JPS61162772A - 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１反射波を受信する毎に、適
当なタイミング信号に応動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、対象物の反射面の状態により、
反射波が超音波プローブに到達しないことがある。この
場合、送信波を送信後、対象物からの反射波を受信する
ため待機していても、反射波を受信することができず１
時間計測回路の出力が異常な値となる。

即ち、時間計測回路は、送信波を送信後、時間計測動作
を開始し、反射波の受信により形成される受信トリガに
よって、該動作を停止する。しかし、反射波の受信がな
い場合、受信トリガが入力しない、そのため、時間計測
回路は、予め設定しである計測時間の最長限度まで時間
を計測する。

この結果、測定結果は、実際とは異なる異常な値となる
。

このような異常値は、距離の計測値として、誤ったデー
タを与えると共に、上述したように、このデータを、制
御信号として自動制御を行なう場合には、誤動作の原因
になるという問題がある。

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、誤動作する場合が
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、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、鱗音であるかを区別すること　　−
ができないため、上部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。

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、反射波が受信されない場合に起こる異常計測値
を除去でき、また、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も除
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、超音緯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
、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、次の回路を備えることを特徴とする。

（ａ）送信波を送信後、予め設定した一定の時間を経過
するまでの間、受信波による上記受信回路からの受信ト
リガの有無を監視し、受信トリガが入力すると、受信波
検知信号を出力する受信波対策回路と、 送信波を送信後、当該計測サイクルの終了迄の間、上記
サンプル・ホールド回路のサンプリングを禁止し、受信
波対策回路からの受信波検知信号が入力すると、サンプ
リング禁止を解除して、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許容するサンプリン
グ・許可回路とを備えて成る受信波無入力補償回路。

（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対策回路と、 上記妨害波受信信号を受けると、当該計測終了迄の間、
その計測についての上記サンプル串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有して成
る妨害波対策回路。

［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
止する回路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。

制御回路から送信タイミング信号が送出されると、これ
を受けて、プローブから超音波パルスが送出される。同
時に、上記送信タイミング信号は、時間計測回路にも送
られる。

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、パルス状の受信信号トリガを形
成する。

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、上記制御回路からサンプリング信号がサンプ
ル番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、上記制御回路は、上記送信タイミング信号の送出
と同時に、受信波の受信可能な最大時間幅を設定する受
信ゲート幅設定信号を、上記受信波無入力補償回路に送
出する。

設定信号の入力時点から当該計測サイクルの終了迄の間
、サンプリング許可回路からサンプリング禁止信号をサ
ンプル・ホールド回路に出力するンその一方、上記受信
ゲート幅設定信号により設定される時間幅内で、反射波
の入力を待機する。即ち、受信波対策回路により、上記
受信回路からの受信トリガの入力有無を監視する。

が入力すると、受信波検知信号を上記サンプリング許可
回路に出力する。その結果、サンプリング許可回路は、
サンプル・ホールド回路に対し、゛サンプリング禁止を
解除し、時間計測回路の今回計測骨からのサンプリング
を許容する。

トリガが入力しない場合には、受信波検知信号を出力し
ない、そのため、サンプリング許可回路は、サンプル・
ホールド回路に対し、サンプリング禁止を解除しない。

かかる場合、時間計測回路は、受信トリガが入力しない
ため、受信ゲート幅設定信号の設定する時間幅まで計測
を続ける。そのため、計測値が異常な値となる。しかし
、この異常な計測値は、上記サンプリング許可回路によ
るサンプリング禁止のため、サンプル・ホールド回路に
入力されず、該ホールド回路は、前回の計測値を引続き
保持する。

これにより、何らかの原因により反射波が入力しなかっ
た場合でも、異常な計測が防止され、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。

さらに、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、妨害波対策回路
により、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、妨害波が入力したものとして、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４図はその主要各部の詳細な
構成を示すブロック図、第５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〉１゜ 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ｉ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受信波無入力補償回路
および妨害波対策回路とからなる。

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１１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し、パル
ス状の受信トリガＴｒを形成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１６とを
備える。

さらに、上記各回路と、後述する受信波無入力補償回路
および妨害波対策回路の動作タイミング等を制御す、る
制御回路１５を備え委。

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力する出力回路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
。

一方、このような超音波測長装置に適用される本発明の
問題点解決手段である異常計測防止手段は１次の構成要
件を有して構成される。

第１に、送信波を送信後、一定の時間を経過しても、反
射波を受信しない場合に、その計測についての上記サン
プル・ホールド回路１Ｂのサンプリングを禁止して、前
回のデータを計測値とさせる受信波無入力補償回路３０
を有している。

第２に、反射波受信後、次の送信波送信までの間におけ
る一定の時間内に、妨害波を受信した時。

その計測についての上記サンプル・ホールド回路１６の
サンプリングを禁止して、前回のデータを計測値とさせ
る妨害波対策回路４ｏを有している。

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。

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ＥＪ１１と、抵抗Ｒ１、コンデン
サＣ】と、演算増幅器Ｏｐｌ　とを有してなる。

また、スイッチ回路は、上記基準電源・Ｅｓ１、抵抗Ｒ
１の間に接続されるスイッチＳｌと、該スイッチＳ１を
開閉制御するＲＳフリップフｅｒ、プ回路ＦＦＩおよび
該フリツプフロツプ回路ＦＦＩの出カ端子歪に接続され
たアンドゲート回路Ａｄｌと、上記コンデンサＣ１に並
列に接続されるスイッチｓ２とからなる。

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からの受信トリガ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２リ
ップフロップ回路ＦＦＩの出力可が入力される。

スイー、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、該クロック
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入する送信波を受信
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１５
４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１５
Ｂ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。

上記サンプル争ホールド回路１Ｂは、第４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１６１　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１６
２とから成る。サンプリング回路１６１は、スイッチＳ
５と、該スイッチＳ５を開閉制御するアンドゲート回路
Ａｄ４と、後述する受信無入力補償回路３０および妨害
波対策回路４０の両出力についての論理和否定演算を行
なうノアゲート回路Ｎｒｌとを有して構成される。ここ
で、７ンドゲ一ト回路Ａｄ４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。

受信波無入力補償回路３ｏは、第１図に示すように、受
信波対策回路３１と、サンプリング許可回路３２とを備
えて構成される。

受信波対策回路３１は、例えば、第４図に示すように、
受イδ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路Ａｄ２にて
構成される。また、サンプリング許可回路３２は１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−／　ト信号ｆが入力されるオアゲート回路Ｏ
ｒ２と、該オフ回路Ｏｒ２の出方がリセット端子Ｒ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
無入力補償回路３ｏの出方となり、上記ノアゲート回路
Ｎｒｌの一方の入力となっている。木実施例では、該フ
リップフロップ回路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
波対策回路４１と、サンプリング禁止回路４２とを有し
て構成される。

妨害波対策回路４１は、第４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。

このフリップフロップ回路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、該フリップフロ
ップ回路ＦＦ３のノ）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
５図の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５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、このタイミング信号ａを受けて、使用
周波数の振動電圧を複数波含むパルスを形成し、プロー
ブ１１を励振する。その結果、プローブ１１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、受信波無入力補償回路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ＦＦＩは、リセット状態にあり、そ
の出力可がハイレベルとなっているので、スイッチＳｔ
がオンとなる。この時、スイッチＳ２はオフであるから
、演算増幅器Ｏｐｌは、基イ 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。

上記受信波無入力補償回路３ｏ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、上記受信波無入力補償回路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へイレベルとなってい
る時に、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、受信回路１３
に送られる。

該受信回路１３は、この信号Ｃがハイレイベルの間は、
図示しないスイッチ回路により、そ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、超音波プローブ１１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、反射波の入射により受信回路
１３にて受信トリガＴｒが形成されると、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、この受信トリガ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ＦＦＩをセットし、その出力歪をロウレベルとする。

これにより、アントゲ−１・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０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、受信波無入力補償回路３
０にも入力される。

該回路ａＯでは、この受信トリガ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Ａ
ｄ２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、上記受信トリガ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１４ｉ？は、受信トリガＴｒ
が入力しないので、ツリツブフロップＦＦＩがセット状
態で維持され、スイッチＳ１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Ｓｔ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、受信トリが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・ツブ回路ＦＦ３は、その
出力Ｑがハイレベルとなり、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、時間め計測を終
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Ｔｒに対して
応答しない、従って、フリ−２プフロツプ回路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、上記受信波無入力補償回路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Ｎｒ
ｌ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、ノアゲート回路Ｎｒｌの出力がハイレベルと
なるためには、上記受信波無入力補償回路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１６２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、受信トリがＴｒを形成する反射波が入力しな
い時、または、妨害波が検出された時には、対応する上
記フリップフロップＦＦ２またはＦＦ　３がリセットさ
れないため２　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Ｗ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、サンプル番ホー
ルド回路１Ｂ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、ら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１８２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、
超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、受信波無入力゛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とフリップフロシブ回路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ＣＩ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、フリー、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、その出力可
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。

受信波無入力補償回路３０におよび妨害波対策回路４０
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Ｒ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　７繰
返す。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、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、時間計測は、これに限らず。

基準クロックパルスをカウ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。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、一定の時間幅の受信ゲー
トを設定して、その時間幅内に反射波が受信されない場
合に、時間計測回路の計測結果のサンプリングを禁止し
て、異常計測値を除去でき、さらに、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。

また１本発明は、反射波が受信されない場合、或いは、
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サンプル・ホー
ルド回路、受信波無入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５図は上記実施例の
各部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 ３０・・・受信波無入力補償回路 ４０・・・妨害波対策回路

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、予め設定した一定の時間を経過
   するまでの間、受信波による上記受信回路からの受信ト
   リガの有無を監視し、受信トリガが入力すると、受信波
   検知信号を出力する受信波監視回路と、 送信波を送信後、当該計測サイクルの終了迄の間、上記
   サンプル・ホールド回路のサンプリングを禁止し、受信
   波監視回路からの受信波検知信号が入力すると、サンプ
   リング禁止を解除して、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許容するサンプリン
   グ許可回路とを備えて成る受信波無入力補償回路と、 （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、当該計測終了迄の間、
   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有して成
   る妨害波対策回路、とを有して構成されることを特徴と
   する超音波測長装置。