JPH0431709A - 超音波パルス式距離測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、超音波パルスを送波し、物体からの反射波を
受波することにより物体までの距離を測定する超音波パ
ルス式距離測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 超音波は、光や電波に比へて伝播速度が遅いため、超音
波の反射を利用すれば、物体までの距離を比較的容易に
測定できることが知られている。

第５図は従来の超音波パルス式距離測定装置の動作説明
図である。この装置から送波された超音波パルスＰは空
気中を伝播して、検知物体にあたり、その反射波Ｒが同
装置に受波される。このとき、超音波パルスＰを送波し
た後、反射波Ｒを受波するまでに要した時間をＴ（ｓｅ
ｅ）、音速をＣＣ端／５ｅｃ）とすると、物体までの距
離ｌは、１＝　Ｃ−Ｔ／　２　Ｃｍ）として求められる
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述のような従来の技術では、超音波パルス
の送波及び受波を同一の超音波振動子で行っているため
、超音波パルスの送波後も残響が存在し、残響と受波が
重なるときには受波を検出できないという問題があった
。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、超音波パルスの送波時間を変え
たときの残響終了時刻の変化量を検出することで、受波
を確実に検出できるようにした超音波パルス式距離測定
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、超音波パルスを送波し、物体からの反
射波を受波することにより物体までの距離を測定する超
音波パルス式距離測定装置において、超音波パルスの送
波時間を可変とする送波時間可変部３と、超音波パルス
の送波時間を変えたときの残響終了時刻の変化量を検出
する残響終了時刻検出部７と、前記変化量が予め設定し
た値より小さい場合には受波が有ると判定し、大きい場
合には受波が無いと判定する受波判定部６とを設けたこ
とを特徴とするものである。

［作用］ 本発明にあっては、このように、超音波パルスの送波時
間を可変として、超音波パルスの送波時間を変えたとき
の残響終了時刻の変化量を検出し、この変化量が予め設
定した値よりも小さい場合には受波が有ると判定し、大
きい場合には受波が無いと判定するようにしたから、残
響と受波が重なっても受波を確実に検出することができ
る。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

図中、１は超音波振動子であり、超音波パルスを送波し
たり、物体からの反射波を受波したりするものである。

２は送波部であり、超音波振動子１に送波パルスを与え
て超音波振動子１を振動させる。３は送波時間可変部で
あり、超音波振動子１に与える送波パルスの時間を可変
とする機能を有している。４は増幅部であり、超音波振
動子１が受波した物体からの反射波を増幅する。５は検
波部であり、増幅部４で増幅された反射波を波形整形し
て受波パルスを出力する。６は受波判定部で・あり、物
体からの反射波が受波されたが否がを判定し、受波が有
る場合には、送受波の時間差に基づいて物体までの距離
を算出する。７は残響終了時刻検出部であり、超音波パ
ルスの送波時間を変えたときの残響終了時刻の変化量を
検出する。８は制御部であり、例えば、集積回路により
構成される。

以下、本実施例の動作を説明する。制御部８の送波時間
可変部６により設定された所定時間の送波パルスは、送
波部２により増幅され、超音波パルスを送波する超音波
振動子１に送られて、物体に向けて送波される。物体か
らの反射波は超音波振動子１で受波される。その受波出
力は増幅部４を介して検波部５に入力されて、受波波形
を整えられた後、受波判定部６に入力されて、受波の有
無を判定される。受波が有ったと判定された場合には、
送受波に要した時間を測定し、この測定された時間に基
づいて、物体までの距離が測定されるものである。また
、検波部５により得られた受波パルスは残響終了時刻検
出部７にも入力され、送波時間可変部３により送波時間
を変えたときの残響終了時刻の変化量を検出される。受
波判定部６では、この残響終了時刻の変化量に基づいて
、受波の有無を判定する。

第２図は本実施例の動作説明図である。同図（ａ）は送
波部２から出力される送波パルスＰであり、その送波時
間し。は制御部８の送波時間可変部３て設定されている
。同図（ｂ）は増幅部４から出力される受波信号であり
、物体からの反射波は、送波パルスの残響中に埋もれて
いる。同図（ｃ）は検波部５から出力される受波パルス
であり、長さＴｏを有している。このように、物体から
の反射波が送波パルスの残響に埋もれてしまうと、受波
の有無を判定できない、そこで、このような場合には、
同図（ｄ）に示すように、通常の送波時間ｔ。よりも短
い送波時間ｔＩを送波時間可変部３で設定する。

この短い送波時間ｔ、を設定した場合の動作を第３図及
び第４図に示し、説明する。

第３図（ａ）　、　（ｂ）は受波が無い場合における増
幅部４と検波部５の出力波形をそれぞれ示している。

受波が無い場合には、送波パルスの送波時間が短くなる
ことにより、その残響時間も短くなり、受波パルスは長
さＴａ（＜Ｔｏ）となる。

第４図（ａ）、（ｂ）は受波が有る場合における増幅部
４と検波部５の出力波形をそれぞれ示している。

受波が有る場合には、送波パルスの送波時間が短くなる
ことにより、その残響時間が破線で示すように短くなる
が、残響中に埋もれていた反射波Ｒの受波信号が一点鎖
線で示すように現れるので、受波パルスは長さＴｂとな
る。ここで、Ｔ　ａ　＜　Ｔ　ｂ＜　Ｔ　ｏである。し
たがって、Ｔ　０−　Ｔ　ｂ　＜　Ｔ　ｃ　＜　Ｔ　。

−Ｔａという条件が満たされるような所定のスレショル
ド値Ｔｅを予め設定し、時間変化（Ｔ　、　−Ｔ　ａ）
がスレショルド値Ｔｃよりも大きいときには受波が無い
と判定し、時間変化（Ｔ、−Ｔｂ）がスレショルド値Ｔ
ｃよりも小さいときには受波が有ると判定すれば良い、
これにより残響中に埋もれた受波の有無を確実に判定す
ることができる。

なお、時間変化（Ｔ、−Ｔｂ）がスレショルド値Ｔｃよ
りも小さいと判定された場合、つまり受波が有ると判定
された場合には、送波時間ｔ０に対する受波パルスの長
さＴｏ、あるいは送波時間ｔ１に対する受波パルスの長
さＴｂに基づいて物体までの距離が算出される。また、
時間変化（Ｔ　、　−Ｔ　ａ）がスレショルド値Ｔｃよ
りも大きいと判定された場合、つまり受波が無いと判定
された場合には、物体までの距離は算出しない。

以上の実施例は、超音波振動子が送受波兼用の場合につ
いて説明したが、送波専用の振動子と受波専用の振動子
が極めて近接して設置されているような場合にも、送波
専用の振動子の残響が共鳴作用によって受波専用の振動
子に伝わることがあるので、上記実施例と全く同様に、
本発明を適用できることは明らかである。要するに、本
発明は超音波パルス式距離測定装置において、物体まで
の距離が比較的短く、反射波が受波されるまでに超音波
振動子の残響が十分に減衰しないような場合であれば一
般に適用することができる。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、超音波パルスを送波
し、物体からの反射波を受波することにより物体までの
距離を測定する超音波パルス式距離測定装置において、
超音波パルスの送波時間を変えたときの残響終了時刻の
変化量を検出し、この変化量を予め設定した値と比較す
ることにより受波の有無を判定するようにしたものであ
るから、残響と重なった受波を確実に検出できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図乃至第
４図は同上の動作説明図、第５図は従来例の動作説明図
である。 １は超音波振動子、２は送波部、３は送波時間可変部、
４は増幅部、５は検波部、６は受波判定部、７は残響終
了時刻検出部、８は制御部である。 第５図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波パルスを送波し、物体からの反射波を受波
   することにより物体までの距離を測定する装置において
   、超音波パルスの送波時間を可変とする送波時間可変部
   と、超音波パルスの送波時間を変えたときの残響終了時
   刻の変化量を検出する残響終了時刻検出部と、前記変化
   量が予め設定した値より小さい場合には受波が有ると判
   定し、大きい場合には受波が無いと判定する受波判定部
   とを設けたことを特徴とする超音波パルス式距離測定装
   置。