JPS61162773A - 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１例えば超音波レベル計のような、対条物の超
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ｌ
、％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ｌ、％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
、クロックツく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。後者とじては、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、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、「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、￥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。

このような異常値は、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、自動制御システム、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。

また、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、時間計測回路の出力が異常な値どなる。

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。

さらに、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、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。

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ぎ、また、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、
さらに、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争ホールド回路と
、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、問題点解決手段として、異常
計測防止手段を備えることを特徴とする。

この異常計測防止手段は、 （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パルス
雑音除去回路と、（ｂ）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・ホールド回路のサンプリングを禁止して、前回
のデータを計測値とする受信波無入力補償回路と。

（Ｃ）反射波受信後１次の送信波送信までの間における
一定の時間内に、反射波と紛られしい妨害雑音波を受信
した時、その計測についての上記　、　−サンプル−ホ
ールド回路のサンプリングを禁止して、前回のデータを
計測値とする妨害波対策回路、 とを有して構成される。　　　　゛ 上記問題点解決手段の各構成要素について、さらに詳細
に説明する・ 上記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。

上記受信波無入力補償回路は、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、上記パルス雑音
除去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までの
間、上記サンプル参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
記サンプル中ホール１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・ボールド
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防止
手段を付加して構成される０本発明の作用について、異
常計測防止手段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。

パルス雑音除去回路は、受信回路から何らかのパルス性
の信号が入力すると、この信号の時間幅が所定値以上で
あるか否か判断する。この結果、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て、受信トリガを形成する。一
方、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、上記制御回路からサンプリング信号がサンプル
参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。

該受信波無入力補償回路は、この受信ゲート帳設定信号
により設定される時間幅内で、反射波の入力を待機する
。この時間幅内に反射波が入力しない時は、サンプリン
グ禁止信号をサンプル拳ホール１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、サンプル拳ホールド回路に
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
計測値をサンプル拳ホール１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、このゲート幅の時間内に、妨害波
が入力するか否か監視する。この時間内に妨害波が入力
した時は、上記同様に、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、＜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防止手段とを備えて構成される。

異常計測防止手段は、パルス雑音除去回路２０と、受信
波無入力補償回路３０と、妨害波対策回路４Ｇ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舎ホールド回路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２０、受信波無入力補償回路３０およ
び妨害波対策回路４０の動作タイミングとを制御する制
Ｗ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
。

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１４との間に、パルス雑
音除去回路２０を設け、かつ、該パルス雑音除去回路２
０とサンプル・ホールド回路１６との間に、受信波無入
力補償回路３０と妨害波対策回路４０とが設けである。

ここで、パルス雑音除去回路２０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、受信波無入力補償回路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
Ｃ１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Ｋｓｌ　、抵抗Ｒ
１の間に接続されるスイッチＳｌと、該スイッチＳｌ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の出力歪が入力される。

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。スイー２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１．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１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１５？とを有して構成される。

パルス雑音除去回路２０は、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、上記基準電源Ｅｓ２と抵抗Ｒ２
との間に接続されるスイッチＳ３と、上記コンデンサＣ
２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Ｉｎｌ　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幅設定信
号Ｃが入力される。オアゲート回路Ｏｒｌの出力は、上
記スイッチＳ４の制御信号とされ、また、インバータＩ
ｎｌ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、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。

上記サンプル拳ホールド回路１Ｂは、第５図に示すよう
に、蒔間計測回路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１６２
とから成る。サンプリング回路１６１は、スイッチＳ５
と、該スイッチＳ５を開閉制御するアンドゲート回路Ａ
ｄ４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の出力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。上記アンドゲート
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↑ｒおよび上記制御回路１５の受信ゲ□−
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、例
えば、該アンドゲート回路Ａｄ２の出力および制御回路
１５のリセット信号ｆが入力されるオアゲート回路Ｏｒ
２と、該オアゲート回路Ｏｒ２の出力がリセット端子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、該ブ
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。

上記妨害波対策面路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〒ｒおよ°び上記制御回路１５の妨害被検□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Ｈ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
６図、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
、フリップフロップ回路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、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Ｅａｌの基準電圧をコンデンサ
ＣＩ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。もつ−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図、路３ｏ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
Ａｄ２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２ｏに送られる。

該パルス雑音除去！路２０は、第４図に書すように、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秤より、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２０
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、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
１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、ノくルス
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−／　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Ｊしとする
。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、該ブリ
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１４では、受信トリガ？ｒが
入カレないので、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Ｓ１のオン状態が織さ、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ｂ′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がノ＼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、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Ｔｒ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が石つレベルに維持され、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
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、受信トリガ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＾ｄ４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１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１Ｂ２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とフリップフロップ回路ＦＦＩ　とに入力さ
れる。これにより、該スイン、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
、０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。

受信波無入力補償回路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、一定時間幅での
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Ｍ
ｂ２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、上記第１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Ｍｂ２
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から何ら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１判定基準、＜ルスを出力する。

このパルスは、単安定マルチ／＜イブレータＭｂ２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Ｉくイブレータ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の制御ゲート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１時間幅が判定基準ノくルスの
時間幅τより長い、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／＜イブレータＭｂ２に入
力する時点では、上記判定基準ノくルスは、既に立下っ
ている。従って、単安定マルチバイブレータＫｂ２は、
該受信パルスの立下りによりトリガされ、受信トリガＴ
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、上記実施例大は、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／＜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。

［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
よる誤動作を防ぐ効果がある。

また、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１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、一方、時間計測回路の計測結果のサンプ
リング前に、超音波の反射波の工、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。

そして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軸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末すブロッ
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−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・・・パルス雑吾除去回路 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、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パルス
   雑音除去回路と、（ｂ）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・ホールド回路のサンプリングを禁
   止して、前回のデータを計測値とする受信波無入力補償
   回路と、 （ｃ）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、反射波と紛らわしい妨害雑音波を受信
   した時、その計測についての上記サンプル・ホールド回
   路のサンプリングを禁止して、前回のデータを計測値と
   する妨害波対策回路、 とを異常計測防止手段として備えることを特徴とする超
   音波測長装置。