JPS6147387B2 - - Google Patents

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JPS6147387B2
JPS6147387B2 JP332480A JP332480A JPS6147387B2 JP S6147387 B2 JPS6147387 B2 JP S6147387B2 JP 332480 A JP332480 A JP 332480A JP 332480 A JP332480 A JP 332480A JP S6147387 B2 JPS6147387 B2 JP S6147387B2
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JP
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output
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Expired
Application number
JP332480A
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English (en)
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JPS56100375A (en
Inventor
Susumu Katayama
Hironobu Inoe
Teruhito Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP332480A priority Critical patent/JPS56100375A/ja
Publication of JPS56100375A publication Critical patent/JPS56100375A/ja
Publication of JPS6147387B2 publication Critical patent/JPS6147387B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はドツプラー効果を利用した超音波移動
物体検知器に関するものであり、第1の目的とす
るところは検知距離が設定可能な超音波移動物体
検知器を提供することにあり、第2の目的とする
ところは送波される超音波パルスの周波数がずれ
た場合においても誤動作が発生しないようにする
ことにある。 従来、送波された超音波の移動物体による反射
波の周波数偏移すなわちドツプラ周波数偏移を検
出して移動物体を検知するようにした超音波移動
物体検知器にあつては、検知距離が設定できなか
つたので、検知する必要のない遠方の移動物体ま
でも検知してしまうという不都合があつた。また
送波される超音波の周波数が種々要因にて変動す
るとFM検波器出力が得られることになり、移動
物体がないにもかかわらず検知信号が出力される
という問題があつた。本発明は上記の点に鑑みて
為されたものである。 以下実施例について図を用いて説明する。第1
図は本発明一実施例のブロツク回路図、第3図は
具体回路例である。図中1は送波回路Tの超音波
パルス送波周期を設定する周期発振回路であり、
任意周期又は一定周期でトリガーパルスを出力す
る。2は単安定マルチバイブレータよりなる検知
距離ゲートであり、出力を検知ゲートとして使用
する。3は送波巾ゲートであり送波時間巾を設定
する。4はアステーブルマルチバイブレータより
なる発振回路である。5はアンド回路であり、送
波巾ゲート3の出力が有る時、発振回路4の信号
を出力する。6は送波アンプであり、送波信号の
電力増幅を行なうものである。7は送波振動子で
あり、印加された電気信号を超音波信号に変換し
て空気中に送波する。8は受波回路Rを構成する
受波振動子で、前記送波された超音波信号が物体
にて反射され、帰つて来た超音波を受けて微弱な
電気信号に変換する。9は受波アンプであり、変
換された微弱な電気信号を増幅する。10はレベ
ル検知回路で増幅された受波信号がスレツシヨル
ドレベルをオーバーすると出力が“H”レベルに
なり受波信号を短形波信号に変換する。11はパ
ルス成形回路で受波信号がスレツシヨルドレベル
をオーバーした間、出力が変化する回路で、受波
信号の有無を判定する。12は信号切替回路であ
り、受波信号がスレツシヨルドレベルをオーバー
している間は、受波信号の矩形波変換信号を出力
し、その他の時間は送波信号と同一周波数の発振
回路4の信号を出力する。13はFM検波回路で
信号切替回路12の出力信号をFM検波する。1
4はアンプでFM検波された信号をAC増幅す
る。15はレベル検知器でFM検波出力の側変
位と側変位がそれぞれ一定のレベルをオーバー
すると出力がデジタル変化する。16,17はパ
ルス巾検知回路でC,Rによる遅延回路であり、
レベル検知器15の側変位出力k、側変位出
力jにそれぞれ接続されている。18,19はそ
れぞれ2入力ナンド回路よりなるゲート回路であ
り、入力の一方には、前記検知距離ゲート2の出
力信号が、他方の入力にはパルス巾検知回路1
6,17のそれぞれの出力が入力されている。2
0,21は計数回路であり、送波周期毎にゲート
回路出力があればカウントアツプするようになつ
ており、設定回数(実施例にあつては2回)以上
連続してカウントされれば検知信号を出力する。
22は出力回路であり、20,21からの検知信
号を受けてリレーなどの負荷制御素子を駆動す
る。 以下実施例の動作原理について説明する。距離
設定が可能でありしかも移動物体のみを検出する
ためには送波した音波が物体から反射して受波さ
れるまでの時間を測定してその時間が、設定され
た時間以上要していれば検知しないようにすれば
距離の設定ができ、さらに移動物体からの反射波
においてはその移動物体の移動速度によつて次式
で表わされるようなドツプラー周波数偏移が生じ
るので、このドツプラー周波数偏移を検出すれば
移動物体であることが検知できることになる。 fd=2V・o/C〔Hz〕 ただし o:送波周波数(Hz) V:移動速度(m/s) C:音速(m/s) ところで上式によれば移動速度に対する周波数
偏移は40KHzの場合<表―1>のようになる。
【表】 このように、移動物体によつて生じる周波数偏
移を検出する方法として、一般にFM検波器が用
いられており、FM検波器の出力として周波数偏
移に比例した電圧が得られるので、この電圧を検
知する事によつて移動物体からの反射であるかど
うかを知る事が可能となる。 以下実施例の動作について説明する。第1図に
示す各ブロツクの出力波形は第2図a〜pに示し
た通りであり、このタイムチヤートに基いて説明
する。 いま周期発振回路1は一定又は任意の時間毎に
トリガーパルスaを出力するようになつており、
任意の周期の時はパルス成形回路11の出力がリ
セツト信号として入力され、受波信号が有ると周
期発振回路1の内の時間計測部がリセツトされト
リガーパルスaの出力タイミングを遅らす。この
方法によつて雑音が存在する時は検知機能を停止
する事が可能となる。上記、トリガーパルスaは
第2図aのようになつており、このトリガーパル
スaは検知距離ゲート2に入力され、検知距離ゲ
ート2の単安定マルチが動作して第2図bに示す
検知距離ゲートbが作成されるとともに、送波巾
ゲート3に入力され、送波用の短パルスゲートが
作成される。この短パルスゲート信号と第2図c
に示す発振回路4の発振出力信号cが、アンド回
路5に入力され、送波巾ゲート間のみ発振出力信
号が送波信号として出力される。この時送波信号
dは第2図dに示すようなトーンバースト波とな
る。この信号は送波アンプ6にて電力増幅されて
送波振動子7を駆動する。送波振動子7は印加さ
れた電気信号を超音波信号に変換して空気中に送
波する。 このようにして送波された超音波パルスは、反
射物体によつて反射されて受波振動子8に受波さ
れ、微弱な電気信号に変換され、この微弱な電気
信号は受波アンプ9にて次段で信号処理可能なレ
ベルまで増幅される。この増幅された受波信号e
には第2図eに示すように移動物体からの反射
A,A′、固定物体からの反射B,B′が含まれて
いる。この受波信号eはレベル検知回路10に入
力され、増巾された受波信号eが、スレツシヨル
ドレベル以上であるかどうかを判定される。も
し、スレツシヨルドレベルをオーバしていれば出
力“H”、スレツシヨルドレベル以下ならば出力
“L”にする事によつて受波信号eと同一周波数
の矩形波に変換された第2図fに示すような受波
変換信号fを得る。 同時に受波アンプ9から出力される受波信号e
はパルス成形回路11に送られる。ここではスレ
ツシヨルドレベルをオーバする受波信号が存在す
る間は、出力が“H”その他は“L”となるよう
にしている。この時の出力信号gを第2図gに示
す。これらの信号f,gは発振回路4の発振出力
信号cと共に信号切替回路12へ送られる。この
信号切替回路12では信号切替制御信号gが
“H”の時には受波変換信号fを出力し信号切替
制御信号gが“L”の時には発振回路4の信号c
を出力する。すなわち信号切替回路12の出力h
は、受波信号eがスレツシヨルドレベルをオーバ
ーすると受波信号eの周波数が出力され、受波信
号eがスレツシヨルドレベルより小さい時は送波
信号と同一周波数の信号が出力される事になる。
このようにして混合された信号hはFM検波器1
3によつて周波数偏移に比例した電圧に変換され
た信号が得られる。この信号hは移動物体の反射
波が存在する所では電圧は変化しているが固定物
体の反射波の所では電圧は変化せず同一レベルに
なつており、また実施例のようにトーンバースト
波で超音波振動子を駆動した場合、信号の立上
り、立下り部は振動子固有の周波数になつてしま
うのでFM検波した時にヒゲ状の短パルス電圧が
発生する。このようにして得られたFM検波出力
信号をAC増幅器14で増幅する。この場合信号
切替回路12の出力信号hは発振回路Cの周波数
の信号が主信号成分になつているので、FM検波
出力信号は受波信号eが存在するとき以外OVと
なる。(ここで周波数ずれに起因するFM検波出
力の直流分をカツトする事が出来る。) この増巾されたFM検波出力iはレベル検知器
15へ入力される。ここでは第2図iに示してあ
るようにO(V)(電圧変化)に対して、側に
v1、側にv2となるようにスレツシヨルドレベル
がもうけてあり、このレベルをオーバーすると
側変化に対しては第2図Jに示す出力jが側変
化に対しては第2図kに示す出力kが得られる。
ここで判かるように出力j,kには前述したよう
に受波信号の立上り部と立下り部に受波パルス時
間巾に比べ短時間のパルス信号が発生している。
この短時間雑音信号と移動物体反射波信号とを区
別するためにパルス巾検知回路16,17にてパ
ルス巾弁別を行なうようになつている。このパル
ス巾検知回路16,17はそれぞれ、C―Rによ
る積分回路で構成されており、この出力l,mは
第2図l,mに示すような波形となる。この出力
l,mは2入力ナンド回路よりなるゲート回路1
8,19の一方の入力へ入力され、このゲート回
路18,19の他の入力へは検知距離ゲート回路
2の出力信号bが入力されているので検知ゲート
信号bの“H”の時にパルス巾検知回路16,1
7の出力l,mがそれぞれゲート回路18,19
のスレツシヨルドレベルv3,v4をオーバーした時
に第2図m,oに示すように出力n,oが、
“H”から“L”に変化する。 この信号は計数回路20,21へ送られてカウ
ントされ、設定された回数以上の送波周期毎連続
してゲート回路18,19の出力n,oがそれぞ
れ存在すれば、計数回路20,21出力に、検知
信号が出力され出力回路22を第2図pに示すよ
うに駆動する。 なお実施例にあつては2送波周期以上連続して
ゲート回路18,19出力n,oが存在すれば、
出力回路22がONするようになつているもので
ある。 また実施例においてレベル検知器12より後段
が2系列に別かれているのは、移動方向によつて
レベル検知出力が出力j側に出るか出力k側に出
るかが異なるためであり、本構成のようにする
と、同一方向に移動した場合のみ出力回路を動作
させる事が可能である。 本発明は上述のように構成されており、一定ま
たは任意の周期にて送波される超音波パルスの反
射波をFM検波し、ドツプラー周波数偏移を検出
するとともにゲート回路により反射波が設定時間
内に存在するかどうかを判別するようになつてい
るので、所定の検知距離内の移動物体のみを検知
でき、また受波信号があるときは受波信号を出力
し、受波信号がないときは送波信号と同一周波数
の信号を出力するようにした信号切替回路出力を
FM検波するようになつているので、送波される
超音波パルスの周波数が種々の要因にて変動した
場合においてもFM検波出力としてドツプラー周
波数偏移のみが出力され誤まつた検知信号が出力
されることがないという利点をもつている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例のブロツク回路図、第
2図a〜pは同上の動作説明図、第3図は同上の
具体回路例である。 Tは送波回路、Rは受波回路、12は信号切替
回路、13はFM検波器、15はレベル検知器、
16,17はパルス巾検知回路、18,19はゲ
ート回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一定又は、任意の周期にて超音波パルスを送
    波する送波回路と、送波された超音波パルスの反
    射波を受波する受波回路と、受波信号がある時は
    受波信号を出力し、受波信号がない時は送波信号
    と同一周波数の信号を出力する信号切替回路と、
    信号切替回路の出力の周波数偏移を電圧レベルに
    変換するFM検波器と、FM検波出力をレベル検
    知するレベル検知器と、レベル検知器出力のパル
    ス巾が一定巾以上かどうかを弁別するパルス巾検
    知回路と、前記超音波パルスを送波してから任意
    の設定時間内に前記パルス巾検知回路出力が存在
    するかを判別するゲート回路とよりなる超音波移
    動物体検知器。
JP332480A 1980-01-15 1980-01-15 Ultrasonic wave detector for moving body Granted JPS56100375A (en)

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JPS56100375A JPS56100375A (en) 1981-08-12
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JPS58109868A (ja) * 1981-12-23 1983-06-30 Kyosan Electric Mfg Co Ltd 超音波ドップラセンサの信号処理装置

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JPS56100375A (en) 1981-08-12

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