JPS62156587A - 超音波距離測定装置 - 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、超音波パルスを測定面に放射し、その反射波
を受波しその超音波パルスの往復時間から測定対象物ま
での距離やレベルを測定する超音波距離測定装置に係り
、特に送受信器に個有の残留振動の影響を低減し信号対
雑音比を改良した超音波距離測定装置に関する。

〈従来の技術〉 第５図は従来の超音波距離測定装置の構成を示すプロ、
り図である。

パルス発生回路】０からある一定数のパルス列ＰＴが駆
動回路１１に与えられると駆動回路１１はその信号をパ
ワーア、ブし駆動パルスＰＤとして信号切換回路１２を
介して超音波の送受波器】３を駆動する。

送受波器１３から放射された超音波パルスは測定面１４
にて反射し、再び送受波器１３にて受波され、微弱な受
信４号を発生させる。その受信４号は信号切換回路１２
を介して増幅回路１５に入力され、更に信号検出回路】
６により検出信号ＰＲに変換される。

パルス発生回路１０から別にパルス列ＰＴと同期して出
されたスタートパルスＰ８と検出信号ＰＲとが時間幅検
出回路１７に入力され、両者の差すなわち超音波パルス
が送受波器１３と測定面１４との間を往復するのに要し
た時間が検出される。時間幅検出回路１７からの出力は
出力回路１８で所定の出力に変換される。

ところで、送受波器１３は第６図（イ）に示す駆動パル
スＰＤがなくなった後でも慣性により振動を続けるので
、信号切換回路１２の受信４号Ｒｓは第６図（ロ）に示
すように駆動パルスへの送出が終った後もしばらくのあ
いだ残留振動Ｐ、が発生している。もし残留振動Ｐが存
続している間に第６図（ロ）に示す受倍波Ｒｗが戻って
来れば信号検出回路１６は受信波Ｒｗを識別できない。

そこで、従来は第６図（ハ）に示す様にパルス列ＰＴＫ
同期して一定時間１ｍ　Ｔの単安定マルチパイプレーク
１９を駆動し、そのパルスが出力されている間は受信４
号Ｒ８の検出を禁止してその後の受信４号を第６図に）
に示すように検出々力ＰＲとして取り出していた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 単安定マルチバイブレータの作動中の時間幅Ｔあるいは
この時間４ＱＴに超音波パルスが往復する距ａは不感帯
と呼ばれるが、これは送受波器と測定面との間の測定可
能な最小距離を決定する。この不感帯は送受波器の設置
スペース、発信信号の大きさを考慮すると短かい方が良
い。一方、残留振動を受信４号と誤認することによる誤
動作を防止するためには不感帯はできるだけ大きくする
方が良い。

しかし、誤動作を防止しつつ出来るだけ不感帯が小さく
なる様に単安定マルチバイブレータの出力パルス幅を設
定することは困難である。

また、送受波器１３による残留振動の期間のバラツキや
周囲温度の変動による残留振動の変化を考慮すると不感
帯の最適な値を決定するのが困難である。

〈問題点を解決するだめの手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、送受波器と
測定面との間の超音波パルスの往復時間から測定面まで
の距離を測定する距離測定手段と、送受波器を駆動する
駆動パルスの波高値あるいはパルス数を距離に対応して
変更する変更手段とを具備する構成としたものである。

く作　用〉 この様な本発明の構成により、測定面と送受波器との距
離が小さい場合には送受波器から放射される超音波のエ
ネルギーが小さくても十分な大きさの反射波として検出
でき、逆に測定面と送受波器との距離が大きい場合には
残留振動は長くても良いので音の減衰を補償するに十分
な駆動パワーを送ることができ、その結果、残留振動の
影響を受けずに不感距離も小さくできる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すプロ。

り図である。尚、第５図に示す従来の構成要素と同一の
機能を有する部分には同一の符号を付し適宜にその説明
を省略する。

第１図では、超音波パルスを送信してから受信するまで
の時間幅が大きいとき、つまり送受波器と測定面との距
離が大きいときには送受波器を励振するパルス列ＰＴ□
の数つまり駆動パルスＰＤ１の数を多くし、逆に時間、
ｔｇが小さいときにはパルス列ＰＴ１の数つまり駆動パ
ルスＰＤ１の数を少なくするようにパルス発生回路２ｏ
を時間幅検出回路２１がらの時間幅検出信号ＴＤ１に基
づいて制御するように構成している。

以上の構成の動作につき第２図を参照して次に説明する
。第２図において（イ）は超音波パルスの送信から受信
までの時間幅が大きいときの駆動パルスＰＤ１′を示し
、（ロ）は信号切換回路１２からの対応する受信４号Ｒ
８１′を示す。パルス列の数が多いため残留振動Ｐｒ１
′も長いものとなっているが、受信波Ｒｗ１′の振１幅
も大きい。

第２図（ハ）は超音波パルスの送信から受信までの時間
幅が小さいときの駆動パルスＰＤＩ’を示し、に）は信
号切換回路１２からの対応する受信４号Ｒ８□′を示す
。パルス列の数が少ないため近距離の割には受信波ＲＷ
□′の損幅が小さいが、残留振動Ｐ、１′も小さいため
第２図（イ）（ロ）の状態では測定でき彦かった近距離
の測定が可能となっている。つまり、Ｐ、１′とＲｗｌ
’とが分離されている。

第３図は本発明の他の実施例を示すプロ、り図である。

第３図では、超音波パルスを送信してから受信するまで
の時間幅が大きいとき、つまり送受波器と測定面との距
離が大きいときには送受波器を励振するパルス列ＰＴ２
の波高値つまり駆動パルスＰＤ２の波高値を大きくし、
逆に時間幅が小さいときにはパルス列ＰＴ２の波高値つ
まり駆動パルスＰＤ２の波高値を小さくするように駆動
回路２２を時間１福検出回路２３からの時間幅検出信号
ＴＤ２に基づいて制御するように構成している。

以上の構成の動作につき、第４図を参照して次に説明す
る。第４図において（イ）は超音波パルスの送信から受
信寸での時間幅が大きいときの駆動パルスＰＤ２′を示
し、（ロ）は信号切換回路１２からの対応する受信４号
Ｒ８゜′を示す。パルス列の波高値が大きいため残留振
動Ｐｒ２′も長いものとなっているが、受信波Ｒｗ２′
の振幅も大きい。

第４図（ハ）は超音波パルスの送信から受信までの時間
１福が小さいときの駆動パルスＰＤ２′を示し、に）は
信号切換回路１２からの対応する受信４号Ｒ８□′を示
す。パルス列の波高値が小さいため近距離の割には受信
波Ｒ″の振幅が小さいが、残留振動Ｐｒ２’も小さいの
でＰｒ２′と”ｗ２’とが分離され第４図（イ）（ロ）
の状態では測定できなかった近距離の測定が可能となっ
ている。

なお、今までの説明では送受ｌｂ−個の振動子で送受信
の双方の機能を有するものとして説明したが、それぞれ
独立の機器としても良い。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、測定距離が小さいときには駆動パルスの波高値
あるいけパルス数を小さくし、測定距離が大きいときは
これ等を大きくする構成としたので、（イ）測定してい
る距離に応じて残留振動が自動的に変化して不感帯が変
わりこれまで以上に近距離の測定が安定に出来るように
なり、また、（ロ）従来の如く残留振動の影響を除くだ
めの付加ゲート回路などを別に設ける必要もなくなり、
更に（ハ）測定に必要十分な駆動エネルギーを使うだけ
で済むので消費パワーの効率的な利用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示す実施例の動作を説明する波形図、第３図は
本発明の他の実施例を示すプロ。 り図、第４図は第３図に示す実施例の動作を説明する波
形図、第５図は従来の超音波距離測定装置の構成を示す
プロ、り図、第６図は第５図に示す超音波レベル計の動
作を説明する波形図である。 １０．２０・・・パルス発生回路、１１．２２・・・駆
動回路、１２・・・信号切換回路、１３・・・送受波器
、１４・・・測定面、】５・・・増幅回路、１６・・・
信号検出回路、２１　、２３・・・時間幅検出回路、Ｐ
Ｄ”ＤＩ　　”Ｄ２・・・駆動パルス、Ｒ８゜”８１’
　Ｒｓ□・・・受信４号。 代理人　　　弁理士　　小　沢　信　助　−１〜−・　
−ＩＯご− Ｏω　　　　　　　　　　　　　　　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送受波器と測定面との間の超音波パルスの往復時間から
   測定面までの距離を測定する距離測定手段と、前記送受
   波器を駆動する駆動パルスの波高値あるいはパルス数を
   前記距離に対応して変更する変更手段とを具備すること
   を特徴とする超音波距離測定装置。