JPS63109386A - 超音波センサの温度補償方法 - Google Patents
超音波センサの温度補償方法Info
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- JPS63109386A JPS63109386A JP61256420A JP25642086A JPS63109386A JP S63109386 A JPS63109386 A JP S63109386A JP 61256420 A JP61256420 A JP 61256420A JP 25642086 A JP25642086 A JP 25642086A JP S63109386 A JPS63109386 A JP S63109386A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 17
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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。
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、超音波センサを用いた物体感知装置における
超音波センサの温度補償方法に関する。
超音波センサの温度補償方法に関する。
（従来の技術）
一般に、超音波素子は、利用周波数に比して利用帯域幅
が非常に狭い。したがって、超音波素子の変換効率を高
くする目的で、超音波素子に共振は、温度に依存して変
動する。
が非常に狭い。したがって、超音波素子の変換効率を高
くする目的で、超音波素子に共振は、温度に依存して変
動する。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した従来の技術を用いて物体を検知しようとする場
合、一定の周波数で超音波素子を駆動していると、周囲
温度の変化で共振周波数が変化するため、感度が低下す
る場合がある。発信と受信とを同じ素子で行う場合には
、この傾向が倍加される。
合、一定の周波数で超音波素子を駆動していると、周囲
温度の変化で共振周波数が変化するため、感度が低下す
る場合がある。発信と受信とを同じ素子で行う場合には
、この傾向が倍加される。
例えば、自動ドア用センサとしてこのような超音波素子
を用いる場合、超音波素子周辺の温度は、季節、時刻に
より、−２０℃から７０℃まで変化する。したがって、
このような場合に超音波素子を一定周波数で駆動すると
、共振周波数の変動により、高温または低温時に、感度
が著しく低下し、実用に供しなくなると言う欠点がある
。
を用いる場合、超音波素子周辺の温度は、季節、時刻に
より、−２０℃から７０℃まで変化する。したがって、
このような場合に超音波素子を一定周波数で駆動すると
、共振周波数の変動により、高温または低温時に、感度
が著しく低下し、実用に供しなくなると言う欠点がある
。
このような欠点を解消するために、発振回路の帰還回路
系に超音波素子を含めたような発振方式が提案されてい
る。この場合は、発振回路が複雑となる点、および、発
振を安定させるために使用超音波素子に適合するように
注意深く回路を設計する必要がある点などの欠点がある
。
系に超音波素子を含めたような発振方式が提案されてい
る。この場合は、発振回路が複雑となる点、および、発
振を安定させるために使用超音波素子に適合するように
注意深く回路を設計する必要がある点などの欠点がある
。
本発明の目的は、任意の超音波素子に対しても特別な発
振回路を使用すること無く超音波センサの温度補償を実
現できる方法を提供することにある。
振回路を使用すること無く超音波センサの温度補償を実
現できる方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために、本発明による超音波センサ
の温度補償方法は、超音波素子から超音波を発射する工
程と、周囲からの反射超音波を超音波素子で受信する工
程と、超音波素子からの電気信号を受けてこれを所定の
基準値と比較し、その比較結果に応じてパルス信号を発
生する工程と、比較器からのパルス信号を受けて時間軸
上のパルスパターンを形成、記憶し、これらのパルスパ
ターンを互いに比較する工程、とを有する超音波センサ
を用いた物体感知方法において、前記超音波発射工程に
おける超音波信号の一発射単位を、周波数の異なる複数
の時間領域を組み合わせて構成する、ことを特徴とする
ものである。
の温度補償方法は、超音波素子から超音波を発射する工
程と、周囲からの反射超音波を超音波素子で受信する工
程と、超音波素子からの電気信号を受けてこれを所定の
基準値と比較し、その比較結果に応じてパルス信号を発
生する工程と、比較器からのパルス信号を受けて時間軸
上のパルスパターンを形成、記憶し、これらのパルスパ
ターンを互いに比較する工程、とを有する超音波センサ
を用いた物体感知方法において、前記超音波発射工程に
おける超音波信号の一発射単位を、周波数の異なる複数
の時間領域を組み合わせて構成する、ことを特徴とする
ものである。
上記構成によれば、本発明の目的を完全に達成すること
ができる。
ができる。
（作用）
本発明の基本的な働きを、図面を用いて説明する。第１
図は、超音波素子から間欠的に超音波信号を発射する際
の、超音波信号の一発射単位を示すタイムチャートであ
る。−発射単位の時間幅はｔｏであり、この発射単位は
、周波数の異なる三つの時間領域ａ、ｂ、ｃから成る。
図は、超音波素子から間欠的に超音波信号を発射する際
の、超音波信号の一発射単位を示すタイムチャートであ
る。−発射単位の時間幅はｔｏであり、この発射単位は
、周波数の異なる三つの時間領域ａ、ｂ、ｃから成る。
領域すでは超音波の周波数はｆｏであり、領域ａでは周
波数はｆ−１、領域Ｃでは周波数はｆ＋１である。周波
数ｆ はｆ より小さく、周波数ｆ＋Ｉはｆ。より大き
い。
波数はｆ−１、領域Ｃでは周波数はｆ＋１である。周波
数ｆ はｆ より小さく、周波数ｆ＋Ｉはｆ。より大き
い。
第２図は、超音波素子の感度・周波数特性を温度をパラ
メータとして示したグラフである。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３のときの各共振周波数はｆ、、ｆｏ、ｆ＋１である。
メータとして示したグラフである。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３のときの各共振周波数はｆ、、ｆｏ、ｆ＋１である。
例えば、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のいずれにおいても、常
に周波数ｆｏで超音波素子を駆動した場合を考えると、
温度Ｔ１のときには感度Ｓ−１となり、温度Ｔ２のとき
には感度Ｓｏとなり、温度Ｔ３のときには感度Ｓ、１と
なる。
に周波数ｆｏで超音波素子を駆動した場合を考えると、
温度Ｔ１のときには感度Ｓ−１となり、温度Ｔ２のとき
には感度Ｓｏとなり、温度Ｔ３のときには感度Ｓ、１と
なる。
すなわち、温度により感度が変動する。そこで、本発明
に従って、第１図に示すような超音波を利用すると、温
度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３のいずれのときも、いずれかの周
波数のところで感度がＳ。となり、感度はほぼ一定に保
たれる。
に従って、第１図に示すような超音波を利用すると、温
度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３のいずれのときも、いずれかの周
波数のところで感度がＳ。となり、感度はほぼ一定に保
たれる。
（実施例）
以下、図面等を参照して本発明をざらに詳しく説明する
。
。
第３図は、本発明を自動ドア用センサに利用した実施例
のブロック図である。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１
は、メモリ部、処理プログラム部、演算部、クロック発
生部を含む。駆動回路２は、マイクロプロセッサ１から
超音波パルス電気信号を受けて、これを増幅する。超音
波素子３は、共振特性をもった電気・音響変換素子であ
り、空中に超音波パルスを発射し、かつ反射超音波を受
信する。すなわち、超音波素子３は、超音波送波器と超
音波受波器とを兼ねる。受信超音波は、電気信号に変換
されて、増幅器４で増幅される。この増幅信号は、比較
器５に入力される。比較器５の入力レベルが、所定の値
を越えると、比較器５からパルスが出力され、マイクロ
プロセッサ１に入力される。マイクロプロセッサ１では
、比較器５の出力パルスを、時間軸上のパターンとして
認識する。超音波素子３は、一般にドアの上部の鴨居に
設置してあり、床に向けて超音波を発射している。した
がって、人がいないとぎは床の反射がマイクロプロセッ
サ１に入力される。ドアの前に人が来たときは、床から
の反射より早く、人の頭からの反射が返ってくる。この
場合は、マイクロプロセッサ１が既に記憶している時間
軸上のパターンとは異なるパターンとなり、人を検知で
きる。
のブロック図である。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１
は、メモリ部、処理プログラム部、演算部、クロック発
生部を含む。駆動回路２は、マイクロプロセッサ１から
超音波パルス電気信号を受けて、これを増幅する。超音
波素子３は、共振特性をもった電気・音響変換素子であ
り、空中に超音波パルスを発射し、かつ反射超音波を受
信する。すなわち、超音波素子３は、超音波送波器と超
音波受波器とを兼ねる。受信超音波は、電気信号に変換
されて、増幅器４で増幅される。この増幅信号は、比較
器５に入力される。比較器５の入力レベルが、所定の値
を越えると、比較器５からパルスが出力され、マイクロ
プロセッサ１に入力される。マイクロプロセッサ１では
、比較器５の出力パルスを、時間軸上のパターンとして
認識する。超音波素子３は、一般にドアの上部の鴨居に
設置してあり、床に向けて超音波を発射している。した
がって、人がいないとぎは床の反射がマイクロプロセッ
サ１に入力される。ドアの前に人が来たときは、床から
の反射より早く、人の頭からの反射が返ってくる。この
場合は、マイクロプロセッサ１が既に記憶している時間
軸上のパターンとは異なるパターンとなり、人を検知で
きる。
人を検知したときは、マイクロプロセラｖ１から外部出
力リレー６に信号が送られ、自動ドアが開かれる。
力リレー６に信号が送られ、自動ドアが開かれる。
第４図Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、超音波素子の駆動パル
ス列７と、ドアの前に人がいる場合の反射波の増幅器出
力と、反射波の比較器出力とを示すタイムチャートであ
る。符号８．９は、増幅器出力上の人の反射と床の反射
とを表し、符号１０゜１１は、比較器出力上の人の反射
と床の反射とを表す。ここで、比較器５の基準レベルｖ
ｔｈは、増幅器での半導体ノイズや、騒音中の超音波ノ
イズなどよりは十分に大きくし、かつ、人の反射レベル
よりは十分に小さくしである。基準レベルを小さくし過
ぎると、上記ノイズを検知し、人がいないのにドアを開
けることになり、誤動作の原因となる。したがって、基
準レベルの下限は、増幅器の特性や、周囲の騒音状況か
ら決定される。
ス列７と、ドアの前に人がいる場合の反射波の増幅器出
力と、反射波の比較器出力とを示すタイムチャートであ
る。符号８．９は、増幅器出力上の人の反射と床の反射
とを表し、符号１０゜１１は、比較器出力上の人の反射
と床の反射とを表す。ここで、比較器５の基準レベルｖ
ｔｈは、増幅器での半導体ノイズや、騒音中の超音波ノ
イズなどよりは十分に大きくし、かつ、人の反射レベル
よりは十分に小さくしである。基準レベルを小さくし過
ぎると、上記ノイズを検知し、人がいないのにドアを開
けることになり、誤動作の原因となる。したがって、基
準レベルの下限は、増幅器の特性や、周囲の騒音状況か
ら決定される。
従来技術においては、周囲温度が変化すると超音波素子
の感度が低下し、人の反射８が比較器の基準レベルＶｔ
ｈを越えない場合が出てくる。この場合は、人の検知が
不能となり、ドアが開かない。
の感度が低下し、人の反射８が比較器の基準レベルＶｔ
ｈを越えない場合が出てくる。この場合は、人の検知が
不能となり、ドアが開かない。
第５図は、一定の周波数ｆｏで超音波素子を駆動した場
合の、人の反射波による増幅器出力の包絡線を、温度を
パラメータとして示したものである。
合の、人の反射波による増幅器出力の包絡線を、温度を
パラメータとして示したものである。
温度がＴ２のときは、増幅器出力はＶｔｈを越えるが、
温度がＴ１またはＴ３のときは、超音波素子の感度低下
により、増幅器出力はｖｔｈを越えなくなる。
温度がＴ１またはＴ３のときは、超音波素子の感度低下
により、増幅器出力はｖｔｈを越えなくなる。
第６図は、第１図に示した超音波パルス列を利用した場
合の、人の反射波による増幅器出力の包絡線を示す。超
音波素子は、周波数ｆ、、ｆｏ、ｆ＋１で順次駆動され
るため、温度Ｔ１のときは周波数ｆ、で最高感度となり
、温度Ｔ２のときは周波数ｆｏで最高感度となり、温度
Ｔ３のときは周波数ｆ、で最高感度となる。したがって
、第６図に示すような増幅器出力が得られ、反射波のピ
ーク位置は周波数ｆ−１、ｆｏ、ｆ＋１の並びに応じて
ずれるが、反射波が基準レベルＶｔｈ未渦になることが
ない。すなわち、高温時でも、低温時でも、安定して人
を検知することができる。
合の、人の反射波による増幅器出力の包絡線を示す。超
音波素子は、周波数ｆ、、ｆｏ、ｆ＋１で順次駆動され
るため、温度Ｔ１のときは周波数ｆ、で最高感度となり
、温度Ｔ２のときは周波数ｆｏで最高感度となり、温度
Ｔ３のときは周波数ｆ、で最高感度となる。したがって
、第６図に示すような増幅器出力が得られ、反射波のピ
ーク位置は周波数ｆ−１、ｆｏ、ｆ＋１の並びに応じて
ずれるが、反射波が基準レベルＶｔｈ未渦になることが
ない。すなわち、高温時でも、低温時でも、安定して人
を検知することができる。
上述の実施例では、３種類の周波数を利用したが、超音
波素子の使用条件に応じて、周波数の種類は増減するこ
とができる。
波素子の使用条件に応じて、周波数の種類は増減するこ
とができる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明では、超音波信号の一発射単
位を、周波数の異なる複数の時間領域を組み合わせて構
成したので、周囲温度が変化しても、いずれかの周波数
のところで超音波素子が高い感度を保ち、安定した検知
能力を確保することができる、という効果がある。
位を、周波数の異なる複数の時間領域を組み合わせて構
成したので、周囲温度が変化しても、いずれかの周波数
のところで超音波素子が高い感度を保ち、安定した検知
能力を確保することができる、という効果がある。
第１図は、超音波送波器から間欠的に超音波信号を発射
する際の、超音波信号の一発射単位を示すタイムチャー
ト、 第２図は、超音波素子の感度・周波数特性を温度をパラ
メータとして示したグラフ、 第３図は、本発明を自動ドア用センサに利用した実施例
のブロック図、 第４図Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、超音波素子の駆動パル
ス列７と、ドアの前に人がいる場合の反射波の増幅器出
力と、反射波の比較器出力とを示すタイムチャート、 第５図は、一定の周波数で超音波素子を駆動した場合の
、人の反射波による増幅器出力の包１８線を、温度をパ
ラメータとして示したもの、第６図は、第１図に示した
超音波パルス列を利用した場合の、人の反射波による増
幅器出力の包絡線を示したものである。 １・・・・・・マイクロプロセッサ、 ３・・・・・・超音波素子、 ５・・・・・・比較器、 ａ、ｂ、ｃ・・・・・・時間領域、 ｆ十ｆ。、ｆ、１・・・・・・超音波の周波数。 特許出願人 株式会社本田電子技研 代 理 人 弁理士 井ノロ 壽 才１図 才２図 才４図 了 り 時ＦｉＪＩｔ 才５図 才６図
する際の、超音波信号の一発射単位を示すタイムチャー
ト、 第２図は、超音波素子の感度・周波数特性を温度をパラ
メータとして示したグラフ、 第３図は、本発明を自動ドア用センサに利用した実施例
のブロック図、 第４図Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、超音波素子の駆動パル
ス列７と、ドアの前に人がいる場合の反射波の増幅器出
力と、反射波の比較器出力とを示すタイムチャート、 第５図は、一定の周波数で超音波素子を駆動した場合の
、人の反射波による増幅器出力の包１８線を、温度をパ
ラメータとして示したもの、第６図は、第１図に示した
超音波パルス列を利用した場合の、人の反射波による増
幅器出力の包絡線を示したものである。 １・・・・・・マイクロプロセッサ、 ３・・・・・・超音波素子、 ５・・・・・・比較器、 ａ、ｂ、ｃ・・・・・・時間領域、 ｆ十ｆ。、ｆ、１・・・・・・超音波の周波数。 特許出願人 株式会社本田電子技研 代 理 人 弁理士 井ノロ 壽 才１図 才２図 才４図 了 り 時ＦｉＪＩｔ 才５図 才６図
Claims (1)
- （１）超音波素子から超音波を発射する工程と、周囲か
らの反射超音波を超音波素子で受信する工程と、 超音波素子からの電気信号を受けてこれを所定の基準値
と比較し、その比較結果に応じてパルス信号を発生する
工程と、 比較器からのパルス信号を受けて時間軸上のパルスパタ
ーンを形成、記憶し、これらのパルスパターンを互いに
比較する工程、 とを有する、超音波センサを用いた物体感知方法におい
て、 前記超音波発射工程における超音波信号の一発射単位を
、周波数の異なる複数の時間領域を組み合わせて構成す
る、ことを特徴とする、超音波センサの温度補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61256420A JPS63109386A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 超音波センサの温度補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61256420A JPS63109386A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 超音波センサの温度補償方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63109386A true JPS63109386A (ja) | 1988-05-14 |
Family
ID=17292419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61256420A Pending JPS63109386A (ja) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | 超音波センサの温度補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63109386A (ja) |
Cited By (123)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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