JPH0511048A - 超音波距離センサ - Google Patents
超音波距離センサInfo
- Publication number
- JPH0511048A JPH0511048A JP15927091A JP15927091A JPH0511048A JP H0511048 A JPH0511048 A JP H0511048A JP 15927091 A JP15927091 A JP 15927091A JP 15927091 A JP15927091 A JP 15927091A JP H0511048 A JPH0511048 A JP H0511048A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- distance
- transducer
- detection
- wave
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】超音波距離センサにおいて、ただ１個の超音波
振動子を使用して検出範囲を大きくしかつ特定の範囲で
検出精度を上げる。 【構成】発射される超音波信号の強度をある特定のしき
い値で変える手段を設けるとともにある特定の範囲でク
ロック周波数を高くする。
振動子を使用して検出範囲を大きくしかつ特定の範囲で
検出精度を上げる。 【構成】発射される超音波信号の強度をある特定のしき
い値で変える手段を設けるとともにある特定の範囲でク
ロック周波数を高くする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波振動子により
周期的に超音波パルスを発し、この超音波パルスが被検
出物体に当たり反射して前記超音波振動子に戻るまでの
経過時間を測定して距離に比例したアナグロ電圧を出力
する超音波距離センサに係り、とくにその検出範囲と検
出精度についての改良に関する。
周期的に超音波パルスを発し、この超音波パルスが被検
出物体に当たり反射して前記超音波振動子に戻るまでの
経過時間を測定して距離に比例したアナグロ電圧を出力
する超音波距離センサに係り、とくにその検出範囲と検
出精度についての改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波距離センサは、図４のブロック図
に示すように、超音波振動子１，送信回路２，受信回路
３，マイクロコンピュータ（以下マイコンと略称する）
４および出力回路５より構成されている。送信回路２は
マイコン４の指令で超音波振動子１を励振し、これによ
り超音波振動子１は超音波パルスを発射する。また受信
回路３は被検出物体からの超音波反射波を超音波振動子
１が受けて変換した信号を増幅してマイコン４に入力す
る。そしてマイコン４では被検出物体からの超音波反射
波が超音波振動子１に受波されて受信回路３を経てマイ
コン４に入力するまでの経過時間を測定し、この測定時
間に基づいて被検出物体までの距離を検出し、この距離
に相応した電圧を出力回路５より出力する。
に示すように、超音波振動子１，送信回路２，受信回路
３，マイクロコンピュータ（以下マイコンと略称する）
４および出力回路５より構成されている。送信回路２は
マイコン４の指令で超音波振動子１を励振し、これによ
り超音波振動子１は超音波パルスを発射する。また受信
回路３は被検出物体からの超音波反射波を超音波振動子
１が受けて変換した信号を増幅してマイコン４に入力す
る。そしてマイコン４では被検出物体からの超音波反射
波が超音波振動子１に受波されて受信回路３を経てマイ
コン４に入力するまでの経過時間を測定し、この測定時
間に基づいて被検出物体までの距離を検出し、この距離
に相応した電圧を出力回路５より出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような超音波距離
センサには、一般に図５の検出特性図に示されるよう
に、送波信号の残響により検出不能な範囲が存在する。
この範囲は大体最大検出距離の約２割とされている。し
たがって最大検出距離を大きくとると、すなわち遠くに
存在する被検出物体を検出しようとすると最小検出距離
が小さくなり、近くに存在する被検出物体を検出できな
い、また逆に最小検出距離を小さくとると、すなわち近
くに存在する被検出物体を検出しようとすると最大検出
距離も小さくなり、遠くに存在する被検出物体を検出で
きないという問題がある。そこで広い範囲にわたって，
すなわち遠いところに存在する被検出物体も近くに存在
する被検出物体も検出しようとするときには、最大検出
距離の大きい超音波距離センサと最小検出距離の小さい
超音波距離センサとを用意し、これらを必要に応じて切
り換えて使用するか、または１つの超音波距離センサに
それぞれ検出距離範囲の異なる超音波振動子を設けて、
これらの超音波振動子をその検出距離に応じて回路的に
切り換えて使用することが考えられる。しかしながらこ
の方法は少なくとも２つの超音波距離センサもしくは２
つの超音波振動子を必要とするので高価となることは明
らかである。また従来の超音波距離センサにおいては検
出範囲全体にわたって検出精度が一定であるのである特
定の検出距離範囲、特に検出距離の短い部分だけを精度
を高く測定しようとすることはできなかった。
センサには、一般に図５の検出特性図に示されるよう
に、送波信号の残響により検出不能な範囲が存在する。
この範囲は大体最大検出距離の約２割とされている。し
たがって最大検出距離を大きくとると、すなわち遠くに
存在する被検出物体を検出しようとすると最小検出距離
が小さくなり、近くに存在する被検出物体を検出できな
い、また逆に最小検出距離を小さくとると、すなわち近
くに存在する被検出物体を検出しようとすると最大検出
距離も小さくなり、遠くに存在する被検出物体を検出で
きないという問題がある。そこで広い範囲にわたって，
すなわち遠いところに存在する被検出物体も近くに存在
する被検出物体も検出しようとするときには、最大検出
距離の大きい超音波距離センサと最小検出距離の小さい
超音波距離センサとを用意し、これらを必要に応じて切
り換えて使用するか、または１つの超音波距離センサに
それぞれ検出距離範囲の異なる超音波振動子を設けて、
これらの超音波振動子をその検出距離に応じて回路的に
切り換えて使用することが考えられる。しかしながらこ
の方法は少なくとも２つの超音波距離センサもしくは２
つの超音波振動子を必要とするので高価となることは明
らかである。また従来の超音波距離センサにおいては検
出範囲全体にわたって検出精度が一定であるのである特
定の検出距離範囲、特に検出距離の短い部分だけを精度
を高く測定しようとすることはできなかった。
【０００４】この発明の目的は、単一の超音波振動子で
広い検出範囲にわたってしかもある特定範囲において高
精度に検出可能な超音波距離センサを提供することにあ
る。
広い検出範囲にわたってしかもある特定範囲において高
精度に検出可能な超音波距離センサを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明では上述した目
的達成のため、超音波振動子により周期的に超音波パル
スを発し、この超音波パルスが被検出物体に当たり反射
して前記超音波振動子に戻るまでの経過時間を測定して
距離に比例したアナログ電圧を出力する超音波距離セン
サにおいて、出力電圧があるしきい値を越えたとき発射
される超音波パルスの強度を変える手段を備える。さら
にかかる手段において、発射される超音波パルスの強度
を変える手段は超音波振動子に加える電圧値を変えるか
印加電圧パルス幅を変えることにより行う。また、上記
いずれかの手段において、ある特定の距離検出範囲にお
いて距離検出のためのクロック周波数を高くする手段を
備える。
的達成のため、超音波振動子により周期的に超音波パル
スを発し、この超音波パルスが被検出物体に当たり反射
して前記超音波振動子に戻るまでの経過時間を測定して
距離に比例したアナログ電圧を出力する超音波距離セン
サにおいて、出力電圧があるしきい値を越えたとき発射
される超音波パルスの強度を変える手段を備える。さら
にかかる手段において、発射される超音波パルスの強度
を変える手段は超音波振動子に加える電圧値を変えるか
印加電圧パルス幅を変えることにより行う。また、上記
いずれかの手段において、ある特定の距離検出範囲にお
いて距離検出のためのクロック周波数を高くする手段を
備える。
【０００６】
【作用】この発明による超音波距離センサにおいては、
出力電圧があるしきい値を越えたとき、発射される超音
波パルスの強度を、たとえば超音波振動子に加える電圧
値を小さくするか印加電圧パルス幅を短縮することによ
り弱くすれば、超音波パルスの残響の影響が小さくな
る。さらにまたある特定の距離検出範囲において距離検
出のためのクロック周波数を高くする手段を備えるの
で、たとえば短い距離検出範囲において範囲を限定して
クロック周波数を高くすれば、出力電圧／距離が大きく
なり検出精度を上げることができる。
出力電圧があるしきい値を越えたとき、発射される超音
波パルスの強度を、たとえば超音波振動子に加える電圧
値を小さくするか印加電圧パルス幅を短縮することによ
り弱くすれば、超音波パルスの残響の影響が小さくな
る。さらにまたある特定の距離検出範囲において距離検
出のためのクロック周波数を高くする手段を備えるの
で、たとえば短い距離検出範囲において範囲を限定して
クロック周波数を高くすれば、出力電圧／距離が大きく
なり検出精度を上げることができる。
【０００７】
【実施例】図１はこの発明の一実施例である超音波距離
センサのブロック図で超音波振動子１，送信回路２，受
信回路３，マイコン４，出力回路５，クロック発振周波
を決める抵抗器７１，７２と双方向スイッチ９１，９２
を内蔵するクロック発振回路６，受信信号の増幅率を決
める抵抗器８１，８２，双方向スイッチ１０１，１０
２，ゲート信号出力ポート１１および表示器１２，１３
などから構成されている。ここで送信回路２はマイコン
４の指令により超音波周波を発振し、これを超音波振動
子１に送って超音波パルスを発射するように接続されて
いる。受信回路３は超音波振動子１が受信した電気信号
を増幅してマイコン４に入力するように接続されてい
る。マイコン４はＲＯＭ，ＲＡＭのほかにＡ／Ｄ変換部
などを備え各部を制御する。
センサのブロック図で超音波振動子１，送信回路２，受
信回路３，マイコン４，出力回路５，クロック発振周波
を決める抵抗器７１，７２と双方向スイッチ９１，９２
を内蔵するクロック発振回路６，受信信号の増幅率を決
める抵抗器８１，８２，双方向スイッチ１０１，１０
２，ゲート信号出力ポート１１および表示器１２，１３
などから構成されている。ここで送信回路２はマイコン
４の指令により超音波周波を発振し、これを超音波振動
子１に送って超音波パルスを発射するように接続されて
いる。受信回路３は超音波振動子１が受信した電気信号
を増幅してマイコン４に入力するように接続されてい
る。マイコン４はＲＯＭ，ＲＡＭのほかにＡ／Ｄ変換部
などを備え各部を制御する。
【０００８】以下この超音波距離センサの検出特性を図
２に基づき説明する。図２において、被検出物体が検出
範囲Ｑにあって超音波距離センサ（超音波振動子）に接
近してくると、その距離に比例して出力電圧は下がり検
出距離ｂに相当する出力電圧Ｖｂ２（しきい値）以下に
なると、超音波信号の強度を弱くするように切り換え
る。これにより出力電圧は検出範囲Ｐの値に切換えられ
る。被検出物体が検出範囲Ｐに入ると検出距離精度は上
がり、微量の制御が可能となる。次に被検出物体が検出
範囲Ｐにあって超音波距離センサ（超音波振動子）から
遠ざかる場合は検出距離ｂに相当するＶｂ１（しきい
値）以上になると、今度は超音波信号の強度を強くする
ように切り換える。これにより出力電圧は検出範囲Ｑの
範囲に切換えられる。
２に基づき説明する。図２において、被検出物体が検出
範囲Ｑにあって超音波距離センサ（超音波振動子）に接
近してくると、その距離に比例して出力電圧は下がり検
出距離ｂに相当する出力電圧Ｖｂ２（しきい値）以下に
なると、超音波信号の強度を弱くするように切り換え
る。これにより出力電圧は検出範囲Ｐの値に切換えられ
る。被検出物体が検出範囲Ｐに入ると検出距離精度は上
がり、微量の制御が可能となる。次に被検出物体が検出
範囲Ｐにあって超音波距離センサ（超音波振動子）から
遠ざかる場合は検出距離ｂに相当するＶｂ１（しきい
値）以上になると、今度は超音波信号の強度を強くする
ように切り換える。これにより出力電圧は検出範囲Ｑの
範囲に切換えられる。
【０００９】上述した検出特性を得る動作を図１のブロ
ック図，図２の検出特性図と図３のフローチャートによ
り説明する。図３のＳ番号はフローチャートの各ステッ
プの番号である。マイコン４がスタートすれば、（Ｓ
１）で切換え時の出力電圧値のチェック回数ｎを設定
し、（Ｓ２）において図１のゲート信号出力ポート１１
より信号Ａを出力して双方向スイッチ９１および１０１
をオンさせて抵抗器７１および８１により検出範囲Ｐに
設定する。次に（Ｓ３）で超音波パルスを超音波振動子
１より発射してその反射波を受けて距離計測を行い、そ
のデータに対して（Ｓ４）で出力電圧がＶｂ１以下であ
るかをチェックする。チェックの結果がＮＯであれば
（検出範囲Ｐ内に被検出物体が無いか検出距離ｂ以上の
遠いところに被検出物体が有る場合）（Ｓ６），（Ｓ
７）でｎ回のチェックを行う。（Ｓ７）の結果がＹＥＳ
であれば（Ｓ８）で検出範囲Ｐの表示器１２をオフと
し、（Ｓ９）でゲート信号出力ポート１１からの信号を
Ｂに切換えて双方向スイッチ９２および１０２をオンさ
せて抵抗器７２および８２にして検出範囲Ｑに切換え、
（Ｓ１０）で（ｎ−１）をｎにリセットして（Ｓ１１）
に進む。（Ｓ４）のチェックの結果がＹＥＳであれば
（被検出物体が検出範囲Ｐ内にあるとき）は（Ｓ５）で
検出範囲Ｐの表示器１２をオンにして（Ｓ３）に戻り距
離計測を繰り返す。
ック図，図２の検出特性図と図３のフローチャートによ
り説明する。図３のＳ番号はフローチャートの各ステッ
プの番号である。マイコン４がスタートすれば、（Ｓ
１）で切換え時の出力電圧値のチェック回数ｎを設定
し、（Ｓ２）において図１のゲート信号出力ポート１１
より信号Ａを出力して双方向スイッチ９１および１０１
をオンさせて抵抗器７１および８１により検出範囲Ｐに
設定する。次に（Ｓ３）で超音波パルスを超音波振動子
１より発射してその反射波を受けて距離計測を行い、そ
のデータに対して（Ｓ４）で出力電圧がＶｂ１以下であ
るかをチェックする。チェックの結果がＮＯであれば
（検出範囲Ｐ内に被検出物体が無いか検出距離ｂ以上の
遠いところに被検出物体が有る場合）（Ｓ６），（Ｓ
７）でｎ回のチェックを行う。（Ｓ７）の結果がＹＥＳ
であれば（Ｓ８）で検出範囲Ｐの表示器１２をオフと
し、（Ｓ９）でゲート信号出力ポート１１からの信号を
Ｂに切換えて双方向スイッチ９２および１０２をオンさ
せて抵抗器７２および８２にして検出範囲Ｑに切換え、
（Ｓ１０）で（ｎ−１）をｎにリセットして（Ｓ１１）
に進む。（Ｓ４）のチェックの結果がＹＥＳであれば
（被検出物体が検出範囲Ｐ内にあるとき）は（Ｓ５）で
検出範囲Ｐの表示器１２をオンにして（Ｓ３）に戻り距
離計測を繰り返す。
【００１０】検出範囲Ｐに被検出物体がないかまたは図
２の検出距離ｂ以上の遠いところに被検出物体があっ
て、（Ｓ９）で検出範囲Ｑに切換えられると（Ｓ１０）
にて（ｎ−１）をｎにリセットして（Ｓ１１）に進み距
離計測が行われそのデータに対して（Ｓ１２）で出力電
圧がＶｂ２以上であるかをチェックする。（Ｓ１２）の
結果がＹＥＳの場合（すなわち被検出物体が検出範囲Ｑ
にあるとき）は検出範囲Ｑの表示器１３をオンにして
（Ｓ１１）に戻り距離計測を繰り返す。また（Ｓ１２）
の結果がＮＯの場合（すなわち検出距離ｂ以下の場合は
（Ｓ１４）で（ｎ−１）回のチェックを行い（Ｓ１５）
で（ｎ−１）＝０の結果がＹＥＳになったら（Ｓ１６）
で検出範囲Ｑの表示器１３をオフにし（Ｓ１７）ゲート
信号出力ポート１１から信号Ｂを信号Ａに切換えその信
号Ａにて双方向スイッチ９１，１０１をオンとし、抵抗
器７１，８１にして検出範囲Ｐに切換える。（Ｓ１８）
でｎ−１をｎにリセットして（Ｓ３）に戻る。
２の検出距離ｂ以上の遠いところに被検出物体があっ
て、（Ｓ９）で検出範囲Ｑに切換えられると（Ｓ１０）
にて（ｎ−１）をｎにリセットして（Ｓ１１）に進み距
離計測が行われそのデータに対して（Ｓ１２）で出力電
圧がＶｂ２以上であるかをチェックする。（Ｓ１２）の
結果がＹＥＳの場合（すなわち被検出物体が検出範囲Ｑ
にあるとき）は検出範囲Ｑの表示器１３をオンにして
（Ｓ１１）に戻り距離計測を繰り返す。また（Ｓ１２）
の結果がＮＯの場合（すなわち検出距離ｂ以下の場合は
（Ｓ１４）で（ｎ−１）回のチェックを行い（Ｓ１５）
で（ｎ−１）＝０の結果がＹＥＳになったら（Ｓ１６）
で検出範囲Ｑの表示器１３をオフにし（Ｓ１７）ゲート
信号出力ポート１１から信号Ｂを信号Ａに切換えその信
号Ａにて双方向スイッチ９１，１０１をオンとし、抵抗
器７１，８１にして検出範囲Ｐに切換える。（Ｓ１８）
でｎ−１をｎにリセットして（Ｓ３）に戻る。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、ただ１個の超音波振
動子でその発射する超音波信号の強度を変えることによ
り検出範囲を変えることができるので、たとえば自動制
御されるタンク液面の液面検出の際のように、特に広い
範囲にわたって検出可能なことが要求されるようなセン
サとして使用した場合にも好適で、しかもその場合遠距
離検出では粗で速く制御し、近距離検出では微調整が可
能となる。
動子でその発射する超音波信号の強度を変えることによ
り検出範囲を変えることができるので、たとえば自動制
御されるタンク液面の液面検出の際のように、特に広い
範囲にわたって検出可能なことが要求されるようなセン
サとして使用した場合にも好適で、しかもその場合遠距
離検出では粗で速く制御し、近距離検出では微調整が可
能となる。
【図１】この発明の一実施例である超音波距離センサの
ブロック図
ブロック図
【図２】図１に示す超音波距離センサの検出特性図
【図３】図１に示す超音波距離センサの動作フローチャ
ート図
ート図
【図４】従来の超音波距離センサのブロック図
【図５】従来の超音波距離センサの動作フローチャート
図
図
１ 超音波振動子
２ 送信回路
３ 受信回路
４ マイコン
５ 出力回路
Claims (3)
- 【請求項１】超音波振動子により周期的に超音波パルス
を発し、この超音波パルスが被検出物体に当たり反射し
て前記超音波振動子に戻るまでの経過時間を測定して距
離に比例したアナログ電圧を出力する超音波距離センサ
において、出力電圧があるしきい値を越えたとき発射さ
れる超音波パルスの強度を変える手段を備えたことを特
徴とする超音波距離センサ。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、発射される
超音波パルスの強度を変える手段は超音波振動子に加え
る電圧値を変えるか印加電圧パルス幅を変えることによ
り行うことを特徴とする超音波距離センサ。 - 【請求項３】請求項１または２記載のものにおいて、あ
る特定の距離検出範囲において距離検出のためのクロッ
ク周波数を高くする手段を備えたことを特徴とする超音
波距離センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15927091A JPH0511048A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 超音波距離センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15927091A JPH0511048A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 超音波距離センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511048A true JPH0511048A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15690108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15927091A Pending JPH0511048A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 超音波距離センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0511048A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034766A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自律走行装置およびプログラム |
| JP2012118016A (ja) * | 2010-12-03 | 2012-06-21 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、探知方法、および探知プログラム |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP15927091A patent/JPH0511048A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034766A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自律走行装置およびプログラム |
| JP2012118016A (ja) * | 2010-12-03 | 2012-06-21 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、探知方法、および探知プログラム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5335545A (en) | Ultrasonic detector with frequency matching | |
| US5987994A (en) | Ultrasonic method for material monitoring | |
| EP0326600A1 (en) | Apparatus for measuring distances | |
| JPS5812548B2 (ja) | 液体内の含有気体泡測定装置 | |
| US4567766A (en) | Piezoelectric ultrasonic apparatus and method for determining the distance from a predetermined point to a target | |
| EP2356440B1 (en) | Method for determining the starting instant of an acoustic signal response | |
| JPH0318234B2 (ja) | ||
| US6865137B2 (en) | Method for pulse offset calibration in time of flight ranging systems | |
| JP2012220434A (ja) | 物体検知装置 | |
| JPH0511048A (ja) | 超音波距離センサ | |
| JPH08136321A (ja) | 超音波距離測定装置 | |
| JPH08136643A (ja) | 超音波距離測定装置 | |
| JP2969255B2 (ja) | 超音波レベルセンサ | |
| JPH08201514A (ja) | 超音波距離測定装置 | |
| RU2032154C1 (ru) | Ультразвуковой уровнемер | |
| EP1785701A1 (en) | Apparatus and method for determining a temperature of a volume of gas | |
| JPH07159531A (ja) | 車両の障害物検知装置 | |
| JPH0587911A (ja) | 超音波センサ | |
| SU1668936A1 (ru) | Устройство дл ультразвукового контрол материалов | |
| JPH06148316A (ja) | 超音波距離センサ | |
| RU2052768C1 (ru) | Ультразвуковой измеритель расстояния | |
| JPS6394184A (ja) | 超音波変位検出装置 | |
| JPS6388477A (ja) | 超音波測定装置 | |
| JPH04305185A (ja) | 超音波距離センサ | |
| JPH0882673A (ja) | 超音波式距離測定装置 |