JPH0320789Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、超音波式物体検知装置に関し、更に
詳しくは、物体などの距離判別を簡易に行うこと
ができる超音波式物体検知装置に関する。

従来技術 従来の超音波式物体検知装置では、超音波パル
スを発信し、その反射パルスを受信して、発信時
から受信時までの時間間隔により物体までの距離
を判別している。すなわち、超音波パルスを発信
してから超音波パルスを受信するまでの時間が、
発信位置から物体までの距離に比例する点に着目
したものである。

かかる従来の超音波式物体検知装置の例として
は、たとえば特開昭57−84377号公報に開示の装
置がある。

従来技術の問題点 超音波パルスが発信されてから反射パルスが受
信されるまでの時間は、物体までの距離が数cm〜
数ｍに対して数ms〜数10msである。

したがつて、超音波パルスを発信してから反射
パルスが受信されるまでの時間を検出して距離判
別を行う従来装置では、非常に短い時間を測定す
る必要があり、そのための回路構成が複雑となる
問題点がある。

また、物体までの距離を警報音の音色を変えて
報知しようとしたときに、上記従来装置では、超
音波パルス発信時から反射パルス受信時までの時
間の長さの変化を音色変化に変換するための比較
的複雑な回路が必要となる問題点がある。

考案の目的 本考案の目的とするところは、簡単な構成によ
つて物体までの距離を判別することができ、ま
た、その判別の結果を比較的簡単な構成で警報音
の音色変化に変換することができる新たな方式の
超音波式物体検知装置を提供することにある。

考案の構成 本考案の超音波式物体検知装置は、発信出力レ
ベルの異なる超音波パルスを所定の順序で且つ所
定の間隔で順次物体へ向けて出力する発信部、お
よび反射パルスを受信し、その入力が所定レベル
以上ある反射パルスの周期を検出し、その周期に
基づいて物体までの距離判別を行う受信部を具備
してなることを構成上の特徴とするものである。

作 用 超音波パルスは音波であるから空気中でかなり
減衰する。つまり、超音波パルスの発信出力が小
さいときは、物体が近距離にあるときのみ反射パ
ルスの受信入力が十分な大きさとなり、物体が遠
距離にあれば減衰のために反射パルスはほとんど
受信されない。また、超音波パルスの発信出力が
大きいときは、近距離から遠距離まで物体がどこ
にあつても反射パルスの受信入力は十分大きなも
のとなる。

そこで、従来の超音波式物体検知システムで
は、超音波パルスの発信出力を大きなものとして
いる。

ところが、本考案の超音波式物体検知装置で
は、超音波パルスの発信出力を小から大まで少な
くとも２段階に変化させる。

そうすると、物体が近距離にあるときには、発
信出力が小でも大でも所定レベル以上の反射パル
スが受信され、超音波パルスの間欠発信の周期と
受信される反射パルスの周期とが一致する。

一方、物体が遠距離にあると、超音波パルスの
発信出力が小さいときは反射パルスが受信され
ず、発信出力が大なるときのみ所定レベル以上の
反射パルスが受信される。そこで、超音波パルス
の間欠発信の周期よりも受信される反射パルスの
周期のほうが長くなる。

換言すると、所定レベル以上で受信される反射
パルスの周波数は、物体が近距離にあれば高い周
波数となり、物体が遠距離にあれば低い周波数と
なる。

かかる周波数変化は、ｆ−変換器等により容
易に検出できるから、簡単な構成で距離判別を行
うことができる。

また、この周波数変化は、数10Hz〜数100Hzと
することができるから、そのまま警報音の音色変
化として利用することができ、警報音の音色を変
えるための構成も簡単化できる。

実施例 以下、図に示す実施例に基づいて本考案を更に
詳しく説明する。ここに第１図は本考案の一実施
例の超音波式物体検知装置の構成ブロツク図、第
２図は物体が近距離にある場合の信号波形図、第
３図は物体が遠距離にある場合の信号波形図であ
る。なお、図に示す実施例により本考案が限定さ
れるものではない。

第１図に示すように、超音波式物体検知装置１
は、発信部２と、受信部８とからなつている。

発信部２は、40kHzの超音波振動を発生する発
振器３と、τ₁の時間幅だけ前記発振器３の発振信
号を通過させるゲート回路４と、その結果、τ₁の
幅のパルス状に超音波を発信するトランスデユー
サ５と、そのトランスデユーサ５の発信出力を調
節するパワー制御回路６と、ゲート回路４の作動
のタイミングやパワー制御回路６の発信出力切替
のタイミングを制御するタイミング制御回路７と
を有してなつている。

一方、受信部８は、反射パルスを検出するトラ
ンスデユーサ９と、検出した反射パルスを増幅し
検波し整形する増幅・検波・整形回路１０と、基
本的警報音として1kHzの発振を行う発振器１１
と、その1kHzの発振信号を前記増幅・検波・整
形回路１０の出力で変調し音声出力とする変調・
出力回路１２と、スピーカ１３とを有してなつて
いる。

次に、上記超音波式物体検知装置１の作動を第
２図及び第３図を参照して説明する。

第２図ａに示すように、τ₁の幅の超音波パルス
は、３段階の発信出力P₁，P₂，P₃で順次切り替
えられ、周期T₁で繰り返し間欠的に出力される。

ここで、発信出力P₁は、第１図に示す近距離
領域Ｌに物体があるときに、所定レベル以上で反
射パルスが受信されるようなパワーである。ま
た、発信出力P₂は、物体が中距離領域Ｍにある
ときに、所定レベル以上の反射パルスを受信でき
るようなパワーである。また、発信出力P₃は、
物体が遠距離領域Ｄにあつても、所定レベル以上
で反射パルスを受信できるようなパワーである。

τ₁の値は例えば300μsであり、T₁は例えば10ms
であり、Ｌは例えば0.5ｍ以内であり、Ｍは例え
ば0.5ｍ〜1.0ｍ以内であり、Ｄは例えば1.0ｍ〜
1.5ｍ以内である。

物体が近距離領域Ｌにあるとすれば、第２図ｂ
に示すように、受信される反射パルスの大きさ
は、どの発信出力の超音波パルスに対しても所定
以上のレベルで受信される。第２図ｂでは所定レ
ベルを破線で表しており、反射パルスの波形は検
波後の波形で表している。第２図ｂに示す反射パ
ルス信号は、たとえば単安定マルチバイブレータ
回路等によつて整形され、第２図ｃに示す如き整
形波に変換される。この整形波は、パルス幅τ₂、
周期T₂の矩形波信号である。ここでパルス幅τ₂
は任意に設定でき、周期T₂は超音波パルスの間
欠発信の周期T₁と一致する。

第２図ｃに示す整形波により変調された警報音
は、第２図ｄに示すように、1kHzの音波をf₁（＝
１／T₂）の周波数で変調された警報音となる。

第３図は物体が遠距離領域Ｄにある場合を示す
ものである。

第３図ａに超音波パルスを示すが、これは第２
図ａと全く同じ信号である。

ところが、第３図ｂに示すように、反射パルス
は異なつたものとなる。すなわち、物体が遠距離
にあるために、発信出力P₁およびP₂のときは、
反射パルスが減衰して、受信されるレベルは所定
レベル以下となつている。そして、所定レベル以
上の反射パルスを受信できるのは、発信出力P₃
のときだけである。

したがつて、その整形波は、第３図ｃに示すよ
うに、発信出力P₃の超音波パルスについての周
期T₃をもつ矩形波となる。尚、T₃＝3T₁である。

そして、警報音は、第３図ｄに示すように、
1kHzの音波をf₂（＝１／T₃＝１／3T₁＝f₁／３）
で変調した音波となる。

また、中距離領域Ｍに物体がある場合について
も同様に、所定レベル以上に受信される反射パル
スの周期が変化し、これにより警報音の音色が変
化することが理解されよう。

したがつて、物体までの距離の差は、警報音の
音色の差として判別可能に出力されることとな
る。

以上の説明から理解されるように、この超音波
式物体検知装置１は、簡単な構成によつて物体ま
での距離を判別可能であり、また、その距離を比
較的簡単な構成で警報音の音色変化として表現す
ることができる。

尚、本考案の超音波式物体検知装置のパワー方
式と、従来装置の時間方式とを同時に行うことも
でき、その場合には２方式の結果を対照すること
により、判別の信頼性を一層向上することができ
る。

考案の効果 本考案によれば、発信出力レベルの異なる超音
波パルスを所定の順序で且つ所定の間隔で順次物
体へ向けて出力する発信部、および反射パルスを
受信し、その入力が所定レベル以上ある反射パル
スの周期を検出し、その周期に基づいて物体まで
の距離判別を行う受信部を具備してなることを特
徴とする超音波式物体検知装置が提供され、これ
により簡単な構成で物体までの距離を判別できる
ようになる。また、比較的簡単な構成で検出した
距離を警報音の音色変化として表現できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の超音波式物体検知
装置の構成ブロツク図、第２図は物体が近距離に
ある場合の信号波形図、第３図は物体が遠距離に
ある場合の信号波形図である。 符号の説明、１……超音波式物体検知装置、２
……発信部、４……ゲート回路、６……パワー制
御回路、７……タイミング制御回路、８……受信
部、１０……増幅・検波・整形回路、１２……変
調・出力回路、１３……スピーカ、Ｌ……近距離
領域、Ｍ……中距離領域、Ｄ……遠距離領域。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 発信出力レベルの異なる超音波パルスを所定の
   順序で且つ所定の間隔で順次物体へ向けて出力す
   る発信部、および 反射パルスを受信し、その入力が所定レベル以
   上ある反射パルスの周期を検出し、その周期に基
   づいて物体までの距離判別を行う受信部 を具備してなることを特徴とする超音波式物体検
   知装置。