JPS63193085A - 超音波式距離計 - 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） この発明は、超音波を被測定物に向けて発射し、その反
射波を受信して被測定物までの距離を測定する超音波式
距離計に関し、特に近距離をも正確に測定可能な超音波
式距離計に関する。

（従来の技術） 従来の超音波式距離計は、被測定物に向けて超音波送受
信ヘッド（以下「ヘッド」という）から超音波を発射す
るとともに、被測定物で反射した超音波を受信すること
により、送信から受信までの時間から距離を測定するよ
うにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の超音波式距離計にあっては、不感知エリアが
存在し、測定不能な距離が存在するという問題点があっ
た。すなわちヘッドから一定時間被測定物に向けて超音
波を発射すると、ヘッドの構造やヘッドの娠動子固有の
特性から、超音波発射停止後も所定時間そのヘッド固有
の残響現象に伴う超音波（以下「残響波」という）が存
在するため、この残響波が消滅しないうちに反射波が受
信されると、残響波と反射波による区別がつかず、距離
の測定できないエリアが存在していた。この不感知エリ
アを第３図を基にざらに説明すると、ヘッドからイで示
す超音波が被測定物に発射されると、それに附随して残
響現象による残響波口が存在し、所定時間経過後被測定
物に反射した反射波ハがヘッドにより受信される。なお
図中二は、１回目の反射波がヘッド１で反射し、これが
再び被測定物２で反射した２回目の反射波である。

この図から明らかなように、第３図（ａ）では反射波へ
を測定することにより被測定物までの距離の測定が可能
である。しかし、同図（ｂ）のように、反射波ハが残響
波口と接した場合、すなわち被測定物までの距離がおる
一定以内になると、第１回目の反射波へがヘッドに達す
るまでの時間が短くなるため反射波ハと残響波口とを区
別することができなくなり、測定不能になってしまう。

また、２回目の反射波二を１回目の反射波と誤認して測
定すると、実際の距離と２倍相違する誤った測定結果と
なってしまう。

なお、以上のような残響現象を防止するために、発振専
用のヘッドと、受信専用のヘッドの２ヘッド方式を用い
ることも考えられるが、これは高価になるという問題点
が存在する。また残響現象を弱めようとして、低出力の
発振を行なうと、反射波が小さくなるため、正確な測定
ができないという問題点が生じてくる。

（問題点を解決しようとするための手段）本発明は、上
記問題点に鑑みてなされたものであって、被測定物に向
けて超音波を発射するとともに、上記被測定物からの反
射波を受信する超音波送受信ヘッドと、 上記超音波送受信ヘッドへ超音波を送出する超音波発振
器と、 上記超音波発振器からタイミング信号を受けて基準ゲー
ト信号と上記基準ゲート信号よりも所定長さ相違する複
数のゲート信号を発生するゲート信号発生手段と、 前記超音波送受信ヘッドの受信した第１回目の反射波の
信号と前記基準ゲートが重合したときに第２回目以降の
反射波の信号を測定信号として発生するゲート手段と、 上記ゲート手段からの反射波の信号を基に超音波送受信
ヘッドと被測定物までの距離を演算する距離演算手段と
からなることを特徴とするものでおる。

（作用） 本発明は、残響波と１回目の反射波が重合したときに、
１回目の反射波をキャンセルし２回目以降の反射波で距
離を測定する。

（実施例の説明） 本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の構成を示すブロック図を示しており、
図中１はヘッドであって、被測定物２に向けて超音波を
発射するとともに、被測定物２から反射してきた反射波
を受信する。３は超音波発振器であり、アナログスイッ
チからなる切替器４を介して上記ヘッド１に超音波信号
を送出するとともに、後述の測定手段およびゲート信号
発生手段にも信号を送出するようになっている。

５は、ヘッド１が受信した反射波を切替器４を介して入
力した信号を増幅するものであり、６は増幅された信号
のうち必要な周波数帯のみの信号を通過させるバンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）である。

７はゲート回路から構成されるゲート手段で、後述のゲ
ート信号発生手段からのゲート信号と、上記ＢＰＦ６か
らの信号が重合したときに後述の測定手段９への信号送
出を禁止するように制御する。

８はゲート信号発生手段であって、ヘッド１の残響波か
ら決められる基準ゲート信号と、この基準ゲート信号よ
りも所定長さだけ長いゲート信号と短いゲート信号を発
生することができるようになっている。また、このゲー
ト信号発生手段８は、上記超音波発振器３からのタイミ
ング信号によりゲート信号を発するようになっていると
ともに、上記ゲート手段７ヘゲート信号を送出するよう
になっている。

また図中９は距離演算手段であって、超音波発振器３．
ゲート信号発生手段８およびゲート手段７からの信号を
受けて、ヘッド１から被測定物２までの距離を演算する
ことができるようになっている。

なお、第１図においてＡ−Ｅは、各ブロック間に向けて
送出される信号を表わすもので、その信−号のタイムチ
ャートは次の第２図に示されている。

上述の実施例において、今、超音波発振器３からの超音
波信号が切替器４を介してヘッド１に達すると、ヘッド
１から被測定物２に向けて超音波が発射され、被測定物
２で反射した超音波の反射波を再びヘッド１で受信する
。この信号を切替器４を介して増幅器５で受けて増幅後
、ＢＰＦ６で処理すると、第２図Ａに示す信号が得られ
る。このＡの信号においてイル二は、前述した第３図の
イル二に対応しており、従ってイは超音波の発振に伴う
もの、口は残響現象に伴うもの、ハは１回目の反射波お
よび二は２回目の反射波に伴うものである。

一方ゲート信号発生手段８は、超音波発振器３からのタ
イミング信号により同図８に示す基準ゲート信号を発生
している。ここで基準ゲート信号が１のとき（立上って
いるとき）、第１回目の反射波ハが存在している。この
ときは、ゲート信号発生手段８からゲート手段７に向け
て、基準ゲート信号Ｂより所定長さ長いゲート信号Ｃ２
の信号が送出される。このため第１回目の反射波ハから
の信号が終了しても、上記ゲート信号Ｃ２が１であるの
で、ゲート手段７．から距離演算手段９への信号は禁止
され、結局Ｅで示す第２回目の反射波二の信号のみが距
離演算手段９へ送出される。この場合、１回目の反射波
へをキャンセルしたことの情報を距離演算手段９に与え
るため、Ｄで示す信号がゲート信号発生手段８から測定
手段９に与えられる。従って、距離演算手段９では、信
号Ｅに基づき（２回目の反射波信号二に基づき）演算し
、その結果を２分の１にして距離を測定する。

また、第１回目の反射波ハが基準ゲートＢと重合しない
場合、例えば第１回目の反射波ハが二の位置にある場合
は、ゲート信号発生手段８からゲート手段７に基準ゲー
ト信号Ｂより短いゲート信＠Ｃ１が送出される。従って
、第１回目の反射波信号ハがそのままゲート手段７から
距離演算手段９に送出されるので、距離７演算手段９で
はこの信号に基づいて、通常の演算処理を行ない距離を
測定する。

以上の実施例においては、ヘッドの固有の現象に起因す
る残響波に基づいて基準ゲート信号を設定し、このゲー
ト信号と１回目の反射波信号が重合したときには、１回
目の反射波信号をキャンセルして２回目の反射波信号に
より距離を測定するようにしたので、不感知エリアが存
在していても正確に測定することができる。

なお、上述の実施例においては２回目の反射波で測定し
たが、３回目またはそれ以降の反射波で測定するように
しても良い。この場合は極めて近距離の測定が可能とな
る。

（効果） 本発明は、基準ゲート信号を用いて距離測定用の反射波
を選択できるようにしたので、不感知エリアの存在に関
係なく、超音波送受信ヘッドにより、距離を正確に測定
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は各ブ
ロック間の信号の送出関係を示すタイムチャートおよび
第３図は超音波発振および受信時の波形を示す説明図で
ある。 １・・・超音波送受信ヘッド（ヘッド）２・・・被測定
物 ３・・・超音波発振器 ４・・・切替器 ５・・・増幅器 ６・・・バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７・・・ゲート
手段 ８・・・ゲート信号発生手段 ９・・・距離演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物に向けて超音波を発射するとともに、上
   記被測定物からの反射波を受信する超音波送受信ヘッド
   と、 上記超音波送受信ヘツドへ超音波を送出する超音波発振
   器と、 上記超音波発振器からタイミング信号を受けて基準ゲー
   ト信号と上記基準ゲート信号よりも所定長さ相違する複
   数のゲート信号を発生するゲート信号発生手段と、 前記超音波送受信ヘッドの受信した第１回目の反射波の
   信号と前記基準ゲートが重合したときに第２回目以降の
   反射波の信号を測定信号として発生するゲート手段と、 上記ゲート手段からの反射波の信号を基に超音波送受信
   ヘッドと被測定物までの距離を演算する距離演算手段と
   からなることを特徴とする超音波式距離計。