JPS6333681A - 温度特性補償方法 - Google Patents
温度特性補償方法Info
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- JPS6333681A JPS6333681A JP17661286A JP17661286A JPS6333681A JP S6333681 A JPS6333681 A JP S6333681A JP 17661286 A JP17661286 A JP 17661286A JP 17661286 A JP17661286 A JP 17661286A JP S6333681 A JPS6333681 A JP S6333681A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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］
本発明は超音波を利用して物体の有無や距離を計測する
装置において温度による音速および超音波振動子の共振
周波数の変化を簡単な方法で効率よく補償する方法に関
する。
装置において温度による音速および超音波振動子の共振
周波数の変化を簡単な方法で効率よく補償する方法に関
する。
［従来の技術］
パルス状音波を発振してその音波が物体より反射して戻
っ゛てくるまでの時間を測定することにより、設定した
距離またはゾーン内の物体の有無の検出を行う超音波セ
ンサや距離を計測する距離センサが知られている。
っ゛てくるまでの時間を測定することにより、設定した
距離またはゾーン内の物体の有無の検出を行う超音波セ
ンサや距離を計測する距離センサが知られている。
音波を利用して距離を測定する方法は、通常センサより
パルス状の音波を発振し、その音波が被測定物より反射
して戻ってくるまでの時間を測定することにより算出し
ている。その原理を第３図に示す。すなわち、反射時間
をＴとし、そのときの音波をυとすれば、センサより物
体までの距離ｌは で求まる。
パルス状の音波を発振し、その音波が被測定物より反射
して戻ってくるまでの時間を測定することにより算出し
ている。その原理を第３図に示す。すなわち、反射時間
をＴとし、そのときの音波をυとすれば、センサより物
体までの距離ｌは で求まる。
第３図において、Ａはセンサからの送波信号、Ｂは同セ
ンサの受波信号、ＣおよびＤはそれぞれ各信号Ａ、Ｂに
基づく送波および受波タイミング信号、Ｅは各タイミン
グ信号Ｃ，Ｄに基づく距離計測区間（Ｔ：反射時間）信
号、Ｆはクロック信号およびＧは距離計測区間Ｔ中のク
ロック信号をそれぞれ示す。この図から反射時間Ｔは、
Ｇの距離計測区間Ｔ中のクロック信号数を計測すること
により得られることがわかる。
ンサの受波信号、ＣおよびＤはそれぞれ各信号Ａ、Ｂに
基づく送波および受波タイミング信号、Ｅは各タイミン
グ信号Ｃ，Ｄに基づく距離計測区間（Ｔ：反射時間）信
号、Ｆはクロック信号およびＧは距離計測区間Ｔ中のク
ロック信号をそれぞれ示す。この図から反射時間Ｔは、
Ｇの距離計測区間Ｔ中のクロック信号数を計測すること
により得られることがわかる。
一方、空中を伝播する音速Ｖは温度ｔに対し、
υ＝ ３３１．４５＋ ００６０７ｔ（＋ｎ／５ｅｃ）
（２）の温度特性をもっていることは広く
知られている。温度が０〜４０℃まで変化したときには
約７％も音速が変化するので、音波を利用して距離を計
測したり、設定距離や設定ゾーン内の物体の有無を検出
したりする装置においては、検出精度を保つために何ら
かの補償が必要である。音速の補償をしない場合の測定
誤差の生じるようすを第４図に示す。すなわち第４図に
示すように、同一測定物に関して、反射時間Ｔ１〜Ｔ３
は温度（ｔｌ−ｔ３）が高くなるほど短くなる。
（２）の温度特性をもっていることは広く
知られている。温度が０〜４０℃まで変化したときには
約７％も音速が変化するので、音波を利用して距離を計
測したり、設定距離や設定ゾーン内の物体の有無を検出
したりする装置においては、検出精度を保つために何ら
かの補償が必要である。音速の補償をしない場合の測定
誤差の生じるようすを第４図に示す。すなわち第４図に
示すように、同一測定物に関して、反射時間Ｔ１〜Ｔ３
は温度（ｔｌ−ｔ３）が高くなるほど短くなる。
近年、ＦＡ用として精密に距離を検出し、高さなどを制
御したりするために超音波スイッチを特徴とする請があ
るが、物体の有無を検出する超音波スイッチでは、従来
は車に有無を検出するだけであったり、設定距離に対し
ては少々の誤差は問題としなかったり、温度補償するこ
とはコストアップになることから、はとんどの製品は何
ら温度補償を行っていなかった。
御したりするために超音波スイッチを特徴とする請があ
るが、物体の有無を検出する超音波スイッチでは、従来
は車に有無を検出するだけであったり、設定距離に対し
ては少々の誤差は問題としなかったり、温度補償するこ
とはコストアップになることから、はとんどの製品は何
ら温度補償を行っていなかった。
また測距装置では、温度を別途温度検出センサを設けて
測定し、前述の（２）式にもとづいて補償する方式が広
く使われている。しかし、この方式は精度は良好である
が、温度測定のために回路が必要となり、コストアップ
になる。また、演算処理が必要となり、高速応答が要求
される場合は演算処理骨だけ余計に時間がかかるといっ
た欠点を有する。
測定し、前述の（２）式にもとづいて補償する方式が広
く使われている。しかし、この方式は精度は良好である
が、温度測定のために回路が必要となり、コストアップ
になる。また、演算処理が必要となり、高速応答が要求
される場合は演算処理骨だけ余計に時間がかかるといっ
た欠点を有する。
一方、超音波を発生させる超音波撮動子の共振周波数も
温度によって変化する。例えば東北金属工業株式会社の
カタログ（ＮＯ，ＶＲ−０５）によれば、超音波振動子
の共振周波数の温度による変化は材料によって異なり、
その変化率は−０，０５％／℃から十０．０５％／℃に
わたっている。
温度によって変化する。例えば東北金属工業株式会社の
カタログ（ＮＯ，ＶＲ−０５）によれば、超音波振動子
の共振周波数の温度による変化は材料によって異なり、
その変化率は−０，０５％／℃から十０．０５％／℃に
わたっている。
［発明が解決しようとする問題点コ
本発明は上述した従来の欠点、すなわち温度による誤差
を生ずるか、または温度補償を行うために複雑な回路を
設は高価格化をまねくことを解決し、簡単な構成で温度
による音速と超音波振動子の共振周波数の変化を補償す
る方法を提供することを目的とする。
を生ずるか、または温度補償を行うために複雑な回路を
設は高価格化をまねくことを解決し、簡単な構成で温度
による音速と超音波振動子の共振周波数の変化を補償す
る方法を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
このような目的を達成するために本発明は、超音波を発
信し、その反射波または透過波が戻ってくるまでの反射
時間を計測することによって距離または物体の有無を検
出する方法において、共振周波数の温度係数が音速の温
度係数と等しい超音波振動子を、振動子の共振周波数の
温度変化に追従して変化する駆動周波数信号で駆動して
超音波を発信するとともに、駆動周波数信号を反射時間
計測用クロック信号として反射時間を計測することによ
り、温度による音速および超音波振動子の共振周波数の
変化を補償することを特徴とする。
信し、その反射波または透過波が戻ってくるまでの反射
時間を計測することによって距離または物体の有無を検
出する方法において、共振周波数の温度係数が音速の温
度係数と等しい超音波振動子を、振動子の共振周波数の
温度変化に追従して変化する駆動周波数信号で駆動して
超音波を発信するとともに、駆動周波数信号を反射時間
計測用クロック信号として反射時間を計測することによ
り、温度による音速および超音波振動子の共振周波数の
変化を補償することを特徴とする。
［作用］
第１図に従って本発明の詳細な説明する。
音速は先に述べたように（２）式に従って、温度と共に
変化する。いま超音波センナと物体間の距離をｌとした
とき、温度ｔ１℃時の反射時間Ｔ１および音速ｖ１は Ｔ ｒ ＝ ２１ ／ ｖ １（３） υ＋ ＝ ３３１．４５ ＋ ０．８０７ｊ＋
（４）である（第１図Ｅ）。
変化する。いま超音波センナと物体間の距離をｌとした
とき、温度ｔ１℃時の反射時間Ｔ１および音速ｖ１は Ｔ ｒ ＝ ２１ ／ ｖ １（３） υ＋ ＝ ３３１．４５ ＋ ０．８０７ｊ＋
（４）である（第１図Ｅ）。
次に温度がｔ２℃となったときの反射時間Ｔ２および音
速υ２は Ｔ２＝２℃／υ２（５） Ｖ ２ ＝ ３３１．４５＋ ０．６０７ｈ
（６）となる（第１図Ｅ′）。このとき超音波を発生
す。
速υ２は Ｔ２＝２℃／υ２（５） Ｖ ２ ＝ ３３１．４５＋ ０．６０７ｈ
（６）となる（第１図Ｅ′）。このとき超音波を発生
す。
る振動子の共振周波数がｔ１℃時にｆｌ、ｔ２℃時にｆ
２であったとする。反射時間Ｔ、、Ｔ、を測るのにクロ
ックパルスの数を測る方法を用いる。ここで第１図に示
すようにＴＩを測るのに周波数ｆ１のクロックパルスで
計測するとそのパルス数Ｎ１はＮ１冨”ｒ、ｆ、
（７）となり（第１図Ｇ）、同様にＴ２を測
るのに周波数ｆ２のクロックパルスで計測すると Ｎ ２ ＝ ７２ ｆ 、２ （８）と
なる（第１図Ｇ′ ）。
２であったとする。反射時間Ｔ、、Ｔ、を測るのにクロ
ックパルスの数を測る方法を用いる。ここで第１図に示
すようにＴＩを測るのに周波数ｆ１のクロックパルスで
計測するとそのパルス数Ｎ１はＮ１冨”ｒ、ｆ、
（７）となり（第１図Ｇ）、同様にＴ２を測
るのに周波数ｆ２のクロックパルスで計測すると Ｎ ２ ＝ ７２ ｆ 、２ （８）と
なる（第１図Ｇ′ ）。
よってＮ、＝Ｎ２であれば音速の温度による誤差は補償
されることになる。この条件は式（７）。
されることになる。この条件は式（７）。
（８）から
ＴＩ ｆ ｌ ＝Ｔ２ ｆ２（９）
と書きかえられる。式（３） 、 （５）からが得られ
、従って とすれば音速の温度による変化から生じる誤差は補償さ
れる。第１図、Ｅ″、Ｇ″の場合を含めると となる。
、従って とすれば音速の温度による変化から生じる誤差は補償さ
れる。第１図、Ｅ″、Ｇ″の場合を含めると となる。
先に述べたように、超音波振動子の共振周波数の温度係
数は材料によって広い範囲にわたって変化するので、音
速と同一の温度係数をもった振動子をつくることは可能
である。なお、反射時間測定用のクロック信号は振動子
駆動信号の整数倍または整数分の１の周波数を用いても
よい。これは要求される距離の分解能に応じた周波数で
あれはよい。
数は材料によって広い範囲にわたって変化するので、音
速と同一の温度係数をもった振動子をつくることは可能
である。なお、反射時間測定用のクロック信号は振動子
駆動信号の整数倍または整数分の１の周波数を用いても
よい。これは要求される距離の分解能に応じた周波数で
あれはよい。
［実施例］
第２図は本発明を適用した超音波距離測定装置のブロッ
ク図である。１は感温素子で振動子駆動信号発生回路２
の出力周波数を、温度に応じて超音波振動子３の共振周
波数に追従させる。振動子駆動信号発生回路２の出力は
第１図で説明したクロック信号としても用いられる。４
は分周回路で省略されることもある。５はパルス変調回
路でその出力は超音波振動子３を駆動する振動子駆動回
路６に入力するとともに、一方では送波出力のタイミン
グを定めるパルス信号発生回路６に入る。
ク図である。１は感温素子で振動子駆動信号発生回路２
の出力周波数を、温度に応じて超音波振動子３の共振周
波数に追従させる。振動子駆動信号発生回路２の出力は
第１図で説明したクロック信号としても用いられる。４
は分周回路で省略されることもある。５はパルス変調回
路でその出力は超音波振動子３を駆動する振動子駆動回
路６に入力するとともに、一方では送波出力のタイミン
グを定めるパルス信号発生回路６に入る。
８は受波信号の増幅回路、９は検波回路、ＩＯは波形整
形回路、１１はパルス信号発生回路からのタイミング信
号によってゲートをオン、オフさせるゲート信号発生回
路、１２は送波から受波までの時間クロックパルスをカ
ウントするカウンタである。
形回路、１１はパルス信号発生回路からのタイミング信
号によってゲートをオン、オフさせるゲート信号発生回
路、１２は送波から受波までの時間クロックパルスをカ
ウントするカウンタである。
第２図において、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｇ、 Ｇ ’
およびＧ″はそれぞれ第３図および第１図に同記号で示
した信号を表す。
およびＧ″はそれぞれ第３図および第１図に同記号で示
した信号を表す。
超音波振動子の共振周波数に駆動信号を追従させる方法
は、サーミスタ、感温抵抗、温度補償用コンデンサなど
の感温素子を発振回路に組みこんでもよく、温度を測定
して、マイクロコンピュータ等によって電圧制御発振器
の発振周波数を制御することによっても可能である。
は、サーミスタ、感温抵抗、温度補償用コンデンサなど
の感温素子を発振回路に組みこんでもよく、温度を測定
して、マイクロコンピュータ等によって電圧制御発振器
の発振周波数を制御することによっても可能である。
［発明の効果］
以上説明したように、超音波振動子の共振周波数の温度
特性が音速の温度特性と比例するような振動子を用い、
超音波振動子の駆動信号を振動子の共振周波数の温度特
性に追従して変化させ、この信号をもって反射時間を計
測するクロックパルスとすることにより、音速の温度に
よる変化のための反射時間の誤差が補償できるばかりで
なく、超音波振動子を常に共振周波数で使用でき、電気
−音響変換効率も最大のところで使用できるので、音波
の到達距離が短くなることもなく、広い温度範囲にわた
って使用可能な超音波センサを構成することが可能であ
る。また、従来は反射時間計測用のクロック信号および
超音波振動子駆動信号をおのおの別々に温度補償してい
たものが１つですむことになり、回路等が簡単になると
ともに低価格化をはかることも可能である。
特性が音速の温度特性と比例するような振動子を用い、
超音波振動子の駆動信号を振動子の共振周波数の温度特
性に追従して変化させ、この信号をもって反射時間を計
測するクロックパルスとすることにより、音速の温度に
よる変化のための反射時間の誤差が補償できるばかりで
なく、超音波振動子を常に共振周波数で使用でき、電気
−音響変換効率も最大のところで使用できるので、音波
の到達距離が短くなることもなく、広い温度範囲にわた
って使用可能な超音波センサを構成することが可能であ
る。また、従来は反射時間計測用のクロック信号および
超音波振動子駆動信号をおのおの別々に温度補償してい
たものが１つですむことになり、回路等が簡単になると
ともに低価格化をはかることも可能である。
第１図は本発明の補償原理を説明するタイミングチヤー
ド、 第２図は本発明の方法を適用した超音波距離測定装置の
実施例のブロック図、 第３図は反射時間を計測して距離を測定する方法の原理
を説明するタイミングチャート、第４図は従来の方法に
よる距離測定のタイミングチャートである。 １・・・感温素子、 ２・・・振動子駆動信号発生回路、 ３・・・超音波振動子、 ５・・・パルス変調回路、 ６・・・超音波振動子駆動回路、 ７・・・パルス信号発生回路、 ８・・・受波信号増幅回路、 １１・・・ゲート信号発生回路、 １２・・・カウンタ。 但し ｔ：）しｉ ｔ３＜ｔｚ＜ｔｔチ：クロッ
ク ｆ３＜ｆｚ＜ｆｔ 周葎 △／ｌ、Ｎｚ、 Ｎ３：カウント穀： Ｎｔ ＝ ／Ｖ
２ ：Ａ／３第１図 第３図
ド、 第２図は本発明の方法を適用した超音波距離測定装置の
実施例のブロック図、 第３図は反射時間を計測して距離を測定する方法の原理
を説明するタイミングチャート、第４図は従来の方法に
よる距離測定のタイミングチャートである。 １・・・感温素子、 ２・・・振動子駆動信号発生回路、 ３・・・超音波振動子、 ５・・・パルス変調回路、 ６・・・超音波振動子駆動回路、 ７・・・パルス信号発生回路、 ８・・・受波信号増幅回路、 １１・・・ゲート信号発生回路、 １２・・・カウンタ。 但し ｔ：）しｉ ｔ３＜ｔｚ＜ｔｔチ：クロッ
ク ｆ３＜ｆｚ＜ｆｔ 周葎 △／ｌ、Ｎｚ、 Ｎ３：カウント穀： Ｎｔ ＝ ／Ｖ
２ ：Ａ／３第１図 第３図
Claims (1)
- 超音波を発信し、その反射波または透過波が戻ってくる
までの反射時間を計測することによって距離または物体
の有無を検出する方法において、共振周波数の温度係数
が音速の温度係数と等しい超音波振動子を、該振動子の
共振周波数の温度変化に追従して変化する駆動周波数信
号で駆動して前記超音波を発信するとともに、該駆動周
波数信号を反射時間計測用クロック信号として前記反射
時間を計測することにより、温度による音速および超音
波振動子の共振周波数の変化を補償することを特徴とす
る温度特性補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17661286A JPS6333681A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 温度特性補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17661286A JPS6333681A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 温度特性補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333681A true JPS6333681A (ja) | 1988-02-13 |
| JPH0478951B2 JPH0478951B2 (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=16016611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17661286A Granted JPS6333681A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 温度特性補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012002979A1 (de) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Fahrerassistenzeinrichtung mit einem Ultraschallsensor, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4946699U (ja) * | 1972-07-27 | 1974-04-24 | ||
| JPS5563775A (en) * | 1978-11-09 | 1980-05-14 | Koito Ind Co Ltd | Distance measurement using ultrasonic wave |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP17661286A patent/JPS6333681A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4946699U (ja) * | 1972-07-27 | 1974-04-24 | ||
| JPS5563775A (en) * | 1978-11-09 | 1980-05-14 | Koito Ind Co Ltd | Distance measurement using ultrasonic wave |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012002979A1 (de) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Fahrerassistenzeinrichtung mit einem Ultraschallsensor, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478951B2 (ja) | 1992-12-14 |
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