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JP2771570B2 - 超音波検知器 - Google Patents

超音波検知器

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Publication number
JP2771570B2
JP2771570B2 JP1015726A JP1572689A JP2771570B2 JP 2771570 B2 JP2771570 B2 JP 2771570B2 JP 1015726 A JP1015726 A JP 1015726A JP 1572689 A JP1572689 A JP 1572689A JP 2771570 B2 JP2771570 B2 JP 2771570B2
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JP
Japan
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signal
circuit
output
detection
transmitter
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JP1015726A
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JPH02195286A (ja
Inventor
肇 佐々木
正之 林
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JPH02195286A publication Critical patent/JPH02195286A/ja
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波検知器に係り、特に送波器の凍結等に
よる物づまりを検出する超音波検知器に関する。
〔従来の技術〕
通常、超音波検知器に用いられる送波器は正常であれ
ば、送波器への電力供給を停止しても漸減的に振動を持
続する残響が発生し、このため、送波器からの送波があ
る時間持続される。
一方、凍結あるいはワックス等の物づまりにより送波
器に異常が発生すると、上記残響レベルが正常時よりも
早く減衰することが知られている。
この点に着目して送波器の異常を検出する手段とし
て、従来は物標からの反射波を受波器により受波し、例
えば、この反射波のレベルが所定レベル以上である期間
にハイからローに反転して反射波の有無を検出する検波
回路を用いて検波した後、この検波信号の変動に基づい
て送波器の異常を検出するようにしたものがある。
すなわち、第9図に示すように、送波器の正常時には
送波パルス幅よりも長い時間T1だけ検波回路の出力はロ
ーになる。一方、送波器への物づまりによる異常が発生
すると残響レベルは急激に減衰し、このため、正常時の
検波終了時点t11よりも時間T2だけ早い時点t10で検波回
路の出力がローからハイに戻る。したがって、この検波
回路の出力がローからハイに戻る時点を検出することに
より送波器の異常の有無が検出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、従来の送波器は僅かな物づまりでは残響レ
ベルの減衰量が正常時と比べて余り差がないために上記
時間差T2が小さく異常検出の感度が悪いといった問題が
ある。
本発明は、上記問題を解消するもので、凍結等による
物づまりを感度よく検出することができる超音波検知器
を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本願発明は所定時間だけ
増幅されたキャリア周波数の信号で送波器を励振し、超
音波パルスの送波を行うとともに、物標からの反射波を
受波し、検波して反射信号の検出を行う超音波検知器に
おいて、上記送波器の励振に伴う残響信号を上記キャリ
ア周波数の信号のまま入力し、入力された信号のレベル
が予め設定したレベル以上の期間だけ出力するレベル検
出手段と、上記所定時間終了から予め設定した時間経過
後に、少なくとも上記キャリア周波数の一波長よりも長
いゲートを用いて上記レベル検出手段の出力信号の有無
を検出する信号有無検出手段とを備えたものである。
(作用) 上記構成の超音波検知器によれば、所定時間だけ増幅
されたキャリア周波数の信号で送波器が励振されて超音
波パルスの送波が行われ、物標から帰来する反射波が受
波され、検波されて反射信号の検出が行われる。異常の
有無検知に際しては、上記送波器の励振の伴う残響信号
が上記キャリア周波数の信号のまま入力され、この入力
されたキャリア信号のレベルが予め設定したレベル以上
の期間だけ検出されてパルス状の信号として出力され
る。そして、上記所定時間終了から予め設定した時間経
過後に、少なくとも上記キャリア周波数の一波長よりも
長いゲートを用いて上記レベル検出手段の出力信号の有
無の検出が行われる。信号があれば送受波器は正常とさ
れ、信号無しであれば異常とされる。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る超音波検知器の全体回路図であ
る。
超音波検知器は発振回路1、送波増幅回路2、送受波
器3、受波増幅回路4、検波整形回路5、異常検出部6
および中央制御部7から構成される。
発振回路1は中央制御部7からの送波トリガを受けて
所定時間だけ予め設定された周波数でキャリアの発振を
行うものである。送波増幅回路2は発振回路1からの発
振出力を増幅して送受波器3を励振させるものである。
送受波器3は超音波振動子等からなり、送波増幅回路2
からの送波信号を超音波パルスに変換して送波するとと
もに物標Fからの反射波を受波するものである。
受波増幅回路4は送受波器3で受波した微弱信号を検
波整形回路5にて処理可能なレベルまで増幅するもので
ある。検波整形回路5は受波増幅回路4からの受波信号
を包絡線検波するもので、この検波信号から一定レベル
以上の信号を物標信号としてパルス出力し、中央制御部
7へ出力するものである。中央制御部7は検波整形回路
5からの物標信号の有無および必要に応じて送波と受波
との時間差に基づいて物標Fまでの距離を検出する。
異常検出部6は下記検出パルス出力手段71からの検出
パルス信号が入力されたときに送受波器3の送波直後の
残響レベルが予め設定したレベル以上であるかどうかを
示す検出信号を中央制御部7へ出力するものである。
中央制御部7は一定あるいは任意の周期の送波トリガ
を発振回路1へ出力して送波および受波を行わすもので
ある。また、中央制御部7は検出パルス出力手段71を有
し、送受波器3に異常が生じたときは異常検出部6から
の検出信号に基づいて表示部等に警報信号を出力させる
ようにしている。検出パルス出力手段71は中央制御部7
から送波トリガが送出された後、予め設定した時間が経
過したときに検出パルス信号を出力するものである。
なお、上記構成では送波および受波を送受波器3で行
うようにしたが、送受波器3に代えて送波器と受波器と
をそれぞれ別個に構成し、送波器により超音波パルスを
送波するとともに、受波器により反射波を受波するよう
にしてもよい。
次に、上記異常検出部6の第1実施例について第2図
を用いて説明する。
異常検出部6は比較器8、アンド回路9および単安定
マルチ回路10を有している。比較器8の“+”端子には
送受波器3が接続され、“−”端子には電源電圧+Bを
分圧する抵抗R1,R2の中点が接続されている。そして、
この比較器8は送受波器3の送波レベルが抵抗R1,R2
よる分圧電圧以上の期間だけハイを出力するようにして
いる。
アンド回路9の一方の入力端子には比較器8の出力端
子が、他方の入力端子には検出パルス出力手段71の出力
端子が接続され、アンド回路9の出力端子は単安定マル
チ回路10の入力端子に接続されている。このアンド回路
9は、検出パルス出力手段71からの検出パルス信号の入
力期間中に比較器8の出力がハイになると、ハイを出力
する。
単安定マルチ回路10はアンド回路9の出力がローから
ハイに反転すると、予め設定された時間だけ中央制御部
7にハイを出力するものである。
次に、異常検出部6の動作について、送受波器3に物
づまりのない正常な場合を第5図を用いて説明する。
送受波器3の送波レベルが抵抗R1,R2により分圧設定
された閾値V1を越えると、その越えた期間だけ比較器8
からハイがパルス状に出力される。
検出パルス出力手段71は、送波トリガ送出終了時点t0
から予め設定された時間経過後のt1時点からt3時点の期
間内に検出パルス信号を発生し、アンド回路9に入力す
る。そして、例えば、この期間内に比較器8から出力さ
れたパルスS1,S2がアンド回路9から出力される。ま
た、この期間内の最初のパルスS1の立ち上がり時点t2
ら、予め設定された時間幅T3のパルスが単安定マルチ回
路10から中央制御部7に検出信号として出力される。
中央制御部7はt0時点から、予め設定された時間経過
後の時点t4から予め設定された時間幅T4の期間内に、単
安定マルチ回路10の検出信号がハイがローかの判定を行
い、ハイの場合には送受波器3が正常な状態であると判
断する。
なお、検出パルス出力手段71からの検出パルス信号は
送波トリガ送出後の残響レベルを検出するためのものな
ので、キャリアの一周期分以上の幅を有する。
次に、送受波器3に物づまりが生じた異常な場合につ
いて第6図を用いて説明する。
上記検出パルス信号がアンド回路9に入力されたとき
の上記残響レベルは、送受波器3の物づまりにより正常
時に比べてより急激に減衰しているので比較器8の閾値
V1以下になる。したがって、アンド回路9の出力はロー
のままである。
このため、単安定マルチ回路落10の出力もローのまま
であり、中央制御部7はt4時点から時間幅T4の期間内の
単安定マルチ回路10の検出信号をローと判定して送受波
器3に物づまりが生じた状態と判断し、物づまりを示す
警報信号を出力する。
このように、単安定マルチ回路10により上記閾値V1
越えたことを所定時間保持するようにしたので、中央制
御部7による検出、判定処理に特に高速性が必要でな
く、より正確に送受波器3への物づまりの有無を判定す
ることができる。
次に、異常検出部6の第2実施例について第3図を用
いて説明する。この実施例は第2図の単安定マルチ回路
10に代えて積分回路と比較器11で構成したものである。
なお、図中、第2図と同一符号は同一物を示す。
アンド回路9の出力端子は抵抗R3を介してトランジス
タQ1のベースに接続され、エミッタはグランドに接続さ
れている。また、コレクタは抵抗R5を介して電源電圧+
Bに接続されるとともに、比較器11の“−”端子に接続
されている。さらに、ベース,エミッタ間には抵抗R4
接続されている。比較器11の“+”端子は電源電圧+B
を分圧する抵抗R6,R7の中点に接続され、また、比較器1
1の出力端子は中央制御部7に接続されている。
そして、トランジスタQ1のコレクタ電圧が抵抗R6,R7
により設定された閾値V2以下になると、比較器11の出力
はローからハイに反転する。
なお、比較器11の“−”端子には積分用のコンデンサ
C1が並列接続されている。
次に、この異常検出部6の動作について第7図を用い
て説明する。
送受波器3に物づまりのない正常な場合、検出パルス
出力手段71からアンド回路9に検出パルス信号が入力さ
れた期間内に送受波器3の残響レベルが比較器8の閾値
V1を越えると、比較器8からの、例えば、パルスS1,S2
がアンド回路9より出力される。
このパルスS1の立ち上がり時点t2でトランジスタQ1
オンしてコレクタがローになり比較器11の出力がローか
らハイに反転する。また、上記パルスS1,S2間のロー期
間中ではトランジスタQ1がオフになり電源電圧+Bによ
り抵抗R5を介してコンデンサC1が充電される。さらに、
パルスS2の立ち上がり時点ではトランジスタQ1が再びオ
ンしてコレクタがローになりコンデンサC1が放電され
る。
そして、パルスS2の立ち下がり時点でトランジスタQ1
がオフにされ、再びコンデンサC1が充電される。そし
て、トランジスタQ1のコレクタ電圧が比較器11の閾値V2
に達した時点t5で、比較器11の出力がローになる。
比較器11の出力は送波トリガの送出終了時点t0から予
め設定された時間経過後のt4時点から時間幅T4の期間内
でハイであり、その結果、中央制御部7は送受波器3が
正常な状態であると判断する。
一方、送受波器3に物づまりが生じると、残響レベル
は急激に減衰し、閾値V1以下になる。このため、比較器
8の出力はローのままになり、アンド回路9の出力もロ
ーのままである。
このため、トランジスタQ1はオフ状態に保持され、比
較器11の“−”端子はハイのままになる。したがって、
比較器11の出力はローのままであるため、t4時点から時
間幅T4の期間内でローである。この結果、中央制御部7
は送受波器3に物づまりが生じた異常な状態と判定し、
物づまりを示す警報信号を出力する。
このように、単安定マルチ回路10に代えて積分回路お
よび比較器11で構成しても上記第1実施例と同様の効果
が得られる。
次に、異常検出部6の第3実施例について第4図およ
び第8図を用いて説明する。この実施例は第2図のアン
ド回路9と単安定マルチ回路10との機能を中央制御部7
に持たせたものである。なお、図中、第2図と同一符号
は同一物を示す。
すなわち、比較器8の出力端子は直接中央制御部7に
接続される。
中央制御部7は送波トリガの送出終了時点t0から、予
め設定された時間経過後のt1時点からt3時点までの期間
内に発振回路1の発振周期よりも短い周期のタイミング
で比較器8の出力を複数回サンプリングするようにして
いる。そして、上記期間内で比較器8の出力がハイにな
ると、中央制御部7はこれをサンプリングし、送受波器
3には物づまりのない正常な状態であると判断する。
一方、比較器8の出力がローのままであると、中央制
御部7は送受波器3が物づまりの異常な状態である判断
し、物づまりを示す警報信号を出力する。
このように、中央制御部7がt1時点からt3時点の比較
器8の残響レベルを直接判定しているので、回路構成を
簡単にすることができる。
〔発明の効果〕
本発明は、送波器への凍結あるいはワックス等による
物づまりを送波器の残響レベルの状態に基づいて検出す
るので、従来の微弱な受波信号を検波して検出する場合
に比べて異常検出の感度を向上させることができる。
また、送波器の残響レベルは受波信号に比べて大きい
ので、異常判定の閾値レベルを広範囲かつ正確に設定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波検知器の全体回路図、第2
図および第5図,第6図は本発明の異常検出部の第1実
施例を示す回路図および正常な場合、異常な場合の異常
検出部の動作を説明する各波形図、第3図,第7図は本
発明の異常検出部の第2実施例を示す回路図および異常
検出部の動作を説明する波形図、第4図,第8図は本発
明の異常検出部の第3実施例を示す回路図および異常検
出部の動作を説明する波形図、第9図は従来の超音波検
知器の異常検出手段の動作を説明する波形図である。 1……発振回路、2……送波増幅回路、3……送受波
器、6……異常検出部、7……中央制御部、8,11……比
較器、9……アンド回路、10……単安定マルチ回路、71
……検出パルス出力手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−84375(JP,A) 特開 昭57−93271(JP,A) 特開 昭60−117169(JP,A) 特開 昭59−97068(JP,A) 特開 昭54−103074(JP,A) 実開 昭59−27480(JP,U) 特公 昭51−36076(JP,B2) 特公 昭50−23820(JP,B2) 特公 昭62−22108(JP,B2) 実公 平4−54471(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 15/10 G01S 7/52

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定時間だけ増幅されたキャリア周波数の
    信号で送波器を励振し、超音波パルスの送波を行うとと
    もに、物標からの反射波を受波し、検波して反射信号の
    検出を行う超音波検知器において、上記送波器の励振に
    伴う残響信号を上記キャリア周波数の信号のまま入力
    し、入力された信号のレベルが予め設定したレベル以上
    の期間だけ出力するレベル検出手段と、上記所定時間終
    了から予め設定した時間経過後に、少なくとも上記キャ
    リア周波数の一波長よりも長いゲートを用いて上記レベ
    ル検出手段の出力信号の有無を検出する信号有無検出手
    段とを備えたことを特徴とする超音波検知器。
JP1015726A 1989-01-24 1989-01-24 超音波検知器 Expired - Fee Related JP2771570B2 (ja)

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