JPH0723908B2 - Ultrasonic rangefinder - Google Patents
Ultrasonic rangefinderInfo
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- JPH0723908B2 JPH0723908B2 JP60128533A JP12853385A JPH0723908B2 JP H0723908 B2 JPH0723908 B2 JP H0723908B2 JP 60128533 A JP60128533 A JP 60128533A JP 12853385 A JP12853385 A JP 12853385A JP H0723908 B2 JPH0723908 B2 JP H0723908B2
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- JP
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- circuit
- wave
- ultrasonic
- distance
- output
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は超音波距離計、さらに詳しくは、超音波を送出
してはその超音波の物体での反射波を受信して送受の時
間差に基づいて物体までの距離を求める超音波距離計に
関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic range finder, and more specifically, it transmits an ultrasonic wave, receives a reflected wave of the ultrasonic wave from the object, and detects an object based on a time difference between transmission and reception. The present invention relates to an ultrasonic range finder that calculates the distance to.
[背景技術] 一般にこの種の超音波距離計においては、距離計本体か
ら送出された超音波が物体により反射されたときに、そ
の反射波を検出して物体までの距離を検出するようにし
ているものであり、通常は物体からの反射波が距離計本
体で再反射されることにより多重反射を生じている。こ
うした多重反射による誤動作を避けるため、反射波を受
信する受信可能期間を送波手段から超音波を送出して
後、所定時間幅に設定するとともに、その反射波のレベ
ルが所定レベル以上であるときのみ物体からの正規の反
射波であるとみなすようにした超音波距離計が従来より
提供されている。BACKGROUND ART Generally, in this type of ultrasonic rangefinder, when an ultrasonic wave transmitted from a rangefinder main body is reflected by an object, the reflected wave is detected to detect the distance to the object. The reflected waves from the object are usually reflected again by the body of the rangefinder to cause multiple reflections. In order to avoid such a malfunction due to multiple reflection, when the receivable period for receiving the reflected wave is set to a predetermined time width after the ultrasonic wave is sent from the wave sending means, and the level of the reflected wave is equal to or higher than the predetermined level. Conventionally, an ultrasonic range finder has been provided, which is regarded as a regular reflected wave from an object.
しかしながら、距離計本体から物体までの距離が非常に
近い場合には、多重反射における2次以上の反射波のレ
ベルが大きくなり、また受信可能期間内に1次反射波が
受信されずに2次以上の反射波が受信されることがあ
り、誤動作が生じるものである。つまり、時刻t0におい
て送波手段から超音波パルスが発生し、その後時刻t1か
ら時刻t2までが受信可能期間であるとし、時刻t3におい
て1次反射波が距離計本体に到達したとする。この場合
に、t0<t1<t3<t2であれば物体までの距離測定が行な
えるが、t0<t3<t1<t2であれば受信可能期間には1次
反射波が受信されず2次以上の反射波が初めて受信され
ることになり、しかもその反射波のレベルが所定レベル
以上となるから、測定距離が実際の距離の整数倍にな
り、実際の距離が求められないという問題が生じる。However, when the distance from the body of the rangefinder to the object is very short, the level of the reflected wave of the second or higher order in the multiple reflection becomes large, and the primary reflected wave is not received within the receivable period and the secondary reflected wave is not received. The above reflected waves may be received, resulting in malfunction. That is, it is assumed that the ultrasonic wave pulse is generated from the transmitting means at time t 0 , then the receivable period is from time t 1 to time t 2 , and the primary reflected wave reaches the rangefinder main body at time t 3 . To do. In this case, if t 0 <t 1 <t 3 <t 2 , the distance to the object can be measured, but if t 0 <t 3 <t 1 <t 2 , the primary reflection occurs during the receivable period. Since the wave is not received and the reflected wave of the second or higher order is received for the first time, and the level of the reflected wave exceeds the predetermined level, the measured distance becomes an integral multiple of the actual distance, and the actual distance becomes The problem of not being asked arises.
[発明の目的] 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、測定限界距離を設定して測定
限界距離よりも近い距離では測定を行なわないように
し、測定値の信頼性を高めた超音波距離計を提供するこ
とにある。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and its main purpose is to set a measurement limit distance and not perform measurement at a distance shorter than the measurement limit distance. Thus, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic range finder with improved reliability of measured values.
[発明の開示] 本発明においては、間欠的に超音波パルスを送出する送
波手段と、送波手段より送出された超音波の物体からの
反射波を受信する受波手段と、送波手段から超音波パル
スが送出されてからその反射波が受波手段で受信される
までの時間差に基づいて物体までの距離を算出する演算
手段と、演算手段により算出された距離を表示する表示
手段とを備えた超音波距離計において、受波手段は受信
した超音波に対応した受信信号を増幅する増幅回路と、
送波手段より超音波パルスを送出した後に規定時間が経
過してから開始される所定の開放期間に増幅回路の出力
レベルを判定し、開放期間において増幅回路の出力レベ
ルが所定レベル以上になると増幅回路の出力を演算手段
に入力して超音波の送波から受波までの時間差により物
体までの距離を求めさせ、開放期間において増幅回路か
ら上記所定レベル以上の入力がないと開放期間の終了後
に測定不能を報知する出力を発生する判定回路と、超音
波パルスの1次反射波に対応する受信信号が上記所定レ
ベル以上となり且つ2次反射波が上記所定レベル以下と
なるように増幅回路の最小増幅率を設定するとともに判
定回路の開放期間において1次反射波に対する増幅回路
の出力レベルを物体までの距離によらず略一定に保つよ
うな変化率で増幅回路の増幅率を上記最小増幅率から時
間の経過とともに次第に増大させる増幅率制御手段とを
備えた超音波距離計を開示する。DISCLOSURE OF THE INVENTION In the present invention, a wave sending unit that intermittently sends out ultrasonic pulses, a wave receiving unit that receives a reflected wave of an ultrasonic wave sent from the wave sending unit, and a wave sending unit. A calculation means for calculating the distance to the object based on the time difference from the transmission of the ultrasonic pulse to the reception of the reflected wave by the receiving means; and a display means for displaying the distance calculated by the calculation means. In the ultrasonic range finder provided with, the receiving means is an amplification circuit for amplifying a received signal corresponding to the received ultrasonic wave,
The output level of the amplifier circuit is determined during a predetermined open period that starts after the specified time has elapsed after the ultrasonic wave pulse is transmitted from the wave transmission means, and amplification is performed when the output level of the amplifier circuit exceeds the predetermined level during the open period. After inputting the output of the circuit to the calculating means, the distance to the object is obtained from the time difference from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the ultrasonic wave, and if there is no input above the predetermined level from the amplification circuit during the open period, after the open period ends The determination circuit that generates an output notifying that measurement is impossible, and the minimum of the amplification circuit so that the reception signal corresponding to the primary reflected wave of the ultrasonic pulse is above the predetermined level and the secondary reflected wave is below the predetermined level Amplification is set and amplification is performed at a rate of change that keeps the output level of the amplification circuit for the primary reflected wave substantially constant regardless of the distance to the object during the open period of the judgment circuit. The amplification factor of the road discloses an ultrasonic distance meter and a gain control means for increasing gradually with time from the minimum gain.
上記構成によれば、開放期間の開始時点では増幅回路の
増幅率が最小になるのであり、この増幅率は、測定限界
の最小距離において受波レベルが比較的高い1次反射波
であれば判定回路を通過し、受波レベルの低い2次以上
の反射波では判定回路を通過できないように設定してあ
る。また、超音波パルスの送波から経過時間が長いほど
遠方での反射波を受波することになり、超音波パルスが
遠方で反射されるほど受波レベルは小さくなるから、判
定回路の開放期間において時間の経過に伴って増幅率を
増大させ、受波レベルにかかわらず1次反射波に対する
判定回路への入力レベルを略一定に保つようにしてい
る。したがって、物体までの距離によらず判定回路では
開放期間中に同じ判定条件で1次反射波と2次以上の反
射波とを識別し、物体までの距離にかかわらず2次以上
の反射波が演算手段に入力されるのを防止することがで
きる。結局、2次以上の反射波による誤った値の測定が
防止されるのである。また、超音波パルスを送波した後
に規定時間が経過してから開放期間を開始し、かつこの
開放期間に1次反射波は通過させるが2次以上の反射波
は通過させないように増幅率を設定していることによっ
て、1次反射波に対する増幅回路の出力レベルが、物体
までの距離にかかわりなく開放期間中では略一定に保た
れるのである。したがって、開放期間で規制される測定
範囲よりも近距離側に物体が存在し、その物体の超音波
に対する反射率が一般的な部材よりも相当に大きいよう
な場合であっても測定範囲外として無視することがで
き、測定範囲内に存在する物体についてのみ確実な距離
測定が行なえるのである。しかも、判定回路では開放期
間中に1次反射波の入力がなければ開放期間の終了後に
測定不能を報知する出力を発生するから、物体が測定範
囲内になければ測定不能であることを報知することがで
きるのである。According to the above configuration, the amplification factor of the amplification circuit becomes minimum at the start of the open period, and this amplification factor is determined if the received wave level is relatively high at the minimum distance of the measurement limit. It is set so that the determination circuit cannot pass through the reflected waves that pass through the circuit and have a low received level, such as secondary waves. Also, the longer the elapsed time from the transmission of the ultrasonic pulse, the farther the reflected wave is received, and the farther the ultrasonic pulse is reflected, the lower the received level becomes. In the above, the amplification factor is increased with the passage of time so that the input level to the determination circuit for the primary reflected wave is kept substantially constant regardless of the received wave level. Therefore, regardless of the distance to the object, the determination circuit discriminates between the first-order reflected wave and the second-order or higher reflected wave under the same determination condition during the open period, and the second-order or higher-order reflected wave is detected regardless of the distance to the object. It is possible to prevent input to the calculation means. In the end, it is possible to prevent erroneous measurement of values due to the reflected waves of the second or higher order. In addition, the opening period is started after a stipulated time has elapsed after transmitting the ultrasonic pulse, and the amplification factor is set so that the primary reflected wave is passed but the secondary and higher reflected waves are not passed during this opening period. By the setting, the output level of the amplification circuit for the primary reflected wave is kept substantially constant during the open period regardless of the distance to the object. Therefore, even if there is an object on the near side of the measurement range regulated by the open period and the reflectance of the object against ultrasonic waves is significantly higher than that of a general member, it is still outside the measurement range. It can be neglected and reliable distance measurements can only be made for objects that are within the measuring range. Moreover, in the determination circuit, if there is no input of the primary reflected wave during the open period, an output for notifying that measurement is impossible is generated after the end of the open period. Therefore, if the object is not within the measurement range, it is notified that measurement is impossible. It is possible.
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図に示すように、超音波距離計は基本的には、超音波パ
ルスを間欠的に送出する送波手段1と、送波手段1より
送出する超音波パルスの物体からの反射波を受信する受
波手段2と、送波手段1から超音波パルスが送出されて
からその反射波が受波手段2で受信されるまでの時間差
に基づいて物体までの距離を算出する演算手段3と、演
算手段3により算出された距離を表示する表示手段4と
を備える。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing. First
As shown in the figure, the ultrasonic range finder basically receives a wave transmitting means 1 for intermittently transmitting an ultrasonic pulse, and a reflected wave from the object of the ultrasonic pulse transmitted by the wave transmitting means 1. Calculation means 3 for calculating the distance to the object based on the time difference between the wave receiving means 2 and the time when the ultrasonic wave pulse is transmitted from the wave transmitting means 1 until the reflected wave is received by the wave receiving means 2. The display means 4 displays the distance calculated by the means 3.
送波手段1は、超音波パルスの送波間隔を設定する第1
の積分回路11および第1の単安定マルチバイブレータ
(以下、単安定マルチと略称する)12と、第1の単安定
マルチ12の出力の立ち上がりをトリガ信号として超音波
パルスのパルス幅に相当するパルスを発生する第2の単
安定マルチ13と、第2の単安定マルチ13からパルスが出
力されている期間に超音波パルスの振動数に等しい周波
数の高周波を出力する発振回路14と、発振回路14の出力
レベルを超音波振動子を駆動できるレベルまで増幅する
ドライバ回路15と、超音波振動子である送受波器5とか
ら構成される。これにより、電源を投入すると第1の積
分回路11が所定の時定数で電源電圧の積分を開始し、第
1の積分回路11の出力レベルが第1の単安定マルチ12の
入力の閾値を超えると、第1の単安定マルチ12から所定
時間幅のパルスが送出される。第1の積分回路11は単安
定マルチ12からパルスが出力されている期間は積分を続
け単安定マルチ12からのパルスが立ち下がったときに、
その立ち下がりによってリセットされるようになってい
る。リセトされた後は再び積分を開始するから、この動
作が続けられ、所定の周期でパルスが発生することにな
る。つまり、第1の積分回路11と第1の単安定マルチ12
とで無安定マルチを構成しているのである。そして、こ
のパルスの発生周期が超音波パルスの送波間隔となるの
であって、このパルスの立ち上がりが第2の単安定マル
チ13のトリガ信号として入力され、第2の単安定マルチ
13から短い時間幅のパルスが出力される。発振回路14は
第2の単安定マルチ13の出力パルスが送出されている期
間にのみ発振出力が得られるようになっており、したが
って、発振回路14の出力として第1の単安定マルチ12の
出力パルスに対応した時間間隔で且つ第2の単安定マル
チ13の出力パルスに対応した時間幅の高周波パルスが得
られるのである。この高周波パルスのレベルをドライバ
回路15を介して超音波振動子の振動レベルまで引き上げ
てから送受波器5に印加することにより、送受波器5か
ら高周波パルスに対応した超音波パルスが送出される。The transmitting means 1 is a first for setting a transmitting interval of ultrasonic pulses.
Of the integrator circuit 11 and the first monostable multivibrator (hereinafter abbreviated as monostable multi) 12 and a pulse corresponding to the pulse width of the ultrasonic pulse using the rising edge of the output of the first monostable multi 12 as a trigger signal. Generating a second monostable multi 13, an oscillation circuit 14 that outputs a high frequency having a frequency equal to the frequency of the ultrasonic pulse during the period when the pulse is output from the second monostable multi 13, and an oscillation circuit 14 The driver circuit 15 that amplifies the output level of 1 to a level that can drive the ultrasonic transducer, and the transducer 5 that is the ultrasonic transducer. As a result, when the power is turned on, the first integrator circuit 11 starts to integrate the power supply voltage with a predetermined time constant, and the output level of the first integrator circuit 11 exceeds the input threshold value of the first monostable multi-circuit 12. Then, a pulse having a predetermined time width is transmitted from the first monostable multi 12. The first integrator circuit 11 continues the integration while the pulse is output from the monostable multi 12, and when the pulse from the monostable multi 12 falls,
It is designed to be reset by the fall. After the reset, the integration is restarted, so that this operation is continued and pulses are generated at a predetermined cycle. That is, the first integrating circuit 11 and the first monostable multi-circuit 12
And constitute an unstable multi. The generation period of this pulse is the transmission interval of the ultrasonic pulse, and the rising edge of this pulse is input as the trigger signal of the second monostable multi 13, and the second monostable multi
A pulse with a short time width is output from 13. The oscillation circuit 14 is adapted to obtain an oscillation output only during the period when the output pulse of the second monostable multi 13 is being sent out. Therefore, the output of the first monostable multi 12 is output as the output of the oscillation circuit 14. A high frequency pulse having a time interval corresponding to the pulse and a time width corresponding to the output pulse of the second monostable multi 13 is obtained. By raising the level of this high frequency pulse to the vibration level of the ultrasonic transducer via the driver circuit 15 and applying it to the transducer 5, the ultrasonic pulse corresponding to the high frequency pulse is transmitted from the transducer 5. .
受波手段2は、送受波器5と、送受波器5により受信さ
れた超音波を増幅する増幅回路21と、増幅回路21の出力
から高周波成分を除いた包絡線成分のみを取り出す検波
回路22と、検波回路22の出力レベルが所定レベル以上で
且つ所定の開放期間内に得られたものであるときに検知
信号を出力する判定回路23と、送波手段1の第1の単安
定マルチ12の出力に基づいて判定回路23の開放期間を設
定するゲート設定回路24と、ゲート設定回路24の出力に
基づいて判定回路23が開放された時刻から積分を開始し
その出力により増幅回路12の増幅率を制御する増幅率制
御手段としての第2の積分回路25と、判定回路23から検
知信号が出力されないときに物体が測定距離範囲内にな
いとして測定不能表示を行なう測定不能表示回路26とに
より構成される。ゲート設定回路24は第1の単安定マル
チ12の出力に基づいて第1の単安定マルチ12の出力の立
ち上がりから所定時間遅れて立ち上がる所定時間幅のパ
ルスを発生する回路であって、ゲート設定回路24からパ
ルスが出力されている期間に判定回路23が開放されるよ
うになっている。つまり、ゲート設定回路24からパルス
が出力されている期間が受信可能期間となり、この期間
に反射波が受信されたときにのみ距離の測定が可能とな
るのである。第1の単安定マルチ12の立ち上がりからゲ
ート設定回路24の出力パルスの立ち上がりまでの遅れ時
間および判定回路23の開放期間の時間幅は測定距離範囲
によって変化するものであるから、測定距離範囲により
それらの測定が行なえるように、ゲート設定回路24には
切換スイッチSWが設けられている。第2の積分回路25は
ゲート設定回路24の出力パルスの立ち上がりから積分を
開始するようになっている。増幅回路21は増幅率が可変
であって、第2の積分回路25の出力レベルが小さいとき
には増幅率が小さく、第2の積分回路25の出力レベルが
大きくなるにしたがって、増幅率が次第に大きくなるよ
うにしてある。つまり、判定回路23が開放されてから時
間が経過するほど増幅率が増大するのであって、これ
は、たとえば増幅回路21のバイアスを第2の積分回路25
の出力で可変となるようにしたり、制御電圧に応じて増
幅率が変化するいわゆる電圧制御型演算増幅器を用いる
ことにより実現されるものである。増幅回路21の最小増
幅率は、1次反射波に対応する受信信号が判定回路23に
設定された閾値レベルを超え且つ2次以上の高次反射波
に対応する受信信号がその閾値レベルを超えない程度に
設定されている。測定不能表示回路26は発光ダイオード
などの表示器を有し、ゲート設定回路24からパルスが出
力されたにもかかわらず判定回路23から検知信号が出力
されないときに、判定回路23の開放期間の終了後に測定
不能表示を行なうようになっている。The wave receiving means 2 includes a wave transmitter / receiver 5, an amplifier circuit 21 for amplifying an ultrasonic wave received by the wave transmitter / receiver 5, and a detection circuit 22 for extracting only an envelope component excluding a high frequency component from the output of the amplifier circuit 21. And a determination circuit 23 that outputs a detection signal when the output level of the detection circuit 22 is equal to or higher than a predetermined level and obtained within a predetermined open period, and the first monostable multi-wave 12 of the wave transmission means 1. Based on the output of the gate setting circuit 24 that sets the open period of the determination circuit 23, and based on the output of the gate setting circuit 24, the integration is started from the time when the determination circuit 23 is opened, and the output of the amplifier circuit 12 is amplified. A second integration circuit 25 as an amplification factor control means for controlling the rate, and a non-measurable display circuit 26 that indicates that the object is not within the measurement distance range when the detection signal is not output from the determination circuit 23 and indicates that measurement is impossible. Composed. The gate setting circuit 24 is a circuit for generating a pulse of a predetermined time width that rises after a predetermined time delay from the rising of the output of the first monostable multi 12 based on the output of the first monostable multi 12. The determination circuit 23 is opened while the pulse is output from 24. That is, the period during which the pulse is output from the gate setting circuit 24 is the receivable period, and the distance can be measured only when the reflected wave is received during this period. Since the delay time from the rise of the first monostable multi 12 to the rise of the output pulse of the gate setting circuit 24 and the time width of the open period of the judgment circuit 23 vary depending on the measurement distance range, they may be different depending on the measurement distance range. The gate setting circuit 24 is provided with a changeover switch SW so that the measurement can be performed. The second integration circuit 25 starts integration from the rising edge of the output pulse of the gate setting circuit 24. The amplification rate of the amplification circuit 21 is variable, the amplification rate is small when the output level of the second integration circuit 25 is small, and the amplification rate gradually increases as the output level of the second integration circuit 25 increases. Is done. In other words, the amplification factor increases as time elapses after the determination circuit 23 is opened, which means, for example, that the bias of the amplification circuit 21 is changed to the second integration circuit 25.
It is realized by using a so-called voltage control type operational amplifier in which the amplification factor is variable according to the control voltage and the amplification factor changes according to the control voltage. The minimum amplification factor of the amplifier circuit 21 is such that the received signal corresponding to the primary reflected wave exceeds the threshold level set in the determination circuit 23 and the received signal corresponding to the secondary or higher-order reflected waves exceeds the threshold level. It is set to the extent that it does not exist. The measurement impossible display circuit 26 has a display such as a light emitting diode, and when the detection signal is not output from the determination circuit 23 despite the pulse output from the gate setting circuit 24, the open period of the determination circuit 23 ends. After that, it is displayed that measurement is impossible.
判定回路23の出力と第2の単安定マルチ13の出力とは演
算手段3としての演算回路31に入力され、第2の単安定
マルチ13の出力の立ち上がりから判定回路23より出力さ
れる検知信号の立ち上がりまでの時間差が計測されると
ともに、その時間差に基づいて物体までの距離が算出さ
れる。すなわち、外気温を摂氏Th度とすると、音速Vsは
(331+0.6Th)で表され、超音波パルスが送波手段1よ
り送出されてから、受波手段2で受信されるまでの時間
をTmとすれば、物体までの距離Dsは次式で表される。The output of the determination circuit 23 and the output of the second monostable multi 13 are input to the arithmetic circuit 31 as the arithmetic means 3, and the detection signal output from the determination circuit 23 from the rising of the output of the second monostable multi 13. The time difference until the rise of the object is measured, and the distance to the object is calculated based on the time difference. That is, when the outside air temperature is Th degree Celsius, the sound velocity Vs is represented by (331 + 0.6Th), and the time from the transmission of the ultrasonic pulse by the wave transmission means 1 to the reception by the wave reception means 2 is Tm. Then, the distance Ds to the object is expressed by the following equation.
Ds=Vs×(Tm/2)=(331+0.6Th)×(Tm/2) 演算回路31では上式の演算を行なって物体までの距離を
求めるのである。外気温についての補正を行なうには、
外気温を測定する温度測定手段を適宜設け、温度測定手
段での測定結果に基づいて上式の演算を行なえばよいも
のである。Ds = Vs × (Tm / 2) = (331 + 0.6Th) × (Tm / 2) The arithmetic circuit 31 calculates the above equation to obtain the distance to the object. To correct the outside temperature,
It suffices to appropriately provide temperature measuring means for measuring the outside air temperature, and perform the calculation of the above formula based on the measurement result of the temperature measuring means.
演算回路31の出力は表示手段4である表示回路41に入力
され、演算回路31での演算結果が表示されるのである。The output of the arithmetic circuit 31 is input to the display circuit 41 which is the display means 4, and the calculation result of the arithmetic circuit 31 is displayed.
以上のように構成された超音波距離計の回路部は第2図
に示すようにスコープ51を備えたハウジング52内に収納
される。ハウジング52の外周面には指向性を高めるため
のホーンを備えた送受波器5、電源スイッチ6、ゲート
設定回路24に接続された切換スイッチSWのつまみ7、距
離表示回路41に接続された表示器42等が露出する。スコ
ープ51の向きは送受波器5の向きと合致するように取り
付けられており、スコープ51で目視した物体に向かって
超音波が送出されるようになっている。つまり、物体ま
での距離を測定するにあたって、スコープ51でその物体
に照準を合わせれば、物体までのおよその距離を知るこ
とができるとともに、その物体に向かって超音波を正確
に放射することができるようになっているのである。こ
の構成により、第3図に示すように、壁53の前に棚54が
配設されており、棚54までの距離を測定しないように場
合において、超音波が壁53に向かって発射され、棚54ま
での距離を測定したにもかかわらず、壁53までの距離が
測定されるという不都合がなくなり目的とする被測定物
で超音波を正しく反射させることができ、距離の測定が
正確に行なえるようになるものである。また、スコープ
51により物体までの距離を大まかに知ることができるか
ら、切換スイッチSWのつまみ7を調節して測定距離範囲
を適宜設定することができるのであり、これによって、
第5図(c)(d)(e)に示すように、超音波パルス
を送波してから受信可能期間の開始までの時間と受信可
能期間の時間幅とを調節することができるのであり、こ
の調節によって不要な反射波を除去することができ、目
的とする物体からの反射波のみを取り出すことが可能と
なるものである。このように、超音波を目的とする物体
で正確に反射させるとともに、所望の反射波のみを抽出
することにより、不要な反射波を除去して正確な距離を
測定することが可能となるものである。The circuit part of the ultrasonic distance meter constructed as described above is housed in a housing 52 having a scope 51 as shown in FIG. On the outer peripheral surface of the housing 52, a transducer 5 having a horn for enhancing directivity, a power switch 6, a knob 7 of a changeover switch SW connected to a gate setting circuit 24, a display connected to a distance display circuit 41 The container 42 and the like are exposed. The orientation of the scope 51 is attached so as to match the orientation of the wave transmitter / receiver 5, and ultrasonic waves are transmitted toward the object viewed by the scope 51. In other words, when measuring the distance to the object, if the scope 51 is aimed at the object, it is possible to know the approximate distance to the object, and it is possible to accurately emit ultrasonic waves toward the object. It is like this. With this configuration, as shown in FIG. 3, when the shelf 54 is arranged in front of the wall 53 and the distance to the shelf 54 is not measured, ultrasonic waves are emitted toward the wall 53, Even though the distance to the shelf 54 is measured, the inconvenience of measuring the distance to the wall 53 is eliminated, and the ultrasonic waves can be reflected correctly at the target object to be measured, and the distance can be measured accurately. It comes to be. Also the scope
Since the distance to the object can be roughly known by 51, the measurement distance range can be set appropriately by adjusting the knob 7 of the changeover switch SW.
As shown in FIGS. 5 (c), (d) and (e), the time from the transmission of the ultrasonic pulse to the start of the receivable period and the time width of the receivable period can be adjusted. By this adjustment, unnecessary reflected waves can be removed, and only the reflected waves from the target object can be taken out. In this way, it is possible to accurately measure the distance by removing the unnecessary reflected wave by accurately reflecting the ultrasonic wave on the target object and extracting only the desired reflected wave. is there.
(動作) 以下、第4図に基づいて動作を説明する。なお、第4図
において、S1〜S4は第1図中の対応する記号で示した部
分の信号を示す。まず、給電を開始すると、第1の積分
回路11の出力レベルが次第に増加して第1の単安定マル
チ12の入力レベルの閾値レベルを超え、単安定マルチ12
にトリガがかかり、比較的長い時間幅のパルスが出力さ
れる。第1の積分回路11はこのパルスの立ち下がりによ
りリセットされ、出力レベルが再び増加するから、所定
の周期でパルスが送出されることになる。第2の単安定
マルチ13は第1の単安定マルチ12の出力の立ち上がりを
トリガ信号とし、比較的短い時間幅のパルスを出力す
る。つまり、第1の単安定マルチ12から出力されるパル
スの繰り返し周期で第2の単安定マルチ13から短い時間
幅のパルスが出力されることになるのである。このパル
スが出力されている期間に発振回路14から高周波パルス
が出力される。すなわち、第4図(a)のように一定周
期で間欠的に高周波パルスが得られるのである。この高
周波パルスはドライバ回路15を介して送受波器5に印加
され、超音波パルスに変換されて放出される。以上のよ
うにして間欠的に発生する超音波パルスが得られるので
ある。(Operation) The operation will be described below with reference to FIG. Incidentally, in FIG. 4, S 1 to S 4 represent signals of the portions indicated by the corresponding symbols in FIG. First, when power supply is started, the output level of the first integrating circuit 11 gradually increases and exceeds the threshold level of the input level of the first monostable multi 12, and the monostable multi 12
Is triggered and a pulse with a relatively long time width is output. The first integrator circuit 11 is reset by the trailing edge of this pulse, and the output level increases again, so that pulses are sent out at a predetermined cycle. The second monostable multi 13 uses the rising edge of the output of the first monostable multi 12 as a trigger signal and outputs a pulse having a relatively short time width. In other words, the second monostable multi 13 outputs a pulse with a short time width at the repetition period of the pulse output from the first monostable multi 12. A high frequency pulse is output from the oscillation circuit 14 during the period in which this pulse is output. That is, as shown in FIG. 4 (a), high frequency pulses are obtained intermittently at a constant cycle. This high frequency pulse is applied to the wave transmitter / receiver 5 via the driver circuit 15, converted into an ultrasonic pulse, and emitted. As described above, the ultrasonic pulse generated intermittently can be obtained.
このようにして送波手段1から出力され物体により反射
された超音波は、送受波器5によって受信され、増幅回
路21で増幅され検波回路22で検波された後判定回路23に
入力される。判定回路23には、第4図(b)に示すよう
に、判定回路23の開放期間を設定するパルスがゲート設
定回路24から入力されており、検波回路22の出力レベル
が所定レベル以上で且つそのレベルに達したときがゲー
ト設定回路24からパルスが出力されている受信可能期間
中であれば、そのときに検知信号を出力する。ここでゲ
ート設定回路24から出力されるパルスは、第1の単安定
マルチ12の出力が立ち上がってから所定時間T1遅延して
立ち上がるものであり、その遅延時間T1およびパルス幅
T2は切換スイッチSWによって複数段階に設定されるよう
になっている。これにより、物体までの距離範囲を限定
できるのである。ゲート設定回路24から出力されるパル
スが立ち上がると同時に第4図(c)に示すように、こ
のパルスを積分する第2の積分回路25の出力レベルが増
加し、したがって増幅回路21の増幅率はゲート設定回路
24から出力されるパルスが立ち上がってから時間が経過
するにしたがって次第に増大する。ところが、物体まで
の距離がゲート設定回路24で設定される測定距離限界よ
りも近いときには多重反射が生じるが、一般に1回の反
射により超音波のレベルは急激に減少するから、2次以
上の高次反射波は1次反射波に比較してそのレベルが非
常に小さく、しかも受信可能期間の前半部分では増幅回
路21の増幅率が小さいから、2次以上の高次反射波によ
る検波回路22の出力は判定回路23の閾値レベル以下とな
って、検知信号が出力されないのである。受信可能期間
の前半部分での増幅回路21の増幅率は1次反射波につい
ては判定回路23の設定レベルを超えられる程度に設定さ
れているから、判定回路23で1次反射波は検出可能であ
るが、2次以上の高次反射波は検出されないのであり、
これにより2次以上の高次反射波を物体からの1次反射
波であると確認して誤った値を表示することが防止でき
るのである。また、受信可能期間内に閾値レベル以上の
信号が測定回路23に入力されなければ物体が測定距離限
界外にあるものとして、測定不能表示回路26で測定不能
表示が行なわれるのであり、測定距離限界内にないこと
を認識することができる。The ultrasonic wave output from the wave transmission means 1 and reflected by the object in this manner is received by the wave transmitter / receiver 5, amplified by the amplification circuit 21, detected by the detection circuit 22, and then input to the determination circuit 23. As shown in FIG. 4 (b), a pulse for setting the open period of the determination circuit 23 is input to the determination circuit 23 from the gate setting circuit 24, and the output level of the detection circuit 22 is equal to or higher than a predetermined level. If the level is reached during the receivable period in which the pulse is output from the gate setting circuit 24, the detection signal is output at that time. The pulse output from the gate setting circuit 24 is delayed by a predetermined time T 1 after the output of the first monostable multi-circuit 12 rises and rises. The delay time T 1 and pulse width
T 2 is set in multiple stages by the changeover switch SW. As a result, the distance range to the object can be limited. At the same time that the pulse output from the gate setting circuit 24 rises, the output level of the second integrating circuit 25 for integrating this pulse increases as shown in FIG. Gate setting circuit
The pulse output from 24 rises gradually as time elapses. However, when the distance to the object is shorter than the measurement distance limit set by the gate setting circuit 24, multiple reflection occurs, but in general, one reflection causes a rapid decrease in the level of ultrasonic waves, and thus a high-order of higher than the second order. The level of the secondary reflected wave is much smaller than that of the primary reflected wave, and the amplification factor of the amplifier circuit 21 is small in the first half of the receivable period. The output is below the threshold level of the determination circuit 23, and the detection signal is not output. Since the amplification factor of the amplifier circuit 21 in the first half of the receivable period is set to such an extent that the primary reflected wave can exceed the level set by the determination circuit 23, the determination circuit 23 can detect the primary reflected wave. However, the higher-order reflected waves of the second order and higher are not detected,
As a result, it is possible to prevent the second or higher-order reflected waves from being confirmed as the first-order reflected waves from the object and displaying an incorrect value. Also, if a signal of a threshold level or higher is not input to the measuring circuit 23 within the receivable period, it is determined that the object is outside the measurement distance limit, and the measurement impossible display circuit 26 displays the measurement impossible display. You can recognize that you are not inside.
[発明の効果] 本発明は上述のように、間欠的に超音波を送出する送波
手段と、送波手段より送出された超音波の物体からの反
射波を受信する受波手段と、送波手段から超音波パルス
が送出されてからその反射波が受波手段で受信されるま
での時間差に基づいて物体までの距離を算出する演算手
段と、演算手段により算出された距離を表示する表示手
段とを備えた超音波距離計において、受波手段は受信し
た超音波に対応した受信信号を増幅する増幅回路と、送
波手段より超音波パルスを送出した後に規定時間が経過
してから開始される所定の開放期間に増幅回路の出力レ
ベルを判定し、開放期間において増幅回路の出力レベル
が所定レベル以上になると増幅回路の出力を演算手段に
入力して超音波の送波から受波までの時間差により物体
までの距離を求めさせ、開放期間において増幅回路から
上記所定レベル以上の入力がないと開放期間の終了後に
測定不能を報知する出力を発生する判定回路と、超音波
パルスの1次反射波に対応する受信信号が上記所定レベ
ル以上となり且つ2次反射波が上記所定レベル以下とな
るように増幅回路の最小増幅率を設定するとともに判定
回路の開放期間において1次反射波に対する増幅回路の
出力レベルを物体までの距離によらず略一定に保つよう
な変化率で増幅回路の増幅率を上記最小増幅率から時間
の経過とともに次第に増大させる増幅率制御手段とを備
えるものであり、開放期間の開始時点では増幅回路の増
幅率が最小になり、最小増幅率は測定限界の最小距離に
おいて受波レベルが比較的高い1次反射波であれば判定
回路を通過し、受波レベルの低い2次以上の反射波では
判定回路を通過できないように設定してあるから、1次
反射波のみが判定回路を通過して演算手段に入力されて
距離が求められる。また、超音波パルスの送波からの経
過時間が長いほど遠方での反射波を受波することにな
り、超音波パルスが遠方で反射されるほど受波レベルは
小さくなるのに対して、判定回路の開放期間において時
間の経過に伴って増幅率を増大させることで、受波レベ
ルにかかわらず1次反射波を判定回路にほぼ一定のレベ
ルで入力することができる。したがって、物体までの距
離によらず判定回路では開放期間中に同じ判定条件で1
次反射波と2次以上の反射波とを識別し、物体までの距
離にかかわらず2次以上の反射波が演算手段に入力され
るのを防止することができ、2次以上の反射波による誤
った値が測定されないようにすることができて測定値の
信頼性が向上するというという利点を有する。[Effects of the Invention] As described above, the present invention has a wave transmitting means for intermittently transmitting an ultrasonic wave, a wave receiving means for receiving a reflected wave of an ultrasonic wave transmitted from the wave transmitting means, and a wave transmitting means. Calculation means for calculating the distance to the object based on the time difference from the transmission of the ultrasonic pulse from the wave means to the reception of the reflected wave by the reception means, and a display for displaying the distance calculated by the calculation means In the ultrasonic range finder provided with means, the wave receiving means starts after a specified time has elapsed after the ultrasonic wave pulse was sent from the wave sending means and the amplifying circuit that amplifies the received signal corresponding to the received ultrasonic wave. The output level of the amplifier circuit is determined during the predetermined open period, and when the output level of the amplifier circuit becomes equal to or higher than the predetermined level during the open period, the output of the amplifier circuit is input to the calculation means to transmit the ultrasonic wave to receive the ultrasonic wave. Due to the time difference between Corresponding to the primary reflected wave of the ultrasonic pulse and the determination circuit that generates the output that notifies the measurement failure after the end of the open period unless there is an input above the predetermined level from the amplifier circuit during the open period The minimum amplification factor of the amplifier circuit is set so that the received signal becomes equal to or higher than the predetermined level and the secondary reflected wave becomes equal to or lower than the predetermined level, and the output level of the amplifier circuit for the primary reflected wave is set in the open period of the determination circuit. An amplification rate control means for gradually increasing the amplification rate of the amplification circuit from the above-mentioned minimum amplification rate over time at a rate of change that keeps it substantially constant irrespective of the distance to the object. Then, the amplification factor of the amplification circuit becomes the minimum, and if the minimum amplification factor is the primary reflected wave with a relatively high received wave level at the minimum distance of the measurement limit, it will pass through the judgment circuit and be received. Because in the second or of the reflected wave low level is set so as not to be passed through the decision circuit, only the primary reflected wave is inputted to the computing unit through the decision circuit distance determined. In addition, as the elapsed time from the transmission of the ultrasonic pulse is longer, the reflected wave in the far distance is received, and the received level becomes smaller as the ultrasonic pulse is reflected in the far distance. By increasing the amplification factor with the passage of time during the open circuit period, the primary reflected wave can be input to the determination circuit at a substantially constant level regardless of the received wave level. Therefore, regardless of the distance to the object, the determination circuit uses the same determination condition 1 during the open period.
It is possible to discriminate between the secondary reflected wave and the secondary or higher reflected waves and prevent the secondary or higher reflected waves from being input to the calculation means regardless of the distance to the object. This has the advantage that erroneous values can be prevented from being measured and the reliability of the measured values is improved.
また、超音波パルスを送波した後に規定時間が経過して
から開放期間を開始し、かつこの開放期間に1次反射波
は通過させるが2次以上の反射波は通過させないように
増幅率を設定しているから、1次反射波に対する増幅回
路の出力レベルが物体までの距離にかかわりなく開放期
間中では略一定に保たれ、結果的に、開放期間で規制さ
れる測定範囲よりも近距離側に物体が存在し、その物体
の超音波に対する反射率が一般的な部材よりも相当に大
きいような場合であっても測定範囲外として無視するこ
とができ、測定範囲内に存在する物体についてのみ確実
な距離測定が行なえるという効果を奏するのである。In addition, the opening period is started after a stipulated time has elapsed after transmitting the ultrasonic pulse, and the amplification factor is set so that the primary reflected wave is passed but the secondary and higher reflected waves are not passed during this opening period. Since it is set, the output level of the amplification circuit for the primary reflected wave is kept almost constant during the open period regardless of the distance to the object, and as a result, it is closer than the measurement range regulated by the open period. Even if there is an object on the side and the reflectance of the object for ultrasonic waves is considerably higher than that of a general member, it can be ignored as outside the measurement range, and the object existing within the measurement range Only the distance can be reliably measured.
しかも、判定回路では開放期間中に1次反射波の入力が
なければ開放期間の終了後に測定不能を報知する出力を
発生するから、物体が測定範囲内になければ測定不能で
あることを報知することができ、とくに測定範囲内より
も近い距離に物体が存在しているような場合には、測定
範囲外であることを報知することで距離測定が行なわれ
ない原因が故障ではないことを明確にすることができ
て、使用者に不安感を与えることがないという利点を有
するのである。Moreover, in the determination circuit, if there is no input of the primary reflected wave during the open period, an output for notifying that measurement is impossible is generated after the end of the open period. Therefore, if the object is not within the measurement range, it is notified that measurement is impossible. If there is an object at a distance closer than the measurement range, it is clarified that the cause of the distance measurement not being performed is not a fault by notifying that the object is outside the measurement range. Therefore, there is an advantage that the user does not feel uneasy.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
同上の外観斜視図、第3図は同上の一使用例を示す動作
説明図、第4図および第5図は同上の動作説明図であ
る。 1は送波手段、2は受波手段、3は演算手段、4は距離
表示手段、21は増幅回路、23は判定回路、24はゲート設
定回路、25は積分回路、26は測定不能表示回路、31は演
算回路、41は表示回路である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of the same as above, FIG. 3 is an operation explanatory view showing an example of use of the same as above, and FIGS. 4 and 5 are same as above. FIG. 1 is a transmitting means, 2 is a receiving means, 3 is a calculating means, 4 is a distance displaying means, 21 is an amplifying circuit, 23 is a judging circuit, 24 is a gate setting circuit, 25 is an integrating circuit, and 26 is an unmeasurable display circuit. , 31 are arithmetic circuits, and 41 is a display circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01S 15/18 9382−5J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G01S 15/18 9382-5J
Claims (1)
波手段より送出された超音波の物体からの反射波を受信
する受波手段と、送波手段から超音波パルスが送出され
てからその反射波が受波手段で受信されるまでの時間差
に基づいて物体までの距離を算出する演算手段と、演算
手段により算出された距離を表示する表示手段とを備え
た超音波距離計において、受波手段は受信した超音波に
対応した受信信号を増幅する増幅回路と、送波手段より
超音波パルスを送出した後に規定時間が経過してから開
始される所定の開放期間に増幅回路の出力レベルを判定
し、開放期間において増幅回路の出力レベルが所定レベ
ル以上になると増幅回路の出力を演算手段に入力して超
音波の送波から受波までの時間差により物体までの距離
を求めさせ、開放期間において増幅回路から上記所定レ
ベル以上の入力がないと開放期間の終了後に測定不能を
報知する出力を発生する判定回路と、超音波パルスの1
次反射波に対応する受信信号が上記所定レベル以上とな
り且つ2次反射波が上記所定レベル以下となるように増
幅回路の最小増幅率を設定するとともに判定回路の開放
期間において1次反射波に対する増幅回路の出力レベル
を物体までの距離によらず略一定に保つような変化率で
増幅回路の増幅率を上記最小増幅率から時間の経過とと
もに次第に増大させる増幅率制御手段とを備えることを
特徴とする超音波距離計。1. A wave transmitting means for intermittently transmitting an ultrasonic wave, a wave receiving means for receiving a reflected wave of an ultrasonic wave transmitted by the wave transmitting means from an object, and an ultrasonic pulse from the wave transmitting means. Ultrasonic distance provided with calculation means for calculating the distance to the object based on the time difference from the reception of the reflected wave to the reception means by the receiving means, and display means for displaying the distance calculated by the calculation means In the meter, the receiving means is an amplification circuit for amplifying the received signal corresponding to the received ultrasonic wave, and an amplification circuit for a predetermined open period that starts after a specified time has passed after the ultrasonic pulse is sent from the transmitting means. The output level of the circuit is judged, and when the output level of the amplification circuit becomes equal to or higher than a predetermined level during the open period, the output of the amplification circuit is input to the calculation means and the distance to the object is determined by the time difference between the transmission and reception of ultrasonic waves. Ask and open A judging circuit for generating an output for informing the unmeasurable after the end of the opening period there is no input above the predetermined level from the amplifying circuit between one of the ultrasonic pulses
The minimum amplification factor of the amplifier circuit is set so that the received signal corresponding to the secondary reflected wave becomes equal to or higher than the predetermined level and the secondary reflected wave becomes equal to or lower than the predetermined level, and the primary reflected wave is amplified in the open period of the determination circuit. An amplification factor control means for gradually increasing the amplification factor of the amplification circuit from the minimum amplification factor with the lapse of time so that the output level of the circuit is kept substantially constant regardless of the distance to the object. An ultrasonic rangefinder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60128533A JPH0723908B2 (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Ultrasonic rangefinder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60128533A JPH0723908B2 (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Ultrasonic rangefinder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61286777A JPS61286777A (en) | 1986-12-17 |
JPH0723908B2 true JPH0723908B2 (en) | 1995-03-15 |
Family
ID=14987104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60128533A Expired - Lifetime JPH0723908B2 (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Ultrasonic rangefinder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0723908B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5189163A (en) * | 1975-02-03 | 1976-08-04 | Choonpasuitsuchino jushinsochi | |
JPS57144476A (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-07 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Signal detecting circuit |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP60128533A patent/JPH0723908B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5189163A (en) * | 1975-02-03 | 1976-08-04 | Choonpasuitsuchino jushinsochi | |
JPS57144476A (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-07 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Signal detecting circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61286777A (en) | 1986-12-17 |
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