JPH0436351B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0436351B2 JPH0436351B2 JP19991684A JP19991684A JPH0436351B2 JP H0436351 B2 JPH0436351 B2 JP H0436351B2 JP 19991684 A JP19991684 A JP 19991684A JP 19991684 A JP19991684 A JP 19991684A JP H0436351 B2 JPH0436351 B2 JP H0436351B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- azimuth
- phase
- vibrator
- output
- midpoint
- 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.)
- Expired
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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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (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】
〔技術分野〕
本発明は超音波を利用して方位を検出する超音
波方位センサに関するものである。
波方位センサに関するものである。
一般に、この種の超音波方位センサは複数の振
動子を用いて超音波を電気信号に変換し、この信
号間の位相差を検出し、伝搬してきた方位を検出
している。
動子を用いて超音波を電気信号に変換し、この信
号間の位相差を検出し、伝搬してきた方位を検出
している。
第４図乃至第７図は従来例を示す図であり、円
筒状の形状を呈したセンサ本体８ａ，８ｂを有し
た２個の振動子１ａ，１ｂの検出面である上面６
ａ，６ｂを同一平面内となるように配設し、前記
センサ本体８ａ，８ｂ下部に突設した２本の出力
端子７ａ，７ｂの一方を夫々接地し、他方のアン
プ２ａ，２ｂに夫々ケーブル５にて接続してあ
る。したがつて、振動子１ａ，１ｂの上面６ａ，
６ｂに入射された超音波は、振動子１ａ，１ｂに
て電気信号に夫々変換され、夫々の電気信号をア
ンプ２ａ，２ｂにて増幅される。ここで夫々のア
ンプ２ａ，２ｂの出力をV01，V02とし、正面方
向から第４図実線の矢印のように超音波が入射さ
れたとき、アンプ２ａ，２ｂの出力V01，V02は
第５図に示すように同一の位相の波形となる。次
に、正面方向から角度がα度傾いた方位から第４
図の破線矢印にて示すように超音波が入射された
とき、第６図に示すように出力V02は出力V01よ
り位相が遅れ、位相差φαが生じる。ここで、第
７図ａの上面図に示すように振動子１ａ，１ｂの
中心間の距離をl0とし（ただし、振動子１ａ，１
ｂは接している。）、超音波の到達する距離の差を
Δlとすると、方位角αは simα≒Δl／l0 となる。ところが位相差φαは±πの範囲内でし
か検出できない（例えば、２／3π進んだ位相と
π／３遅れた位相とが区別できない。）ため、超
音波の波長をλとすると Δl＜｜λ／２｜ の条件を満足しなければならない。
筒状の形状を呈したセンサ本体８ａ，８ｂを有し
た２個の振動子１ａ，１ｂの検出面である上面６
ａ，６ｂを同一平面内となるように配設し、前記
センサ本体８ａ，８ｂ下部に突設した２本の出力
端子７ａ，７ｂの一方を夫々接地し、他方のアン
プ２ａ，２ｂに夫々ケーブル５にて接続してあ
る。したがつて、振動子１ａ，１ｂの上面６ａ，
６ｂに入射された超音波は、振動子１ａ，１ｂに
て電気信号に夫々変換され、夫々の電気信号をア
ンプ２ａ，２ｂにて増幅される。ここで夫々のア
ンプ２ａ，２ｂの出力をV01，V02とし、正面方
向から第４図実線の矢印のように超音波が入射さ
れたとき、アンプ２ａ，２ｂの出力V01，V02は
第５図に示すように同一の位相の波形となる。次
に、正面方向から角度がα度傾いた方位から第４
図の破線矢印にて示すように超音波が入射された
とき、第６図に示すように出力V02は出力V01よ
り位相が遅れ、位相差φαが生じる。ここで、第
７図ａの上面図に示すように振動子１ａ，１ｂの
中心間の距離をl0とし（ただし、振動子１ａ，１
ｂは接している。）、超音波の到達する距離の差を
Δlとすると、方位角αは simα≒Δl／l0 となる。ところが位相差φαは±πの範囲内でし
か検出できない（例えば、２／3π進んだ位相と
π／３遅れた位相とが区別できない。）ため、超
音波の波長をλとすると Δl＜｜λ／２｜ の条件を満足しなければならない。
したがつて、最大検出可能方位角αmax′は
sin（αmax′）≒｜λ／2l0｜
となる。すなわち、上述のように方位を検出する
場合、超音波の波長λ及び振動子１ａ，１ｂの中
心間の距離l0で最大検出可能方位角αmax′が決ま
つてしまい、さらに超音波の波長λが一定とする
と、振動子１ａ，１ｂの中心間の距離l0によつて
最大検出可能方位角αmax′が限定されてしまうと
いう欠点を有していた。
場合、超音波の波長λ及び振動子１ａ，１ｂの中
心間の距離l0で最大検出可能方位角αmax′が決ま
つてしまい、さらに超音波の波長λが一定とする
と、振動子１ａ，１ｂの中心間の距離l0によつて
最大検出可能方位角αmax′が限定されてしまうと
いう欠点を有していた。
本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは最大検出可能方位角
の拡角化を図ることのできる超音波方位センサを
提供するにある。
で、その目的とするところは最大検出可能方位角
の拡角化を図ることのできる超音波方位センサを
提供するにある。
第１図乃至第３図は本発明の実施例を示す図で
ある。本実施例では第１図に示すように同半径の
円筒状のセンサ本体８ａ〜８ｃを有した振動子１
ａ〜１ｃを３個を用い、夫々の振動子１ａ〜１ｃ
の上面６ａ〜６ｃを同一平面内に配設し、振動子
１ｂ，１ｃを検出すべき方位と垂直方向に振動子
１ａを振動子１ｂ，１ｃの中心ｂ，ｃ間の中点Ｏ
を含む水平直線上に中心ａが来るように配設して
ある。ここで前記中点Ｏと振動子１ａの中心ａを
結ぶ直線が検出すべき方位となる。これら振動子
１ａ〜１ｃのセンサ本体８ａ〜８ｃ下部からは
夫々出力端子７ａ〜７ｃが２本づつ突設され、
夫々の出力端子７ａ〜７ｃはケーブル５にて次に
述べるアンプ２ａ〜２ｃに接続される。第２図は
方位検出回路の概略ブロツク図である。まず、振
動子１ａ〜１ｃにて超音波を電気信号に変換され
た出力はアンプ２ａ〜２ｃに入力され、夫々増幅
される。ここで、これらアンプ２ａ〜２ｃの夫々
の出力電圧をVA，VB，VCとし夫々第３図ａ〜ｃ
に示す波形となる。次に、アンプ２ｂ，２ｃの出
力電圧Vb，Vcを１／２位相作成回路３にて検出す べき方位上の位相、すなわち、第１図では中点Ｏ
の位置での位相に応じた電圧VBCを作成し、第３
図ｄに示す波形となる。この電圧VBCとアンプ２
ａの出力電圧VAとを方位検出回路４にて比較処
理する。この方位検出回路４の出力V0が方位出
力となる。ここで、方位検出回路４は２つのゲー
トG1〜G3を有し、夫々のゲートG1〜G3はアンプ
２ａの出力の半周期の１／３の期間だけ動作する。
ある。本実施例では第１図に示すように同半径の
円筒状のセンサ本体８ａ〜８ｃを有した振動子１
ａ〜１ｃを３個を用い、夫々の振動子１ａ〜１ｃ
の上面６ａ〜６ｃを同一平面内に配設し、振動子
１ｂ，１ｃを検出すべき方位と垂直方向に振動子
１ａを振動子１ｂ，１ｃの中心ｂ，ｃ間の中点Ｏ
を含む水平直線上に中心ａが来るように配設して
ある。ここで前記中点Ｏと振動子１ａの中心ａを
結ぶ直線が検出すべき方位となる。これら振動子
１ａ〜１ｃのセンサ本体８ａ〜８ｃ下部からは
夫々出力端子７ａ〜７ｃが２本づつ突設され、
夫々の出力端子７ａ〜７ｃはケーブル５にて次に
述べるアンプ２ａ〜２ｃに接続される。第２図は
方位検出回路の概略ブロツク図である。まず、振
動子１ａ〜１ｃにて超音波を電気信号に変換され
た出力はアンプ２ａ〜２ｃに入力され、夫々増幅
される。ここで、これらアンプ２ａ〜２ｃの夫々
の出力電圧をVA，VB，VCとし夫々第３図ａ〜ｃ
に示す波形となる。次に、アンプ２ｂ，２ｃの出
力電圧Vb，Vcを１／２位相作成回路３にて検出す べき方位上の位相、すなわち、第１図では中点Ｏ
の位置での位相に応じた電圧VBCを作成し、第３
図ｄに示す波形となる。この電圧VBCとアンプ２
ａの出力電圧VAとを方位検出回路４にて比較処
理する。この方位検出回路４の出力V0が方位出
力となる。ここで、方位検出回路４は２つのゲー
トG1〜G3を有し、夫々のゲートG1〜G3はアンプ
２ａの出力の半周期の１／３の期間だけ動作する。
この動作状態は第３図ｅ〜ｇに示すように、ゲー
トG1はアンプ２ａの出力の立上りと同時にオン
し、ゲートG2はゲートG1のオフ、ゲートG3はゲ
ートG2のオフと同時にオンする。このゲートG1
〜G3にて１／２位相作成回路３の出力電圧VBCの立 上りの位置がゲートG1〜G3のどのオン期間に属
するかで位相差φαがアンプ２ａの出力電圧VAの
半周期πの間のどの範囲内であるかを検出し、位
相が遅れているか進んでいるかを検出できるもの
である。
トG1はアンプ２ａの出力の立上りと同時にオン
し、ゲートG2はゲートG1のオフ、ゲートG3はゲ
ートG2のオフと同時にオンする。このゲートG1
〜G3にて１／２位相作成回路３の出力電圧VBCの立 上りの位置がゲートG1〜G3のどのオン期間に属
するかで位相差φαがアンプ２ａの出力電圧VAの
半周期πの間のどの範囲内であるかを検出し、位
相が遅れているか進んでいるかを検出できるもの
である。
上述のように、本実施例では３個の振動子１ａ
〜１ｃを用いることにより、検出方位と垂直方向
の振動子１ｂ，１ｃの出力の１／２位相作成回路に て、振動子１ａと中点Ｏの点に中心を有する振動
子があるのと同様の位相検出ができるので実質的
に振動子間の距離を小さくすることができる。し
たがつて、片側の最大検出可能方位角αmaxの拡
角化が実現できる。例えば、前記振動子間の距離
l1を８〔ｍ／ｍ〕とし、超音波の周波数を25KHz
（波長λ＝13.3m／ｍ）とすると、 αmax≒sin-113.3／２×８≒56゜ となる。なお上述の条件下でのゲートG2の角度
範囲は約18゜〜37゜の方位となる。
〜１ｃを用いることにより、検出方位と垂直方向
の振動子１ｂ，１ｃの出力の１／２位相作成回路に て、振動子１ａと中点Ｏの点に中心を有する振動
子があるのと同様の位相検出ができるので実質的
に振動子間の距離を小さくすることができる。し
たがつて、片側の最大検出可能方位角αmaxの拡
角化が実現できる。例えば、前記振動子間の距離
l1を８〔ｍ／ｍ〕とし、超音波の周波数を25KHz
（波長λ＝13.3m／ｍ）とすると、 αmax≒sin-113.3／２×８≒56゜ となる。なお上述の条件下でのゲートG2の角度
範囲は約18゜〜37゜の方位となる。
本発明は上述のように、入射される超音波を電
気信号に変換する少なくとも３つの振動子を備
え、すべての振動子を検出面が同一平面内に含ま
れる状態で配置し、第１及び第２の振動子とを互
いに間隔をおいて配置し、第１及び第２の振動子
の検出面の中心間を結ぶ線上の中点において上記
線に直交する線上に検出面の中心を位置させると
共に、上記中点と検出面の中心との距離を少なく
とも外形寸法未満として第３の振動子を配置し、
上記第１及び第２の振動子の出力を用いて第１及
び第２の振動子の出力の位相の半分の位相を持つ
１／２位相信号を作成し、上記中点位置に検出面の
中心が配置されると仮想される第４の振動子の出
力を求める1/2位相信号作成手段と、上記仮想の
第４の振動子と第３の振動子の出力の位相差から
超音波の行路差を求め、この行路差と上記仮想の
第４の振動子と第３の振動子との中心間の距離か
ら超音波が到来する方位を検出する方位検出手段
とを備えているので、第１及び第２の振動子の中
点位置に中心がある仮想的な第４の振動子と第３
の振動子との間で方位の検出を行い、実質的な振
動子間の距離を外形寸法よりも小さくすることが
でき、このため最大検出可能方位角αmaxを広く
することができる効果を有する。
気信号に変換する少なくとも３つの振動子を備
え、すべての振動子を検出面が同一平面内に含ま
れる状態で配置し、第１及び第２の振動子とを互
いに間隔をおいて配置し、第１及び第２の振動子
の検出面の中心間を結ぶ線上の中点において上記
線に直交する線上に検出面の中心を位置させると
共に、上記中点と検出面の中心との距離を少なく
とも外形寸法未満として第３の振動子を配置し、
上記第１及び第２の振動子の出力を用いて第１及
び第２の振動子の出力の位相の半分の位相を持つ
１／２位相信号を作成し、上記中点位置に検出面の
中心が配置されると仮想される第４の振動子の出
力を求める1/2位相信号作成手段と、上記仮想の
第４の振動子と第３の振動子の出力の位相差から
超音波の行路差を求め、この行路差と上記仮想の
第４の振動子と第３の振動子との中心間の距離か
ら超音波が到来する方位を検出する方位検出手段
とを備えているので、第１及び第２の振動子の中
点位置に中心がある仮想的な第４の振動子と第３
の振動子との間で方位の検出を行い、実質的な振
動子間の距離を外形寸法よりも小さくすることが
でき、このため最大検出可能方位角αmaxを広く
することができる効果を有する。
第１図ａは本発明の実施例の上面図、同図ｂは
側面図、第２図は同上の要部の概略回路ブロツク
図、第３図は同上の要部の動作説明図、第４図乃
至第６図は従来例の動作説明図、第７図ａは従来
例の上面図、同図ｂは側面図である。１ａ〜１ｃ
は振動子、６ａ〜６ｃは上面、ａ〜ｃは中心、Ｏ
は中点である。
側面図、第２図は同上の要部の概略回路ブロツク
図、第３図は同上の要部の動作説明図、第４図乃
至第６図は従来例の動作説明図、第７図ａは従来
例の上面図、同図ｂは側面図である。１ａ〜１ｃ
は振動子、６ａ〜６ｃは上面、ａ〜ｃは中心、Ｏ
は中点である。
Claims (1)
- １ 入射される超音波を電気信号に変換する少な
くとも３つの振動子を備え、すべての振動子を検
出面が同一平面内に含まれる状態で配置し、第１
及び第２の振動子とを互いに間隔をおいて配置
し、第１及び第２の振動子の検出面の中心間を結
ぶ線上の中点において上記線に直交する線上に検
出面の中心を位置させると共に、上記中点と検出
面の中心との距離を少なくとも外形寸法未満とし
て第３の振動子を配置し、上記第１及び第２の振
動子の出力を用いて第１及び第２の振動子の出力
の位相の半分の位相を持つ1/2位相信号を作成し、
上記中点位置に検出面の中心が配置されると仮想
される第４の振動子の出力を求める1/2位相信号
作成手段と、上記仮想の第４の振動子と第３の振
動子の出力の位相差から超音波の行路差を求め、
この行路差と上記仮想の第４の振動子と第３の振
動子との中心間の距離から超音波が到来する方位
を検出する方位検出手段とを備えて成ることを特
徴とする超音波方位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19991684A JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19991684A JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177773A JPS6177773A (ja) | 1986-04-21 |
| JPH0436351B2 true JPH0436351B2 (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=16415729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19991684A Granted JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177773A (ja) |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP19991684A patent/JPS6177773A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6177773A (ja) | 1986-04-21 |
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