毎にサンプリングし、新たなデータに更新
   して一時記憶するサンプル・ホールド回路と、上記各回
   路の動作タイミング等を制御する制御回路とを有し、該
   保存されている計測結果から、対象物の超音波反射面と
   基準位置との距離を測定するよう構成された超音波測長
   装置において、 （ａ）送信波を送信後、対象物からの反射波を受信する
   ため待機している時に受信した信号が、一定以上の時間
   幅を有するか否か判定する判定回路と、該判定回路が、
   受信信号が一定以上の時間幅を有すると判定した時、上
   記超音波往復所要時間の計測を停止させる受信トリガを
   出力する受信トリガ形成回路とを備えて構成されるパル
   ス雑音除去回路と、 （ｂ）反射波受信後、次の送信波送信までの間における
   予め設定した一定の時間、上記受信回路からの受信トリ
   ガの有無を監視し、該時間内に受信トリガの入力がある
   と、妨害波受信信号を出力する妨害波監視回路と、上記
   妨害波受信信号を受けると、当該計測終了までの間、そ
   の計測についての上記サンプル・ホールド回路のサンプ
   リングを禁止するサンプリング禁止回路とから成る妨害
   波対策回路、 とを備えて構成されることを特徴とする超音波測長装置
   。