JPH0432993B2 - - Google Patents
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- JPH0432993B2 JPH0432993B2 JP14367784A JP14367784A JPH0432993B2 JP H0432993 B2 JPH0432993 B2 JP H0432993B2 JP 14367784 A JP14367784 A JP 14367784A JP 14367784 A JP14367784 A JP 14367784A JP H0432993 B2 JPH0432993 B2 JP H0432993B2
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- signal
- power supply
- capacitor
- impedance
- diode
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Classifications
-
- 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
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超音波を利用して目標物体までの距
離の測定を行なう超音波測距装置や物体の有無の
検知を行なう超音波物体検知装置等において使用
される超音波送受信装置に関し、特に超音波送受
信器として単一の圧電型セラミツクセンサ(以
下、圧電センサと記す)を使用した超音波送受信
装置に関するものである。
離の測定を行なう超音波測距装置や物体の有無の
検知を行なう超音波物体検知装置等において使用
される超音波送受信装置に関し、特に超音波送受
信器として単一の圧電型セラミツクセンサ(以
下、圧電センサと記す)を使用した超音波送受信
装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、カメラ等の測距装置等、超音波の送受信
動作を利用した物体検知装置が種々実用化されて
きており、中には約30cmという近距離まで目標物
体の検知を行なえる装置も出現している。
動作を利用した物体検知装置が種々実用化されて
きており、中には約30cmという近距離まで目標物
体の検知を行なえる装置も出現している。
かかる装置は、超音波送受信器として静電型セ
ンサを使用しており、その機械的Qの低さを有効
に利用、即ち、上記如くの近距離であつても送信
信号の供給を停止した後速やかに超音波送受信器
の振動動作が減衰してゆくという送信動作におけ
る立下がり特性を急峻にできる利点を十分に生か
しているわけである。
ンサを使用しており、その機械的Qの低さを有効
に利用、即ち、上記如くの近距離であつても送信
信号の供給を停止した後速やかに超音波送受信器
の振動動作が減衰してゆくという送信動作におけ
る立下がり特性を急峻にできる利点を十分に生か
しているわけである。
一方、上記静電型センサと共に超音波送受信器
として認識されているものに圧電セサがあるが、
この圧電センサは、静電型センサに比して高感度
安価、湿度特性が良好という種々の長所を有して
いるものの、その機械的Qが高いことから送信動
作における立下がり特性が極めて悪く、信号増幅
部に接続するといわゆる尾引き現像を生じ、前述
した約30cm前後の近距離からの反射波による受信
信号を識別することが極めて困難であり、近距離
での物体検知動作は行なえない問題点を有してい
ることが知られている。
として認識されているものに圧電セサがあるが、
この圧電センサは、静電型センサに比して高感度
安価、湿度特性が良好という種々の長所を有して
いるものの、その機械的Qが高いことから送信動
作における立下がり特性が極めて悪く、信号増幅
部に接続するといわゆる尾引き現像を生じ、前述
した約30cm前後の近距離からの反射波による受信
信号を識別することが極めて困難であり、近距離
での物体検知動作は行なえない問題点を有してい
ることが知られている。
かかる点についてさらに説明すると、前述した
ように圧電センサは通常機械的Qが高く、従つて
一度電気エネルギーにて振動させられると、その
電気エネルギーを取除いても、付与されたエネル
ギーを放出してしまうまで継続して振動動作を行
なうことになる。
ように圧電センサは通常機械的Qが高く、従つて
一度電気エネルギーにて振動させられると、その
電気エネルギーを取除いても、付与されたエネル
ギーを放出してしまうまで継続して振動動作を行
なうことになる。
すなわち、圧電センサは機械的Qが高いという
素子固有の特性から、送信信号の供給を停止した
後も振動動作を継続することになり、この結果、
その送信動作における立下がり特性は急峻な特性
とはならなかつたわけである。
素子固有の特性から、送信信号の供給を停止した
後も振動動作を継続することになり、この結果、
その送信動作における立下がり特性は急峻な特性
とはならなかつたわけである。
一方、前述した如くの超音波を利用した装置
は、目標物体からの反射波を受信したか否かを検
出する動作を行なわなければその機能を達成する
ことができない装置である。
は、目標物体からの反射波を受信したか否かを検
出する動作を行なわなければその機能を達成する
ことができない装置である。
従つて、送信動作における立下がり特性が急峻
でなく送信動作終了後も振動動作が行なわれる
と、先の約30cmの近距離に目標物体がある場合に
は超音波を送信してから反射波が帰つてくる迄の
時間が極短時間となることから、上記振動動作が
上記極短時間内に終了しない場合が生じ、よつて
単一の圧電センサにより超音波の送受信を行なう
場合、上記送信動作終了後の素子固有の振動動作
と反射波の受信による振動動作とを区別できなく
なる。
でなく送信動作終了後も振動動作が行なわれる
と、先の約30cmの近距離に目標物体がある場合に
は超音波を送信してから反射波が帰つてくる迄の
時間が極短時間となることから、上記振動動作が
上記極短時間内に終了しない場合が生じ、よつて
単一の圧電センサにより超音波の送受信を行なう
場合、上記送信動作終了後の素子固有の振動動作
と反射波の受信による振動動作とを区別できなく
なる。
この結果、先にも述べたように、単一の圧電セ
ンサを利用した超音波送受信装置にあつては、約
1mより近い極近距離にある目標物体に対しての
測距動作等は行なえないという認識が一般的とな
つていたわけである。
ンサを利用した超音波送受信装置にあつては、約
1mより近い極近距離にある目標物体に対しての
測距動作等は行なえないという認識が一般的とな
つていたわけである。
尚以上述べた如くの関係を図面を用いて簡単に
説明してみると以下の如くとなる。
説明してみると以下の如くとなる。
第1図は、従来周知の単一圧電センサを用いた
超音波送受信装置の略電気回路図であり、送信回
路1、圧電センサ2、第1、第2の結合コンデン
サ4,5、逆並列接続された第1、第2のダイオ
ード6,7およびアンプ8からなる増幅部3を示
している。
超音波送受信装置の略電気回路図であり、送信回
路1、圧電センサ2、第1、第2の結合コンデン
サ4,5、逆並列接続された第1、第2のダイオ
ード6,7およびアンプ8からなる増幅部3を示
している。
第2図は、第1図における構成あるいな任意地
点における信号波形図を示し、もちろんかかる波
形図自身も周知である。
点における信号波形図を示し、もちろんかかる波
形図自身も周知である。
第1図において、送信回路1により第2図イに
示した如くの送信信号が形成され、超音波を送信
するべく圧電センサ2に供給されると、圧電セン
サ2の入出力端のa点には第2図ロに示した如く
の信号が現われる。
示した如くの送信信号が形成され、超音波を送信
するべく圧電センサ2に供給されると、圧電セン
サ2の入出力端のa点には第2図ロに示した如く
の信号が現われる。
即ち、a点には第2図イの送信信号の供給が終
了した後も圧電センサ2の振動動作が継続されて
いることを示す逆並列接続されたダイオード6,
7の導通電圧未満のピーク値を有する交流信号が
生じることになる。
了した後も圧電センサ2の振動動作が継続されて
いることを示す逆並列接続されたダイオード6,
7の導通電圧未満のピーク値を有する交流信号が
生じることになる。
一方、圧電センサ2より送信された超音波は、
例えば十分に離れた距離にある目標物体にて反射
されることにより再び圧電センサ2にて受信さ
れ、従つて、上記a点には更に第2図ロ中にXで
示した受信信号が現われることになる。
例えば十分に離れた距離にある目標物体にて反射
されることにより再び圧電センサ2にて受信さ
れ、従つて、上記a点には更に第2図ロ中にXで
示した受信信号が現われることになる。
上記a点の信号は、第1、第2の結合コンデン
サ4,5を介して増幅部3のアンプ8に供給さ
れ、この結果増幅部3は図中のb点に第2図ハに
示した如くの受信信号X1を含む信号を出力する
ことになり、以下、かかる増幅部3の受信信号
X1の発生時点の検知にて距離情報等を得ること
になるわけである。
サ4,5を介して増幅部3のアンプ8に供給さ
れ、この結果増幅部3は図中のb点に第2図ハに
示した如くの受信信号X1を含む信号を出力する
ことになり、以下、かかる増幅部3の受信信号
X1の発生時点の検知にて距離情報等を得ること
になるわけである。
さて、上記増幅部3の第2図ハに示した出力波
形のうちの送信時の波形をみてみると、第2図イ
に示した送信信号の供給が停止された時点t1以降
も、前述した圧電センサ2の素子固有の振動動作
に基づく交流信号が時点t2までの期間継続して存
在している。
形のうちの送信時の波形をみてみると、第2図イ
に示した送信信号の供給が停止された時点t1以降
も、前述した圧電センサ2の素子固有の振動動作
に基づく交流信号が時点t2までの期間継続して存
在している。
このため、例えば、上記時点t1からt2までの間
に受信信号の増幅波形が破線X2で示した如くに
発生するような場合を考えてみると、その波形
X2は上記時点t1からt2までの間の圧電センサ2の
素子固有の振動動作による信号中に含まれてしま
い、受信信号として区別することはできず当然の
ことながらその発生時点を検知することはできな
いことになる。
に受信信号の増幅波形が破線X2で示した如くに
発生するような場合を考えてみると、その波形
X2は上記時点t1からt2までの間の圧電センサ2の
素子固有の振動動作による信号中に含まれてしま
い、受信信号として区別することはできず当然の
ことながらその発生時点を検知することはできな
いことになる。
即ち、上記時点t1からt2までの間に反射波の帰
つてくる距離にある目標物体は、単一の圧電セン
サを使用した従来の超音波送受信装置にあつて
は、前述したように検知できなかつたわけであ
る。
つてくる距離にある目標物体は、単一の圧電セン
サを使用した従来の超音波送受信装置にあつて
は、前述したように検知できなかつたわけであ
る。
ところで、上記如くの問題点を考慮した圧電セ
ンサとして、近年、圧電センサにおけ振動動作を
機械的に抑制する、即ち圧電センサを構成する圧
電素子やアルミ振動板をシリコンゴム等で押さえ
ることにより、いわゆるQタンプを施したセンサ
が種々提案されている。
ンサとして、近年、圧電センサにおけ振動動作を
機械的に抑制する、即ち圧電センサを構成する圧
電素子やアルミ振動板をシリコンゴム等で押さえ
ることにより、いわゆるQタンプを施したセンサ
が種々提案されている。
しかしながら、上記Qダンプ方式も、前述した
如くの約30cm前後の近距離における受信信号の検
出を行なおうとすると極めて抑制力の強いQダン
プが必要であり、大幅に感度が低下してしまう問
題点を有している。換言すると感度をある程度に
保ちつつ尾引き現象を十分に抑制することは難し
く、一方近距離における物体検知を行なうべく感
度の低下を無視すると、今度は遠距離側の目標物
体からの反射波を受信信号として出力できなくな
る問題点を生じることになるわけである。
如くの約30cm前後の近距離における受信信号の検
出を行なおうとすると極めて抑制力の強いQダン
プが必要であり、大幅に感度が低下してしまう問
題点を有している。換言すると感度をある程度に
保ちつつ尾引き現象を十分に抑制することは難し
く、一方近距離における物体検知を行なうべく感
度の低下を無視すると、今度は遠距離側の目標物
体からの反射波を受信信号として出力できなくな
る問題点を生じることになるわけである。
発明の目的
本発明の目的は、上述した如くの従来装置の問
題点を考慮してなしたもので、圧電センサの素子
固有の特性による送信動作における立下がり特性
を大きく改善し、約20cm前後の目標物体の検知動
作を行なうことのできる単一の圧電センサを使用
した超音波送受信装置を提供することである。
題点を考慮してなしたもので、圧電センサの素子
固有の特性による送信動作における立下がり特性
を大きく改善し、約20cm前後の目標物体の検知動
作を行なうことのできる単一の圧電センサを使用
した超音波送受信装置を提供することである。
本発明の他の目的は、圧電センサから見た回路
インピーダンスを、圧電センサに直流信号を与え
ることなく送信信号の供給停止時点から供給停止
後の任意時点までコンデンサの充電あるいは放電
動作を利用して低下させ、圧電センサに貯えられ
ていた運動エネルギーを急速に放出せしめ、素子
固有の特性による尾引き現像を大幅に小さくでき
た超音波送受信装置を提供することである。
インピーダンスを、圧電センサに直流信号を与え
ることなく送信信号の供給停止時点から供給停止
後の任意時点までコンデンサの充電あるいは放電
動作を利用して低下させ、圧電センサに貯えられ
ていた運動エネルギーを急速に放出せしめ、素子
固有の特性による尾引き現像を大幅に小さくでき
た超音波送受信装置を提供することである。
発明の構成
本発明による超音波送受信装置は、単一の圧電
センサと、この圧電センサに送信信号を供給する
送信回路と、圧電センサと並列接続されるインピ
ーダンス可変手段およびこのインピーダンス可変
手段を送信信号の供給停止時点から供給停止後の
任意時点まで充電あるいは放電動作によつて動作
状態となす電源用コンデンサとからなるインピー
ダンス制御手段と、圧電センサの両端に現われる
信号を増幅する信号増幅部とから構成される。
センサと、この圧電センサに送信信号を供給する
送信回路と、圧電センサと並列接続されるインピ
ーダンス可変手段およびこのインピーダンス可変
手段を送信信号の供給停止時点から供給停止後の
任意時点まで充電あるいは放電動作によつて動作
状態となす電源用コンデンサとからなるインピー
ダンス制御手段と、圧電センサの両端に現われる
信号を増幅する信号増幅部とから構成される。
実施例の説明
第3図は、本発明による超音波送受信装置の一
実施例を示す電気回路図であり、図中、第1図と
同図番のものは、同一機能部分を示している。
実施例を示す電気回路図であり、図中、第1図と
同図番のものは、同一機能部分を示している。
9は圧電センサ2の両端から見た交流信号に対
する回路インピーダンスを送信動作終了に連動し
て大幅に低下させるインピーダンス制御手段を示
し、第3図からも明らかなように、圧電センサ2
と並列接続される電源用コンデンサ10と整流ダ
イオード11とからなる第1の直列体および、こ
の整流用ダイオード11の両端に接続され上記電
源用コンデンサ10の充電電荷の放電ループを形
成するダイオード12と抵抗13とサイリスタ1
4とからなるインピーダンス可変手段である第2
の直列体とから構成されている。尚、15は送信
回路1からの送信信号の供給停止に連動してサイ
リスタ14のゲートにゲート信号に供給するゲー
ト回路である。
する回路インピーダンスを送信動作終了に連動し
て大幅に低下させるインピーダンス制御手段を示
し、第3図からも明らかなように、圧電センサ2
と並列接続される電源用コンデンサ10と整流ダ
イオード11とからなる第1の直列体および、こ
の整流用ダイオード11の両端に接続され上記電
源用コンデンサ10の充電電荷の放電ループを形
成するダイオード12と抵抗13とサイリスタ1
4とからなるインピーダンス可変手段である第2
の直列体とから構成されている。尚、15は送信
回路1からの送信信号の供給停止に連動してサイ
リスタ14のゲートにゲート信号に供給するゲー
ト回路である。
以下、上記如くのインピーダンス制御手段9を
有する本発明による超音波送受信装置の動作につ
いて、第4図に図示した上記実施例における任意
点の信号波形図を参照して説明する。
有する本発明による超音波送受信装置の動作につ
いて、第4図に図示した上記実施例における任意
点の信号波形図を参照して説明する。
送信回路1は、第1図に示した従来装置と同様
であり、超音波を送信する場合、時点t0〜t1にお
いて、第4図イの如くの送信信号を発生する。
であり、超音波を送信する場合、時点t0〜t1にお
いて、第4図イの如くの送信信号を発生する。
かかる送信信号は、圧電センサ2およびインピ
ーダンス制御手段9等に供給され、従つて、圧電
センサ2は超音波を送信し、その入出力端である
a点には第4図ロの時点t0〜t1に示した如くの信
号波形が現われ、一方、インピーダンス制御手段
9にあつては第4図イの如くの送信信号の供給に
よるa点の信号によつて電源用コンデンサ10の
整流用ダイオード11を介しての充電動作が行な
われることになる。即ち、電源用コンデンサ10
の一端c点には第4図ハ時点t0〜t1に示した如く
の信号が現われることになるわけである。
ーダンス制御手段9等に供給され、従つて、圧電
センサ2は超音波を送信し、その入出力端である
a点には第4図ロの時点t0〜t1に示した如くの信
号波形が現われ、一方、インピーダンス制御手段
9にあつては第4図イの如くの送信信号の供給に
よるa点の信号によつて電源用コンデンサ10の
整流用ダイオード11を介しての充電動作が行な
われることになる。即ち、電源用コンデンサ10
の一端c点には第4図ハ時点t0〜t1に示した如く
の信号が現われることになるわけである。
ところで第3図に図示した本発明の超音波送受
信装置の一実施例にあつては上記如くの送信信号
の供給が行なわれる送信動作が終了した時点t1に
おいて、即ち、送信信号の供給停止と連動して第
4図ニに示した如くのゲート信号がゲート手段1
5よりサイリスタ14のゲートに供給されること
になる。
信装置の一実施例にあつては上記如くの送信信号
の供給が行なわれる送信動作が終了した時点t1に
おいて、即ち、送信信号の供給停止と連動して第
4図ニに示した如くのゲート信号がゲート手段1
5よりサイリスタ14のゲートに供給されること
になる。
従つて、サイリスタ14は上記時点t1において
導通状態となり、いうまでもなく電源用コンデン
サ10の充電電荷が放出するまで、その導通状態
は維持されることになる。即ちインピーダンス可
変手段は電源用コンデンサ10の一端c点の電位
が充電による直流電位であるため、サイリスタ1
4の導通によつて動作状態となり充電電荷はダイ
オード12、抵抗13、サイリスタ14を介して
放出されることになる。
導通状態となり、いうまでもなく電源用コンデン
サ10の充電電荷が放出するまで、その導通状態
は維持されることになる。即ちインピーダンス可
変手段は電源用コンデンサ10の一端c点の電位
が充電による直流電位であるため、サイリスタ1
4の導通によつて動作状態となり充電電荷はダイ
オード12、抵抗13、サイリスタ14を介して
放出されることになる。
ここで、上記した電源用コンデンサ10の充電
電荷の放出によるサイリスタ14の導通即ちイン
ピーダンス可変手段の動作について考えてみる
と、ピーク間の電位幅がc点の電位の範囲内であ
る交流信号に対する回路インピーダンスを極めて
低下せしめたことに、すなわち圧電センサ2から
見た回路インピーダンスを低下せしめたことに他
ならない。
電荷の放出によるサイリスタ14の導通即ちイン
ピーダンス可変手段の動作について考えてみる
と、ピーク間の電位幅がc点の電位の範囲内であ
る交流信号に対する回路インピーダンスを極めて
低下せしめたことに、すなわち圧電センサ2から
見た回路インピーダンスを低下せしめたことに他
ならない。
換言するなら、c点の直流電圧に交流電圧信号
が重畳された状態でサイリスタ14が導通状態を
維持できるならば、上記交流電圧信号は抵抗13
等で消費されることになるわけである。
が重畳された状態でサイリスタ14が導通状態を
維持できるならば、上記交流電圧信号は抵抗13
等で消費されることになるわけである。
ここで、冒頭に述べた従来装置において問題と
なつていた圧電センサ2の尾引き現象および図示
した実施例におけるc点の直流電位についてみて
みると、まず、尾引き現象は送信動作中に貯えら
れたエネルギーに基づく振動動作によつてa点に
交流電圧信号波形が生じる現像であり、前述した
ようにその電位幅は逆並列接続されたダイオード
6,7の導通電圧未満となり大きくなく、現出時
間が長い現象である。
なつていた圧電センサ2の尾引き現象および図示
した実施例におけるc点の直流電位についてみて
みると、まず、尾引き現象は送信動作中に貯えら
れたエネルギーに基づく振動動作によつてa点に
交流電圧信号波形が生じる現像であり、前述した
ようにその電位幅は逆並列接続されたダイオード
6,7の導通電圧未満となり大きくなく、現出時
間が長い現象である。
また、c点の直電位については、送信信号の電
圧レベルはかなり高く、従つて電源用コンデンサ
10の容量等の適宜の設定により、極めて簡単に
上記圧電センサ2に生じる交流電圧信号が重畳さ
れても十分にサイリスタ14の導通を維持できる
電位とするとができ、もちろん本発明による超音
波送受信装置においては、上記如くにc点の電位
をある程度の高電位に設定している。
圧レベルはかなり高く、従つて電源用コンデンサ
10の容量等の適宜の設定により、極めて簡単に
上記圧電センサ2に生じる交流電圧信号が重畳さ
れても十分にサイリスタ14の導通を維持できる
電位とするとができ、もちろん本発明による超音
波送受信装置においては、上記如くにc点の電位
をある程度の高電位に設定している。
従つて、本発明においては圧電センサ2に送信
動作時に貯えられていたエネルギーを急速に抵抗
13等で消費できることになる。
動作時に貯えられていたエネルギーを急速に抵抗
13等で消費できることになる。
即ち、本発明の超音波送受信装置においては、
圧電センサ2への送信信号の供給が低差された時
点t1以後の振動動作は急速に減衰し、その振動に
より現われる信号波形も第4図ロの時点t1以後
t2′までに示した如く急速に零レベルに収れんす
ることになるわけである。
圧電センサ2への送信信号の供給が低差された時
点t1以後の振動動作は急速に減衰し、その振動に
より現われる信号波形も第4図ロの時点t1以後
t2′までに示した如く急速に零レベルに収れんす
ることになるわけである。
換言すれば、送信動作後の尾引き現象が大幅に
減少し、送信動作における立下がり特性が大きく
改善されたことになるわけである。
減少し、送信動作における立下がり特性が大きく
改善されたことになるわけである。
従つて、増幅部3のb点の信号も第4図ホに示
したように、当然のことながら送信動作終了後、
時点t1〜t3間という従来装置よりはるかに短かい
時間で零レベルとなり、この結果、本発明による
超音波送受信装置においては、従来装置では検知
できなかつた例えば第2図ハ中破線X2で示した
如くの受信信号も第4図ホ中に実線X2′で示した
如く確実に検知できることになる。
したように、当然のことながら送信動作終了後、
時点t1〜t3間という従来装置よりはるかに短かい
時間で零レベルとなり、この結果、本発明による
超音波送受信装置においては、従来装置では検知
できなかつた例えば第2図ハ中破線X2で示した
如くの受信信号も第4図ホ中に実線X2′で示した
如く確実に検知できることになる。
尚、上記如くの時点t1以後の動作時の電源用コ
ンデンサ10の一端のc点の状態は、あまり長く
サイリスタ14を導通状態に維持すると、反射波
の受信に基づく受信信号をも抵抗13等で消費し
てしまうことになることから、第4図ハに示した
ように時点t1直後に圧電センサ2の素子固有の特
性に基づく振動による交流電圧信号が重畳された
状態を経た後、急速に零レベルに収れんするよ
う、電源用コンデンサ10の放電時定数の適宜の
設定により制御されている。
ンデンサ10の一端のc点の状態は、あまり長く
サイリスタ14を導通状態に維持すると、反射波
の受信に基づく受信信号をも抵抗13等で消費し
てしまうことになることから、第4図ハに示した
ように時点t1直後に圧電センサ2の素子固有の特
性に基づく振動による交流電圧信号が重畳された
状態を経た後、急速に零レベルに収れんするよ
う、電源用コンデンサ10の放電時定数の適宜の
設定により制御されている。
また、ゲート手段15による第4図ニに示した
ゲート信号の供給停止であるが、サイリスタ14
は周知のように導通保持電流を有しており、電源
用コンデンサ10の充電電荷が放出されてゆきそ
の放電電流が上記保持電流以下になれば自然と非
導通状態となり、加えて、強制的な供給停止動作
を行なうと圧電センサ2を含む回路に悪影響を及
ぼすことが考えられることから、急いで供給停止
動作を行なう必要はなく、即ち、受信信号の検知
動作が終了した後回路系に不都合を生じない時
点、例えば次回の超音波送信動作の直前に行なえ
ば良いことはいうまでもない。
ゲート信号の供給停止であるが、サイリスタ14
は周知のように導通保持電流を有しており、電源
用コンデンサ10の充電電荷が放出されてゆきそ
の放電電流が上記保持電流以下になれば自然と非
導通状態となり、加えて、強制的な供給停止動作
を行なうと圧電センサ2を含む回路に悪影響を及
ぼすことが考えられることから、急いで供給停止
動作を行なう必要はなく、即ち、受信信号の検知
動作が終了した後回路系に不都合を生じない時
点、例えば次回の超音波送信動作の直前に行なえ
ば良いことはいうまでもない。
さらに、詳しく述べるまでもないが、本発明に
おける上述した送信動作終了後の前述した電源用
コンデンサ10の放電時定数に基づく期間におけ
る回路インピーダンスの低下により消費できるエ
ネルギーは圧電センサ2を構成する圧電素子、適
宜の振動板のうちの圧電素子のエネルギーが大部
分であり、他方振動板に貯えられたエネルギー
は、上記動作により従来装置よりは小さくなるも
ののともすれば逆に圧電素子を振動させてしまう
現象を生じせしめる恐れがあり、従つて本発明に
おける超音波送受信装置は、冒頭に述べた機械的
に振動動作を抑制するいわゆるQダンプ方式と併
用されることが、より好ましい送信動作特性を得
ることができる。
おける上述した送信動作終了後の前述した電源用
コンデンサ10の放電時定数に基づく期間におけ
る回路インピーダンスの低下により消費できるエ
ネルギーは圧電センサ2を構成する圧電素子、適
宜の振動板のうちの圧電素子のエネルギーが大部
分であり、他方振動板に貯えられたエネルギー
は、上記動作により従来装置よりは小さくなるも
ののともすれば逆に圧電素子を振動させてしまう
現象を生じせしめる恐れがあり、従つて本発明に
おける超音波送受信装置は、冒頭に述べた機械的
に振動動作を抑制するいわゆるQダンプ方式と併
用されることが、より好ましい送信動作特性を得
ることができる。
第5図は、本発明による超音波送受信装置の他
の実施例を示す電気回路図であり、図中、第1
図、第3図と同図番のものは同一機能部材を示し
ている。
の実施例を示す電気回路図であり、図中、第1
図、第3図と同図番のものは同一機能部材を示し
ている。
第5図からも明らかではあるが、かかる実施例
は、第3図に示した実施例におけるインピーダン
ス可変手段を形成するダイオード12、サイリス
タ14の機能を、増幅部3の一部を形成している
逆並列接続された一方のダイオード6にて達成し
ようとしたものであり、いうまでもなく先の実施
例より簡単な構成となつている。
は、第3図に示した実施例におけるインピーダン
ス可変手段を形成するダイオード12、サイリス
タ14の機能を、増幅部3の一部を形成している
逆並列接続された一方のダイオード6にて達成し
ようとしたものであり、いうまでもなく先の実施
例より簡単な構成となつている。
さて、第5図に示した実施例の動作であるが、
まず電源用コンデンサ10の送信時における充電
動作は先の実施例と全く同一である。
まず電源用コンデンサ10の送信時における充電
動作は先の実施例と全く同一である。
従つて、その充電電圧地が高くなるとダイオー
ド6が送信時であつても常時導通状態となり、a
点の送信のための送信信号もコンデンサ4、ダイ
オード6を介して抜けようとするわけであるが、
送信時における送信信号の電圧レベルは極めて高
く、圧電センサ2に供給されずに抜ける交流信号
は、結局は第1図に示した従来装置同様となり、
即ち逆並列接続されたダイオードの導通電位であ
る約±0.6Vまでの信号にとどまり全てが抜ける
ことはなく逆信動作に特に影響はない。
ド6が送信時であつても常時導通状態となり、a
点の送信のための送信信号もコンデンサ4、ダイ
オード6を介して抜けようとするわけであるが、
送信時における送信信号の電圧レベルは極めて高
く、圧電センサ2に供給されずに抜ける交流信号
は、結局は第1図に示した従来装置同様となり、
即ち逆並列接続されたダイオードの導通電位であ
る約±0.6Vまでの信号にとどまり全てが抜ける
ことはなく逆信動作に特に影響はない。
次いで、先の実施例同様送信信号の供給が停止
されると、ダイオード6が電源用コンデンサ10
の充電電荷によつて導通状態を維持せしめられる
ため、圧電センサ2の素子固有の特性によつて生
じる交流電圧信号は、上記充電電荷の放出に重畳
され、即ち、上記交流電圧信号はレベル的には±
0.6V未満と大きくはなく、従つて電源用コンデ
ンサ10の直流分に重畳されてコンデンサ4ある
いは抵抗13、ダイオード6を介して放出される
ことになる。
されると、ダイオード6が電源用コンデンサ10
の充電電荷によつて導通状態を維持せしめられる
ため、圧電センサ2の素子固有の特性によつて生
じる交流電圧信号は、上記充電電荷の放出に重畳
され、即ち、上記交流電圧信号はレベル的には±
0.6V未満と大きくはなく、従つて電源用コンデ
ンサ10の直流分に重畳されてコンデンサ4ある
いは抵抗13、ダイオード6を介して放出される
ことになる。
即ち、圧電センサ2の送信時に貯えられたエネ
ルギーに対しては先の実施例同様、ダイオード6
の導通により急速に放出できることになり、もち
ろんa点、b点の信号波形は、図示はしないが急
速に零レベルに収れんすることになる。
ルギーに対しては先の実施例同様、ダイオード6
の導通により急速に放出できることになり、もち
ろんa点、b点の信号波形は、図示はしないが急
速に零レベルに収れんすることになる。
従つて、従来装置においては検知できなかつた
極近距離にある目標物体からの反射波の受信に受
信信号を確実に検知できることになるわけであ
る。
極近距離にある目標物体からの反射波の受信に受
信信号を確実に検知できることになるわけであ
る。
第6図は、本発明による超音波送受信装置の他
の実施例を示す電気回路図であり、図中第1図、
第3図、第5図と同図番のものは同一機能部材を
示し、16は送信動作終了時点にて導通せしめら
れるトランジスタ、17,18,19は夫々抵抗
を示している。
の実施例を示す電気回路図であり、図中第1図、
第3図、第5図と同図番のものは同一機能部材を
示し、16は送信動作終了時点にて導通せしめら
れるトランジスタ、17,18,19は夫々抵抗
を示している。
以下、第7図に示した実施例の動作について第
6図に示した図中の任意点の信号波形図を参照し
て説明する。
6図に示した図中の任意点の信号波形図を参照し
て説明する。
今、送信回路1によつて前述した従来装置およ
び実施例同様第7図イの如くの送信信号が時点t0
〜t1にて発生せしめられ圧電センサ2に供給され
ると、第7図ロの時点t0〜t1の如くの信号が図中
のa点に現われることになる。
び実施例同様第7図イの如くの送信信号が時点t0
〜t1にて発生せしめられ圧電センサ2に供給され
ると、第7図ロの時点t0〜t1の如くの信号が図中
のa点に現われることになる。
この時、トランジスタ16はまだ非導通状態に
保持されており、従つて電源用コンデンサ10の
任意電源Vcによる充電がなされることはない。
保持されており、従つて電源用コンデンサ10の
任意電源Vcによる充電がなされることはない。
さて本実施例においては送信信号の供給が停止
された時点t1にてゲート手段15からトランジス
タ16のベースに第7図ハの如くの導通信号がベ
ース抵抗17を介して供給されるよう構成されて
いる。
された時点t1にてゲート手段15からトランジス
タ16のベースに第7図ハの如くの導通信号がベ
ース抵抗17を介して供給されるよう構成されて
いる。
従つて、時点t1においてトランジスタ16は導
通し、この結果、電源コンデンサ10の充電がか
かる時点t1より開始されることに、即ち抵抗1
8、ダイオード6を介して充電電源が流れること
になる。
通し、この結果、電源コンデンサ10の充電がか
かる時点t1より開始されることに、即ち抵抗1
8、ダイオード6を介して充電電源が流れること
になる。
ここで、ダイオード6を介して電源用コンデン
サ10の充電電流が流れる状態について考えてみ
ると、電源用コンデンサ10の動作は先の実施例
における放電動作とは異なるものの、ダイオード
6自体が導通していることにおいては、先の実施
例と同一の状態となる。
サ10の充電電流が流れる状態について考えてみ
ると、電源用コンデンサ10の動作は先の実施例
における放電動作とは異なるものの、ダイオード
6自体が導通していることにおいては、先の実施
例と同一の状態となる。
従つて、第6図中のD点は直流電位、例えば約
0.6Vとなり、先の実施例と同様に、圧電センサ
2に貯えられていたエネルギーの放出による交流
信号を上記直流電位に重畳させた形で放出できる
ことになるわけである。
0.6Vとなり、先の実施例と同様に、圧電センサ
2に貯えられていたエネルギーの放出による交流
信号を上記直流電位に重畳させた形で放出できる
ことになるわけである。
尚、上記D点の電圧信号波形は第7図ニに示し
た如くとなることは、詳しく述べるまでもない。
た如くとなることは、詳しく述べるまでもない。
従つて第6図に示した実施例においても、第3
図、第5図に示した実施例同様、圧電センサ2の
送信動作後の尾引き現象を第7図ロの時点t1以降
に示したように極短時間とすることができ、即ち
送信動作における立下がり特性を著しく改善でき
るこになる。
図、第5図に示した実施例同様、圧電センサ2の
送信動作後の尾引き現象を第7図ロの時点t1以降
に示したように極短時間とすることができ、即ち
送信動作における立下がり特性を著しく改善でき
るこになる。
さらに、第6図に示した実施例にあつては、ダ
イオード6を導通状態となすための電源用コンデ
ンサ10の動作である充電動作が、圧電センサ2
への給電状態に影響を及ぼさないように、即ち送
信信号を充電に利用することなく行なわれてお
り、従つて、送信動作における立上がり特性を先
に述べた実施例に比して改善できることになる。
イオード6を導通状態となすための電源用コンデ
ンサ10の動作である充電動作が、圧電センサ2
への給電状態に影響を及ぼさないように、即ち送
信信号を充電に利用することなく行なわれてお
り、従つて、送信動作における立上がり特性を先
に述べた実施例に比して改善できることになる。
即ち、前述した実施例にあつては、サイリスタ
14あるいはダイオード6を導通状態となす電源
用コンデンサ10の動作の1つである充電動作を
送信信号を利用して行なつていることから、圧電
センサ2の給電状態、特に給電開始時の状態にど
うしても影響が現われ、送信動作における立上が
り特性は第4図ロに示した如くゆるやかな特性と
なつていたわけであるが、第6図に示した実施例
にあつては、電源用コンデンサ10の充電を送信
信号を利用せず、かつ送信動作終了時点から開始
させているため、先の実施例のように圧電センサ
2の給電状態に影響を及ぼすことはなく、立上が
り特性を第7図ロに示した如く改善できるわけで
ある。
14あるいはダイオード6を導通状態となす電源
用コンデンサ10の動作の1つである充電動作を
送信信号を利用して行なつていることから、圧電
センサ2の給電状態、特に給電開始時の状態にど
うしても影響が現われ、送信動作における立上が
り特性は第4図ロに示した如くゆるやかな特性と
なつていたわけであるが、第6図に示した実施例
にあつては、電源用コンデンサ10の充電を送信
信号を利用せず、かつ送信動作終了時点から開始
させているため、先の実施例のように圧電センサ
2の給電状態に影響を及ぼすことはなく、立上が
り特性を第7図ロに示した如く改善できるわけで
ある。
かかる立上がり特性の改善は、受信信号の発生
時点を検出することを主動作とする超音波送受信
装置にあつては急峻であることが望まれることか
ら、超音波送受信装置の精度向上に寄与すること
になることはいうまでもない。
時点を検出することを主動作とする超音波送受信
装置にあつては急峻であることが望まれることか
ら、超音波送受信装置の精度向上に寄与すること
になることはいうまでもない。
また、図示はしないが、電源用コンデンサ10
の結線位置を抵抗19と置換し、かつトランジス
タ16のベースに供給するゲート信号を第7図ハ
と逆関係の信号となすことにより、前述した実施
例同様電源用コンデンサ10の放電動作によつて
インピーダンス可変動作を行なえることになるこ
ともいうまでもない。
の結線位置を抵抗19と置換し、かつトランジス
タ16のベースに供給するゲート信号を第7図ハ
と逆関係の信号となすことにより、前述した実施
例同様電源用コンデンサ10の放電動作によつて
インピーダンス可変動作を行なえることになるこ
ともいうまでもない。
発明の効果
本発明による超音波送受信装置は、送信動作終
了から所定期間経過するまでに、送信示に圧電セ
ンサに貯えられるエネルギーを放出するためのイ
ンピーダンス制御手段を有していることから、送
信動作終了後の圧電センサの素子固有の特性によ
る振動動作を急速に終了せしめることができる作
用を期待でき、かかる作用によつて、従来単一の
圧電センサにおいては検出不可能であつた極近距
離の目標物体からの反射波の受信による受信信号
を検出することができる効果を有している。
了から所定期間経過するまでに、送信示に圧電セ
ンサに貯えられるエネルギーを放出するためのイ
ンピーダンス制御手段を有していることから、送
信動作終了後の圧電センサの素子固有の特性によ
る振動動作を急速に終了せしめることができる作
用を期待でき、かかる作用によつて、従来単一の
圧電センサにおいては検出不可能であつた極近距
離の目標物体からの反射波の受信による受信信号
を検出することができる効果を有している。
このため、例えば測距装置に適用した場合、従
来はどうしても無理であつた約20cmの近距離を測
距できることになる実用的効果を期待できること
になる。
来はどうしても無理であつた約20cmの近距離を測
距できることになる実用的効果を期待できること
になる。
第1図は従来より周知の単一の圧電センサを使
用した超音波送受信装置の電気回路図、第2図
は、第1図の従来例における任意点の信号波形
図、第3図は本発明による超音波送受信装置の一
実施例を示す電気回路図、第4図は第3図の実施
例における任意点の信号波形図、第5図、第6図
は本発明による超音波送受信装置の他の実施例を
示す電気回路図、第7図は第6図の実施例におけ
る任意点の信号波形図を夫々示している。 1……送信回路、2……圧電型セラミツクセン
サ、3……増幅部、4,5……結合コンデンサ、
6,7……(逆並列)ダイオード、9……インピ
ーダンス制御手段、10……電源用コンデンサ、
11……整流用ダイオード、12……ダイオー
ド、13…抵抗、14……サイリスタ、15……
ゲート手段、16……トランジスタ。
用した超音波送受信装置の電気回路図、第2図
は、第1図の従来例における任意点の信号波形
図、第3図は本発明による超音波送受信装置の一
実施例を示す電気回路図、第4図は第3図の実施
例における任意点の信号波形図、第5図、第6図
は本発明による超音波送受信装置の他の実施例を
示す電気回路図、第7図は第6図の実施例におけ
る任意点の信号波形図を夫々示している。 1……送信回路、2……圧電型セラミツクセン
サ、3……増幅部、4,5……結合コンデンサ、
6,7……(逆並列)ダイオード、9……インピ
ーダンス制御手段、10……電源用コンデンサ、
11……整流用ダイオード、12……ダイオー
ド、13…抵抗、14……サイリスタ、15……
ゲート手段、16……トランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 超音波送受信器である単一の圧電型セラミツ
クセンサと、前記圧電型セラミツクセンサに送信
周波数の交流信号を送信信号として供給する送信
回路と、前記圧電型セラミツクセンサと並列接続
されると共に前記送信信号の供給状態に連動して
起動時期が制御されるインピーダンス可変手段お
よび前記インピーダンス可変手段を動作状態にな
す電源用コンデンサとからなるインピーダンス制
御手段と、前記圧電型セラミツクセンサの両端に
現れる信号を増幅する増幅部とを備え、前記電源
用コンデンサは、前記送信信号の供給開始から供
給停止までの間の適宜期間において充電あるいは
放電動作を行い、前記インピーダンス可変手段
は、前記送信信号の供給停止に連動して起動され
ることにより前記電源用コンデンサの充電あるい
は放電動作により蓄積あるいは放電された電荷の
放電あるいは充電動作を、次回の送信信号の供給
が開始されるまでの間における適宜期間行つて自
身の電気的特性を変化し、前記インピーダンス制
御手段は、前記電源用コンデンサの前記インピー
ダンス可変手段を介しての放電あるいは充電動作
に基づく前記インピーダンス可変手段の電気的特
性変化により前記圧電型セラミツクセンサから見
た交流信号に対する回路インピーダンスを低下さ
せることを特長とする超音波送受信装置。 2 インピーダンス制御手段は、圧電型セラミツ
クセンサの両端に接続される電源用コンデンサと
整流用ダイオードとからなる第1の直列体と、前
記整流用ダイオードの両端に接続されるダイオー
ドと抵抗とサイリスタとの第2の直列体および送
信信号の供給停止と連動して前記サイリスタを導
通せしめるゲート信号を出力し、前記サイリスタ
のゲートに供給するゲート手段を含んで形成され
るインピーダンス可変手段とから構成される特許
請求の範囲第1項に記載の超音波送受信装置。 3 増幅部は、圧電型セラミツクセンサの両端に
接続される第1の結合コンデンサと一対の逆並列
接続された保護用ダイオードとからなる第1直列
体と、前記第1の結合コンデンサと前記保護用ダ
イオードとの接続点に一端が接続される第2の結
合コンデンサと、前記第2の結合コンデンサの他
端と接続されるアンプとから構成され、インピー
ダンス制御手段は、前記圧電型セラミツクセンサ
の両端に接続される電源用コンデンサと整流用ダ
イオードとからなる第2直列体と、前記整流用ダ
イオードの両端に接続される抵抗と前記一対の保
護用ダイオードのひとつとからなる第3直列体に
て形成されるインピーダンス可変手段とからなる
特許請求の範囲第1項に記載の超音波送受信装
置。 4 増幅部は、圧電型セラミツクセンサの両端に
接続される第1の結合コンデンサと一対の逆並列
接続された保護用ダイオードとからなる第1直列
体と、前記第1の結合コンデンサと前記保護用ダ
イオードとの接続点に一端が接続される第2の結
合コンデンサと、前記第2の結合コンデンサの他
端と接続されるアンプとから構成され、インピー
ダンス制御手段は、一端が任意の直流電源と接続
されるスイツチ素子と、一端が前記スイツチ素子
を介して前記任意電源と接続される電源用コンデ
ンサと、一端が前記電源用コンデンサの他端に接
続される抵抗と前記一対の保護用ダイオードのひ
とつとからなる第2直列体とおよび送信信号の供
給停止に連動して前記スイツチ素子を導通せしめ
るゲート信号を出力し、前記スイツチ素子のゲー
トに供給するゲート手段にて形成されるインピー
ダンス可変手段とから構成される特許請求の範囲
第1項に記載の超音波送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14367784A JPS6123983A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 超音波送受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14367784A JPS6123983A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 超音波送受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123983A JPS6123983A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0432993B2 true JPH0432993B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=15344368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14367784A Granted JPS6123983A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 超音波送受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123983A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6021055B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-11-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 超音波センサ |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14367784A patent/JPS6123983A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6123983A (ja) | 1986-02-01 |
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