JPS6326784Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6326784Y2 JPS6326784Y2 JP1981063233U JP6323381U JPS6326784Y2 JP S6326784 Y2 JPS6326784 Y2 JP S6326784Y2 JP 1981063233 U JP1981063233 U JP 1981063233U JP 6323381 U JP6323381 U JP 6323381U JP S6326784 Y2 JPS6326784 Y2 JP S6326784Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- wave
- received
- waveform
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は超音波を利用した計器の改良に関す
る。
る。
超音波の送信から受信までの時間間隔を測定す
ることで他の物理量を計測する場合、受信波の立
上りまでの時間を計測するのが一般的であるが、
受信用振動子のＱが高いため受信波立上りがゆる
やかで、特に伝播距離が長くなる程音波の減衰に
よりその傾向が大きくなり、受信波の最初の２〜
３波について測定が不正確になり誤差を生ずる欠
点があつた。かゝる誤差を解消するために、出願
人は特願昭52−159726号（特開昭54−89778号）
で改良された測定装置を提案したが、これは送信
波が立上り始めるピークから受信波のピーク（又
は隣接する波との落差が最も大きな波）までの時
間間隔を測定することにより受信信号の立上りの
ゆるやかさによる誤差の発生を避けて測定の精度
を向上させるものであつたが、送信用の振動子が
励振電力を断つたあとすぐには振動が止らないた
め、上記受信波のピークを検出するのに誤差が生
じ測定精度の向上に限界があつた。
ることで他の物理量を計測する場合、受信波の立
上りまでの時間を計測するのが一般的であるが、
受信用振動子のＱが高いため受信波立上りがゆる
やかで、特に伝播距離が長くなる程音波の減衰に
よりその傾向が大きくなり、受信波の最初の２〜
３波について測定が不正確になり誤差を生ずる欠
点があつた。かゝる誤差を解消するために、出願
人は特願昭52−159726号（特開昭54−89778号）
で改良された測定装置を提案したが、これは送信
波が立上り始めるピークから受信波のピーク（又
は隣接する波との落差が最も大きな波）までの時
間間隔を測定することにより受信信号の立上りの
ゆるやかさによる誤差の発生を避けて測定の精度
を向上させるものであつたが、送信用の振動子が
励振電力を断つたあとすぐには振動が止らないた
め、上記受信波のピークを検出するのに誤差が生
じ測定精度の向上に限界があつた。
この考案は上記に鑑み、超音波の送・受信波の
時間間隔を測定することにより他の物理量を計測
する装置において、一定時間の間一定の位相の交
流励振電圧で超音波振動子を励振したあと180度
位相の違う交流励振電圧で励振することにより、
前半の位相に対し後半の位相が180度違う送信波
を送信する送信部と、前記送信波の位相が変る点
に対応した受信波を検出する受信部とを設け、該
受信部は、受信信号を増幅する手段と、増幅した
信号の初期の間の位相に合わせたサンプリングパ
ルスを受信信号の位相が変つた以後も発生する手
段と、このサンプリングパルスで受信信号を同期
復調する手段とを設けて、送信波の位相が変る点
に対応した受信波を検出することを特徴とし、
送・受信波の時間間隔の測定精度のより一層の向
上を図るものである。
時間間隔を測定することにより他の物理量を計測
する装置において、一定時間の間一定の位相の交
流励振電圧で超音波振動子を励振したあと180度
位相の違う交流励振電圧で励振することにより、
前半の位相に対し後半の位相が180度違う送信波
を送信する送信部と、前記送信波の位相が変る点
に対応した受信波を検出する受信部とを設け、該
受信部は、受信信号を増幅する手段と、増幅した
信号の初期の間の位相に合わせたサンプリングパ
ルスを受信信号の位相が変つた以後も発生する手
段と、このサンプリングパルスで受信信号を同期
復調する手段とを設けて、送信波の位相が変る点
に対応した受信波を検出することを特徴とし、
送・受信波の時間間隔の測定精度のより一層の向
上を図るものである。
次にこの考案の実施例を添付図面に基いて説明
する。
する。
第１図と第２図において、１はランプ発信回路
で第３図Ａに示す三角波を間欠的に発生する。
２，３はスイツチング変調回路で端子ａに前記ラ
ンプ発信回路からの三角波を印加し、端子ｂ，ｃ
にそれぞれ第３図Ｂ，Ｃに示すスイツチングパル
スを印加する。両スイツチングパルスは相互に逆
相になつている。又前記三角波の始めt0から最大
値のときt1までの間と、そのあと、つまりt1から
三角波の終りt2までの間ではスイツチングパルス
が逆相してある。４と５はドライバー、６はプツ
シユプル電力増幅器で出力トランス７を介して振
動子８を励振する。前記スイツチングパルスの周
波数は振動子８の共振周波数に定めてあり、ドラ
イバー５は第３図Ｄに示すスイツチング変調され
た信号を増幅し、電力増幅器６のトランジスタ
Q6を駆動する。ドライバー４に印加される信号
は第３図Ｄの信号とは逆相の信号で、トランジス
タQ5とQ6はプツシユプル電力増幅器６として作
動する。そして振動子８に印加される励振電圧
は、第３図Ｅに示すように時間t1の点Ｐにおいて
180度位相の違う逆相の電圧となり、t0からt1迄
の位相の振動はt1以後速かに減衰する。従つて振
動子からの送信波は点Ｐまでの前半に対し、点Ｐ
以後は180度位相が異なる。なお、前記特願昭52
−159726号で提案した発明では、電力増幅器とド
ライバーとの間に入力トランスを設けていたた
め、波形を歪ませる悪影響があり温度変化に応じ
てその様子が変化する欠点があつたが第２図の実
施例は直接結合を採用して改善した。又、周囲温
度の変化で振動子の共振周波数が変化するが、前
記スイツチングパルスの周波数を自動的に振動子
の共振周波数に合せるように変化させることによ
り、励振波形と受信波の減衰の相似性をより改善
することができた。
で第３図Ａに示す三角波を間欠的に発生する。
２，３はスイツチング変調回路で端子ａに前記ラ
ンプ発信回路からの三角波を印加し、端子ｂ，ｃ
にそれぞれ第３図Ｂ，Ｃに示すスイツチングパル
スを印加する。両スイツチングパルスは相互に逆
相になつている。又前記三角波の始めt0から最大
値のときt1までの間と、そのあと、つまりt1から
三角波の終りt2までの間ではスイツチングパルス
が逆相してある。４と５はドライバー、６はプツ
シユプル電力増幅器で出力トランス７を介して振
動子８を励振する。前記スイツチングパルスの周
波数は振動子８の共振周波数に定めてあり、ドラ
イバー５は第３図Ｄに示すスイツチング変調され
た信号を増幅し、電力増幅器６のトランジスタ
Q6を駆動する。ドライバー４に印加される信号
は第３図Ｄの信号とは逆相の信号で、トランジス
タQ5とQ6はプツシユプル電力増幅器６として作
動する。そして振動子８に印加される励振電圧
は、第３図Ｅに示すように時間t1の点Ｐにおいて
180度位相の違う逆相の電圧となり、t0からt1迄
の位相の振動はt1以後速かに減衰する。従つて振
動子からの送信波は点Ｐまでの前半に対し、点Ｐ
以後は180度位相が異なる。なお、前記特願昭52
−159726号で提案した発明では、電力増幅器とド
ライバーとの間に入力トランスを設けていたた
め、波形を歪ませる悪影響があり温度変化に応じ
てその様子が変化する欠点があつたが第２図の実
施例は直接結合を採用して改善した。又、周囲温
度の変化で振動子の共振周波数が変化するが、前
記スイツチングパルスの周波数を自動的に振動子
の共振周波数に合せるように変化させることによ
り、励振波形と受信波の減衰の相似性をより改善
することができた。
第４図は受信部の要部で、９は受信用振動子で
あるが、前記送信用振動子８を利用してもよい。
振動子９で受信した信号はプリアンプ１０と増幅
器１１で増幅されたあと、半波整流回路１２と
LC共振増幅回路１３との二系統の回路に印加さ
れる。LC共振増幅回路１３は前記スイツチング
パルスの周波数つまり超音波の周波数と共振する
Ｑの高い共振回路を有していて、受信信号を受け
たとき、前記第３図のＰ点直前の信号の位相をＰ
点以後受信信号がなくなるまで記憶していて、こ
の記憶信号から第５図Ｇに示すサンプリングパル
スをサンプリングパルス発生回路１４で作る。こ
のサンプリングパルスは、半波整流回路１２で整
流された第５図Ｆに示す波形の前半T1の間の信
号の各半波のピーク時と位相の合つている狭いパ
ルス巾のパルスであつて、後半T2に対応する時
間の間のサンプリングパルスを前半T1の間のサ
ンプリングパルスと同一位相となつている。従つ
てこのサンプリングパルスを用いて第５図Ｆの半
波整流波形をスイツチング復調すなわちサンプリ
ングパルスで同期復調すると、前記Ｐ点に対応す
るよりあとのT2の間つまり送信波のピーク以後
は、復調信号がほぼ零となる。第４図の１５はこ
の復調を行なう回路である。その出力は第５図Ｈ
に示すサンプル・アンド・ホールド波形である。
１６はピークホルダーでその出力点ｉには第５図
に示すピーク・ホールド波形が得られる。そし
て送信波のほうらく線のピークに対応する点は同
図Ｈの波形との波形とを比較することによりピ
ークから急に立下り始めるP′点として認識し検出
することができる。このようにして受信信号の減
衰し始める立下りを正確に知ることができるの
で、送信波のピーク山に対応した受信波のピーク
山又は送信波のピーク山に対応した受信波の山を
高いＳ／Ｎ比で検知でき、超音波利用計器の測定
精度を向上することができる。
あるが、前記送信用振動子８を利用してもよい。
振動子９で受信した信号はプリアンプ１０と増幅
器１１で増幅されたあと、半波整流回路１２と
LC共振増幅回路１３との二系統の回路に印加さ
れる。LC共振増幅回路１３は前記スイツチング
パルスの周波数つまり超音波の周波数と共振する
Ｑの高い共振回路を有していて、受信信号を受け
たとき、前記第３図のＰ点直前の信号の位相をＰ
点以後受信信号がなくなるまで記憶していて、こ
の記憶信号から第５図Ｇに示すサンプリングパル
スをサンプリングパルス発生回路１４で作る。こ
のサンプリングパルスは、半波整流回路１２で整
流された第５図Ｆに示す波形の前半T1の間の信
号の各半波のピーク時と位相の合つている狭いパ
ルス巾のパルスであつて、後半T2に対応する時
間の間のサンプリングパルスを前半T1の間のサ
ンプリングパルスと同一位相となつている。従つ
てこのサンプリングパルスを用いて第５図Ｆの半
波整流波形をスイツチング復調すなわちサンプリ
ングパルスで同期復調すると、前記Ｐ点に対応す
るよりあとのT2の間つまり送信波のピーク以後
は、復調信号がほぼ零となる。第４図の１５はこ
の復調を行なう回路である。その出力は第５図Ｈ
に示すサンプル・アンド・ホールド波形である。
１６はピークホルダーでその出力点ｉには第５図
に示すピーク・ホールド波形が得られる。そし
て送信波のほうらく線のピークに対応する点は同
図Ｈの波形との波形とを比較することによりピ
ークから急に立下り始めるP′点として認識し検出
することができる。このようにして受信信号の減
衰し始める立下りを正確に知ることができるの
で、送信波のピーク山に対応した受信波のピーク
山又は送信波のピーク山に対応した受信波の山を
高いＳ／Ｎ比で検知でき、超音波利用計器の測定
精度を向上することができる。
なお上記実施例はランプ発信回路が三角波を出
力するものであるが、第６図〜第８図のそれぞれ
Ａに示すような変形した波形であつてもよく、こ
のとき振動子の励振波形は同図Ｅのようになり、
Ｐ点で位相が反転する。なお第６図は正常部に対
し位相が反転（逆転）する反転部はＡの波形が指
数関数的に減衰しており、第７図では直線的に減
衰している。第８図は反転部で、かゝる減衰がみ
られない。又第８図Ａの波形が反転部のｑで多少
増加したあと立下るものもこの考案の範囲に含ま
れる。
力するものであるが、第６図〜第８図のそれぞれ
Ａに示すような変形した波形であつてもよく、こ
のとき振動子の励振波形は同図Ｅのようになり、
Ｐ点で位相が反転する。なお第６図は正常部に対
し位相が反転（逆転）する反転部はＡの波形が指
数関数的に減衰しており、第７図では直線的に減
衰している。第８図は反転部で、かゝる減衰がみ
られない。又第８図Ａの波形が反転部のｑで多少
増加したあと立下るものもこの考案の範囲に含ま
れる。
第９図は49.30KHzで振動子を励振しときの実
例で受信後の半波整流波形を同図Ｆに、スイツチ
ング復調後のサンプル・アンド・ホールド波形を
同図Ｈに示す。ＨのP1，P2，又はP3点を検知す
ることで、受信信号までの時間を正確に測定する
ことができた。
例で受信後の半波整流波形を同図Ｆに、スイツチ
ング復調後のサンプル・アンド・ホールド波形を
同図Ｈに示す。ＨのP1，P2，又はP3点を検知す
ることで、受信信号までの時間を正確に測定する
ことができた。
図面はこの考案の実施例で、第１図は送信部の
ブロツク線図、第２図はその電気回路の要部、第
３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは各部の波形、第４図は
受信部の要部のみを示すブロツク線図、第５図は
Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉは各部の波形、第６図〜第８図
Ａ，Ｅは第３図のＡ，Ｅに対応する異なる波形の
例、第９図Ｆ，Ｈは実際の受信波形を例示する図
である。 ２，３……スイツチング変調回路、４，５……
ドライバー、６……電力増幅器、７……出力トラ
ンス、８……送信用振動子、９……受信用振動
子、１０……プリアンプ、１１……増幅器、１２
……半波整流回路、１３……LC共振増幅回路、
１４……サンプリングパルス発生回路、１５……
スイツチング復調（同期増幅）回路、１６……ピ
ークホルダー。
ブロツク線図、第２図はその電気回路の要部、第
３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは各部の波形、第４図は
受信部の要部のみを示すブロツク線図、第５図は
Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉは各部の波形、第６図〜第８図
Ａ，Ｅは第３図のＡ，Ｅに対応する異なる波形の
例、第９図Ｆ，Ｈは実際の受信波形を例示する図
である。 ２，３……スイツチング変調回路、４，５……
ドライバー、６……電力増幅器、７……出力トラ
ンス、８……送信用振動子、９……受信用振動
子、１０……プリアンプ、１１……増幅器、１２
……半波整流回路、１３……LC共振増幅回路、
１４……サンプリングパルス発生回路、１５……
スイツチング復調（同期増幅）回路、１６……ピ
ークホルダー。
Claims (1)
- 超音波の送・受信波の時間間隔を測定すること
により他の物理量を計測する装置において、一定
時間の間一定の位相の交流励振電圧で超音波振動
子を励振したあと、180度位相の違う交流励振電
圧で励振することにより、前半の位相に対し後半
の位相が180度違う送信波を送信する送信部と、
前記送信波の位相が変る点に対応した受信波を検
出する受信部とを設け、該受信部は、受信信号を
増幅する手段と、増幅した信号の初期の間の位相
に合わせたサンプリングパルスを受信信号の位相
が変つた以後も発生する手段と、このサンプリン
グパルスで受信信号を同期復調する手段とを設け
て、送信波の位相が変る点に対応した受信波を検
出することを特徴とする超音波を利用した計器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981063233U JPS6326784Y2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981063233U JPS6326784Y2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57175074U JPS57175074U (ja) | 1982-11-05 |
| JPS6326784Y2 true JPS6326784Y2 (ja) | 1988-07-20 |
Family
ID=29859358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981063233U Expired JPS6326784Y2 (ja) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6326784Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832668B2 (ja) * | 1977-12-27 | 1983-07-14 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波利用測定装置 |
-
1981
- 1981-04-30 JP JP1981063233U patent/JPS6326784Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57175074U (ja) | 1982-11-05 |
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