JPS6138480A

JPS6138480A - 超音波センサ

Info

Publication number: JPS6138480A
Application number: JP15970884A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobayashi; 博小林; Hiroaki Obayashi; 大林　博明
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1986-02-24

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】（産業上の利用分野ンこの発明は、超音波を用いて対象物下での距離等を検出
するために利用される超箸波センサの頃良に関する。

（従来の技術）従来の超音波センサとしては、例えば、特開昭５７−１
８２５４４号に記載されているような、自動車の下面か
らの対地距離を検出して、路面状態の検出を行なう装置
に適用したもの等がある。

上記装置は、第１図に示すように、車体後部下面の２箇
所に、超音波センサト２（送信器と受信器は車幅方向に
並設されているンＢ取付けて、それぞれ、対路面距離を
検出する。

例えば、後退時に、側溝３が車両後方に在ると対路面距
離の急激な増加が、超音波センサ１−超音波センサ２の
順に検出ざｎることによつ、？１ＪＩＩ溝８の在存を検
出することができる。

上記のように対物距離を検出する動作は、例えば、次の
ように行われる。

、すなわち、超音波送信器から、一定周期毎に、第２図
（ａ）に示すような超音波パルス信号Ｓａを送信し、こ
の超音波パルス信号Ｓａが対象物に反射して戻って来る
反射波ｓｂを超音波受信器で受信する。

そして、超−音波パルス信号Ｓａの送信時点から反射波
ｓｂの受信時点までの時間差を求め、この時間差から対
物距離を算出する。

ただし、反射波ｓｂの受信時点は、回路中では、波形整
形回路（図中略）によって、第２図（ｂ　）ｅ（Ｃ）に
示されるように、シュレツシュホールドレベルへ以上の
信号を矩形波信号ｐｂに整形して、こｎを反゛射波ｓｂ
の受信信号として用いるため、前記時間差Ｇｅｔ　Ｔｂ
　（ｔｂ−ｔａ　）となる。

一（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来の超音波センサにあっては、超音波
送信器から送偏ぎｎた超音波パルス信号誌の一部が瞬接
する受信器へ直接入射する回り込み波ＳＣが存在し、こ
の回り込み波Ｓｃのレベルが高いと、反射波ｓｂの波形
整形信号ｐｂより以前に、回り込み波ＳＣの波形整形信
号ｐｃが発生してしまう。

このため、実際の時間差１’ｂが、回り込み波ＳＣの受
信時点ｔ。までの時間差Ｔｃに誤検出されて、対物距離
が正確に検出することができなくなる虞れがある。

特に、前述のように、車一体下面からの対地距離を検出
する装置のような短距離を検出する場合には、反射波Ｓ
ｂと回ワ込み波Ｓｃが部分的に重なることが有り、その
影響が大となる。

（発明の目的］この発明の目的は、上述のような回り込み波の影響を防
止し、正確な検出を行なえるようにした超音波センサを
提供することにある口（発明の構成゛）この発明の構成を第８図に示す。

超音波送信手段１００は、対象物へ向けて超音波信号を
送信する。

この超音波信号に対応する波、例えば該超音波信号が対
象物に反射して返ってくる反射波が超音波受信手段１０
】によって受ｇされる。

時間差検出手段１０５は、前記超音波信号送信時点から
、受信時点までの時間差を検出する。

また、マスキング手段１０８によって、超音波信号の送
信後盾定時間、超音波受信手段１０１で得られた受信信
号が時間差検出手段１０５へ供給されることが禁止され
る口このときの受信信号の供給禁止時間は、禁止時間可変手
段１０４によって、温度検出手段１０２で検出される周
囲温度の変化に対応して可変設定ざｎる。

（実施例）本発明の一実施例の電気的構成を第４図に示す。

超音波パルス送信制御回路１１は、第６図（ａ）に示す
ように、周期Ｔ０毎に所定パルス幅のＯＮ信号Ｓ□を発
生する。

超音波発振器１２は、上記ＯＮ信号Ｓ工によって高周波
発振動作を行ない、超音波送信器１８へ高周波信号Ｓ２
（第５図（ｂ）に示す）を発生する。

超音波送信器１８は、高周波信号Ｓ、！によって駆動さ
れて、上記ＯＮ信号Ｓ０のパルス幅時間だけ超音波を発
生し、この超音波パルス信号Ｓａを対象物りへ向けて送
信する。

超音波受信器１４は、対称物りに反射されて戻って来る
反射波ｓｂを受信し、その受信信号Ｓ８（第５図（０）
に示す】は増幅器１５で増幅される口増幅された受信信号は、整流器１６で整流された後、波
形整形器１７で矩形波信号Ｓ、（第５図（（１）に示す
）に整形される。この矩形波信号Ｓ。

の立上りおよび立下りは、受信信号が所定のスレッショ
ルドレベルＡを基準として決定される。

時間差検出用フリップ・フロップ１９は、前記ＯＮ信号
Ｓ工の立上りでセットざｎｌまた、マスキング回路１８
を介して供給ざｎる矩形波信号Ｓ。

の立上りでりセットされる。従って、この出力Ｓ。

は１第５図（ｅ）に示すように、超音波パルス信号Ｓａ
の送信時点から、その反射波ｓｂの受信時点までの時間
差Ｔ、ｎに相当するパルス幅の信号となる。

カウンタ２１は、前記時ｌｔｊ＋差検出用フリップ・フ
ロップ１９の出力Ｓ６がＯＮである間、基準クロック回
路２０から供給される基準り四ツク信号Ｓ６［第５図（
ｆ）に示す）のパルス数をカウントする。また、遅延回
路２８の出力Ｓ、の到来によってカウント値がクリアＨ
ｎる。

遅延回路２８は、前記ＯＮ信号Ｓよを遅延させて出力す
るものである。

ラッチ回路２２は、前記ＱＮ信号Ｓ０の到来に応答して
、カウンタ２１の内容をラッチし、Ｄ／ム変変換器２８
介介てラッチしたデータを出力する。

すなわち、カウンタ２１は該カウンタのデータ′がラッ
チされた後すぐにクリアーさｎ１上記Ｓ。

のＴｎをカウントする。

よって、Ｄ／Ａ変換器２８の出力Ｓ７（第５図＋ｇ）に
示す）は、前記フリップ・フロップ１９の出力Ｓ、のＯ
Ｎ時ｒ＃ＪＪＴｎ　Ｎすなわち、超音波パルス信号Ｓａ
の送信時点から、その反射波ｓｂの受信時点までの時間
差を電圧レベルに変換した情報と、なる０なお、Ｔｎに
対応する情報Ｌｎは、次にＯＮ信号Ｓ０が発生する時点
から出力される。

上記出力Ｓ７は、例えばマイクロコンピュータ等の演算
回路（図示略）へ送らｎで、対物距離の算出に用いらｎ
る。

また、外気温センサ２４は、周囲の温度を検出し、この
検出信号をＡ／Ｄ変換器２５２介してマスキング時間可
変回路２６へ供給する。この外気温センサ２４に用いら
れるセンサ素子と゛しては、例えば第６図に示されるよ
うなリニア特性を有する白金薄膜温度センサ等が用いら
れる。

マスキング時間可変回路２６は、例えば、プログラマブ
ル・カウンタで構成ｐ　ｎ　、　Ａ　／　Ｄ　変換’？
Ｓ２５を介して入力される外気温データに対応して、カ
ウント値がプログラムされる。そして、前記ＯＮ信号Ｓ
工の到来に応答してカウントを開始し、カウント終了時
にトリガ信号Ｓ８を出力する。

フリップ・フロップ２７は、ＯＮ　信号Ｓ　　によって
セットされ、また、上記トリヵ゛信号Ｓ８によってリセ
ットされるもので、その出力Ｓｌｏはマス・キング回路
１８へ供給されている。

マスキング回路１８は、上記フリップ・７０ツブ２７の
出力Ｓ１ｏによって、矩形波信号Ｓ、の通過・遮断の切
換が行なわｎるゲート回路で構成さｎ１フリツプ・フロ
ップ２７がセットされている期間は、ゲートを閉じて、
矩形波信号Ｓ、が時間差検出用フリップ・フロップ１９
へ供給されるの７ｆ：禁止する。

次に本実施例の構造な第７図に示す。

超音波送信器１３と超音波受信器１４は、プラスチック
等の合成樹脂成形体からなるケース８１内に並べて収容
されている。

ケース３１の下部には、超音波信号の送・受信用の送・
受信口８１ａ・ａｌｂかホーン状に開口形成されている
。

また、送９受波１（１３，１４とケース３１の間には防
音効果を有するインシュレータ３２．８３が介在されて
いる。

そして、ケース８１裏面側には、裏蓋８４の内面に、前
記第４図に示した回路が組込下れた回路・基板８５が装
着されている。この回路基板３５には、前記外気温セン
サ２４も取付けられている。

次に、本実施例の動作を第８１Ａ　ｊ６よび第９図２用
いて説明する。

超音波は、伝搬媒体となる外気の温度変化によって、そ
の伝搬速度が変化する。

このため、反射波ｓｂと回り込み波３ｃが受信器１４に
入射するまでの時間は、外気温の変化に伴って変わる。

例えば、比較的外気温が低く、超音波の伝搬速度が遅い
場合には、第８図に示すように、超音波パルス信号Ｓａ
が送信ざｎてから、その反射波ｓｂが受信されるまでの
時間は、こｎよりも外気温が高い場合（第９図に示す〕
よりも長くなる。従って、このときの時間差Ｔｂ□（Ｐ
ｂ・ｐｃは波形整形器１７の出力を表わす）は、高温時
の時間差Ｔｂ２よりも長くなる（ここで、対象物までの
距離は同じであるものとする）。

また、同様にして、回つ込み波ＳＣの伝搬速度も変化し
、超音波パルス信号Ｓａが送信されてから、回り込み波
Ｓｃが受信器に入射している期間ＴＯよ・ＴＯ□は、低
温時の方が長い（ＴＯ工：＞　ＴＯ，）。

本実施例では、マスキング時間可変回路２６、フリップ
・フロップ２７、マスキング回路１８によって、上記回
り込み波Ｓｃの受信信号（波形整形後の信号Ｐσ）が時
間差検出用フリップ・フロップ１９５供給されないよう
にしている。

さらに、外気温センサ２４で検出され−る外気温に対応
して、上記のマスキング時間（信号ｐｃを遮断する時間
）を可変制御している。このマスキング時間は、第８図
に示した低温時には、回り込み波ｐｃが受信器１４に入
射する期間ＴＣｉ□に相当する時間、第９図に示した高
温時には、期間ＴＯ。

に相当する時間となるように可変制御される。

これによって、マスキング時間を高温時を基準として短
く設定したために、低温時に、回り込み波ＳＣのマスキ
ングを充分に行なえなくなったり、逆に低温時を基準と
して長いマスキング時間を設定したために、高温時に、
反射波ｓｂの前端部がマスクされてしまうこと等の不都
合が生ずること・もなく、外気温変化に対して、常に正
確な対物距離の検出動作を行うことができる。

なお、第４図に示した構成のうち、論理演算や駆動制御
を行なう部分をマイクロコンピュータ等を用いてソフト
ウェアで処理する構成に代替させることが可能であるこ
とは明らかである。

また、本発明の超音波センサは、前述した自動車下面に
取付けて、車高や路面状態を検出する装置に好適である
ことは勿論、その他の対物距離測定装置等、超音波信号
の送・受信を行なう装置に広く適用可能である。

ざらに、前記外気温センサ２４で検出される外気温情報
を、対物距離算出の際に用いうちる超音波信号の伝搬速
度補正（伝搬速度−８８１゜５＋０．６１ｔｓ但し、ｔ
は外気温Ｃ”Ｃ）ンにも利用す゛ることが可能である。

（発明の効果〕以上詳細に説明したように、本発明にあっては、回り込
み波の影響を防止できるとともに、周囲温度の変化に伴
う超音波の伝搬速度変化に対応して〈適切に回り込み波
の受信信号を遮断することができる。

これによって、周ｌｌ１１ａ度変化にかかわらず、正確
な検出が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波センサを示す側面図、第２図はそ
の動作を説明するための信号波形図、第８図は本発明の
構成を示Ｔブロック図、−第４図は本発明の一実施例の
電気的構成を示すブロック図、第５図は同実施例における主要人出力を示すタイミング
チャート、第６図は同実施例に用いられる外気温センサの特性図、第７図は同実施例の構造を示す断面図、第８図および第
９１は同実施例の低温時および高温時における動作を示
す信号波形図である。１００・・・超音波送信手段　１０１・・・超音波受信
手段１０２・・・温度検出手段　　１０８・・・マスキ
ング手段】０４・・・禁止時間可変手段　１０５・・・
時間差検出手段１１・・・超音波パルス送信制御回路１２・・・超音波発振器　　　１８・・・超音波送信器
１４・・・超音波受信器　　　１８・・・マスキング回
路１９・−・時間差検出用フリップ・フロップ２１・・
・カウンタ　　　　　２２・・・ラッチ回路２４・・・
外気温センサ２６・・・マスキング時間可変回路２７・・・フリップ・フロップ３ａ・・・超音波パルス信号ｓｂ・・・反射波　　　　　　Ｓｃ・・・回り込み波８
１・・・ケース　　　　　　３２．８３・・・インシュ
レータ８４・・・裏蓋　　　　　　　８５・・・回路基
板第６図第７図３ｆｃ　　　３ｆ　　　　ｄｆｂｙ３．、Ｄ　　　　　　　　　Ｑ ℃（Ｌ）　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対象物へ向けて超音波信号を送信する超音波送信
手段と、前記超音波信号に対応する波を受信する超音波受信手段と、前記超音波送信手段から超音波信号が送信された時点から、前記超音波受信手段で受信信号が得ら
れた時点までの時間差を検出する時間差検出手段と、前記超音波信号の送信後所定時間前記受信信号が前記時間差検出手段へ供給されることを禁止する
マスキング手段と、周囲温度を検出する温度検出手段と、前記検出される周囲温度の変化に対応して、前記マスキ
ング手段における受信信号の供給禁止時間を変化させる
マスキング時間可変手段とを備えることを特徴とする超
音波センサ。