JPWO2011030389A1 - 超音波検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る超音波検知装置のノイズ弁別の原理を示す図であり、図1(a)に、本実施の形態1に係る超音波検知装置が有するパルサ/レシーバによる送受信波形を、図1(b)に、パルス時間幅tw1を演算するときに使用するパラメータである面積S、最大振幅値Vp、振幅閾値Vthが、反射波信号とノイズ波形上にそれぞれ示されている。
ここで、反射信号Sは、図1(b)の斜線部分を除く面積である。
また、反射信号S、ノイズnにおけるそれぞれのパルス時間幅、ts、tnは、ts>tnの関係にあり、反射信号Sとノイズnが同じタイミングで出現することは稀である。
tw1=2・S/(Vp−Vth)… (1)
超音波センサ11は、例えば、圧電セラミック素子で構成される振動子であり、素子に加わった機械的な力により電極間に力に応じた起電力が発生し、逆に、電極間に電圧を印加すればその大きさに応じて機械的な変位を生じる。このため、パルサ/レシーバ12により電気エネルギーを印加して超音波を発生させ、又は反射により得た超音波エネルギーを電気信号に変換して時間幅検知部13へ供給する。
積分処理部134は、振幅閾値Vth以上の反射信号Sまたはノイズnが連続して発生したときの時間長であるtw1区間中相当における振幅の積分値(面積S=ΣVi)を求めて時間幅演算部135へ供給する。時間幅演算部135には、最大値検知部133からtw1区間中における最大振幅値Vpが供給されており、ここで、上述した演算式(1)によりパルス時間幅tw1を算出してパルス幅弁別部14へ出力する。
時間比較器141は、両入力を比較し、時間幅演算部135により演算出力されるtw1の値がパルス幅弁別閾値Tthを超える場合に反射信号S、時間幅演算部135により演算出力されるtw1の値がパルス幅弁別閾値Tthより小さい場合にノイズnと判定する。
具体的に、弁別処理手段は、時間幅検知部13にて、反射信号Sとノイズnが混在した受波信号において、所定の振幅閾値Vth以上のデータが連続して発生したときの時間長区間(tw1)における各振幅の積分値(面積S)、および最大振幅値Vpを求め、反射信号Sとノイズn波形を二等辺三角形に近似し、積分値Sと最大振幅値Vpとから三角形の底辺長とするパルス時間幅tw1を算出し、パルス幅弁別部14にて、そのパルス時間幅tw1が所定のパルス幅弁別閾値Tthを超えるか否かでノイズを弁別するものである。
図3は、本実施の形態2に係る超音波検知装置のノイズ弁別の原理を示す図であり、図4は、本実施の形態2に係る超音波検知装置の構成を示すブロック図である。
tw2=tw1×Vp/(Vp−Vth) …(2)
図5は、本実施の形態3に係る超音波検知装置のノイズ弁別の原理を示す図であり、図6は、本実施の形態3に係る超音波検知装置の構成を示すブロック図である。
なお、弁別処理は、実施の形態1又は実施の形態2で説明したように、全波整流して得られる反射波Sおよびノイズnの波形形状が矩形でない場合でも、同波形の形状を二等辺三角形で近似し、該近似した二等辺三角形の底辺部分に相当するパルス時間幅を算出することにより、あるいは、更に、その二等辺三角形の相似式から相似二等辺三角形を求め、相似二等辺三角形の底辺長であるパルス時間幅を算出するものである。
Claims (5)
- 対象物に向けてパルサから超音波パルスを送波し、レシーバで受波される反射信号に混入したノイズをパルス時間幅で弁別する超音波検知装置であって、
前記反射信号とノイズの形状を二等辺三角形で近似し、前記近似した二等辺三角形の底辺長に相当するパルス時間幅を算出し、前記算出されたパルス時間幅が、所定のパルス幅弁別閾値を超えるか否かにより前記反射信号とノイズ信号とを弁別する弁別処理を実行する弁別処理手段、
を備えたことを特徴とする超音波検知装置。 - 前記弁別処理手段は、
第1の振幅閾値を超える反射信号又はノイズが連続して発生する区間において求められる各振幅の積分値と、最大振幅値とから、前記二等辺三角形の底辺長であるパルス時間幅を算出することを特徴とする請求項1記載の超音波検知装置。 - 前記弁別処理手段は、
前記近似した二等辺三角形からその底辺長であるパルス時間幅を算出した後、前記近似した二等辺三角形の相似式から相似二等辺三角形を求め、前記相似二等辺三角形の底辺長であるパルス時間幅を算出することを特徴とする請求項1記載の超音波検知装置。 - 前記弁別処理手段は、
前記超音波パルスに同期して、前記ノイズが重畳された反射信号を所定回数加算して得られる反射信号、又は複数回加算して所定の第1の振幅値を超えた反射信号に対し前記弁別処理を実行することを特徴とする請求項1項記載の超音波検知装置。 - 前記弁別処理手段は、
第1の振幅閾値を超える反射信号又はノイズが連続して発生する区間において求められる各振幅の積分値と、最大振幅値とから、前記二等辺三角形の底辺長であるパルス時間幅を算出し、
前記最大振幅値を、所定の第2の振幅閾値を超える振幅のうちの最上位値、上位n個(但し、nは任意の正の整数)の振幅の平均値、もしくは前記最上位値を除く上位n個の振幅の平均値として前記弁別処理を実行することを特徴とする請求項1項記載の超音波検知装置。
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