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JP2849417B2 - 超音波検知器 - Google Patents

超音波検知器

Info

Publication number
JP2849417B2
JP2849417B2 JP1303979A JP30397989A JP2849417B2 JP 2849417 B2 JP2849417 B2 JP 2849417B2 JP 1303979 A JP1303979 A JP 1303979A JP 30397989 A JP30397989 A JP 30397989A JP 2849417 B2 JP2849417 B2 JP 2849417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
frequency
signal
ultrasonic
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1303979A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03162691A (ja
Inventor
直哉 東
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
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
Priority to JP1303979A priority Critical patent/JP2849417B2/ja
Publication of JPH03162691A publication Critical patent/JPH03162691A/ja
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Publication of JP2849417B2 publication Critical patent/JP2849417B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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、特に複数の超音波周波
数を利用して物体を検知する超音波検知器に関する。
〔従来の技術〕
従来、超音波検知器は超音波パルスを送波するととも
に、物体からの反射波を受波し、この送受波の時間差か
ら物体までの距離等を検知するようにしている。すなわ
ち、第6図に示すように、発振回路22は周期発振回路21
からのタイミングパルスを受けて該タイミングパルスの
発生期間中、一定周波数のキャリアの発振を行う(第7
図、波形r)。この発振回路22からの発振出力は送波増
幅回路23により増幅され、送受波器24により超音波パル
スに変換されて送波される。
そして、この超音波パルスが物体で反射され、その反
射波が送受波器24により受波されると、受波増幅回路25
により増幅され、(第7図、波形u)、検波回路26にて
包絡線検波された後、一定レベル以上の信号が物体信号
としてコンパレータ27から出力される(第7図、波形
w)。一方、検知ゲート回路28から検知ゲートパルスが
検知処理回路29に出力される(第7図、波形s)。
そして、この検知ゲートパルスsの入力期間中に得ら
れた物体信号W1により、検知処理回路29で上記物体信号
W1と送波タイミングの時間差に基づいて物体までの距離
が計算され、その信号が出力回路30に出力されて物体の
有無および物体までの距離等が表示等される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、従来の送波器は超音波パルスを間欠的に送
波するため、第7図の波形U0に示すように、送波終了後
に送受波器24への電力供給を停止しても漸減的に振動を
T0期間接続する残響が発生し、送受波器24からの送波が
ある時間持続し、この残響が受波側に混入する。従っ
て、上記T0期間経過後に検知ゲートパルスを生成しなけ
ればならないため、近距離の物体を検知することができ
なかった。一方、近距離の物体をできるだけ検知可能に
する目的でゲートパルスを送波時点に近づけると、残響
U0が検知ゲートパルス内まで残り、誤検知する虞れが生
じていた。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、周波数
が変化する連続波の超音波を送波させて物体までの距離
を確実に検出す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、本発明は、超音波を連続
的に送波するとともに、物体からの反射波を受波する超
音波検知器であって、第1、第2の周波数の信号を交互
に出力するとともに、出力周期をランダムに変更する信
号発生手段と、第1、第2の周波数の信号を増幅して上
記第1、第2の周波数で超音波信号の送波を行う送波手
段と、上記送波する超音波の第1、第2の周波数に応じ
た電圧を発生する第1のF−V変換手段と、上記受波し
た反射波の第1、第2の周波数に応じた電圧を発生する
第2のF−V変換手段と、上記第1のF−V変換手段と
上記第2のF−V変換手段の出力から位相差を求める位
相差検知手段と、上記求めた位相差から上記物体までの
距離を算出する距離算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、第1の周波数の超
音波が送波され、次いで第2の周波数の超音波が送波さ
れる。送波された超音波の第1の周波数(または第2の
周波数)に応じた電圧波形と受波された超音波の第1の
周波数(または第2の周波数)に応じた電圧波形とか
ら、両電圧波形の位相差が検知され、求めた位相差から
物体までの距離が算出される。そして、第1、第2の周
波数の信号の出力周期がランダムに変更設定されている
ので周期期に発生するノイズが受波信号中の同じ時間に
繰り返し発生することがなくなり、物体を誤検知するこ
とがなくなる。
〔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。
発振回路1はキャリア信号の発振周波数を周波数f1
ら周波数f2まで、いわゆるチャープ状に連続変化させる
動作を一定周期で繰り返すものである(第2図、波形
a)。該発振回路1からの発振信号は送波増幅回路2お
よびF−V変換回路7に出力される。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波器3を励振さ
せるものである。送波器3は超音波振動子等からなり、
送波増幅回路2からの励振信号を超音波に変換して送波
するものである。受波器4は超音波振動子等からなり、
物体からの反射波を受波して受波増幅回路5に出力する
ものである。
受波増幅回路5は受波器4で受波された微弱信号をF
−V変換回路6にて処理可能なレベルまで増幅し、F−
V変換回路6に出力するものである。F−V変換回路6
は受波信号の周波数に応じた、例えば銀歯状の電圧を発
生して減算回路8に出力するものである(第2図、波形
c)。また、F−V変換回路7は発振回路1からの発振
信号の周波数に応じた、例えば鋸歯状の電圧を発生して
減算回路8に出力するものである(第2図、波形b)。
減算回路8はF−V変換回路7の出力電圧信号bからF
−V変換回路6の出力電圧信号cを減算し(第2図、波
形d)、この減算結果を距離検出回路9に出力するもの
である。すなわち、第2図の波形dに示すように、減算
回路8はF−V変換回路7の出力電圧信号bがF−V変
換回路6の出力電圧信号cよりも高い期間でハイレベル
を出力し、逆にF−V変換回路7の出力電圧信号bがF
−V変換回路6の出力電圧信号cよりも低い期間T1でロ
ーレベルを出力するものである。
距離検出回路9は上記減算回路8のローレベル出力期
間T1(第2図、波形d)に基づいて物体までの距離を算
出し、この距離信号を出力回路10に出力するものであ
る。出力回路10は上記算出された距離信号を出力するも
のである。
なお、上記構成では送波および受波をそれぞれ送波器
3および受波器4で行うようにしたが、送波器3および
受波器4に代えて1個の送受波器で送波および受波を行
うようにしてもよい。
次に、第1実施例の動作について第2図を用いて説明
する。
発振回路1が発振を開始すると、発振出力aが送波増
幅回路2で増幅されて送波器3から超音波の送波が開始
される。この送波された超音波は、上述したように周波
数f1から周波数f2までの連続変化を一定周期で繰り返す
連続波である。
そして、この連続波が物体で反射し、その反射波が受
波器4で受波されると、受波増幅回路5で増幅された
後、F−V変換回路6から鋸歯状の電圧信号cが出力さ
れる。一方、F−V変換回路7からは上記発振出力aに
応じた鋸歯状の電圧信号bが出力される。上記F−V変
換回路6の電圧信号cとF−V変換回路7の電圧信号b
は送波器3および受波器4と物体までの距離に応じた位
相差を有する。減算回路8の出力は、第2図の波形dに
示すように、上記位相差に応じたT1期間ローレベルにな
る。そして、この減算回路8のローレベル出力期間T1
データに基づいて距離検出回路9で物体までの距離が算
出され、出力回路10に距離信号が出力される。
この第1実施例では、連続変化する超音波(送波)お
よび反射波(受波)の周波数をF−V変換回路7,6でそ
れぞれ電圧に変換し、これらの鋸歯状の電圧信号波形の
位相差から物体までの距離を算出するようにしたので、
例えば、連続的に発生する一定周波数のノイズが重畳さ
れても鋸歯状の電圧信号波形は変わらず、該ノイズの影
響を除去することができる。
なお、第1実施例における送波器3から送波される超
音波を周波数f2から周波数f1までチャープ状に連続変化
する動作を一定周期で繰り返し行うようにしてもよい。
次に、本発明の第2実施例について第3図を用いて説
明する。なお、第2実施例の全体回路図は第1実施例の
全体回路図と同様の構成をなす。
第2実施例では、発振回路1は、第3図の波形eに示
すように、第1の周波数f1と第2の周波数f2(>f1)の
発振信号を一定周期で変化させて出力するようになされ
ている。従って、第3図の波形gに示すように、F−V
変換回路7からの出力電圧信号gは発振回路1から第1
の周波数f1の発振信号が出力されている期間、V1電圧に
なり、一方、第2の周波数f2が出力されている期間、V2
電圧(>V1)になる。
一方、第3図の波形hに示すように、F−V変換回路
6の出力電圧信号hは送波器3および受波器4から物体
までの距離に応じた、例えばT2期間の位相差を有する。
このため、第3図の波形iに示すように、減算回路8の
出力は第1の周波数f1から第2の周波数f2に変化された
ときに上記T2期間の正極性パルスを出力するとともに、
第2の周波数f2から第1の周波数f1に変化されたときに
T2期間の負極性パルスを出力する。そして、この減算回
路8からの出力パルス幅T2のデータに基づいて距離検出
回路9で物体までの距離が算出され、出力回路10に距離
信号が出力される。
この第2実施例では、発振回路1が2種類の周波数
f1,f2を一定周期で変化させて出力するので、発振回路
1は2種類の周波数を発振可能に構成するだけでよく、
回路構成を第1実施例よりも簡単にすることができる。
また、特定周波数による位相差のみ抽出するので、周波
数の変動するノイズの影響を除去することができる。
次に、本発明の第3実施例について第4図を用いて説
明する。なお、第3実施例の全体回路図は第1実施例の
全体回路図と同様の構成をなす。
第3実施例では、発振回路1は、第4図の波形jに示
すように、第1の周波数f1と第2の周波数f2(>f1)の
発振信号を不定の周期(ランダム周期)で変化させて出
力するようになされている。従って、第4図の波形kに
示すように、F−V変換回路7の出力電圧信号kはV1
圧の出力期間、およびV2電圧(>V1)の出力期間がそれ
ぞれ不定になる。
一方、第4図の波形lに示すように、F−V変換回路
6の出力電圧信号lは送波器3および受波器4から物体
までの距離に応じた、例えばT3期間の位相差を有する。
このため、第3図の波形iに示すように、減算回路8か
ら上記T3期間の正極性パルスと負極性パルスが第1の周
波数f1および第2の周波数f2の変化タイミング毎に交互
に出力される。そして、この減算回路8からの出力パル
ス幅T3のデータに基づいて距離検出回路9で物体までの
距離が算出され、出力回路10に距離信号が出力される。
この第3実施例では、ランダム周期で第1の周波数f1
および第2の周波数f2を変化させるので、周囲的に発生
するノイズの影響を除去することができる。
次に、本発明の第4実施例について第5図を用いて説
明する。なお、第4実施例の全体回路図は第1実施例の
全体回路図と同様の構成をなす。
第4実施例では、発振回路1は、第5図の波形nに示
すように、例えば周波数f1〜f3(f1<f2<f3)からなる
3種類の周波数を一定周期T4毎にランダムに出力(変
化)するようになされている。従って、第5図の波形o
に示すように、F−V変換回路7の出力電圧信号oは一
定期間T4毎に変化する。
一方、第5図の波形pに示すように、F−V変換回路
6の出力電圧信号pは送波器3および受波器4から物体
までの距離に応じた、例えばT5期間の位相差を有する。
このため、第5図の波形qに示すように、減算回路8は
周波数f1〜f3の変化タイミング毎に上記T5期間の正極性
パルスあるいは負極性パルスを出力する。そして、この
減算回路8からの出力パルス幅T5のデータに基づいて距
離検出回路9で物体までの距離が算出され、出力回路10
に距離信号が出力される。
この第4実施例では、3種類の周波数信号を一定周期
T4毎にランダムに変化させて出力するので、第3実施例
と同様に周期的に発生するノイズの影響を除去すること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第1、第2の周波数を交互に連続波
として送波する構成を採用したので、パルス波の場合に
おける送波直後の残響の影響を受けることなく近距離の
物体を確実に検知することができ、かつ第1、第2の周
波数の信号の出力周期をランダムに変更設定するので周
期期に発生するノイズを受波信号中の同じ時間に繰り返
し発生させなくし、この結果物体の誤検知防止が図れ
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
図は本超音波検知器の動作の第1実施例を示す波形図、
第3図は本超音波検知器の動作の第2実施例を示す波形
図、第4図は本超音波検知器の動作の第3実施例を示す
波形図、第5図は本超音波検知器の動作の第4実施例を
示す波形図、第6図は従来の超音波検知器の全体回路
図、第7図は従来の超音波検知器の動作を示す波形図で
ある。 1……発振回路、2……送波増幅回路、3……送波器、
4……受波器、5……受波増幅回路、6,7……F−V変
換回路、8……減算回路、9……距離検出回路、10……
出力回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 15/32 - 15/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波を連続的に送波するとともに、物体
    からの反射波を受波する超音波検知器であって、第1、
    第2の周波数の信号を交互に出力するとともに、出力周
    期をランダムに変更する信号発生手段と、第1、第2の
    周波数の信号を増幅して上記第1、第2の周波数で超音
    波信号の送波を行う送波手段と、上記送波する超音波の
    第1、第2の周波数に応じた電圧を発生する第1のF−
    V変換手段と、上記受波した反射波の第1、第2の周波
    数に応じた電圧を発生する第2のF−V変換手段と、上
    記第1のF−V変換手段と上記第2のF−V変換手段の
    出力から位相差を求める位相差検知手段と、上記求めた
    位相差から上記物体までの距離を算出する距離算出手段
    とを備えたことを特徴とする超音波検知器。
JP1303979A 1989-11-21 1989-11-21 超音波検知器 Expired - Lifetime JP2849417B2 (ja)

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JPH03162691A JPH03162691A (ja) 1991-07-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4940693A (ja) * 1972-08-23 1974-04-16
JPS59111074A (ja) * 1982-12-16 1984-06-27 Omron Tateisi Electronics Co 移動物体感知装置

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