JPS6388476A - 超音波測定装置 - 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】 ｆａ）産業上の利用分野 この発明は、送信部から送信された超音波が対象物に反
射して受信部に受信されるまでの時間を計時することに
より、対象物までの距離を測定する超音波測定装置に関
する。

（ｂ）発明の概要 この発明に係る超音波測定装置は要約すれば、対象物か
らの反射波を確実に受信するため、前回又は前回までの
測定距離を記憶してお（記憶手段と、記憶手段に記憶さ
れている測定距離に基づいて参照電圧レベルを設定する
参照電圧設定手段とを設けることにより、受信信号をそ
のレベルに適した参照電圧と比較するようにしたもので
ある。

ｊＣ）従来の技術 超音波測定装置は一般に送信部から対象物に送信した超
音波の反射波を受信部で受信し、この送信タイミングと
受信タイミングとのタイムラグに基づいて対象物との間
の距離を測定する。受信部は受信信号と参照電圧とを比
較する比較部を含み、この比較部において受信信号が参
照電圧を越えた時を受信タイミングとしている。これは
、受信部が受信する信号のうちノイズ成分をカットする
ためである。ところが、超音波は気中伝播時にロスを生
じ、受信信号の波形は対象物との間の距離が長くなる程
減衰する。従って、常に同一、レベルの参照電圧との比
較によって受信信号を検出しようとすると測定可能な距
離の範囲が広くなるに従い測定精度が低下する。

このため、例えば特開昭５９−２１８９７３号公報に開
示されたものでは、コンパレータ（比較部）における参
照電圧のレベルを超音波の伝播距離すなわち、測定時の
時間経過に応じて変化させる手段を設けている。これに
よって、受信信号の振幅が大きい近距離においては高レ
ベルの参照電圧と比較し、振幅の小さい遠距離では低レ
ベルの参照電圧と比較するようにし、測定距離範囲が広
域化しても対象物との間の距離を確実に測定できるよう
にしている。

ｆｄ）発明が解決しようとする問題点 超音波測定装置の受信部における受信信号の波形は対象
物との間の距離のみならず、対象物の反射面の状態に影
響される。即ち、対象物の反射面が柔軟であったり、反
射方向が受信部に一敗していない場合には受信部におけ
る受信信号の波形が減衰する。

しかしながら、上記従来の超音波測定装置では、時間経
過に伴う参照電圧レベルの変化が一定であるため、超音
波の伝播距離即ち対象物との間の距離が同一であれば受
信信号と比較される参照電圧も常に一定になる。このた
め対象物の反射率の低下等によって受信１３号の波形が
減衰した場合に受信信号が参照電圧を越えず、対象物と
の間の距離を測定できない場合がある。

この発明の目的は測定距離の前歴に基づいて今回測定時
の参照電圧レベルを設定するようにし、対象物との距離
の変化のみならず、対象物の反射率の変化にも対応して
参照電圧レベルを設定できるようにし、対象物との間の
距離を確実に測定することができら超音波測定装置を提
供することにある。

！ｅ１問題点を解決するための手段 この発明の超音波測定装置は、超音波を所定の周期で対
象物に対して送信する送信部と、対象物からの反射波を
受信し受信信号と参照電圧とを比較する比較部を含む受
信部と、を備え、送、信タイミングから受信部での受信
信号が参照電圧を越える時までの時間に基づいて対象物
との間の距離を測定する超音波測定装置において、 前回測定時または前回測定時までの測定距離データを記
憶する記憶手段と、記憶手段に記憶している測定距離デ
ータに基づいて今回測定時の参照電圧レベルを設定する
参照電圧設定手段と、を設けたことを特徴とする。

ｉｆ）作用 この発明によれば、 ■対象物との間の測定距離データは記憶手段に記憶され
る。

■今回測定時には、記↑、１手段に記憶されている測定
距離データに基づいて参照電圧レベルが設定される。

■従って、対象物との間の距離の測定時に受信信号に対
し最適な参照電圧レベルが設定される。

（ｇｌ実施例 第１図は、この発明の実施例である超音波測定装置のブ
ロック図である。

ＣＰＵ３からはＩ１０インターフェース６を介して超音
波発生回路７に制御データが出力される。超音波発生回
路７はこの制御データに従って超音波を発生し、この超
音波はアンプ１０により増幅されて送信器１から対象物
２１に送信される。

対象物２１からの反射波は受信器により受信され、アン
プ１２により増幅された後検波回路１１を経てコンパレ
ータ９に入力される。距離測定時にＣＰＵ３はＩ１０イ
ンターフェース６を介してＤ／Ａ変換器８に参照電圧の
データを出力する。Ｄ／Ａ変換器８はこのデータに応じ
た参照電圧をコンパレータ９に人力する。コンパレータ
９は参照電圧と受信信号とを比較し、受信信号が参照電
圧を越えたとき検出データを出力する。

ＣＰＵ３に接続されたＲＡＭ５のメモリエリアＭ１〜Ｍ
１３は第２図のメモリマツプに示すように参照電圧レベ
ルＶｓ、フラグＦ、受信時間Ｔ、測定距離りおよび過去
の測定圧ＷＩＬＬ〜Ｌ９にそれぞれ割り当てられている
。ＣＰＵ３は距離測定時にメモリエリアＭ１に記憶され
ている参照電圧レベルＶｓを読み出し、このデータをＤ
／Ａ変換器８に出力する。距離測定時に超音波発生回路
７に制御データが出力されると図外のタイマが起動し、
コンパレータ９が検出データを出力するまでの時間を計
時する。この間の時間を受信時間Ｔとしてメモリエリア
Ｍ３に記憶する。ＣＰＵ３に接続されたＲ　ＯＭ　４に
は、受信時間Ｔとこの間に超音波が伝播する距離の半分
の値との関係が記憶されており、ＣＰＵ３は受信時間Ｔ
に対応する距離を読み出し、測定距離りとしてメモリエ
リアＭ４に記憶する。また、メモリエリアＭ２に割り当
てられたフラグＦは所定時間内に受信器２が反射波を受
信しなかった時にセットされる。

また、ＲＡＭ５のメモリエリアＭ５〜Ｍ１３には過去の
測定距離Ｌ１〜Ｌ９が記憶されている。

このメモリエリアＭ５〜Ｍ１３に記憶される過去の測定
距離は新たな距離が計測されるとそれまでメモリエリア
Ｍ４に記憶されていた測定距離りが過去の測定距離Ｌ１
としてメモリエリアＭ５に記憶され、メモリエリアＭ５
に記憶されていた測定距離Ｌ１は測定距離Ｌ２としてメ
モリエリアＭ６に記憶される。このようにして、ＲＡ　
Ｍ　５には距離側定時毎に更新されつつ１０の測定距離
が常に記憶されている。

第３図は、上記超音波測定装置の動作を示すフローチャ
ートである。

超音波測定装置が動作しＣＰＵ３は５０ｍｓ毎の計測タ
イミングになると（ｎｌ）、超音波発生回路７に制御デ
ータを出力し、タイマＴを起動する（ｎ２）。これによ
っ°ζ超音波発生回路７は第４図（Ａ）に示す波形の超
音波を出力する。ここにおいて時間ｔＱから時間ｔ５ま
でが５０ｍ５である。ＣＰＵ３から超音波発生回路７に
制御データが一度出力されると７０　ｋ　Ｉｌｚのパル
ス信号を出力する。また、タイマＴは超音波送信後、反
射波を受信するまでを計時する。この後時間ｔ１が経過
するまでコンパレータ９の参照電圧レベルをその最大値
Ｖｍにしてお（（ｎ３．ｎ４）。この時間ｔ１は超音波
の送信によって生じる振動が収束するために必要な時間
であり０．４ｍｓ程度である。時間ｔ１が経過すると、
参照電圧レベルをメモリエリアＭ１に記憶している設定
値Ｖｓに設定する（ｎ５）。

メモリエリアＭ１に記憶されている参照電圧レベルの設
定値Ｖｓは時間ｔｓ毎に更新される。このとき、メモリ
エリアＭ４に記憶されている測定距離■、およびメモリ
エリアＭ５〜Ｍ１３に記す、αされている過去の測定距
離Ｌ１〜Ｌ９の平均値Ｌｍが演算される（ｎ８）。ＲＯ
Ｍ４には測定距離と参照電圧レベルとの関係が記憶され
ており、測定距離の平均値Ｌｍに応じた参照電圧レベル
を読み出し、設定値ＶｓとしてメモリエリアＭ１に記憶
する（ｎ９）。ここで時間ｔｓ毎に設定値Ｖｓを更新す
るのは、参照電圧レベルが頻繁に変化するのを防止する
ためであり、時間ｔｓＯ値としてはＩＳ程度が適当であ
ると思われる。

距離測定時に参照電圧レベルは第４図（Ｂ）に波形４２
で示すように、測定開始時ｔＱから時間ｔ１が経過する
まで最大値Ｖｍにされ、その後設定値Ｖｓにされる。こ
れによって、超音送信時に送信器１から受信器２に直接
伝播するノイズを受信信号と誤検出することを防止でき
る。尚、受信信号はアンプ１２で増幅された後検波回路
１１により検波されるため、コンパレータ９には第４図
（Ｂ）に破線で示す波形の受信信号４３（エンベロープ
信号）が入力される。

次いで、フラグＦの状態がチェックされる（ｎ１０）。

フラグＦがセ・ストされている場合には設定値Ｖｓが最
小値Ｖｎであるか否かのチェックを行い（ｎｌｌ）、設
定値Ｖｓが最小値Ｖｎでない場合には設定値ＶｓＯ値を
αだけ減算しくｎ１２）、反射波の受信をチェックする
（ｎ１３）。尚、フラグＦがリセット状態である場合ま
たは設定値Ｖｓが最小値Ｖｎである場合には直接反射波
の受信をチェックする。

反射波の受信のチェックとはコンパレータ９からの検出
データの有無のチェックであり、反射波を受信していな
い場合には時間仁２が経過したか否かのチェックを行う
（ｎ１４）。ここで計時される時間ｔ２は超音波測定装
置が測定し得る最大距離に応じて決定される時間である
。即ち、超音波測定装置が測定可能な最大距離の２倍の
距離を超音波が伝播する間に必要な時間であり、超音波
が１ｍｓに３４０ｍｍ進行することから演算できる。例
えば、測定可能な最大距離が１５０ｃｍである場合には
、その距離の検出に際し超音波は３００ｃｍ進行しなけ
ればならず、約８．８ｍｓを必要とする。実際はこれに
若干の誤差を加え１０ｍ５とするのが適当である。

以上において、ＲＡ　Ｍ　５のＭ４〜Ｍ　１３がこの発
明の記憶手段に相当し、ｎ８およびｎ９が同じく参照電
圧設定手段に相当する。以上のようにして、距離の測定
開始後時間ｔ１が経過するとｎ５〜ｎｌｏ　（ｎｉｌ、
ｎ１２）→ｎ１３→ｎ１４→ｎ５の動作を繰り返し行い
、設定値Ｖｓを参照電圧レベルとして反射波の受信をチ
ェックする。反射波を受信するとフラグＦをリセットし
くｎ１６）、この時のタイマＴの値を読み出してメモリ
エリアＭ３に記憶する（ｎｌ？）。次いで受信時間Ｔか
ら測定距離りを求め（ｎ１８）、次の距離測定の開始を
待機する。

測定開始後反射波を受信せずに時間ｔ２が経過するとフ
ラグＦがセントされる。このため次の距離測定時にはｎ
ｌｏ→ｎｉｌ、ｎ１２に進み参照電圧レベルは第４図（
Ｃ）に示す波形４４のようになる。即ち、前回の測定時
に受信信号を検出しなかった場合には、今回の測定時に
参照電圧レベルの設定値Ｖｓがαだけ減少される。これ
によって、対象物２１の反射率が変化し、測定距離の変
化を伴わずに受信信号が減衰した場合にも適当な参照電
圧レベルを設定でき、確実に距証の測定を行うことがで
きる。

尚、本実施例ではメモリエリアＭ５〜Ｍ１３に過去の測
定路ｑＬ１〜Ｌ９を記憶し、過去１０回の測定距離の平
均Ｌｍをもとに参照電圧レベルの設定値Ｖｓを決定して
いたが、メモリエリアＭ４に記憶されている前回の測定
路ＡＩＬのみから参照電圧レベルの設定値Ｖｓを設定す
るようにしてもよい。

（ｈ１発明の効果 この発明によれば、前回または前回までの測定距離を基
にして受信信号レベルに最適な参照電圧レベルを設定す
ることができるため、常に正確な距離を測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

のメモリマツプ、第３図は同超音波測定装置の動作を示
すフローチャート、第４図（Ａ）は同超音波測定装置の
送信波の波形を示す図、第４図（Ｂ）および（Ｃ）は同
超音波測定装置の比較部における参照電圧および受信信
号の波形を示す図である時。 １−送信器、２−受信器、 ９−コンパレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　超音波を所定の周期で対象物に対して送信する
   送信部と、対象物からの反射波を受信し受信信号と参照
   電圧とを比較する比較部を含む受信部と、を備え、送信
   タイミングから受信部での受信信号が参照電圧を越える
   時までの時間に基づいて対象物との間の距離を測定する
   超音波測定装置において、 前回測定時または前回測定時までの測定距離データを記
   憶する記憶手段と、記憶手段に記憶している測定距離デ
   ータに基づいて今回測定時の参照電圧レベルを設定する
   参照電圧設定手段と、を設けてなる超音波測定装置。