JPH0379671B2 - - Google Patents
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- JPH0379671B2 JPH0379671B2 JP57071810A JP7181082A JPH0379671B2 JP H0379671 B2 JPH0379671 B2 JP H0379671B2 JP 57071810 A JP57071810 A JP 57071810A JP 7181082 A JP7181082 A JP 7181082A JP H0379671 B2 JPH0379671 B2 JP H0379671B2
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- capacitor
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S15/101—Particularities of the measurement of distance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/902—Speed of sound compensation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波を利用した距離計測手段に関
し、特に大気中を伝播する超音波の伝播特性が、
大気自体の特性変化によつて変化せしめられるこ
とを補償する大気特性補償手段を有した超音波距
離計測手段に関するものである。
し、特に大気中を伝播する超音波の伝播特性が、
大気自体の特性変化によつて変化せしめられるこ
とを補償する大気特性補償手段を有した超音波距
離計測手段に関するものである。
一般的に超音波が大気中を伝播すると、被写体
との距離に対応して減衰するが、その減衰量は大
気自体の特性、即ち温度や湿度によつて大きく変
動し、その状態は、今、温度20℃、湿度50%の場
合における受信信号レベルを基準とすると、この
受信信号レベルは温度、湿度の変化により第1図
イ,ロに示したような変化特性となる。
との距離に対応して減衰するが、その減衰量は大
気自体の特性、即ち温度や湿度によつて大きく変
動し、その状態は、今、温度20℃、湿度50%の場
合における受信信号レベルを基準とすると、この
受信信号レベルは温度、湿度の変化により第1図
イ,ロに示したような変化特性となる。
ここで、上記変化特性が超音波距離計測手段に
与える影響について考えてみる。
与える影響について考えてみる。
超音波を使用した距離計測手段は、超音波を被
写体に向け送信し、反射波が受信されるまでの時
間を距離情報として得るものであり、必ず、受信
信号があつたか否かの検出動作を行ない、受信時
期の設定を行なわなければならない。このため、
通常は上記検出動作として、受信信号と雑音レベ
ル以上に設定された基準レベルとを比較する動作
を行ない、受信信号のレベルが基準レベルを越え
た時点を受信と判断するような構成が実施されて
いる。したがつて先に述べたように受信信号レベ
ルが大気の特性によつて変動すれば、当然、前記
検出動作による受信と判断される時点も変動する
ことになり、その結果、超音波の送信から受信ま
での間隔が変動することになる。
写体に向け送信し、反射波が受信されるまでの時
間を距離情報として得るものであり、必ず、受信
信号があつたか否かの検出動作を行ない、受信時
期の設定を行なわなければならない。このため、
通常は上記検出動作として、受信信号と雑音レベ
ル以上に設定された基準レベルとを比較する動作
を行ない、受信信号のレベルが基準レベルを越え
た時点を受信と判断するような構成が実施されて
いる。したがつて先に述べたように受信信号レベ
ルが大気の特性によつて変動すれば、当然、前記
検出動作による受信と判断される時点も変動する
ことになり、その結果、超音波の送信から受信ま
での間隔が変動することになる。
超音波の送、受信間隔が変動するということ
は、得られる距離情報が一定距離にある被写体に
対しても、温度あるいは湿度により異なるという
ことであり、超音波距離計測手段にとつては、正
確な距離情報を出力することができない大きな問
題を生じることになる。
は、得られる距離情報が一定距離にある被写体に
対しても、温度あるいは湿度により異なるという
ことであり、超音波距離計測手段にとつては、正
確な距離情報を出力することができない大きな問
題を生じることになる。
換言すれば、大気の特性による受信信号レベル
の変動は、超音波距離計測手段の距離計測精度に
極めて大きな影響を与えるものであるということ
ができる。
の変動は、超音波距離計測手段の距離計測精度に
極めて大きな影響を与えるものであるということ
ができる。
本発明は、上記のような点を考慮してなしたも
ので、大気の特性変化による受信信号レベルの変
動を補償できる超音波距離計測手段を提供するも
ので、以下図面と共に説明する。
ので、大気の特性変化による受信信号レベルの変
動を補償できる超音波距離計測手段を提供するも
ので、以下図面と共に説明する。
第2図は、本発明による超音波距離計測手段の
一実施例を示す要部の部分図を示し、大気の温度
変化による受信信号レベルの変動を補償できる実
施例であり、図中、1は超音波センサ3の共振点
に該当する周波数の発振動作を行なう発振回路、
2は発振回路1により動作制御され、超音波セン
サ3に超音波の送受信を行なわせる送受信回路を
示している。4は送受信回路2によつて受信され
た信号を増幅する受信信号増幅回路を示し、内部
に上記共振周波数のみと選択的に共振する共振回
路5を有しているので、所望の受信信号のみを増
幅して出力し、比較回路6のコンパレータ7の一
方の入力端子8に入力することになる。9は、コ
ンパレータ7のもう一方の入力端子を示し、コン
デンサ12、可変抵抗13、例えばサーミスタで
ある感熱素子14の並列体からなる基準電圧設定
回路11が接続されている。10は発振回路1の
動作と同時に動作し、任意のパルス幅のパルス信
号を出力する単安定マルチバイブレータ回路15
により動作制御されるトランジスタを示してい
る。
一実施例を示す要部の部分図を示し、大気の温度
変化による受信信号レベルの変動を補償できる実
施例であり、図中、1は超音波センサ3の共振点
に該当する周波数の発振動作を行なう発振回路、
2は発振回路1により動作制御され、超音波セン
サ3に超音波の送受信を行なわせる送受信回路を
示している。4は送受信回路2によつて受信され
た信号を増幅する受信信号増幅回路を示し、内部
に上記共振周波数のみと選択的に共振する共振回
路5を有しているので、所望の受信信号のみを増
幅して出力し、比較回路6のコンパレータ7の一
方の入力端子8に入力することになる。9は、コ
ンパレータ7のもう一方の入力端子を示し、コン
デンサ12、可変抵抗13、例えばサーミスタで
ある感熱素子14の並列体からなる基準電圧設定
回路11が接続されている。10は発振回路1の
動作と同時に動作し、任意のパルス幅のパルス信
号を出力する単安定マルチバイブレータ回路15
により動作制御されるトランジスタを示してい
る。
さて、上記のような構成から成る実施例の動作
であるが、以下に第3図に示した第2図の回路中
の所定地点の波形図を参考して説明する。
であるが、以下に第3図に示した第2図の回路中
の所定地点の波形図を参考して説明する。
詳しく述べるまでもないが、第2図に示したよ
うな超音波距離計測手段においては、まず、何ら
かの外部操作により、第3図aに示したような起
動信号が入力端子1aより発振回路1に供給さ
れ、発振回路1は、第3図bに示したように出力
信号を送受信回路2に供給する。
うな超音波距離計測手段においては、まず、何ら
かの外部操作により、第3図aに示したような起
動信号が入力端子1aより発振回路1に供給さ
れ、発振回路1は、第3図bに示したように出力
信号を送受信回路2に供給する。
送受信回路2は発振回路1よりの出力信号によ
り、超音波センサ3に励振電圧を与え、したがつ
て超音波センサ3は第3図cに示すような超音波
を被写体に向けて送信する。
り、超音波センサ3に励振電圧を与え、したがつ
て超音波センサ3は第3図cに示すような超音波
を被写体に向けて送信する。
一方、発振回路1の入力端子1aを介して第3
図aのような起動信号が供給される単安定マルチ
バイプレータ回路15も発振回路1と同時に動作
し、その出力端子15aに第3図dに示したよう
なパルス信号を出力する。
図aのような起動信号が供給される単安定マルチ
バイプレータ回路15も発振回路1と同時に動作
し、その出力端子15aに第3図dに示したよう
なパルス信号を出力する。
この単安定マルチバイブレータ回路15のパル
ス信号は、第2図からも明らかなようにトランジ
スタ10のベースに供給されるため、トランジス
タ10はパルス信号が存在している間、導通状態
に維持されることになる。
ス信号は、第2図からも明らかなようにトランジ
スタ10のベースに供給されるため、トランジス
タ10はパルス信号が存在している間、導通状態
に維持されることになる。
したがつて、コンパレータ7の入力端子9に供
給される基準電圧Vは、上述したトランジスタ1
0が導通している間は電源電圧の一定電圧に保持
され、トランジスタ10が非導通状態になると、
可変抵抗13、感温素子14を介して放電される
コンデンサ12の端子電圧によつて決定されるこ
とになる。その状態を図面で示すと、第3図eの
ような特性、即ち単安定マルチバイブレータ15
によるパルス出力が同図dのように存在している
間一定電圧に保たれ、パルス出力がなくなると同
時に放電動作により徐々に下降する電圧がコンパ
レータ7の基準電圧Vとして供給されることにな
る。
給される基準電圧Vは、上述したトランジスタ1
0が導通している間は電源電圧の一定電圧に保持
され、トランジスタ10が非導通状態になると、
可変抵抗13、感温素子14を介して放電される
コンデンサ12の端子電圧によつて決定されるこ
とになる。その状態を図面で示すと、第3図eの
ような特性、即ち単安定マルチバイブレータ15
によるパルス出力が同図dのように存在している
間一定電圧に保たれ、パルス出力がなくなると同
時に放電動作により徐々に下降する電圧がコンパ
レータ7の基準電圧Vとして供給されることにな
る。
上記の如くの状態で、今超音波センサ3により
被写体よりの反射波が受信されると、受信信号増
幅回路4は第3図fに示すような受信信号を出力
する。
被写体よりの反射波が受信されると、受信信号増
幅回路4は第3図fに示すような受信信号を出力
する。
この受信信号は、コンパレータ7の入力端子8
に入力され、他の入力端子9に入力されている先
に述べたような基準電圧Vと比較される。そし
て、受信信号のレベルが基準電圧Vを越えた時点
で、コンパレータ7は反転動作し、受信信号が受
信された時点を決定すべく、受信信号を出力す
る。
に入力され、他の入力端子9に入力されている先
に述べたような基準電圧Vと比較される。そし
て、受信信号のレベルが基準電圧Vを越えた時点
で、コンパレータ7は反転動作し、受信信号が受
信された時点を決定すべく、受信信号を出力す
る。
この受信信号は、第2図には図示していないが
例えば、第3図cに示したような超音波の送信と
同時に計時を開始していた何らかのタイマー回路
の動作を停止せしめる、あるいは、単安定マルチ
バイブレータ15のパルス信号の終了と同時に動
作を開始した何らかの回路の動作を制御する如く
の入力信号として使用される。
例えば、第3図cに示したような超音波の送信と
同時に計時を開始していた何らかのタイマー回路
の動作を停止せしめる、あるいは、単安定マルチ
バイブレータ15のパルス信号の終了と同時に動
作を開始した何らかの回路の動作を制御する如く
の入力信号として使用される。
したがつて、コンパレータ7が受信時点信号を
出力すれば、被写体までの距離に対応した時間信
号が、上述したような計時回路等により得られる
ことになり、以下、この被写体までの距離に対応
した時間信号が例えば光学装置のレンズの自動焦
点合わせ、あるいは距離表示等の種々の用途に使
用されることになる。
出力すれば、被写体までの距離に対応した時間信
号が、上述したような計時回路等により得られる
ことになり、以下、この被写体までの距離に対応
した時間信号が例えば光学装置のレンズの自動焦
点合わせ、あるいは距離表示等の種々の用途に使
用されることになる。
上述したような動作が第2図に示した回路の基
本的な動作であるが、つぎに温度変化による補償
機能について述べる。
本的な動作であるが、つぎに温度変化による補償
機能について述べる。
先に述べたように超音波は、大気中を伝播する
ため、大気の温度変動によつてその伝播特性が第
1図イに示したような関係で影響を受ける。この
影響を第3図に示した波形の内fで示した受信信
号で考えてみると、大気の温度変動によつて、受
信信号の波形は第4図イのように変化することに
なる。
ため、大気の温度変動によつてその伝播特性が第
1図イに示したような関係で影響を受ける。この
影響を第3図に示した波形の内fで示した受信信
号で考えてみると、大気の温度変動によつて、受
信信号の波形は第4図イのように変化することに
なる。
即ち、湿度を一定とすると、同一の被写体に対
する受信信号の変動は温度が高くなればなる程受
信信号レベルは低くなる特性となる。
する受信信号の変動は温度が高くなればなる程受
信信号レベルは低くなる特性となる。
なお、温度変動により当然、音速も変化するこ
とになり、したがつて、同一被写体であつても反
射波の反つてくる時期も異なるが、第4図イの波
形図は温度の受信レベルに対する影響を示したも
のであり、この時期については無視していること
はいうまでもない。
とになり、したがつて、同一被写体であつても反
射波の反つてくる時期も異なるが、第4図イの波
形図は温度の受信レベルに対する影響を示したも
のであり、この時期については無視していること
はいうまでもない。
このため、第2図に示した本発明による超音波
距離計測手段の一実施例は、基準電圧Vを設定す
るコンデンサ12の放電ループに可変抵抗13と
共に負の温度係数を有する例えば、サーミスタで
ある感温素子14を設けている。
距離計測手段の一実施例は、基準電圧Vを設定す
るコンデンサ12の放電ループに可変抵抗13と
共に負の温度係数を有する例えば、サーミスタで
ある感温素子14を設けている。
したがつて、大気の温度が変動すると、それに
つれて感温素子14の抵抗値も変動することにな
り、このためコンデンサ12の放電時定数が温度
に対応して変化することになる。コンデンサ12
の放電時定数が変化するということは、第3図の
eで示した基準電圧Vの徐々に下降する部分の特
性が変動するということであり、具体的な対応例
を示せば、感温素子14が負の温度係数を有して
おり、温度が高くなれば抵抗値は小さくなるので
放電時定数は小さくなるため、第4図ロのような
特性で変動することになる。
つれて感温素子14の抵抗値も変動することにな
り、このためコンデンサ12の放電時定数が温度
に対応して変化することになる。コンデンサ12
の放電時定数が変化するということは、第3図の
eで示した基準電圧Vの徐々に下降する部分の特
性が変動するということであり、具体的な対応例
を示せば、感温素子14が負の温度係数を有して
おり、温度が高くなれば抵抗値は小さくなるので
放電時定数は小さくなるため、第4図ロのような
特性で変動することになる。
ところで、今、大気温度が20℃の場合を考えて
みると、いうまでもなく第2図の回路で説明した
コンパレータ7は、第4図イのAで示したような
受信信号の出力レベルが、第4図ロのように設定
した基準電圧Vの特性A1と比較され、特性A1を
越えた時点Tで動作する。即ち、第4図ロの破線
で示した出力レベルAと基準電圧特性A1とが交
差した時点で動作し、出力信号を出力する如くの
動作を行なうことになり、この時点Tにより被写
体までの距離に対応した時間信号が形成されるこ
とになる。
みると、いうまでもなく第2図の回路で説明した
コンパレータ7は、第4図イのAで示したような
受信信号の出力レベルが、第4図ロのように設定
した基準電圧Vの特性A1と比較され、特性A1を
越えた時点Tで動作する。即ち、第4図ロの破線
で示した出力レベルAと基準電圧特性A1とが交
差した時点で動作し、出力信号を出力する如くの
動作を行なうことになり、この時点Tにより被写
体までの距離に対応した時間信号が形成されるこ
とになる。
つぎに、大気の温度が30℃になつた場合につい
て考えてみる。この場合も、被写体が20℃の場合
と同一ならば距離に対応した時間信号を形成する
ための時点は20℃と同じTが得られなければなら
ない。ところが、30℃になると、受信信号が第4
図イBに示したようになり、出力レベルは20℃の
時より下降する。
て考えてみる。この場合も、被写体が20℃の場合
と同一ならば距離に対応した時間信号を形成する
ための時点は20℃と同じTが得られなければなら
ない。ところが、30℃になると、受信信号が第4
図イBに示したようになり、出力レベルは20℃の
時より下降する。
したがつて、先にも述べたように基準電圧特性
が20℃の場合の特性1のままであれば、当然のこ
とながらコンパレータ7が動作する上記特性Bと
A1が交差する時点は遅れ、また場合によつては
交差しない状態が生じる恐れがあり、極めて距離
計測精度が悪くなつてしまう問題を生じることに
なる。
が20℃の場合の特性1のままであれば、当然のこ
とながらコンパレータ7が動作する上記特性Bと
A1が交差する時点は遅れ、また場合によつては
交差しない状態が生じる恐れがあり、極めて距離
計測精度が悪くなつてしまう問題を生じることに
なる。
このために本発明においては、基準電圧特性
は、B1のように設定される如くに構成、即ち、
大気の温度が上昇すれば、それにつれて基準電圧
の特性は下降するように感温素子14等により構
成されており、したがつて温度上昇による受信信
号の出力レベルの下降が生じても、先の時点Tは
変動することなく得られ、温度補償は問題なく簡
単に実現できることになる。
は、B1のように設定される如くに構成、即ち、
大気の温度が上昇すれば、それにつれて基準電圧
の特性は下降するように感温素子14等により構
成されており、したがつて温度上昇による受信信
号の出力レベルの下降が生じても、先の時点Tは
変動することなく得られ、温度補償は問題なく簡
単に実現できることになる。
逆に、温度が20℃より低くなつた10℃の場合に
は、受信信号の出力レベルの特性は第4図イCの
ようになり、20℃の場合の特性Aに比べて高くな
る。このため、先の30℃に温度が変化した場合同
様、基準電圧の特性が20℃の場合と同一のA1で
は、コンパレータ7の正確な動作時点Tを得るこ
とはできない。
は、受信信号の出力レベルの特性は第4図イCの
ようになり、20℃の場合の特性Aに比べて高くな
る。このため、先の30℃に温度が変化した場合同
様、基準電圧の特性が20℃の場合と同一のA1で
は、コンパレータ7の正確な動作時点Tを得るこ
とはできない。
しかし、本発明においては基準電圧の特性を制
御する感温素子14を有しており、したがつて10
℃の場合、基準電圧特性は第4図ロC1で示すよ
うに20℃の場合の特性A1よりも高い特性となる。
御する感温素子14を有しており、したがつて10
℃の場合、基準電圧特性は第4図ロC1で示すよ
うに20℃の場合の特性A1よりも高い特性となる。
即ち、先の温度が上昇した場合と同様、温度変
動による出力レベルの変化に対応して基準電圧特
性が変化している。このため温度が低くなり受信
信号の出力レベルが高くなつても、コンパレータ
7の動作する時点、即ち、CとC1が交差する時
点は正確な時点Tとなることはいうまでもない。
動による出力レベルの変化に対応して基準電圧特
性が変化している。このため温度が低くなり受信
信号の出力レベルが高くなつても、コンパレータ
7の動作する時点、即ち、CとC1が交差する時
点は正確な時点Tとなることはいうまでもない。
以上述べたように本発明の第1の実施例は受信
時期を設定するコンパレータ7の基準電圧の特性
を温度変動による受信信号の出力レベルの変化に
対応させて制御する、即ち第4図イ,ロからも明
らかなように温度が高くなるにしたがい受信信号
の出力レベルが下降してゆけば、先の基準電圧の
特性も下降させるように感温素子を設けた構成と
なつている。
時期を設定するコンパレータ7の基準電圧の特性
を温度変動による受信信号の出力レベルの変化に
対応させて制御する、即ち第4図イ,ロからも明
らかなように温度が高くなるにしたがい受信信号
の出力レベルが下降してゆけば、先の基準電圧の
特性も下降させるように感温素子を設けた構成と
なつている。
したがつて、コンパレータ7が動作する時点を
同一被写体であれば温度に関係なく一定とするこ
とができ、被写体までの距離に対応した時間信号
を極めて正確に形成できることになる。
同一被写体であれば温度に関係なく一定とするこ
とができ、被写体までの距離に対応した時間信号
を極めて正確に形成できることになる。
また、受信信号の出力レベルと基準電圧との関
係が大幅に乱れることはなく例えば出力レベルが
低くなり過ぎて、コンパレータ7が動作できない
等の致命的な誤動作を防止できることになる。
係が大幅に乱れることはなく例えば出力レベルが
低くなり過ぎて、コンパレータ7が動作できない
等の致命的な誤動作を防止できることになる。
尚、上記した実施例は必ずしも第2図に図示し
たような回路構成に限定されることはなく、例え
ば第5図に図示した如くの構成により温度に対し
て正の特性変化を持つポジスタPを使用すること
もできる。
たような回路構成に限定されることはなく、例え
ば第5図に図示した如くの構成により温度に対し
て正の特性変化を持つポジスタPを使用すること
もできる。
この実施例は、ポジスタPの端子電圧を分割比
の異なる複数の分割回路X1,X2,X3,で分割
し、夫々の出力をトランジスタTr1,Tr2,Tr3に
供給することによりトランジスタの導通、非導通
動作を温度に対応づけてデジタル的に制御し、コ
ンデンサ12と接続される抵抗R1,R2,R3の状
態を可変することにより、コンデンサ12の放電
時定数を制御するものである。即ち、温度が例え
ば20℃まではトランジスタTr1のみを導通状態と
なし、20℃から30℃までは、トランジスタTr1に
加えてTr2も導通状態になし、30℃以上になれば
全てのトランジスタを導通状態となし、コンデン
サ12の放電時定数を温度の所定範囲毎にデジタ
ル的に制御するものである。
の異なる複数の分割回路X1,X2,X3,で分割
し、夫々の出力をトランジスタTr1,Tr2,Tr3に
供給することによりトランジスタの導通、非導通
動作を温度に対応づけてデジタル的に制御し、コ
ンデンサ12と接続される抵抗R1,R2,R3の状
態を可変することにより、コンデンサ12の放電
時定数を制御するものである。即ち、温度が例え
ば20℃まではトランジスタTr1のみを導通状態と
なし、20℃から30℃までは、トランジスタTr1に
加えてTr2も導通状態になし、30℃以上になれば
全てのトランジスタを導通状態となし、コンデン
サ12の放電時定数を温度の所定範囲毎にデジタ
ル的に制御するものである。
さらに、先に述べた正、負の温度特性を有する
感温素子に替えて半導体感温素子を使用してもよ
いことはいうまでもない。
感温素子に替えて半導体感温素子を使用してもよ
いことはいうまでもない。
以上のように説明した第1の実施例は、超音波
の大気伝播が温度によつて変化する特性を補正し
たものであるが、第1図ロにも示されるように超
音波の大気伝播は湿度によつても大きく変動し、
このため温度が変動した場合における測距誤差等
と同様なことが起り、以下に本発明の第2の実施
例として、湿度を補正する手段について説明をす
る。第6図は、代表的なセラミツク湿度センサの
特性を示したもので、湿度センサの温度を一定と
した場合、電気抵抗は図示のように変化する特性
をもつたものである。
の大気伝播が温度によつて変化する特性を補正し
たものであるが、第1図ロにも示されるように超
音波の大気伝播は湿度によつても大きく変動し、
このため温度が変動した場合における測距誤差等
と同様なことが起り、以下に本発明の第2の実施
例として、湿度を補正する手段について説明をす
る。第6図は、代表的なセラミツク湿度センサの
特性を示したもので、湿度センサの温度を一定と
した場合、電気抵抗は図示のように変化する特性
をもつたものである。
第7図は係る湿度センサを備えた本発明による
超音波距離計測手段の第2の実施例を示す電気回
路図であり、図中第2図と同図番のものは同一機
能部品を示し、各ブロツク内は図面を見易くする
ために省略した。
超音波距離計測手段の第2の実施例を示す電気回
路図であり、図中第2図と同図番のものは同一機
能部品を示し、各ブロツク内は図面を見易くする
ために省略した。
第7図からも明らかであるが、湿度センサ16
は第2図で説明した基準電圧発生回路11に接続
されている。第1図ロからも明らかなように湿度
による大気伝播の変化は温度が一定の場合は、ほ
ぼ同一の勾配を示していることから、代表的な温
度に対しての湿度特性を対象にして、補正をすれ
ばよく、第2の実施例では、第1図ロに示した温
度20℃における特性によつて説明をする。
は第2図で説明した基準電圧発生回路11に接続
されている。第1図ロからも明らかなように湿度
による大気伝播の変化は温度が一定の場合は、ほ
ぼ同一の勾配を示していることから、代表的な温
度に対しての湿度特性を対象にして、補正をすれ
ばよく、第2の実施例では、第1図ロに示した温
度20℃における特性によつて説明をする。
第1図ロからも明らかなように、受信信号の出
力レベルは、相対湿度50%を基準にして、例えば
相対湿度が20%に変化すると約4db程度上昇し、
また相対湿度が80%に変化すると約2db程度下降
するような特性、すなわち湿度変化に対して負の
湿度傾向を持つている。
力レベルは、相対湿度50%を基準にして、例えば
相対湿度が20%に変化すると約4db程度上昇し、
また相対湿度が80%に変化すると約2db程度下降
するような特性、すなわち湿度変化に対して負の
湿度傾向を持つている。
したがつて、基準電圧特性も係る負の湿度傾向
を補正すべく補正したもので、湿度補正回路17
内の湿度センサ16は第6図のような特性を有し
ているので、湿度が低くなると抵抗値が高くな
り、したがつて、第7図のような回路構成にして
おくことで、第3図の回路で説明した場合と同様
にコンデンサ12の放電時定数が大きくなるた
め、基準電圧を湿度に対応して高くなるように動
作をする。
を補正すべく補正したもので、湿度補正回路17
内の湿度センサ16は第6図のような特性を有し
ているので、湿度が低くなると抵抗値が高くな
り、したがつて、第7図のような回路構成にして
おくことで、第3図の回路で説明した場合と同様
にコンデンサ12の放電時定数が大きくなるた
め、基準電圧を湿度に対応して高くなるように動
作をする。
上述したような湿度の受信信号による影響の状
態および第7図に示した回路による基準電圧の湿
度に対する特性変化を図示すると、第8図イ,ロ
に示すようになる。
態および第7図に示した回路による基準電圧の湿
度に対する特性変化を図示すると、第8図イ,ロ
に示すようになる。
したがつて、温度変動による受信信号レベル、
基準電圧特性の変動補償の場合同様、今、標準の
湿度50%において、第8図イDで示した受信信号
の出力レベルと第8図ロD1で示した基準電圧特
性とによつて得られるコンパレータ7の動作時点
についてみると出力レベルの波形Dと、基準電圧
特性D1とが交差する時点はT1となり、このT1に
より被写体までの距離に対応した時間信号が設定
されることになる。
基準電圧特性の変動補償の場合同様、今、標準の
湿度50%において、第8図イDで示した受信信号
の出力レベルと第8図ロD1で示した基準電圧特
性とによつて得られるコンパレータ7の動作時点
についてみると出力レベルの波形Dと、基準電圧
特性D1とが交差する時点はT1となり、このT1に
より被写体までの距離に対応した時間信号が設定
されることになる。
一方、湿度が20%になつた場合についてみてみ
ると、受信信号の出力レベルは第8図イのEで示
した如くDより上昇するわけであるが、湿度変動
に応じて基準電圧の特性も第7図中の湿度センサ
16によりD1からE1に変動しているため、第8
図ロに破線で示した湿度20%の場合の受信信号の
出力レベルEと基準電圧特性E1とが交差する時
点は、湿度50%の場合の出力レベルDと基準電圧
特性D1とが交差している時点と同一のT1であり、
即ち、コンパレータ7が動作する時点は変化する
ことなくT1となる。
ると、受信信号の出力レベルは第8図イのEで示
した如くDより上昇するわけであるが、湿度変動
に応じて基準電圧の特性も第7図中の湿度センサ
16によりD1からE1に変動しているため、第8
図ロに破線で示した湿度20%の場合の受信信号の
出力レベルEと基準電圧特性E1とが交差する時
点は、湿度50%の場合の出力レベルDと基準電圧
特性D1とが交差している時点と同一のT1であり、
即ち、コンパレータ7が動作する時点は変化する
ことなくT1となる。
以上述べたように第7図に図示した回路構成と
することにより、所定被写体までの距離に対応し
た時間信号が湿度に関係なく一定の信号が得られ
ることになり、距離計測精度の高い正確な距離計
測動作を期待できることになる。
することにより、所定被写体までの距離に対応し
た時間信号が湿度に関係なく一定の信号が得られ
ることになり、距離計測精度の高い正確な距離計
測動作を期待できることになる。
このように本発明の第2の実施例では、湿度変
化による大気伝播の変動を補正したものであるが
湿度センサ16としては、必ずしもセラミツクを
用いる必要はなく、種々の湿度センサを用いるこ
とができるのは勿論である。
化による大気伝播の変動を補正したものであるが
湿度センサ16としては、必ずしもセラミツクを
用いる必要はなく、種々の湿度センサを用いるこ
とができるのは勿論である。
また、可変抵抗13や抵抗18は湿度センサ1
6の特性整合用に設けられたものであり、湿度セ
ンサの種類が変わつた場合における基準電圧特性
と受信信号の出力レベル特性との整合を行うため
に用いられる。
6の特性整合用に設けられたものであり、湿度セ
ンサの種類が変わつた場合における基準電圧特性
と受信信号の出力レベル特性との整合を行うため
に用いられる。
以上第1と第2の実施例では超音波の大気伝播
に変動を与える温度ならびに湿度の各々について
の補正手段を述べてきたが、自然環境下では温、
湿度が同時に変化するのが普通であり、第3の実
施例として示した第9図のような回路を用いると
温、湿度の両者を同時に補正することができる。
に変動を与える温度ならびに湿度の各々について
の補正手段を述べてきたが、自然環境下では温、
湿度が同時に変化するのが普通であり、第3の実
施例として示した第9図のような回路を用いると
温、湿度の両者を同時に補正することができる。
なお、同一動作のものについては同一番号を付
し、特に説明を加えないが、可変抵抗19,20
はそれぞれのセンサーの特性整合用に設けられた
ものであり、必要に応じてダイオードやバリスタ
等の非直線素子を用いたり、あるいは半導体回路
を付加することで所望の整合性を得ることが可能
となることは勿論である。
し、特に説明を加えないが、可変抵抗19,20
はそれぞれのセンサーの特性整合用に設けられた
ものであり、必要に応じてダイオードやバリスタ
等の非直線素子を用いたり、あるいは半導体回路
を付加することで所望の整合性を得ることが可能
となることは勿論である。
第9図に図示した回路構成からも明らかである
が、この実施例は基準電圧を供給するコンデンサ
12の両端に感温素子14と湿度センサ16が並
列に接続されており、このために基準電圧の特性
を決定するコンデンサ12の放電時定数が、温度
あるいは湿度のいずれが変動しても変化させられ
ることになる。
が、この実施例は基準電圧を供給するコンデンサ
12の両端に感温素子14と湿度センサ16が並
列に接続されており、このために基準電圧の特性
を決定するコンデンサ12の放電時定数が、温度
あるいは湿度のいずれが変動しても変化させられ
ることになる。
したがつて、前述したように受信信号の出力レ
ベルが大気の特性の変動、即ち、温度、湿度の変
動によつて変化しても、その変化分を同時に補償
できることになる。
ベルが大気の特性の変動、即ち、温度、湿度の変
動によつて変化しても、その変化分を同時に補償
できることになる。
このように本発明の第1、第2、第3の実施例
は、受信信号の変動を基準電圧の特性を補正する
ことで、測距誤差をなくすべくした回路手段に関
するものであるが、必ずしもこのような回路手段
による必要はなく、以下に第4の実施例として挙
げる第10図の手段を用いることでも可能とな
る。
は、受信信号の変動を基準電圧の特性を補正する
ことで、測距誤差をなくすべくした回路手段に関
するものであるが、必ずしもこのような回路手段
による必要はなく、以下に第4の実施例として挙
げる第10図の手段を用いることでも可能とな
る。
第10図の破線2で示した回路部は、第2図の
超音波の送受信回路2と同一機能を有するもの
で、同一番号を付し、その説明はしない。
超音波の送受信回路2と同一機能を有するもの
で、同一番号を付し、その説明はしない。
第4の実施例は超音波の大気伝播の温度依存性
を補正すべく、超音波送信出力を温度に対応づけ
て制御しようとしたものであり、その送信出力制
御回路部が破線21で示されている。
を補正すべく、超音波送信出力を温度に対応づけ
て制御しようとしたものであり、その送信出力制
御回路部が破線21で示されている。
今、先にも述べた超音波の送受信回路2内のト
ランジスタ22に図示していない発振回路の出力
信号bが印加されると、トランジスタ23が上記
出力信号に対応して動作を開始するが、このトラ
ンジスタ23と接続されている送信トランス24
の一次巻線25はトランジスタ26とも抵抗を介
して接続されているので、上記一次巻線25への
出力供給状態は、トランジスタ26の動作状態に
よつても制御されることになる。
ランジスタ22に図示していない発振回路の出力
信号bが印加されると、トランジスタ23が上記
出力信号に対応して動作を開始するが、このトラ
ンジスタ23と接続されている送信トランス24
の一次巻線25はトランジスタ26とも抵抗を介
して接続されているので、上記一次巻線25への
出力供給状態は、トランジスタ26の動作状態に
よつても制御されることになる。
係るトランジスタ26は、さらにトランジスタ
27と接続され、その動作は上記トランジスタ2
7のベース回路に接続したサーミスタ等の感温素
子28によつて制御されるので、最終的には温度
に対して送信トランス24へ供給する出力レベル
を制御することができることになる。
27と接続され、その動作は上記トランジスタ2
7のベース回路に接続したサーミスタ等の感温素
子28によつて制御されるので、最終的には温度
に対して送信トランス24へ供給する出力レベル
を制御することができることになる。
即ち、大気温度が例えば、20℃から30℃に上昇
すると、送信超音波の送信レベルが第11図で実
線Fで示す20℃の場合よりも破線Gで示すレベル
に増加し、大気温度が高い場合に伝播状態が悪く
なつて、前述した送信信号の出力低下を起すこと
によつて生じる誤差分を補正しようとする方式で
ある。
すると、送信超音波の送信レベルが第11図で実
線Fで示す20℃の場合よりも破線Gで示すレベル
に増加し、大気温度が高い場合に伝播状態が悪く
なつて、前述した送信信号の出力低下を起すこと
によつて生じる誤差分を補正しようとする方式で
ある。
また、可変抵抗29は、、その補正量を適宜に
制御するためのものである。
制御するためのものである。
このように第4の実施例は送信超音波の送信レ
ベルを温度に対応づけて制御しているが、例えば
第7図で説明した湿度センサを用いることで、湿
度に対応づけて送信超音波の送信レベルを制御、
あるいは温、湿度センサを混入することによる送
信超音波の送信レベルの制御も可能であることは
いうまでもない。
ベルを温度に対応づけて制御しているが、例えば
第7図で説明した湿度センサを用いることで、湿
度に対応づけて送信超音波の送信レベルを制御、
あるいは温、湿度センサを混入することによる送
信超音波の送信レベルの制御も可能であることは
いうまでもない。
また、他の展開として、湿度補正を送信出力制
御回路部21で、また温度補正を基準電圧によつ
て行なう組み合せ等も可能である。
御回路部21で、また温度補正を基準電圧によつ
て行なう組み合せ等も可能である。
以上述べたように本発明は、感温素子、湿度セ
ンサを使用して受信時期を判断し、被写体までの
距離に対応した時間信号を設定する出力信号を出
力するコンパレータの基準電圧の特性を制御した
り、あるいは被写体に向けて送信する超音波の送
信レベルを制御する大気特性の補償手段を備え、
大気の特性に大きな影響を受ける超音波を使用し
ても極めて精度の高い距離計測動作が可能な超音
波距離計測手段を提供するものであり、実用価値
の高いものである。
ンサを使用して受信時期を判断し、被写体までの
距離に対応した時間信号を設定する出力信号を出
力するコンパレータの基準電圧の特性を制御した
り、あるいは被写体に向けて送信する超音波の送
信レベルを制御する大気特性の補償手段を備え、
大気の特性に大きな影響を受ける超音波を使用し
ても極めて精度の高い距離計測動作が可能な超音
波距離計測手段を提供するものであり、実用価値
の高いものである。
第1図イ,ロは超音波受信信号レベルの温度あ
るいは湿度に対する特性図、第2図は本発明によ
る装置の一実施例回路図、第3図a〜fは第2図
示の回路内の所定点の波形図、第4図は、温度に
よる超音波受信信号の変化状態図イと、第2図中
図番11で示した本発明による基準電圧発生回路
の動作状態図、第5図は、本発明による装置にお
ける基準電圧発生回路の他の実施例回路図、第6
図は負の湿度係数を有する湿度センサの特性図、
第7図は本発明による装置における基準電圧発生
回路の更に他の実施例回路図、第8図は湿度によ
る超音波受信信号の変化状態図イと、第7図に示
した回路の動作状態図、第9図は本発明による装
置における基準電圧発生回路の更に他の実施回路
例図、第10図は本発明による超音波測距装置の
他の実施例回路図、第11図は、第10図に示し
た実施例の動作状態図である。 1……発振回路、2……送信回路、3……超音
波センサ、4……増幅回路、6……比較回路、1
1……基準電圧発生回路、14……感温素子、1
6……湿度センサ、21……送信出力制御回路
部。
るいは湿度に対する特性図、第2図は本発明によ
る装置の一実施例回路図、第3図a〜fは第2図
示の回路内の所定点の波形図、第4図は、温度に
よる超音波受信信号の変化状態図イと、第2図中
図番11で示した本発明による基準電圧発生回路
の動作状態図、第5図は、本発明による装置にお
ける基準電圧発生回路の他の実施例回路図、第6
図は負の湿度係数を有する湿度センサの特性図、
第7図は本発明による装置における基準電圧発生
回路の更に他の実施例回路図、第8図は湿度によ
る超音波受信信号の変化状態図イと、第7図に示
した回路の動作状態図、第9図は本発明による装
置における基準電圧発生回路の更に他の実施回路
例図、第10図は本発明による超音波測距装置の
他の実施例回路図、第11図は、第10図に示し
た実施例の動作状態図である。 1……発振回路、2……送信回路、3……超音
波センサ、4……増幅回路、6……比較回路、1
1……基準電圧発生回路、14……感温素子、1
6……湿度センサ、21……送信出力制御回路
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被写体に向けて超音波を送信する送信装置
と、前記送信装置の超音波送信による前記被写体
よりの反射波を受信する受信装置とを備え、前記
反射波を電気量に変換した反射信号のレベルを所
定の基準レベルと比較し前記反射信号レベルが前
記基準レベルを越えたとき受信信号を出力する比
較手段により前記超音波の送信から反射波の受信
までの時間を前記被写体までの距離信号として出
力する超音波測距装置において、所定電圧に充電
されるコンデンサと、前記コンデンサの充電動作
時間を制御するスイツチ素子と、前記コンデンサ
に接続され大気の温度に応じて電気抵抗値を変化
させ前記大気温度に応じて前記コンデンサの所定
充電電圧の放電特性を変化させる感温素子と、前
記反射信号が入力される第1の入力端子と前記コ
ンデンサの端子電圧が入力される第2の入力端子
とを有した比較器とを備えて成る超音波測距装
置。 2 被写体に向けて超音波を送信する送信装置
と、前記送信装置の超音波送信による前記被写体
よりの反射波を受信する受信装置とを備え、前記
反射波を電気量に変換した反射信号のレベルを所
定の基準レベルと比較し前記反射信号レベルが前
記基準レベルを越えたとき受信信号を出力する比
較手段により前記超音波の送信から反射波の受信
までの時間を前記被写体までの距離信号として出
力する超音波測距装置において、所定電圧に充電
されるコンデンサと、前記コンデンサの充電動作
時間を制御するスイツチ素子と、前記コンデンサ
に接続され大気の湿度に応じて電気抵抗値を変化
させ前記大気湿度に応じて前記コンデンサの所定
充電電圧の放電特性を変化させる感湿素子と、前
記反射信号が入力される第1の入力端子と前記コ
ンデンサの端子電圧が入力される第2の入力端子
とを有した比較器とを備えて成る超音波測距装
置。 3 被写体に向けて超音波を送信する送信装置
と、前記送信装置の超音波送信による前記被写体
よりの反射波を受信する受信装置とを備え、前記
反射波を電気量に変換した反射信号のレベルを所
定の基準レベルと比較し前記反射信号レベルが前
記基準レベルを越えたとき受信信号を出力する比
較手段により前記超音波の送信から反射波の受信
までの時間を前記被写体までの距離信号として出
力する超音波測距装置において、所定電圧に充電
されるコンデンサと、前記コンデンサの充電動作
時間を制御するスイツチ素子と、前記コンデンサ
に接続され大気の温度に応じて電気抵抗値を変化
させ前記大気温度に応じて前記コンデンサの所定
充電電圧の放電特性を変化させる感温素子と、前
記コンデンサに接続され大気の湿度に応じて電気
抵抗値を変化させ前記大気湿度に応じて前記コン
デンサの所定充電電圧の放電特性を変化させる感
湿素子と、前記反射信号が入力される第1の入力
端子と前記コンデンサの端子電圧が入力される第
2の入力端子とを有した比較器とを備えて成る超
音波測距装置。 4 被写体に向けて超音波を送信する送信装置
と、前記送信装置の超音波送信による前記被写体
よりの反射波を受信する受信装置とを備え、前記
反射波を電気量に変換した反射信号のレベルを所
定の基準レベルと比較し前記反射信号レベルが前
記基準レベルを越えたとき受信信号を出力する比
較手段により前記超音波の送信から反射波の受信
までの時間を前記被写体までの距離信号として出
力する超音波測距装置において、大気の温度に応
じて電気抵抗値を変化させる感温素子と、一次巻
線と出力巻線とを有し前記出力巻線に前記超音波
発生用センサが接続される送信トランスと、前記
送信トランスの一次巻線の一方に接続され発振回
路の発振出力によりスイツチ動作されるスイツチ
回路と、前記感温素子の出力信号に応じて動作し
前記一次巻線への供給エネルギーの大きさを変化
させる回路とを有して成る超音波測距装置。 5 被写体に向けて超音波を送信する送信装置
と、前記送信装置の超音波送信による前記被写体
よりの反射波を受信する受信装置とを備え、前記
反射波を電気量に変換した反射信号のレベルを所
定の基準レベルと比較し前記反射信号レベルが前
記基準レベルを越えたとき受信信号を出力する比
較手段により前記超音波の送信から反射波の受信
までの時間を前記被写体までの距離信号として出
力する超音波測距装置において、大気の湿度に応
じて電気抵抗値を変化させる感湿素子と、一次巻
線と出力巻線とを有し前記出力巻線に前記超音波
発生用センサが接続される送信トランスと、前記
送信トランスの一次巻線の一方に接続され発振回
路の発振出力によりスイツチ動作されるスイツチ
回路と、前記感湿素子の出力信号に応じて動作し
前記一次巻線への供給エネルギーの大きさを変化
させる回路とを有して成る超音波測距装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57071810A JPS58189571A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 超音波測距装置 |
| US06/488,163 US4581726A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-25 | Ultrasonic distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57071810A JPS58189571A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 超音波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58189571A JPS58189571A (ja) | 1983-11-05 |
| JPH0379671B2 true JPH0379671B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13471288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57071810A Granted JPS58189571A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 超音波測距装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4581726A (ja) |
| JP (1) | JPS58189571A (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4914638A (en) * | 1984-02-28 | 1990-04-03 | Applied Design Laboratories, Inc. | Doppler effect speedometer |
| US4769793A (en) * | 1985-07-24 | 1988-09-06 | Ultrasonic Arrays, Inc. | Dual reference surface transducer |
| WO1990002346A1 (en) * | 1988-08-23 | 1990-03-08 | Ultrasonic Arrays, Inc. | Ultrasonic transducer and method |
| JPS62298788A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-25 | Omron Tateisi Electronics Co | 超音波スイツチ |
| US4735088A (en) * | 1986-09-18 | 1988-04-05 | Cochlea Corporation | Atmospheric variable compensation method and system for use with automated inspection systems |
| GB8718717D0 (en) * | 1987-08-07 | 1987-09-16 | Sonin Inc | Measuring distances |
| US4938066A (en) * | 1988-01-29 | 1990-07-03 | Xecutek Corporation | Ultrasonic apparatus for measuring the speed of sound in a gaseous medium |
| US4918608B1 (en) * | 1988-06-09 | 1996-07-02 | Christopher O Middleton | Method for automatic depth control for earth moving and grading |
| US5184293A (en) * | 1988-06-09 | 1993-02-02 | Spectra Physics | Apparatus for automatic depth control for earth moving and grading |
| US5235511A (en) * | 1988-06-09 | 1993-08-10 | Spectra-Physics, Inc. | Method for automatic depth control for earth moving and grading |
| US4924374B1 (en) * | 1988-06-09 | 1995-07-18 | Spectra Physics | Method for automatic position control of a tool |
| US4914593B1 (en) * | 1988-06-09 | 1995-01-17 | Spectra Physics | Method for automatic depth control for earth moving and grading |
| US5029194A (en) * | 1990-02-05 | 1991-07-02 | Troxler Electronic Laboratories, Inc. | Method and apparatus for accurately measuring the distance to a surface |
| US5140859A (en) * | 1991-04-22 | 1992-08-25 | Shah Reza H | Long range ultrasonic distance measuring system |
| KR100399290B1 (ko) * | 1998-07-06 | 2003-11-14 | 씨멘스브이디오한라 주식회사 | 충돌방지 경보장치의 제어방법 |
| JP2000050387A (ja) * | 1998-07-16 | 2000-02-18 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | パラメトリックオ―ディオシステム |
| DE19931386C2 (de) * | 1999-07-07 | 2003-10-09 | Innomar Technologie Gmbh | Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung |
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