JPH02218983A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
- Publication number
- JPH02218983A JPH02218983A JP4130789A JP4130789A JPH02218983A JP H02218983 A JPH02218983 A JP H02218983A JP 4130789 A JP4130789 A JP 4130789A JP 4130789 A JP4130789 A JP 4130789A JP H02218983 A JPH02218983 A JP H02218983A
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- JP
- Japan
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- circuit
- short
- signal
- ultrasonic
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- Pending
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は超音波振動子を断続的に駆動することによって
物体を検知する反射型の超音波センサに関するものであ
る。
物体を検知する反射型の超音波センサに関するものであ
る。
従来超音波センサとしては所定間隔毎に一定方向に超音
波を発振し、その反射波を受波するようにした反射型の
超音波センサが知られている。このような超音波センサ
は、超音波振動子を所定時間駆動し、その後超音波振動
子を受信用素子として使用して反射波信号によって物体
の有無や物体までの距離を検出するようにしている。し
かしながら超音波振動子の駆動直後は超音波振動子の振
動が徐々に低下するいわゆる残響が生じるため、残響時
間に反射波が得られる近距離の物体を検出することが困
難であった。
波を発振し、その反射波を受波するようにした反射型の
超音波センサが知られている。このような超音波センサ
は、超音波振動子を所定時間駆動し、その後超音波振動
子を受信用素子として使用して反射波信号によって物体
の有無や物体までの距離を検出するようにしている。し
かしながら超音波振動子の駆動直後は超音波振動子の振
動が徐々に低下するいわゆる残響が生じるため、残響時
間に反射波が得られる近距離の物体を検出することが困
難であった。
そこで従来より残響時間中は閾値を高くし残響が小さく
なれば閾値を低くすることによって残響レベルを越える
物体を検出するようにしたり、残響に合わせて閾値を徐
々に低下させるようにした超音波センサが提案されてい
る。
なれば閾値を低くすることによって残響レベルを越える
物体を検出するようにしたり、残響に合わせて閾値を徐
々に低下させるようにした超音波センサが提案されてい
る。
しかしながらこのような従来の超音波センサによれば、
至近距離の物体は残響レベルを越える反射レベルを有す
る物体でなければ検出することができないという問題点
があった。
至近距離の物体は残響レベルを越える反射レベルを有す
る物体でなければ検出することができないという問題点
があった。
本願の請求項１及び２の発明はこのような従来の超音波
センサの問題点に鑑みてなされたものであって、超音波
振動子の残Ｃを短時間で停止させることによって至近距
離の物体を検出できるようにすることを技術的課題とす
る。
センサの問題点に鑑みてなされたものであって、超音波
振動子の残Ｃを短時間で停止させることによって至近距
離の物体を検出できるようにすることを技術的課題とす
る。
本願の請求項１の発明は超音波振動子を断続的に駆動し
、超音波の反射波信号に基づいて物体を検知する超音波
センサであって、所定時間毎に送波ゲート信号を発生し
、超音波振動子を駆動する送波ゲート発生回路と、送波
ゲート信号終了後に所定時間駆動され所定時間の短絡ゲ
ート信号を発生する短絡ゲート発生回路と、短絡ゲート
発生回路の出力により超音波振動子の両端を短絡する短
絡手段と、超音波振動子より得られる受波信号を検波す
る検波回路と、検波回路の出力を閾値電圧発生回路の閾
値によって弁別し反射波を検出する比較回路と、を具備
することを特徴とするものである。
、超音波の反射波信号に基づいて物体を検知する超音波
センサであって、所定時間毎に送波ゲート信号を発生し
、超音波振動子を駆動する送波ゲート発生回路と、送波
ゲート信号終了後に所定時間駆動され所定時間の短絡ゲ
ート信号を発生する短絡ゲート発生回路と、短絡ゲート
発生回路の出力により超音波振動子の両端を短絡する短
絡手段と、超音波振動子より得られる受波信号を検波す
る検波回路と、検波回路の出力を閾値電圧発生回路の閾
値によって弁別し反射波を検出する比較回路と、を具備
することを特徴とするものである。
本願の請求項２の発明は請求項１の短絡手段に代えて短
絡ゲート発生回路の出力により超音波振動子の両端を所
定の抵抗値で短絡する負荷抵抗手段としたものである。
絡ゲート発生回路の出力により超音波振動子の両端を所
定の抵抗値で短絡する負荷抵抗手段としたものである。
このような特徴を有する本願の請求項１又は２の発明に
よれば、超音波を駆動した直後に短絡ゲート発生回路が
一定時間動作し、超音波振動子の両端を短絡させ又はそ
の両端に直列に抵抗を接続するようにしている。こうす
れば残響が極めて短時間で終了し、又そのレベルも大幅
に低下することとなる。従って至近距離の物体からの反
射波レベルを容易に識別することができる。
よれば、超音波を駆動した直後に短絡ゲート発生回路が
一定時間動作し、超音波振動子の両端を短絡させ又はそ
の両端に直列に抵抗を接続するようにしている。こうす
れば残響が極めて短時間で終了し、又そのレベルも大幅
に低下することとなる。従って至近距離の物体からの反
射波レベルを容易に識別することができる。
そのため本願の請求項１及び２の発明によれば、残響が
短時間で停止するため超音波センサの近傍に物体が存在
し、駆動直後に反射波が得られる場合にも反射波を識別
することが可能となる。従って超音波センサに近い至近
距離の物体を確実に検出することができ、所定範囲で不
惑帯を生じることもなくなり、物体検出の信頼性を向上
させることが可能となる。
短時間で停止するため超音波センサの近傍に物体が存在
し、駆動直後に反射波が得られる場合にも反射波を識別
することが可能となる。従って超音波センサに近い至近
距離の物体を確実に検出することができ、所定範囲で不
惑帯を生じることもなくなり、物体検出の信頼性を向上
させることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例による超音波センサの構成を
示すブロック図である。本図において送波ゲート発生回
路１は所定のタイミングで超音波振動子を駆動する送波
ゲート信号を発生するものであって、その出力は短絡ゲ
ート発生回路２及び駆動回路３に与えられる。駆動回路
３は送波ゲート発生回路１より送波ゲート信号が与えら
れる間に超音波振動子４を駆動するものである。又短絡
ゲート発生回路２は送波ゲート信号の直後に残響が生じ
る所定時間短絡ゲート信号を発生するものであって、そ
の出力はアナログスイッチ５に与えられる。アナログス
イッチ５は超音波振動子４の両端に並列に接続されてお
り、通常の動作ではオフ状態、短絡ゲート信号が加われ
ばオン状態となって超音波振動子４０両端を短絡する短
絡手段である。さて超音波振動子４の出力は増幅回路６
にも与えられる。増幅回路６は送波ゲート発生回路１よ
り与えられる送波のタイミング期間を除いて超音波振動
子４から得られる超音波信号を増幅するものであり、そ
の出力を検波回路７に与える。
示すブロック図である。本図において送波ゲート発生回
路１は所定のタイミングで超音波振動子を駆動する送波
ゲート信号を発生するものであって、その出力は短絡ゲ
ート発生回路２及び駆動回路３に与えられる。駆動回路
３は送波ゲート発生回路１より送波ゲート信号が与えら
れる間に超音波振動子４を駆動するものである。又短絡
ゲート発生回路２は送波ゲート信号の直後に残響が生じ
る所定時間短絡ゲート信号を発生するものであって、そ
の出力はアナログスイッチ５に与えられる。アナログス
イッチ５は超音波振動子４の両端に並列に接続されてお
り、通常の動作ではオフ状態、短絡ゲート信号が加われ
ばオン状態となって超音波振動子４０両端を短絡する短
絡手段である。さて超音波振動子４の出力は増幅回路６
にも与えられる。増幅回路６は送波ゲート発生回路１よ
り与えられる送波のタイミング期間を除いて超音波振動
子４から得られる超音波信号を増幅するものであり、そ
の出力を検波回路７に与える。
検波回路７は受波した超音波を検波して包路線信号を得
るものであって、その出力は比較回路８に与えられてい
る。比較回路８は送波ゲート発生回路１及び短絡ゲート
発生回路２よりタイミング信号が与えられ、短絡ゲート
終了後に次の送波ゲート信号が発生するまでの間に検波
回路７より得られる信号を所定の閾値レベルと比較する
ものであって、閾値を越える信号を出力回路９に与える
。
るものであって、その出力は比較回路８に与えられてい
る。比較回路８は送波ゲート発生回路１及び短絡ゲート
発生回路２よりタイミング信号が与えられ、短絡ゲート
終了後に次の送波ゲート信号が発生するまでの間に検波
回路７より得られる信号を所定の閾値レベルと比較する
ものであって、閾値を越える信号を出力回路９に与える
。
出力回路９は比較出力に基づいて物体検知信号を外部に
出力するものである。
出力するものである。
次に本実施例の動作について第２図ｆａ）、 （ｂ）及
び第３図を参照しつつ説明する。まず第２図はこの超音
波センサの前方に超音波振動子を配置し、その出力を増
幅して観測された残響を示している。
び第３図を参照しつつ説明する。まず第２図はこの超音
波センサの前方に超音波振動子を配置し、その出力を増
幅して観測された残響を示している。
短絡ゲート発生回路２よりアナログスイッチ５によって
超音波振動子４の両端を短絡しない場合には、第２図（
ａ）に残響の包絡線を示すように送波停止後残響が長時
間に渡って継続する。ここで残響を元の振動レベルから
振幅が９０％減衰するまでの時間と考えれば、例えば第
２図（ａ）では１６０１１ｓが残響時間となっている。
超音波振動子４の両端を短絡しない場合には、第２図（
ａ）に残響の包絡線を示すように送波停止後残響が長時
間に渡って継続する。ここで残響を元の振動レベルから
振幅が９０％減衰するまでの時間と考えれば、例えば第
２図（ａ）では１６０１１ｓが残響時間となっている。
これに対して短絡ゲート発生回路２より超音波振動子４
を駆動した後アナログスイッチ５によってその両端を短
絡するように制御すれば、第２図（ｂ）に示すように残
響時間は９０μｓとなり短時間で残響を大幅に低減する
ことができる。
を駆動した後アナログスイッチ５によってその両端を短
絡するように制御すれば、第２図（ｂ）に示すように残
響時間は９０μｓとなり短時間で残響を大幅に低減する
ことができる。
次に本実施例の動作についてタイムチャートを参照しつ
つ説明する。第３図（ａ）は送波ゲート発生回路１より
発生する送波ゲート信号であり、その出力に基づいて駆
動回路３より超音波振動子４が駆動され第３図（Ｃ）に
示すような超音波振動電圧が発生する。そして超音波振
動子４の駆動後は第３図（′ｂ）に示すように短絡ゲー
ト発生回路２より一定時間の短絡ゲート信号が発生して
アナログスイッチ５を閉成する。従って第３図（Ｃ１に
示すように超音波振動子４は前述したように残響が極め
て短時間で停止することとなる。第３図（Ｃ）において
破線で示す信号はアナログスイッチを用いない従来の超
音波振動子４の残響を示すものである。さてこのとき第
３図（Ｃ）に示すように超音波センサの近傍に反射物体
が位置する場合には、超音波振動子４の駆動直後に反射
波が得られる。この信号が超音波振動子４より得られ増
幅回路６によって増幅されて検波回路７に与えられる。
つ説明する。第３図（ａ）は送波ゲート発生回路１より
発生する送波ゲート信号であり、その出力に基づいて駆
動回路３より超音波振動子４が駆動され第３図（Ｃ）に
示すような超音波振動電圧が発生する。そして超音波振
動子４の駆動後は第３図（′ｂ）に示すように短絡ゲー
ト発生回路２より一定時間の短絡ゲート信号が発生して
アナログスイッチ５を閉成する。従って第３図（Ｃ１に
示すように超音波振動子４は前述したように残響が極め
て短時間で停止することとなる。第３図（Ｃ）において
破線で示す信号はアナログスイッチを用いない従来の超
音波振動子４の残響を示すものである。さてこのとき第
３図（Ｃ）に示すように超音波センサの近傍に反射物体
が位置する場合には、超音波振動子４の駆動直後に反射
波が得られる。この信号が超音波振動子４より得られ増
幅回路６によって増幅されて検波回路７に与えられる。
そして検波回路７によりその包路線信号が検波されて比
較回路８に与えられる。従って比較回路８は短絡ゲート
の終了後に得られる検波回路７の出力を所定の閾値と比
較することによって第３図（ｅ）に示すような出力が得
られる。この信号は出力回路９に伝えられ、第３図（ｆ
ｌに示すように物体検知信号として外部に出力される。
較回路８に与えられる。従って比較回路８は短絡ゲート
の終了後に得られる検波回路７の出力を所定の閾値と比
較することによって第３図（ｅ）に示すような出力が得
られる。この信号は出力回路９に伝えられ、第３図（ｆ
ｌに示すように物体検知信号として外部に出力される。
このように本発明によれば、残響を短時間で停止させる
ことによって至近距離の物体を検出するようにしている
。
ことによって至近距離の物体を検出するようにしている
。
次に第４図は本願の請求項２の発明を具体化した実施例
を示すものである。本実施例においては前述した第１実
施例と同一部分は同一符号を付している。本実施例では
超音波振動子４を直接短絡したときに流れる過大電流を
防止して超音波振動子を保護するためにアナログスイッ
チ５に負荷抵抗Ｒを設けるようにしたものである。本実
施例においてアナログスイッチ５及び抵抗は超音波振動
子の両端を所定の抵抗値を短絡する負荷抵抗手段を構成
している。その他の構成及び動作は前述した第１実施例
と同様である。
を示すものである。本実施例においては前述した第１実
施例と同一部分は同一符号を付している。本実施例では
超音波振動子４を直接短絡したときに流れる過大電流を
防止して超音波振動子を保護するためにアナログスイッ
チ５に負荷抵抗Ｒを設けるようにしたものである。本実
施例においてアナログスイッチ５及び抵抗は超音波振動
子の両端を所定の抵抗値を短絡する負荷抵抗手段を構成
している。その他の構成及び動作は前述した第１実施例
と同様である。
第１図は本売明の一実施例による超音波センサの全体構
成を示すブロック図、第２図（ａ）、第２図（ｂ）は本
発明の効果を確認するためにアナログスイッチの有無に
よる残響の変化を示すグラフ、第３図は本実施例の動作
時の各部の波形を示すタイムチャート、第４図は本願の
第２実施例のブロック図である。 １−・−送波ゲート発生回路 ２−−−−−・−短絡
ゲート発生回路 ３−・−・・駆動回路 ４−・・
−・−超音波振動子 ５−−−−−−−アナログスイッチ ７−・−・・〜検波 回路 ８・−一一一一一比較回路 ９−・−−−−一出力回路
成を示すブロック図、第２図（ａ）、第２図（ｂ）は本
発明の効果を確認するためにアナログスイッチの有無に
よる残響の変化を示すグラフ、第３図は本実施例の動作
時の各部の波形を示すタイムチャート、第４図は本願の
第２実施例のブロック図である。 １−・−送波ゲート発生回路 ２−−−−−・−短絡
ゲート発生回路 ３−・−・・駆動回路 ４−・・
−・−超音波振動子 ５−−−−−−−アナログスイッチ ７−・−・・〜検波 回路 ８・−一一一一一比較回路 ９−・−−−−一出力回路
Claims (2)
- （１）超音波振動子を断続的に駆動し、超音波の反射波
信号に基づいて物体を検知する超音波センサであって、 所定時間毎に送波ゲート信号を発生し、前記超音波振動
子を駆動する送波ゲート発生回路と、前記送波ゲート信
号終了後に所定時間駆動され所定時間の短絡ゲート信号
を発生する短絡ゲート発生回路と、 前記短絡ゲート発生回路の出力により前記超音波振動子
の両端を短絡する短絡手段と、 前記超音波振動子より得られる受波信号を検波する検波
回路と、 前記検波回路の出力を前記閾値電圧発生回路の閾値によ
って弁別し反射波を検出する比較回路と、を具備するこ
とを特徴とする超音波センサ。 - （２）超音波振動子を断続的に駆動し、超音波の反射波
信号に基づいて物体を検知する超音波センサであって、 所定時間毎に送波ゲート信号を発生し、前記超音波振動
子を駆動する送波ゲート発生回路と、前記送波ゲート信
号終了後に所定時間駆動され所定時間の短絡ゲート信号
を発生する短絡ゲート発生回路と、 前記短絡ゲート発生回路の出力により前記超音波振動子
の両端を所定の抵抗値で短絡する負荷抵抗手段と、 前記超音波振動子より得られる受波信号を検波する検波
回路と、 前記検波回路の出力を前記閾値電圧発生回路の閾値によ
って弁別し反射波を検出する比較回路と、を具備するこ
とを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130789A JPH02218983A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130789A JPH02218983A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 超音波センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218983A true JPH02218983A (ja) | 1990-08-31 |
Family
ID=12604838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4130789A Pending JPH02218983A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02218983A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022511179A (ja) * | 2018-05-21 | 2022-01-31 | エコー イメージング，インク． | Ｑ値低減を有する超音波トランスデューサ |
| US11774280B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-10-03 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers |
| US11794209B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-24 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11819881B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-11-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US11986350B2 (en) | 2016-12-04 | 2024-05-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transducers |
| US12000728B2 (en) | 2018-04-11 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Asymmetrical ultrasound transducer array |
| US12274174B2 (en) | 2018-08-01 | 2025-04-08 | Exo Imaging, Inc. | Systems and methods for integrating ultrasonic transducers with hybrid contacts |
| US12486159B2 (en) | 2021-06-30 | 2025-12-02 | Exo Imaging, Inc. | Micro-machined ultrasound transducers with insulation layer and methods of manufacture |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP4130789A patent/JPH02218983A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11986350B2 (en) | 2016-12-04 | 2024-05-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transducers |
| US11774280B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-10-03 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers |
| US12000728B2 (en) | 2018-04-11 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Asymmetrical ultrasound transducer array |
| JP2022511179A (ja) * | 2018-05-21 | 2022-01-31 | エコー イメージング，インク． | Ｑ値低減を有する超音波トランスデューサ |
| JP2023166520A (ja) * | 2018-05-21 | 2023-11-21 | エコー イメージング，インク． | Ｑ値低減を有する超音波トランスデューサ |
| US12059708B2 (en) | 2018-05-21 | 2024-08-13 | Exo Imaging, Inc. | Ultrasonic transducers with Q spoiling |
| US12274174B2 (en) | 2018-08-01 | 2025-04-08 | Exo Imaging, Inc. | Systems and methods for integrating ultrasonic transducers with hybrid contacts |
| US11794209B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-24 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11998950B2 (en) | 2019-09-12 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11819881B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-11-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US12486159B2 (en) | 2021-06-30 | 2025-12-02 | Exo Imaging, Inc. | Micro-machined ultrasound transducers with insulation layer and methods of manufacture |
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