JPH03113388A - 超音波測定装置 - Google Patents
超音波測定装置Info
- Publication number
- JPH03113388A JPH03113388A JP1252603A JP25260389A JPH03113388A JP H03113388 A JPH03113388 A JP H03113388A JP 1252603 A JP1252603 A JP 1252603A JP 25260389 A JP25260389 A JP 25260389A JP H03113388 A JPH03113388 A JP H03113388A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- signal
- vibrator
- band
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は超音波測定装置に関し、特に、受信信号の振幅
を所定値に保持するように帰還動作を行うＡＧＣ回路を
有する超音波測定装置に関する。
を所定値に保持するように帰還動作を行うＡＧＣ回路を
有する超音波測定装置に関する。
（従来の技術）
例えば、石油タンク内の石油の液面レベルを測定する場
合に、超音波測定装置が用いられる。
合に、超音波測定装置が用いられる。
第３図は従来例の送受信回路のブロック図である。
オシレータ１はドライブ回路２を介して圧電膜を利用し
た振動子３を駆動する。これにより発生した超音波は測
定対象である液面４で反射して再び振動子（検出器）３
に戻り、電気信号に変換されて入力アンプ５で増幅され
る。増幅された信号は、残留振動抑制回路６ならびにＡ
ＧＣ回路（利得制御器７．増幅器８．ゲイン制御回路９
からなる）を通過して振幅が一定値にそろえられ、波形
整形回路１０により波形整形され、Ｆ／Ｖ変換回路１１
により周波数／電圧変換され、レベル比較器■２で所定
の検出しきい値と比較される。演算回路Ｉ３はレベル比
較器■２の出力を受け、所定の演算により測定対象まで
の距離や液面レベルを計算して出力する。
た振動子３を駆動する。これにより発生した超音波は測
定対象である液面４で反射して再び振動子（検出器）３
に戻り、電気信号に変換されて入力アンプ５で増幅され
る。増幅された信号は、残留振動抑制回路６ならびにＡ
ＧＣ回路（利得制御器７．増幅器８．ゲイン制御回路９
からなる）を通過して振幅が一定値にそろえられ、波形
整形回路１０により波形整形され、Ｆ／Ｖ変換回路１１
により周波数／電圧変換され、レベル比較器■２で所定
の検出しきい値と比較される。演算回路Ｉ３はレベル比
較器■２の出力を受け、所定の演算により測定対象まで
の距離や液面レベルを計算して出力する。
圧電膜（振動子３）の共振周波数は、第４図に示すよう
に周囲温度によって変化するため、温度計１４により周
囲温度を検出し、温度信号を受けて温度補償回路１５か
ら補正信号を出力し、オシレータの駆動周波数を変化さ
せて圧電膜の共振周波数の変化に追従させ、インピーダ
ンス整合をとることにより発振効率の低下を招かないよ
うにしている。
に周囲温度によって変化するため、温度計１４により周
囲温度を検出し、温度信号を受けて温度補償回路１５か
ら補正信号を出力し、オシレータの駆動周波数を変化さ
せて圧電膜の共振周波数の変化に追従させ、インピーダ
ンス整合をとることにより発振効率の低下を招かないよ
うにしている。
なお、残留振動抑制回路６は、振動子３の残留振動を抑
制するため、超音波信号送信直後の増幅ゲインを小さく
する働きをする。
制するため、超音波信号送信直後の増幅ゲインを小さく
する働きをする。
（発明が解決しようとする課題）
第３図の従来例において、反射波が何らかの理由により
非常に小さくなったり、あるいは反射波がほとんど返っ
てこなかった場合、ＡＧＣ回路のゲイン制御回路９の働
きにより利得制御器７の増幅率が増大する。このとき、
受信信号に混入している雑音も同時に増幅されてしまう
。このとき、雑音の振幅がレベル比較器１２の検出しき
い値より大きくなると、測定対象からの反射波による正
規の受信信号と１７で検出され、これにより測定誤差が
生じる。消費電力を低減するために圧電膜の駆動電圧を
低くした場合にはＳ／Ｎ比が悪化し、上述の問題が顕著
となる。
非常に小さくなったり、あるいは反射波がほとんど返っ
てこなかった場合、ＡＧＣ回路のゲイン制御回路９の働
きにより利得制御器７の増幅率が増大する。このとき、
受信信号に混入している雑音も同時に増幅されてしまう
。このとき、雑音の振幅がレベル比較器１２の検出しき
い値より大きくなると、測定対象からの反射波による正
規の受信信号と１７で検出され、これにより測定誤差が
生じる。消費電力を低減するために圧電膜の駆動電圧を
低くした場合にはＳ／Ｎ比が悪化し、上述の問題が顕著
となる。
この問題点を解決する方法として信号伝達経路中にフィ
ルタを設けて雑音を除去することが考えられるが、前述
のように圧電膜の共振周波数は温度と共に変化し、これ
にともなって送出される超音波の周波数も変化している
ため、バンド幅の設定が困難であるという問題が発生す
る。
ルタを設けて雑音を除去することが考えられるが、前述
のように圧電膜の共振周波数は温度と共に変化し、これ
にともなって送出される超音波の周波数も変化している
ため、バンド幅の設定が困難であるという問題が発生す
る。
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は圧電膜を用いた超音波測定装置の耐
雑音特性を改善することにある。
であり、その目的は圧電膜を用いた超音波測定装置の耐
雑音特性を改善することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、超音波を液面等の１１ｐ＋定対象に向けて送
出し、反射波を受けて電気信号に変換し、増幅器で増幅
した後、所定の処理を施してδｐ１定対象からの反射波
を検出し、超音波の送出から該検出までの時間を利用し
て測定対象までの距離等をＡ−１定する超音波測定装置
であって、超音波の送出あるいは検出のために使用され
る圧電膜を用いた振動子と、該振動子を駆動する発振回
路と、周囲温度を検出する温度検出手段と、該温度検出
手段からの温度信号を受け、前記発振回路の振動子駆動
周波数を補正するための補正信号を出力する温度補償回
路と、前記発振回路の振動子駆動周波数を検出して該駆
動周波数を中心周波数とする、受信信号処理経路に設け
られたバンドパスフィルタと、受信信号の振幅を所定値
に保持するように帰還動作を行うＡＧＣ回路と、受信信
号を検出しきい値と比較し、測定対象からの正規の反射
波による信号を検出する検出回路とを有することを特徴
とする。
出し、反射波を受けて電気信号に変換し、増幅器で増幅
した後、所定の処理を施してδｐ１定対象からの反射波
を検出し、超音波の送出から該検出までの時間を利用し
て測定対象までの距離等をＡ−１定する超音波測定装置
であって、超音波の送出あるいは検出のために使用され
る圧電膜を用いた振動子と、該振動子を駆動する発振回
路と、周囲温度を検出する温度検出手段と、該温度検出
手段からの温度信号を受け、前記発振回路の振動子駆動
周波数を補正するための補正信号を出力する温度補償回
路と、前記発振回路の振動子駆動周波数を検出して該駆
動周波数を中心周波数とする、受信信号処理経路に設け
られたバンドパスフィルタと、受信信号の振幅を所定値
に保持するように帰還動作を行うＡＧＣ回路と、受信信
号を検出しきい値と比較し、測定対象からの正規の反射
波による信号を検出する検出回路とを有することを特徴
とする。
（作用）
圧電膜の共振周波数が周囲温度により変化し、インピー
ダンス整合をとるためにオシレータの駆動周波数が変化
すると、受信回路中のバンドパスフィルタの中心周波数
もこの駆動周波数に追従して変化し、フィルタの帯域を
狭帯域にしておけば、送出された超音波の反射波以外の
信号やノイズを確実に除去できる。
ダンス整合をとるためにオシレータの駆動周波数が変化
すると、受信回路中のバンドパスフィルタの中心周波数
もこの駆動周波数に追従して変化し、フィルタの帯域を
狭帯域にしておけば、送出された超音波の反射波以外の
信号やノイズを確実に除去できる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の超音波測定装置の一実施例のブロック
図である。
図である。
本実施例は、第３図の従来例にフィルタ回路（バンドパ
スフィルタ）１６を追加し、このフィルタ回路１６にオ
シレータ１から、その測定周期における振動子３の駆動
周波数を通知し、フィルタ回路１６の中心周波数を、通
知されたその駆動周波数に自動的に追従させるようにな
っている。このフィルタ回路１６の帯域は、正規の信号
成分のみを通過させ、ノイズを除去率を高めるために最
適の帯域（狭帯域）となっている。
スフィルタ）１６を追加し、このフィルタ回路１６にオ
シレータ１から、その測定周期における振動子３の駆動
周波数を通知し、フィルタ回路１６の中心周波数を、通
知されたその駆動周波数に自動的に追従させるようにな
っている。このフィルタ回路１６の帯域は、正規の信号
成分のみを通過させ、ノイズを除去率を高めるために最
適の帯域（狭帯域）となっている。
次に、動作を説明する。
温度補償回路１５は、温度計１４の信号を入力とし、駆
動周波数制御信号および時間検出制御信号（これらが補
正信号となる）をオシレータ１に出力する。オシレータ
１は温度補償回路１５からの補正信号に応じた駆動周波
数で発振する。ドライブ回路２はオシレータ１の駆動周
波数信号に応じて、振動子（圧電膜）３を駆動し、一方
、駆動周波数をフィルタ回路１６に通知する。これを受
けてフィルタ回路１６は、帯域の中心周波数を駆動周波
数と一致させる。
動周波数制御信号および時間検出制御信号（これらが補
正信号となる）をオシレータ１に出力する。オシレータ
１は温度補償回路１５からの補正信号に応じた駆動周波
数で発振する。ドライブ回路２はオシレータ１の駆動周
波数信号に応じて、振動子（圧電膜）３を駆動し、一方
、駆動周波数をフィルタ回路１６に通知する。これを受
けてフィルタ回路１６は、帯域の中心周波数を駆動周波
数と一致させる。
発生した超音波は測定対象である液面４で反射して再び
振動子（検出器）３に戻り、電気信号に変換される。こ
の電気信号は入力アンプ５により増幅される。この人力
アンプ５は、信号ケーブルの線間容量の影響を除去する
ためのチャージアンプである。増幅された信号は残留振
動抑制回路６を通過してフィルタ回路１６に人力する。
振動子（検出器）３に戻り、電気信号に変換される。こ
の電気信号は入力アンプ５により増幅される。この人力
アンプ５は、信号ケーブルの線間容量の影響を除去する
ためのチャージアンプである。増幅された信号は残留振
動抑制回路６を通過してフィルタ回路１６に人力する。
フィルタの中心周波数は駆動周波数と一致しているため
、正規の反射信号のみが通過し、ノイズは除去される。
、正規の反射信号のみが通過し、ノイズは除去される。
以下、従来例と同様に、ＡＧＣ回路、波形整形回路１０
． Ｆ／Ｖ変換回路１１を経てレベル比較器１２で検
出しきい値と比較され、この比較により発生するパルス
が演算回路１３に人力される。
． Ｆ／Ｖ変換回路１１を経てレベル比較器１２で検
出しきい値と比較され、この比較により発生するパルス
が演算回路１３に人力される。
フィルタ回路１Ｇの具体的構成例が第２図に示される。
このフィルタ回路は多重帰還型バンドパスフィルタであ
り、受信信号ＶＩＮは、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ２を介
して比較器１７の反転端子に入力される。一方、オシレ
ータ１から送られてくる駆動周波数信号は、Ｆ／Ｖ変換
された後に接合型ＦＥＴ１ｇのゲートに人力される。こ
の接合型ＦＥＴ１８の導通抵抗の変化により、抵抗Ｒ２
の見かけ上の抵抗値を変化させることができる。すなわ
ち、駆動周波数に応じてＲ２の抵抗値を変化させ、これ
によりフィルタの中心周波数を変化させることができる
。
り、受信信号ＶＩＮは、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ２を介
して比較器１７の反転端子に入力される。一方、オシレ
ータ１から送られてくる駆動周波数信号は、Ｆ／Ｖ変換
された後に接合型ＦＥＴ１ｇのゲートに人力される。こ
の接合型ＦＥＴ１８の導通抵抗の変化により、抵抗Ｒ２
の見かけ上の抵抗値を変化させることができる。すなわ
ち、駆動周波数に応じてＲ２の抵抗値を変化させ、これ
によりフィルタの中心周波数を変化させることができる
。
以上、本発明を実施例を用いて説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、温度補償回路１５の補正信号によりバンドパスフ
ィルタの中心周波数を制御するようにしてもよい。また
、バンドパスフィルタはＡＧＣ回路の後に設けることも
できる。
れに限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、温度補償回路１５の補正信号によりバンドパスフ
ィルタの中心周波数を制御するようにしてもよい。また
、バンドパスフィルタはＡＧＣ回路の後に設けることも
できる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、受信回路にバンドパスフ
ィルタを設け、このバンドパスフィルタの帯域の中心周
波数を振動子を駆動する駆動周波数に対応させて変化さ
せることにより、温度変化に応じて変化する受信信号周
波数のみを増幅あるいは検出することが可能となり、超
音波Ａ１１定装置の耐雑音特性を向上させることができ
る。
ィルタを設け、このバンドパスフィルタの帯域の中心周
波数を振動子を駆動する駆動周波数に対応させて変化さ
せることにより、温度変化に応じて変化する受信信号周
波数のみを増幅あるいは検出することが可能となり、超
音波Ａ１１定装置の耐雑音特性を向上させることができ
る。
これにより、セラミック振動子等に比べて感度が高く、
低電圧駆動による発振が可能であるという圧電膜を用い
た超音波測定装置の利点を損ねることなく、信頼性を向
上できる効果が得られる。
低電圧駆動による発振が可能であるという圧電膜を用い
た超音波測定装置の利点を損ねることなく、信頼性を向
上できる効果が得られる。
第１図は本発明の超音波測定装置の一実施例のブロック
図、 第２図はフィルタ回路の構成例を示す回路図、第３図は
従来例のブロック図、 第４図は圧電膜の共振周波数の温度特性を示す図である
。 １・・・オシレータ ２・・・ドライブ回路３
・・・圧電膜を用いた振動子 ４・・・測定対象（液面） ５−・・人力アンプ６・
・・残留振動抑制回路 ７・・・利得制御器 ８・・・増幅器９・・・
ゲイン制御回路 ＩＯ・・・波形整形回路１１・・
・周波数／電圧変換回路
図、 第２図はフィルタ回路の構成例を示す回路図、第３図は
従来例のブロック図、 第４図は圧電膜の共振周波数の温度特性を示す図である
。 １・・・オシレータ ２・・・ドライブ回路３
・・・圧電膜を用いた振動子 ４・・・測定対象（液面） ５−・・人力アンプ６・
・・残留振動抑制回路 ７・・・利得制御器 ８・・・増幅器９・・・
ゲイン制御回路 ＩＯ・・・波形整形回路１１・・
・周波数／電圧変換回路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 超音波を液面等の測定対象に向けて送出し、反射波を受
けて電気信号に変換し、増幅器で増幅した後、所定の処
理を施して測定対象からの反射波を検出し、超音波の送
出から該検出までの時間を利用して測定対象までの距離
等を測定する超音波測定装置であって、 超音波の送出あるいは検出のために使用される圧電膜を
用いた振動子（３）と、 該振動子を駆動する発振回路（１）と、 周囲温度を検出する温度検出手段（１４）と、該温度検
出手段からの温度信号を受け、前記発振回路の振動子駆
動周波数を補正するための補正信号を出力する温度補償
回路（１５）と、 前記発振回路の振動子駆動周波数を検出して該駆動周波
数を中心周波数とする、受信信号処理経路に設けられた
バンドパスフィルタ（１６）と、受信信号の振幅を所定
値に保持するように帰還動作を行うＡＧＣ回路（７、８
、９）と、 受信信号を検出しきい値と比較し、測定対象からの正規
の反射波による信号を検出する検出回路（１２、１３）
とを有する超音波測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252603A JPH03113388A (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 超音波測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252603A JPH03113388A (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 超音波測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03113388A true JPH03113388A (ja) | 1991-05-14 |
Family
ID=17239664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252603A Pending JPH03113388A (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 超音波測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03113388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183185A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Denso Corp | 超音波センサ |
| JP2020204578A (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 積水マテリアルソリューションズ株式会社 | センサシステム |
-
1989
- 1989-09-28 JP JP1252603A patent/JPH03113388A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183185A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Denso Corp | 超音波センサ |
| JP2020204578A (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 積水マテリアルソリューションズ株式会社 | センサシステム |
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