JPS63311192A - Ultrasonic range finder - Google Patents

Ultrasonic range finder

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Publication number
JPS63311192A
JPS63311192A JP14844187A JP14844187A JPS63311192A JP S63311192 A JPS63311192 A JP S63311192A JP 14844187 A JP14844187 A JP 14844187A JP 14844187 A JP14844187 A JP 14844187A JP S63311192 A JPS63311192 A JP S63311192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
signal
distance
level
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.)
Pending
Application number
JP14844187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Katayama
進 片山
Toshiki Yamane
山根 俊樹
Kazumasa Yamauchi
山内 一将
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP14844187A priority Critical patent/JPS63311192A/en
Publication of JPS63311192A publication Critical patent/JPS63311192A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the ability for detecting a near object by detecting the fall of the output of a level detecting circuit in which the most rapid rise is produced and seeking the middle point between the rise and the fall. CONSTITUTION:When a latch signal O1 is input in a signal selecting circuit 8, an arithmetic circuit 11 latches the value of count 10 at the time of the fall of a level detecting circuit 5 of the most rapid rise and computes the distance of the count value up to an object. In this case the value of the counter 10 is the middle point between the rise and the fall of the most rapid rise level detecting circuit 5 in regard to a clock signal f1, the time lag till the time at which the peak for a wave receiving signal is detected after ultrasonic wave pulse is transmitted is found, and so the distance up to the object can be computed by the use of the arithmetic circuit 11 and the output of the arithmetic circuit 11 is shown in a display 14. Therefore, the distance up to a near object can be detected unless the output is completely covered by a reverberated signal.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野1 本発明は、超音波パルスを用いて物体までの距離を検出
するパルス式の超音波距離計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field 1] The present invention relates to a pulse-type ultrasonic distance meter that detects the distance to an object using ultrasonic pulses.

[背景技術] 第5図に従来の超音波パルスの超音波振動子の端子間電
圧波形を示す。この超音波距離計は送受波兼用の超音波
振動子を用いており、この超音波振動子に図中Tにて示
す送波印加期間に送波信号゛を印加して、超音波振動子
から超音波パルスを送波し、この超音波パルスの送波時
点から物体による反射波が受波されるまでの時間遅れか
ら物体までの距離を検出するものである。この超音波y
巨離計では、超音波振動子に送波信号を印加した後も超
音波振動子は振動し、図中イにて示す所謂残響信号が生
じる。この残響信号イは時間の経過と共に減衰するため
、この残響信号イが物体検知レベルであるしきい値vt
h以下に減衰すれば、図中口〜二に示す物体からの反射
波による受波信号によって、物体までの距離を検出する
ことができる。しかし、図中水に示すように残響信号イ
がしきい値vth以下に減衰していない時点で近距離に
存在する物体からの反射波が超音波振動子で受波された
場合、残響信号イと物体からの反射波による受渡信号ホ
との区別がつかず、物体までの距離測定ができない。つ
まり、従来の超音波距離計では近距離物体に対する検知
能力が悪い問題があった。
[Background Art] FIG. 5 shows a voltage waveform between the terminals of an ultrasonic transducer of a conventional ultrasonic pulse. This ultrasonic distance meter uses an ultrasonic transducer for both transmitting and receiving waves, and a transmitting signal is applied to this ultrasonic transducer during the transmitting period indicated by T in the figure. An ultrasonic pulse is transmitted, and the distance to the object is detected from the time delay from the time the ultrasonic pulse is transmitted until the reflected wave from the object is received. This ultrasound y
In the giant distance meter, the ultrasonic transducer continues to vibrate even after a transmission signal is applied to the ultrasonic transducer, and a so-called reverberation signal is generated as indicated by A in the figure. Since this reverberation signal I attenuates with the passage of time, this reverberation signal I is a threshold value vt at which the object detection level is
If the attenuation is equal to or less than h, the distance to the object can be detected by the received signal from the reflected wave from the object shown in the figure. However, as shown by water in the figure, if the reflected wave from a nearby object is received by the ultrasonic transducer at a time when the reverberant signal A has not attenuated below the threshold value vth, the reverberant signal It is impossible to distinguish between the received signal and the received signal due to the reflected wave from the object, and the distance to the object cannot be measured. In other words, conventional ultrasonic rangefinders have a problem of poor detection ability for objects at close range.

1発明の目的] 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、近距離物体に対する検知能力を改善
した超音波距離計を提供することにある。
1. OBJECT OF THE INVENTION] The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its purpose is to provide an ultrasonic range finder with improved ability to detect objects at close range.

[発明の開示] (構成) 本発明は、超音波パルスを送波し、物体からの反射波を
受波することで物体までの距離を検出するパルス式の超
音波距離計において、超音波振動子による受波信号を増
幅検波した出力を、夫々異なるレベルのしきい値を有す
る複数個のレベル検知回路でレベル検知してしきい値以
上のときに7%イレベルとなるディジタル信号に波形整
形する波形整形手段と、この波形整形手段出力の内で超
音波パルスの送波後で最も早い立上りを検出すると共に
、上記最も早い立上りが生じたレベル検知回路出力の立
下りを検出し、上記立上りと立下りとの中間時点を求め
て、この中間時点までの送波時点からの時間遅れによっ
て物体までの距離を検出する距離検出手段とを備えたも
のであり、波形整形手段が夫々異なるレベルのしきい値
を有する複数個のレベル検知回路を備えることにより、
残響信号に完全に隠れない限りは受波信号を検出するこ
とができるようにし、この波形整形手段出力の内で超音
波パルスの送波後に最も早く立ち上がるレベル検知回路
の立上り及び立下りを検出し、距離検出手段にて上記立
上りと立下りとの中間時点を求めて、この中間時点まで
の送波時点からの時間遅れによって物体までの距離を検
出することにより、残響信号に完全に隠れない限りにお
いては近距離物体の距離をも検出することができるよう
にしたものである。
[Disclosure of the Invention] (Structure) The present invention provides a pulse-type ultrasonic distance meter that detects the distance to an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object. The level of the output obtained by amplifying and detecting the signal received by the sensor is detected by a plurality of level detection circuits, each having a different threshold level, and the waveform is shaped into a digital signal that has a 7% level when it exceeds the threshold value. A waveform shaping means detects the earliest rising edge of the output of the waveform shaping means after transmitting the ultrasonic pulse, and detects the falling edge of the output of the level detection circuit where the earliest rising edge occurs, and detects the falling edge of the output of the level detection circuit where the earliest rising edge occurs, and The device is equipped with a distance detecting means for determining the intermediate point between the falling edge and the falling edge, and detecting the distance to the object by the time delay from the transmitting point up to this intermediate point, and the waveform shaping means each have a different level of precision. By providing a plurality of level detection circuits having threshold values,
The received signal can be detected as long as it is not completely hidden by the reverberant signal, and the rising and falling edges of the level detection circuit which rises earliest after transmitting the ultrasonic pulse among the outputs of this waveform shaping means are detected. , by using the distance detecting means to find the intermediate point between the rising edge and the falling edge, and detecting the distance to the object based on the time delay from the time of wave transmission up to this intermediate point, as long as it is not completely hidden by the reverberant signal. The system is designed to be able to detect the distance of objects that are close to each other.

(実施例) 第1図乃至第4図に本発明の一実施例を示す。(Example) An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 4.

本発明は、第5図に示すように従来は1個であったしき
い値vthを、第4図に示すように夫々レベルの異なる
複数個のしきい値Va〜Veにて受波信号ホ〜二の有無
を検知するようにすれば、残響信号イの中に受波信号が
完全に隠れない限りは受波信号ホでも検知可能であるこ
とに着目し、これにより近距離物体までの距離測定を可
能としたものである。
The present invention replaces the conventionally one threshold value vth as shown in FIG. 5 with a plurality of threshold values Va to Ve of different levels as shown in FIG. We focused on the fact that if we detect the presence or absence of ~2, it is also possible to detect the received signal E as long as the received signal is not completely hidden in the reverberant signal A. This made measurement possible.

本実施例の超音波距離計も、第1図に示すように、送受
波兼用の超音波振動子1を用いたものである。超音波振
動子1を駆動して超音波パルスを送波させる送波手段を
、送波信号を作成する送波信号作成回路2と、この送波
信号作成回路2出力を超音波振動子1の駆動レベルまで
増幅する送波増幅回路3とで構成し、この超音波振動子
1から送波された超音波パルスの物体による反射波を受
波する受渡手段を、超音波振動子1出力を増幅検波する
受波回路4で構成しである。この受波回路4出力を、夫
々異なるレベルのしきい値以上のときにハイレベルとな
るディジタル信号に波形整形する波形整形手段として、
夫々異なるレベルのしきい値を有する複数個のレベル検
知回路(なお、本実施例においては複数個のレベル検知
回路を1個のブロックとして示しである)5で構成しで
ある。このレベル検知回路5出力の内で超音波パルスの
送波後で最も早い立上りを検出すると共に、上記最も早
い立上りが生じたレベル検知回路5出力の立下りを検出
し、上記立上りと立下りとの中間時点を求めて、この中
間時点までの送波時点からの時間遅れによって物体まで
の距離を検出する距離検出手段を、上記レベル検知回路
5の夫々の出力の立上りによってセットされると共に、
立下りによってリセットされる7リツプ70ツブ回路(
以下、F/Fと呼び、このF/Fもレベル検知回路の個
数に応じた個数備えている)71〜7.と、距離計測用
の高低2種類の周波数のクロック信号り、fz(但し、
f、= 2 f2)を発生する発振回路9と、超音波パ
ルスの送波後から上記F/F 7、〜7.の内で最も早
い立上りが生じた時点までは周波数の高い第1のクロッ
ク信号f1を出力すると共に、この最も早い立上りが生
じたレベル検知回路5出力の立下りまでは周波数の低い
第2のクロック信号f2を出力する信号選択回路8と、
この信号選択回路8出力に生じるクロック信号f、 、
f2をカウントするカウンタ10と、信号選択回路8に
て上記量も早い立上りが生じたレベル検知回路5出力の
立下りが検出されたときに出力されるラッチ信号0゜に
よってカウンタ10のカウント値をラッチすると共に、
このカウント値を@1のクロック信号f1に基づいて演
算して物体までの距離を算出する演算回路11と、上記
送波信号作成回路2出力に同期するカウンタ10のカウ
ント開始タイミングを示すスタート信号i、を作成して
カウンタ10及び信号選択回路8に入力するスタート信
号作成回路12と、上記レベル検知回路5出力を送波後
から信号選択回路8にて上記量も早く立上りが生じたレ
ベル検知回路5出力の立下りが生じた時点まで通過させ
るゲート回路6とで構成してあり、この即離検出手段1
3出力である物体までの距離を表示器14に表示するよ
うになっている。第2図は上記信号選択回路8の具体回
路であるが、この具体回路の構成は後述する動作説明と
ともに説明する。
The ultrasonic distance meter of this embodiment also uses an ultrasonic transducer 1 for both transmitting and receiving waves, as shown in FIG. A transmitting means for driving the ultrasonic transducer 1 to transmit ultrasonic pulses is connected to a transmitting signal generating circuit 2 that generates a transmitting signal, and an output of the transmitting signal generating circuit 2 to the ultrasonic vibrator 1. The transmitting amplification circuit 3 amplifies the output of the ultrasonic transducer 1 to a driving level, and the transmitting means receives the reflected wave of the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic transducer 1 by an object. It consists of a wave receiving circuit 4 for detecting waves. As a waveform shaping means for shaping the output of the wave receiving circuit 4 into a digital signal that becomes high level when the output is higher than the threshold value of each different level,
It is composed of a plurality of level detection circuits 5 (in this embodiment, a plurality of level detection circuits are shown as one block) each having a threshold value of a different level. Among the outputs of the level detection circuit 5, the earliest rise after the transmission of the ultrasonic pulse is detected, and the fall of the output of the level detection circuit 5 where the earliest rise has occurred is detected, and the above-mentioned rise and fall are detected. A distance detecting means for determining the intermediate point in time and detecting the distance to the object by the time delay from the transmitting point up to this intermediate point is set by the rise of each output of the level detection circuit 5, and
7-lip 70-tub circuit that is reset by falling edge (
(hereinafter referred to as F/F, the number of F/Fs corresponding to the number of level detection circuits) 71 to 7. and a clock signal with two high and low frequencies for distance measurement, fz (however,
f, = 2 f2), and the above-mentioned F/Fs 7, to 7. after transmitting the ultrasonic pulse. The first clock signal f1 with a higher frequency is output until the earliest rise occurs, and the second clock signal with a lower frequency is output until the fall of the output of the level detection circuit 5 at which the earliest rise occurs. a signal selection circuit 8 that outputs a signal f2;
The clock signal f generated at the output of this signal selection circuit 8,
The count value of the counter 10 is determined by a counter 10 that counts f2 and a latch signal 0° that is output when the signal selection circuit 8 detects a falling edge of the output of the level detection circuit 5, which causes the above-mentioned early rise. Along with latching,
A calculation circuit 11 calculates the distance to the object by calculating this count value based on the clock signal f1 of @1, and a start signal i indicating the count start timing of the counter 10 synchronized with the output of the transmission signal generation circuit 2. , and inputs it to the counter 10 and the signal selection circuit 8, and a level detection circuit in which the above amount also rises quickly in the signal selection circuit 8 after transmitting the output of the level detection circuit 5. 5, and a gate circuit 6 that allows the signal to pass until the falling edge of the output occurs.
The distance to the object, which is three outputs, is displayed on the display 14. FIG. 2 shows a concrete circuit of the signal selection circuit 8, and the configuration of this concrete circuit will be explained together with the explanation of the operation described later.

以下、本実施例の動作を第3図に従って説明する。超音
波振動子1は、送波信号作成回路2出力である送波信号
を送波増幅回路3にて増幅した駆動信号によって駆動さ
れ、超音波パルスを送波する。そして、検知領域に物体
が存在すると、受波回路4の増幅後の出力は13図(a
)に示す波形となる。なお、二〇受渡回路4の増幅後の
出力には、受波信号へと共に超音波振動子1から超音波
パルスを送波しているときの超音波振動子1出カド及び
残響信号イが含まれている。この受波回路4出力はレベ
ル検知回路5によって夫々のしきい値■a〜Vdと比較
され、しきい値Va〜Vd以上のときにハイレベルとな
るゲイジタル信号に波形整形される。夫々のしきい値V
a〜Vdにてレベル検知を行ったレベル検知回路6出力
を第3図(b)〜(e)に示す。なお、上記送波信号作
成回路2から送波信号が出力されると、スタート信号作
成回路12は第3図(f)に示す送波印加期間Tに等し
いパルス幅のスタート信号i、を出力する。このスター
ト信号i、は第2図に示す信号選択回路8内部の7リツ
プ70ツブ回路15をセットする。この7リツプ70ツ
ブ回路15出力はデート回路6のデート信号o3としで
用いられており、7リツプ70ツブ回路15がセットサ
れることにより、第3図(1)に示すようにデート信号
o3がハイレベルとなる。従って、デート回路6が開か
れて上記レベル検知回路5出力がF/F 7、〜7.に
入力される。このF/F7.〜74は@1図中の上部の
ものほどしきい値レベルが高いレベル検知回路5出力が
入力され、受渡回路4出力がしきい値Va〜Vdを一旦
下回って更に上回ったとき、つまりこのしきい値Va〜
Vd以上の受渡信号が検出されたときに、F/F7、〜
7.がセラ))れ、夫々のレベル検知回路5出力が更に
しきい値Va〜Vdを下回ったときリセットされる。つ
まり、このF/F 7、〜7.によって受波回路4出力
の送波信号ト及び残響信号へを取り除いた受渡信号へに
応じた出力だけが抽出されることになる。なお、第3図
のしきい値Vdに関しては受波回路4出力が一旦下回っ
て更に上回わることがないので、F/F7.〜74はセ
ットもリセットもされず、出力が生じない。このF/F
 71〜7.出力に応じて信号選択回路8が信号処理を
行って、超音波パルスの送波後から上記F/F7、〜7
.の内で最も早い立上りが生じる時点までは発振回路9
0周波数の高い第1のクロック信号r1を出力すると共
に、この最も早い立上りが生じたレベル検知回路5出力
の立下りまでは周波数の低い第2のクロック信号f2を
出力する。さらにこの動作について詳述する。信号選択
回路8は、F/F7.〜7.出力12〜i、の内で最も
立上りの早いものの立上り及び立下りを検出するため、
しきい値Va〜Vdの内でしきい値レベルの低いものか
ら優先して信号処理に用いる構成としてあり、これをア
ンド回路16〜18、インバータ19〜21、及びオア
回路22で構成しである。たとえば、第3図の場合には
しきい値Vcを有するレベル検知回路5出力を示す第一
3図(d)から送波信号ト及び残響信号イを除去した信
号がオア回路22から出力されることになり、このオア
回路22出力を第3図(h)に示す。このオア回路22
出力は、発振回路9出力であるクロック信号f+、f2
の選択回路に入力され、この選択回路はアンド回路23
〜25、オア回路26、及びインバータ29で構成され
ている。オア回路22出力をインバータ29にて反転し
た出力(第3図(g))と発振回路9のクロック信号f
、とをアンド回路24にてアンド処理すると共に、オア
回路26を介したアンド回路24出力と7リツプ70ツ
ブ回路15とのアンド処理をアンド回路25にて行うこ
とにより、送波終了時点からレベル検知回路5の内の最
も早い立上りが生じる時点までは、第3図(i)に示す
ようにクロック信号f、がカウンタ10に出力される。
The operation of this embodiment will be explained below with reference to FIG. The ultrasonic transducer 1 is driven by a drive signal obtained by amplifying a transmission signal, which is an output of the transmission signal generation circuit 2, by a transmission amplifier circuit 3, and transmits an ultrasonic pulse. When an object exists in the detection area, the output after amplification of the wave receiving circuit 4 is as shown in Fig. 13 (a
) is the waveform shown. Note that the output after amplification of the 20 delivery circuit 4 includes the received signal as well as the output signal of the ultrasonic transducer 1 and the reverberation signal A when the ultrasonic pulse is being transmitted from the ultrasonic transducer 1. It is. The output of the wave receiving circuit 4 is compared with the respective threshold values ①a to Vd by the level detection circuit 5, and is waveform-shaped into a gage digital signal that becomes high level when the output is equal to or higher than the threshold values Va to Vd. Each threshold value V
The outputs of the level detection circuit 6 which performed level detection at a to Vd are shown in FIGS. 3(b) to 3(e). Note that when the transmission signal is output from the transmission signal generation circuit 2, the start signal generation circuit 12 outputs a start signal i having a pulse width equal to the transmission wave application period T shown in FIG. 3(f). . This start signal i sets the 7-lip, 70-tub circuit 15 inside the signal selection circuit 8 shown in FIG. The output of this 7-lip 70-tube circuit 15 is used as the date signal o3 of the date circuit 6, and when the 7-lip 70-tube circuit 15 is set, the date signal o3 goes high as shown in FIG. 3(1). level. Therefore, the date circuit 6 is opened and the output of the level detection circuit 5 is output from F/F 7, to 7. is input. This F/F7. ~74 is @1 When the output of the level detection circuit 5 whose threshold level is higher in the upper part of the diagram is input, and the output of the transfer circuit 4 once falls below the threshold value Va~Vd and then exceeds it again, that is, this time. Threshold value Va~
When a transfer signal of Vd or higher is detected, F/F7, ~
7. is reset when the output of each level detection circuit 5 further falls below the threshold values Va to Vd. In other words, this F/F 7, ~7. As a result, only the output corresponding to the transmission signal and the reverberation signal of the output of the wave receiving circuit 4 are extracted. Regarding the threshold value Vd in FIG. 3, since the output of the wave receiving circuit 4 once falls below and does not exceed it again, F/F7. ~74 is neither set nor reset and produces no output. This F/F
71-7. The signal selection circuit 8 performs signal processing according to the output, and after transmitting the ultrasonic pulse, the above F/Fs 7, - 7
.. The oscillation circuit 9
0, a first clock signal r1 with a high frequency is output, and a second clock signal f2 with a low frequency is output until the fall of the output of the level detection circuit 5 where the earliest rise occurs. Further, this operation will be explained in detail. The signal selection circuit 8 includes F/F7. ~7. In order to detect the rise and fall of the fastest rise among the outputs 12 to i,
Among the threshold values Va to Vd, the one with the lowest threshold level is prioritized and used for signal processing, and this is composed of AND circuits 16 to 18, inverters 19 to 21, and OR circuit 22. . For example, in the case of FIG. 3, the OR circuit 22 outputs a signal obtained by removing the transmission signal G and the reverberation signal A from FIG. Therefore, the output of this OR circuit 22 is shown in FIG. 3(h). This OR circuit 22
The output is the clock signal f+, f2 which is the output of the oscillation circuit 9.
This selection circuit is input to the AND circuit 23.
25, an OR circuit 26, and an inverter 29. The output obtained by inverting the output of the OR circuit 22 by the inverter 29 (Fig. 3 (g)) and the clock signal f of the oscillation circuit 9
, are ANDed in the AND circuit 24, and ANDed between the output of the AND circuit 24 via the OR circuit 26 and the 7-lip 70-tub circuit 15 in the AND circuit 25. Until the earliest rising edge of the detection circuit 5 occurs, the clock signal f is outputted to the counter 10 as shown in FIG. 3(i).

また、オア回路22出力(第3図(h))と発振回路9
のクロック信号f2とをアンド回路23にてアンド処理
すると共に、オア回路26を介したアンド回路23出力
と7リツプ70ツブ回路15出力とのアンド処理をアン
ド回路25にて行うことにより、最も立上りの早いレベ
ル検知回路5出力が立ち上がってから立ち下がるまでは
、第3図(i)に示すようにクロック信号f2がカウン
タ10に出力される。なお、上記7リツプ70ツブ回路
15はオア回路22出力にてリセット、つまり最も立上
りの早いレベル検知回路5の立下りによってリセットさ
れるようになっている(第3図(1))。また、この最
も立上りの早いレベル検知回路5であるオア回路22出
力を微分回路27にて微分して(第3図(j)に示す)
、インバータ28にて反転することにより。
In addition, the OR circuit 22 output (Fig. 3 (h)) and the oscillation circuit 9
The AND circuit 23 performs AND processing on the clock signal f2 of From the time when the early level detection circuit 5 output rises until it falls, the clock signal f2 is output to the counter 10 as shown in FIG. 3(i). The 7-rip, 70-tube circuit 15 is reset by the output of the OR circuit 22, that is, by the fall of the level detection circuit 5, which has the earliest rise (FIG. 3 (1)). In addition, the output of the OR circuit 22, which is the level detection circuit 5 that rises fastest, is differentiated by the differentiating circuit 27 (as shown in FIG. 3 (j)).
, by inverting at the inverter 28.

第3図(k)に示す演算回路11にカウンタ10のカウ
ント値をラッチするラッチ信号O7を作成するようにし
である。カウンタ10はスタート信号作成回路12出力
であるスタート信号i、によってリセットされて信号選
択回路8出力0゜であるクロック信号f+yf2のカウ
ントを開始する。演算回路11は信号選択回路8にてラ
ッチ信号01が入力されたとき、つまり最も立上りの早
いレベル検知回路5の立下り時点でカウンタ10のカウ
ント値をラッチし、このカウント値から物体までの距離
を算出する。本実施例のカウンタ10では、クロック信
号f、とこのクロック信号f1の半分の周波数のクロッ
ク信号f2とをカウントするため、カウンタ10のカウ
ント値はクロック信号f、については最も立上りの早い
レベル検知回路5の立上りと立下りとの中間時点となり
、超音波パルスが送波された後に受波信号へのピークが
検出されるまでの時間遅れが分かり、従って演算回路1
1によって物体までの距離が算出でき、この演算回路1
1出力を表示器14に表示する。このように本実施例に
よれば、レベル検知回路5にてレベルの異なる複数個の
しきい値にて超音波振動子1出力をレベル検知すること
により、残響信号イ内に受波信号へが完全に隠れない限
りは、受波信号へを検出することができ、従ってこのレ
ベル検知回路5出力の内で超音波パルスの送波後に最も
早く立ち上がるレベル検知回路5の立上り及び立下りを
検出し、距離検出手段13にて上記立上りと立下りとの
中間時点を求めて、この中間時点までの送波時点からの
時間遅れによって物体までの距離を検出することにより
、残響信号に完全に隠れない限りにおいては近距離物体
の距離をも検出することができる。なお、上述の実施例
においてはしきい値が4個の場合について説明したが、
上述のようにレベル検知回路5の個数が限定されるわけ
ではないことは言うまでもない。
A latch signal O7 for latching the count value of the counter 10 is created in the arithmetic circuit 11 shown in FIG. 3(k). The counter 10 is reset by the start signal i, which is the output of the start signal generation circuit 12, and starts counting the clock signal f+yf2, which is the output of the signal selection circuit 8, 0°. The arithmetic circuit 11 latches the count value of the counter 10 when the latch signal 01 is inputted to the signal selection circuit 8, that is, at the falling edge of the level detection circuit 5 which has the earliest rise, and calculates the distance to the object from this count value. Calculate. Since the counter 10 of this embodiment counts the clock signal f and the clock signal f2 having half the frequency of the clock signal f1, the count value of the counter 10 is determined by the level detection circuit that has the earliest rising edge for the clock signal f. 5, the time delay between when the ultrasonic pulse is transmitted and when the peak of the received signal is detected is known, and therefore the arithmetic circuit 1
1, the distance to the object can be calculated, and this calculation circuit 1
1 output is displayed on the display 14. As described above, according to this embodiment, the level detection circuit 5 detects the level of the output of the ultrasonic transducer 1 using a plurality of threshold values having different levels, so that the received signal can be detected within the reverberant signal A. As long as it is not completely hidden, it is possible to detect the received signal, and therefore, among the outputs of the level detection circuit 5, the rise and fall of the level detection circuit 5, which rises the earliest after transmitting the ultrasonic pulse, can be detected. The distance detection means 13 determines the intermediate point between the rising edge and the falling edge, and detects the distance to the object based on the time delay from the transmitting point up to this intermediate point, so that the distance to the object is not completely hidden by the reverberant signal. To this extent, it is also possible to detect the distance of nearby objects. In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where there are four threshold values was explained, but
It goes without saying that the number of level detection circuits 5 is not limited as described above.

[発明の効果] 本発明は上述のように、超音波パルスを送波し、物体か
らの反射波を受波することで物体までの距離を検出する
パルス式の超音波距離計においで、超音波振動子による
受波信号を増幅検波した出力を、夫々異なるレベルのし
きい値を有する複数個のレベル検知回路でレベル検知し
てしきい(1以上のときにハイレベルとなるゲイジタル
信号に波形整形する波形整形手段と、この波形整形手段
出力の内で超音波パルスの送波後で最も早い立上りを検
出すると共に、上記最も早い立上りが生じたレベル検知
回路出力の立下りを検出し、上記立上り時点と立下り時
点との中間時点を求めて、この中間時点までの送波時点
からの時間遅れによって物体までの距離を検出する距離
検出手段とを備えたものであり、波形整形手段が夫々異
なるレベルのしきい値を有する複数個のレベル検知回路
を備えることにより、残響信号に完全に隠れない限りは
受波信号を検出することができ、この波形整形手段出力
の内で超音波パルスの送波後に最も早く立ち上がるレベ
ル検知回路の立上り及び立下りを検出し、距離検出手段
にて上記立上りと立下りとの中間時点を求めて、この中
間時点までの送波時点からの時間遅れによって物体まで
の距離を検出することにより、残響信号に完全に隠れな
い限りにおいては近距離物体の距離をも検出することが
でき、従って超音波パルスの近距離物体に対する検知能
力が改善される。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides an ultrasonic distance meter that detects the distance to an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object. The output of the amplified and detected signal received by the sonic transducer is level-detected by multiple level detection circuits, each having a different level of threshold. A waveform shaping means for shaping, detecting the earliest rising edge after transmission of the ultrasonic pulse among the outputs of the waveform shaping means, and detecting the falling edge of the level detection circuit output at which the earliest rising edge has occurred, Distance detecting means for determining the intermediate point between the rising point and the falling point and detecting the distance to the object by the time delay from the transmitting point up to this intermediate point, and the waveform shaping means respectively By providing a plurality of level detection circuits with thresholds of different levels, it is possible to detect the received signal as long as it is not completely hidden by the reverberation signal, and the ultrasonic pulse is detected within the output of this waveform shaping means. The rise and fall of the level detection circuit that rises earliest after the wave is transmitted is detected, and the intermediate point between the rise and fall is determined by the distance detection means, and the object is detected by the time delay from the time of wave transmission up to this intermediate point. By detecting the distance to the object, it is also possible to detect the distance of a nearby object as long as it is not completely hidden by the reverberant signal, thus improving the ability of the ultrasonic pulse to detect objects at a short distance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第2図は同上の信号選択回路の具体回路図、第3図は
同上の動作説明図、第4図は同上の原理説明図、第5図
は従来例の問題点を示す説明図である。 1は超音波振動子、5はレベル検知回路、13は距離検
出手段である。 代理人 弁理士 石 1)長 七 實$饗巌財 富++省σ県
Fig. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a specific circuit diagram of the signal selection circuit of the above, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of the same, and Fig. 4 is an explanation of the principle of the same. FIG. 5 is an explanatory diagram showing problems in the conventional example. 1 is an ultrasonic transducer, 5 is a level detection circuit, and 13 is a distance detection means. Agent Patent Attorney Shi 1) Chief Qiji $ Yanyan Caifu + + Province σ County

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波パルスを送波し、物体からの反射波を受波
することで物体までの距離を検出するパルス式の超音波
距離計において、超音波振動子による受波信号を増幅検
波した出力を、夫々異なるレベルのしきい値を有する複
数個のレベル検知回路でレベル検知してしきい値以上の
ときにハイレベルとなるディジタル信号に波形整形する
波形整形手段と、この波形整形手段出力の内で超音波パ
ルスの送波後で最も早い立上りを検出すると共に、上記
最も早い立上りが生じたレベル検知回路出力の立下りを
検出し、上記立上りと立下りとの中間時点を求めて、こ
の中間時点までの送波時点からの時間遅れによって物体
までの距離を検出する距離検出手段とを備えて成ること
を特徴とする超音波距離計。
(1) In a pulse-type ultrasonic distance meter that detects the distance to an object by transmitting ultrasonic pulses and receiving reflected waves from the object, the received signal by the ultrasonic transducer is amplified and detected. A waveform shaping means that detects the level of the output using a plurality of level detection circuits each having a different level of threshold, and shapes the waveform into a digital signal that becomes high level when the level exceeds the threshold, and an output of this waveform shaping means. Detecting the earliest rising edge after transmitting the ultrasonic pulse, detecting the falling edge of the output of the level detection circuit at which the earliest rising edge occurs, and finding the intermediate point between the rising edge and the falling edge; An ultrasonic distance meter characterized by comprising distance detection means for detecting the distance to an object by a time delay from the time of transmitting the wave up to this intermediate point.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8842495B2 (en) 2011-09-23 2014-09-23 Rethink Robotics, Inc. Ultrasonic motion detection
US9283677B2 (en) 2012-04-05 2016-03-15 Rethink Robotics, Inc. Visual indication of target tracking
WO2019012837A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-17 株式会社デンソー Ultrasonic object detection device

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