JPS63145979A - 反射型超音波物体検知装置 - 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、送出した超音波の被検出物体からの反射波を
受信することにより、被検出物体の検知出力を生じる反
射型超音波物体検知装置に関するもので、さらに詳言す
れば、超音波を送出する振動子の機械的残２振動によっ
て生じる近距離の検出不感知帯をできるだけ小さくする
ことができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

反射型超音波物体検知装置は、超音波である基本パルス
を送波し、この基本パルスが被検出物体で反射されるこ
とにより生じる反射波を受波することにより被検出物体
の存在を検出するものである。

ところで、この反射型超音波物体検知装置においては、
受波される超音波は、被検出物体からの反射波以外に、
送波用の電気−合口変換手段から直接入力される干渉波
があり、この干渉波は被検出物体の有無にかかわらず常
に入力されるものであるので、被検出物体がないにもか
かわらず、装置が常に検出信号を出すと云う不都合を生
じてしまうことになる。

そこで、この干渉波を除去する必要から基本パルスと同
一周期で禁止パルスを印加して干渉波を除去しているが
、実際に受波される干渉波は電気−音響変換手段の機械
的残響のために、苔本パルスのパルスｌｊよりも残留分
だけそのパル及巾が長くなっている。この残留分がその
まま受波されたのでは、この残留分が検出信号として受
波されてしまうので、禁止パルスは基本パルスのパルス
中にこの残留分のパルス中を加えたパルス中とし１、も
って残留分を除去するようにしている。

このように、パルス中の大きい禁止パルスを使用してい
るので、近距離に位置する被検出物体から反射された超
音波は除去されてしまうことになり、それだけ不感知帯
が広くなると云う欠点があった。

この欠点を解消する従来の代表例として、特公昭５６−
３４８３３号公報がある。

この特公昭５６−３４８３３号公報に示されたものは、
残留分のパルス中よりも大きいが、反射波のパルス中よ
りも小さい弁別パルス中を有するタイマを設け、このタ
イマにより干渉波を完全に除去しようとするものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この特公昭５６−３４８３３号公報に示された反射型超
音波物体検知装置は、従来のものと比べて近距離の被検
出物体の検出が可能となったのであるが、検出可能な距
離は、超音波の送受波間の時間が基本パルスのパルス中
以上でなければならず、このためより近距離（５〜２０
ｃｍ程度）の被検出物体の検知は不可能であると云う不
満が生じている。

この従来技術において、近距離の被検出物体の検出を不
可能とする原因は、干渉波を排除する禁止パルス（タイ
マの弁別パルスも同じ）による干渉パルスの排除動作を
、禁止パルスのパルス中によって行っていることにある
。すなわち、送受パルスの時間軸に沿った干渉波と受波
との前後関係だけによって弁別操作を達成しようとして
いるために、この弁別のための時間的余裕が極めて少な
くなってしまうのである。

本発明は、上記した従来例における不満および不都合を
解消すべく創案されたもので、干渉波と反射波である受
波との弁別をパルス中と云う時間巾だけではなく、パル
スの振幅すなわち電圧値で弁別することをその技術的課
題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の手段は、 所定周期の基本パルスＡ（第２図参照）を発生する基本
パルス発生回路１　（第１図参照）と、この基本パルス
Ａにより送波信号である超音波を送り出す第１の電気−
音響変換手段４ａ　（第１図参照）と、 この第１の電気−音響変換手段４ａがら送り出された送
波信号の被検出物体１１からの反射波である受波信号Ｓ
（第２図参照）を受信する第２の電気−音響変換手段４
ｂ　（第１図参照）と、第１の電気−音響変換手段４ａ
の残響振動を含んだ干渉波Ｔと同じ波形および同じ電圧
値の禁止信号Ｃ（第２図参照）を送波信号の送信時に入
力すると共に受波信号Ｓ（第２図参照）を入力する禁止
回路８（第１図参照）とを有すること、この禁止回路８
を禁止信号Ｃよりも受波信号Ｓの信号値が大きい時に出
力を生じるように構成すること、 にある。

〔作用〕

第１の電気−音２変換手段４ａから実際に送波される送
波信号は、第２図Ｂに示された干渉波Ｔと同じ波形をし
ており、それゆえ受波信号Ｓの波形もまた送波信号を小
さくしただけの相似形をした波形となり、干渉波Ｔと同
様に第１の電気−音響変換手段４ａの機械的振動による
残留分（時間の経過に従って減少する波形分）に対応す
る部分を有している。

被検出物体１１が接近した箇所に位置していない場合に
は、受波信号Ｓは第２図Ｂに示ずごと（、干渉波Ｔから
完全に分離した状態で受波されると共に、禁止信号Ｃと
重なることがないので、そのまま受波されて被検出物体
１１の検出信号となる。

被検出物体１１が極めて接近した箇所に位置している場
合には、第３図已に示すごとく、受波信号Ｓと禁止信号
Ｃとがその一部で重なり合う状態となるが、禁止信号Ｃ
に対して受波信号Ｓが時間的に遅れている限り、すなわ
ち干渉波Ｔに対して受波信号Ｓが遅れている限り、残響
骨に対応する部分の電圧値は、禁止信号Ｃに対して受波
信号Ｓの方が必ず大きな値となるので、このパルス波の
電圧値の相違によって受波信号Ｓが必ず検出されること
になり、これによって極めて近い被検出物体１１の検知
も可能となっている。

すなわち、本発明においては、受波信号Ｓの残響骨に対
応する部分の信号部分の電圧値が、干渉波Ｔの残雪分に
対応する部分の電圧値よりも大きくなる範囲であれば、
被検出物体１１までの距離に関係なく検知することがで
きるのである。

〔実施例〕

第１図図示実施例の場合、基本パルス発生回路ｌからの
基本パルスＡは、発振回路２と禁止信号成形回路５とに
入力される。

基本パルスＡを入力した発振回路２は、この基本パルス
Ａに従った発振信号を増幅器３を介して送受兼用振動子
である電気−音響変換手段４に出力し、この電気−音ロ
変換手段４から超音波が送出され、この超音波は被検出
物体１１で反射されて電気−音響変換手段４で受波され
て電気信号に変換される。この電気信号は、増幅回路６
により増幅された後、検波回路７により検波されて、第
２図Ｂに示すごとき受波信号Ｓおよび干渉波Ｔに整形さ
れて禁止回路８に入力される。

一方、禁止信号成形回路５は、入力された基本パルスＡ
を基に、受波信号Ｓと一緒に禁止回路８に入力される干
渉波Ｔと同じ波形および同じ電圧値の禁止信号Ｃを１疑
似的に作り、この禁止信号Ｃを禁止回路８に入力する。

禁止回路８に入力される禁止信号Ｃと干渉波Ｔとは全く
同じタイミングであるので、この禁止信号Ｃと干渉波′
「とは互いにキャンセルし合うことになり、このため禁
止回路８からは受波信号Ｓだけが出力されることになる
。

禁止回路８からの出力信号、すなわち受渡信号Ｓは平滑
回路９でその電圧レベルを検出された後にスイッチング
回路１０に出力され、このスイッチング回路１０から検
出信号として出力される。

被検出物体１１が極めて接近した箇所に位置している場
合、干渉波Ｔと受波信号Ｓとは第３図Ｂに示すごとく、
極めて接近した状態すなわち相互にその一部を重なり合
わせた状態で禁止回路８に入力されることになるが、干
渉波Ｔは全く同じ波形および電圧値の禁止信号Ｃ（第３
図Ｃ参照）によりキャンセルされるため、禁止回路８に
入力される干渉波Ｔと受波信号Ｓとの合成信号は、その
電圧値から干渉波Ｔに該当する部分を除去したものとし
てこの禁止回路８から第３図りのように検出信号りとし
て出力される。

このように、本発明装置は、禁止信号Ｃにより受波され
た干渉波Ｔと受波信号Ｓとの合成信号から干渉波Ｔを除
去し”Ｃ検出信号りを得るものとなっているので、入力
される干渉波Ｔと受波信号Ｓとの合成信号の一部が禁止
信号Ｃよりも大きい電圧値を示すことのできるタイミン
グであれば、被選出物体１１までの距離が近くても、こ
の被検出物体１１を検出することができることになる。

例えば、受渡信号Ｓの立ち上がり時点ｔ２が基本パルス
Ａの完了時点ｔｉよりも早い場合には、従来は被検出物
体１１の検出は不可能とされていたが、本発明の場合に
は、時点ｔ２が時点ｔ１よりも早くても、受波信号Ｓの
一定出力部分の完了時点ｔ３が時点ｔ１よりも遅く、か
つこの時点ｔ３以後の受波信号Ｓの電圧値が干渉波Ｓの
電圧値よりも大きい限りにおいては、被検出物体１１の
検知が可能である。

実測によれば、本発明装置により検知できる被検出物体
１１の距離は２０（Ｊ１１以下、５　ｃｍ程度まで可能
であった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は、電気−音響
変換手段における機械的振動による残響骨の信号波形が
減衰波形であることに着目して、受波信号と干渉波との
弁別を、時間軸に沿った位置の相違だけではなく、電圧
値の相違にもよって弁別するようにしたので、従来検知
不能とされていた極めて近距離にある被検出物体の検知
も可能となり、これによって反射型超音波物体検知装置
の不感知帯を大幅に減少させることができ、また干渉波
と受波信号との合成信号から干渉波を除去するための禁
止信号は、干渉波と同じで良いのでその成形が容易であ
り、同様に禁止回路も基本的には減算回路であるので全
体の回路構成を簡単にすることができる等多くの優れた
効果を発揮するものである。

【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回路図であ
る。 第２図は、各信号および波の波形と出力および入力のタ
イミイグを示す線図である。 第３図は、被検出物体が極めて近距離に位置している場
合の各信号および波のタイミングを示す線図である。 符号の説明 １；基本パルス発生回路、２；発振回路、４；電気−音
響変換手段、５；禁止信号成形回路、７；検波回路、８
；禁止回路、９；平滑回路、１０；スイッチング回路、
１１；被検出物体、Ａ；基本パルス、Ｓ；受波信号、Ｔ
；干渉波、Ｃ；禁止信号、Ｄ；検出信号。 出願人　株式会社　ロ本オートメーションズ的４吻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定周期の基本パルス（Ａ）を発生する基本パルス発生
   回路（１）と、前記基本パルス（Ａ）により送波信号で
   ある超音波を送り出す第１の電気−音響変換手段（４ａ
   ）と、前記送波信号の被検出物体（１１）からの反射波
   である受波信号（Ｓ）を受信する第２の電気−音響変換
   手段（４ｂ）と、前記第１の電気−音響変換手段（４ａ
   ）の残響振動を含んだ干渉波（Ｔ）と同じ波形および同
   じ電圧値の禁止信号（Ｃ）を前記送波信号の送信時に入
   力すると共に前記受波信号（Ｓ）を入力する禁止回路（
   ８）とを有し、該禁止回路（８）を前記禁止信号（Ｃ）
   よりも前記受波信号（Ｓ）の信号値が大きい時に出力を
   生じるように構成した反射型超音波物体検知装置。