JPH07218525A - 超音波送受信式の風速計 - Google Patents

超音波送受信式の風速計

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JPH07218525A
JPH07218525A JP883494A JP883494A JPH07218525A JP H07218525 A JPH07218525 A JP H07218525A JP 883494 A JP883494 A JP 883494A JP 883494 A JP883494 A JP 883494A JP H07218525 A JPH07218525 A JP H07218525A
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JP
Japan
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ultrasonic
receiver
transmitter
signal
distance
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JP883494A
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English (en)
Inventor
Yoshio Mukoyama
良雄 向山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は超音波センサ数を減らすとともに回
路構成を簡素化するよう構成した超音波送受信式の風速
計を提供することを目的とする。 【構成】 風速計は、車両1の底部又は天井等に一対の
超音波センサ2,3をX,Y方向に設けてなる。第1の
超音波センサ2の離間距離Ly(第1の超音波送信器4
と第1の超音波受信器5との間隔)は、第2の超音波セ
ンサ3の離間距離Lx(第2の超音波送信器7と第2の
超音波受信器8との間隔)よりも短くなっている(Ly
<Lx)。カウンタ15は、第1の超音波受信器5及び
第2の超音波受信器8からの受信信号が入来すると、そ
の都度カウント値(送信信号が出力されてからの経過時
間)をCPU16へ出力し、CPU16は、カウンタ1
5により積算されたカウント値に基づいてY方向の対気
速度及びX方向の風速を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波送受信式の風速計
に係り、特にX方向の信号とY方向の信号とを共通の受
信回路で処理するよう構成した超音波送受信式の風速計
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、自動車においては、例えば高速
道路等で高速走行しているときに横風を受けると、ステ
アリングホイールを直進方向で把持しているにも拘わら
ず、車両が横方向に移動してしまうことがある。特にト
ンネルを高速走行で通過する際、トンネル内では横風が
ゼロであるのに、トンネルを出た途端に強い横風を受け
ることがある。
【0003】そのため、自動車には、超音波送信器から
送信された超音波が風速の影響を受けて超音波受信器で
受信されるまでの時間差を検出して風速を演算する超音
波送受信式の風速計が設けられている。この種の風速計
としては、例えば実開平4−127573号公報にみら
れるような装置がある。
【0004】この公報の風速計は、十字状の支持体の中
央に超音波送信器を設置し、前後左右(X,Y)方向で
相対向するように4個の超音波受信器が十字状に延在す
る支持体の各先端部分に設けられている。さらに、この
公報の風速計では、進行方向(前後方向)に配された一
対の超音波受信器により対気速度を検出し、進行方向と
直交する横方向(左右方向)に配された一対の超音波受
信器により横方向の風速を検出する構成であり、進行方
向用のカウンタA(進行方向の超音波信号が送信されて
から受信されるまでの時間をカウントする),横方向用
のカウンタB(横方向の超音波信号が送信されてから受
信されるまでの時間をカウントする)からの信号が夫々
対気速度を演算する第1の演算回路,風速を演算する第
2の演算回路に供給されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記公報の
風速計では、4個の超音波受信器が設けられ、且つ超音
波信号が送信されてから受信されるまでの時間,対気速
度及び風速を夫々個別に演算するための進行方向用のカ
ウンタA,横方向用のカウンタB及び対気速度を演算す
る第1の演算回路,風速を演算する第2の演算回路が必
要であり、回路構成が複雑であり、その分部品点数も多
くなり、製造工程での手間が余計にかかるとともに製造
コストを安価に抑えることが難しいといった課題があ
る。
【0006】そこで、本発明は上記課題に鑑み、超音波
送受信式の風速計の回路構成を簡素化することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波信号を
送信する第1の超音波送信器と、該第1の超音波送信器
から送信された超音波信号を受信する第1の超音波受信
器とを有する第1の超音波センサと、前記第1の超音波
送信器の送信方向と異なる方向に超音波信号を送信する
ように配置された第2の超音波送信器と、該第2の超音
波送信器から送信された超音波信号を受信する第2の超
音波受信器とを有する第2の超音波センサと、前記第1
の超音波受信器及び第2の超音波受信器に受信された信
号を交互に処理する共通の受信回路と、該受信回路から
の受信信号と前記第1の超音波送信器又は第2の超音波
送信器から送信された送信信号との位相差に基づいて各
方向の風速を演算する演算手段と、を有し、前記第1の
超音波送信器と第1の超音波受信器との間の第1の距離
と、第2の超音波送信器と第2の超音波受信器との間の
第2の距離とを異ならせたことを特徴とする。
【0008】
【作用】第1の超音波送信器と第1の超音波受信器との
間の第1の距離と、第2の超音波送信器と第2の超音波
受信器との間の第2の距離とを異ならせることにより、
第1の超音波センサと第2の超音波センサとから供給さ
れる受信信号に時間差が生じてX,Y方向の風速を検出
できるため、1個の受信回路で受信信号を処理すること
が可能になり、回路構成も簡素化しうる。
【0009】
【実施例】図1乃至図4に本発明になる超音波送受信式
の風速計の一実施例を示す。
【0010】各図中、風速計は、大略、車両1の底部又
は天井等に一対の超音波センサ2,3をX,Y方向に設
けてなる。第1の超音波センサ2は、車両1の前方に配
設された第1の超音波送信器4と、第1の超音波送信器
4より後方に配設された第1の超音波受信器5とよりな
る。従って、第1の超音波送信器4から送信された超音
波信号6は、車両1の進行方向であるY方向に沿って後
方に送信される。
【0011】第2の超音波センサ3は、車両1の左方に
配設された第2の超音波送信器7と、車両1の右方に配
設された第2の超音波受信器8とよりなる。従って、第
2の超音波送信器7から送信された超音波信号9は、車
両1の進行方向と直交するX方向に沿って右方に送信さ
れる。
【0012】上記一対の超音波センサ2,3の各超音波
送信距離(センサ間距離)は、同一ではなく、X方向の
超音波送信距離がY方向の超音波送信距離よりも長くな
るように第1の超音波送信器4,第1の超音波受信器
5,第2の超音波送信器7,第2の超音波受信器8が配
設されている。即ち、第1の超音波送信器4と第1の超
音波受信器5との離間距離Lyは、第2の超音波送信器
7と第2の超音波受信器8との離間距離Lxよりも短く
なっている(Ly<Lx)。
【0013】従って、第2の超音波送信器7と第2の超
音波受信器8との間隔が長く設定されるため、第2の超
音波送信器7から送信された超音波信号9はそれだけ横
風の影響を受ける時間が長くなり、Ly=Lxとした場
合よりも横風の風速をより精度良く検出することでき
る。
【0014】10は送信回路で、分配器11を介して第
1の超音波送信器4及び第2の超音波送信器7と並列接
続されている。従って、送信回路10からバースト状の
送信信号(バースト信号)が出力されると、第1の超音
波送信器4及び第2の超音波送信器7から同時に超音波
信号6,9が送信される。尚、送信信号は、図3に示す
ように、所定時間T1 だけ出力されており、且つ一定の
周期T2 で間欠的に出力される。
【0015】第1の超音波受信器5及び第2の超音波受
信器8は、第1の超音波送信器4及び第2の超音波送信
器7から同時に送信された超音波信号6,9を受信する
と、その受信信号13,14を出力する。
【0016】12は受信回路で、第1の超音波受信器5
及び第2の超音波受信器8と並列接続されており、第1
の超音波受信器5及び第2の超音波受信器8からの受信
信号13,14をパルス波に波形整形する。
【0017】15はカウンタで、送信回路10及び受信
回路12と接続されており、送信回路10から送信信号
が出力されてから受信回路12から受信信号が出力され
るまでの時間をカウントする。尚、このカウンタ15
は、送信信号が入来すると、それまでのカウント値をク
リアにするとともに、新規の送信信号を基準とする時間
をカウントする。又、カウンタ15は、受信信号が入来
すると、その都度カウント値(送信信号が出力されてか
らの経過時間)をCPU16へ出力する。
【0018】CPU16は、後述するようにカウンタ1
5により積算されたカウント値に基づいてY方向の対気
速度及びX方向の風速を演算し、その演算結果を表示器
(図示せず)や車両1のエンジン制御回路(図示せず)
等に出力する。
【0019】本実施例では、前述したように第1の超音
波送信器4と第1の超音波受信器5との離間距離Ly
が、第2の超音波送信器7と第2の超音波受信器8との
離間距離Lxよりも短く(Ly<Lx)なっているた
め、Y方向の超音波信号6が受信され、その後X方向の
超音波信号9が受信される。よって、受信回路12に
は、第1の超音波受信器5からの受信信号13が先に入
来し、その後第2の超音波受信器8からの受信信号14
が入来する。又、上記離間距離の差により超音波信号
6,9が中間位置を時間的にずれて通過するため、互い
に中間位置で干渉することが防止される。
【0020】CPU16は、車両1の走行時、図4に示
す処理を実行する。
【0021】図4中、CPU16は、ステップS1(以
下「ステップ」を省略する)において、前回の超音波信
号送信から一定の時間(周期T2 )が経過したかどうか
をみており、一定の時間が経過するとS2に進み、送信
回路10から第1の超音波送信器4及び第2の超音波送
信器7に送信信号(バースト信号)を出力させる。これ
により、第1の超音波送信器4及び第2の超音波送信器
7は、超音波信号6,9を同時に送信する。
【0022】これと同時にカウンタ15にも送信信号が
出力され、カウンタ15は送信信号の供給によりカウン
ト(計時)を開始する。
【0023】次のS3では、第1の超音波受信器5が第
1の超音波送信器4から送信された超音波信号6を受信
したかどうかをチェックする。第1の超音波受信器5は
超音波信号6を受信すると、その受信信号を受信回路1
2,カウンタ15に出力する。
【0024】従って、CPU16は、第1の超音波受信
器5が超音波信号6を受信すると、S4に進み、カウン
タ15により積算されたカウント値t1 に基づいてY方
向の風速vy を演算し、演算結果を出力する。
【0025】次のS5では、第2の超音波受信器8が第
2の超音波送信器7から送信された超音波信号9を受信
したかどうかをチェックする。第2の超音波受信器8は
超音波信号9を受信すると、その受信信号を受信回路1
2,カウンタ15に出力する。
【0026】従って、CPU16は、第2の超音波受信
器8が超音波信号9を受信すると、S6に進み、カウン
タ15により積算されたカウント値t2 に基づいてX方
向の風速vx を演算し、演算結果を出力する。
【0027】S6の処理が終了すると、再び上記S1に
戻りS1〜S6の処理を繰り返す。
【0028】このように、第1の超音波受信器5及び第
2の超音波受信器8からの受信信号は、一つの受信回路
12を介してカウンタ15に供給される。即ち、送信回
路10,受信回路12,カウンタ15,CPU16は、
風速検出方向毎に個別に設ける必要がないので、簡素化
されている。その分部品点数が削減され、製造工程での
省力化が図れるとともに製造コストを安価に抑えること
ができる。
【0029】ここで、上記一対の超音波センサ2,3を
設置する際の条件について説明する。上記第1の超音波
送信器4と第1の超音波受信器5との離間距離Ly及び
第2の超音波送信器7と第2の超音波受信器8との離間
距離Lxは、次のように決められる。
【0030】t1 =Ly/(C±vy ) … (1) t2 =Lx /(C±vx ) … (2) 但し、t1 はY方向の超音波信号6が受信されるまでの
時間、t2 はX方向の超音波信号9が受信されるまでの
時間、Cは音速、vx は横風のX方向の風速、vy は横
風のY方向の風速である。
【0031】そして、上記Lx ,Ly,vx ,vy は、
1 <t2 と仮定すると、次式を満足するように決めら
れる。
【0032】t1 +T1 <t2 … (3) (但し、vx 及びvy は、予めダイナミックレンジから
実現可能な風速範囲を推定しておく。) 上記(3)式を成立させるため、例えばダイナミックレ
ンジをvx =±30m/s(横風),vy =±50m/
s(車速180km/h)に固定して、Lx ,Ly,T1
パラメータとして超音波信号6,9が受信されるまでの
到達時間を演算した結果が図5,図6である。尚、図5
はY方向の超音波信号を前方に向けて送信した場合の超
音波到達時間と超音波センサの離間距離との関係を示す
線図で、図6はY方向の超音波信号を後方に向けて送信
した場合の超音波到達時間と超音波センサの離間距離と
の関係を示す線図である。
【0033】図5において、T1 を1ms,2ms,3msと
するとともに、Ly=0.6mとしたとき、上記(3)
式を満足させるには、A点、T1 =1msのときLy=
0.6m以上、Lx = 0.8 m以下に設定する。B点、
1 =2msのときLy=0.6m以上、Lx = 1.15 m
以下に設定する。C点、T1 =2msのときLy=0.6
m以上、Lx = 1.5 m以下に設定する。
【0034】上記A〜C点の全ての場合、左方向のvx
=30m/s(+30m/s)よりも右方向のvx =3
0m/s(−30m/s)の方が小さいため、右方向の
x=30m/sを横風の風速とする。
【0035】又、図6において、T1 を1ms,2ms,3
msとするとともに、Ly=0.4mとしたとき、上記
(3)式を満足させるには、D点、T1 =1msのときL
y=0.4m以上、Lx = 0.75 m以下に設定する。E
点、T1 =2msのときLy=0.4m以上、Lx = 1.0
5 m以下に設定する。F点、T1 =2msのときLy=
0.4m以上、Lx = 1.4 m以下に設定する。
【0036】従って、上記X方向の離間距離Lx とY方
向の離間距離Lyとは、およそLx:Ly=0.8〜
1.4:0.3〜0.7となるように設定すれば良い。
【0037】このように、上記(3)式を満足させるよ
うに超音波センサ2,3の各離間距離Lx ,Lyを設定
することにより、図3に示すように、送信信号(バース
ト信号)6,9及び受信信号13,14が互いに干渉す
るのを防止でき、正確な風速を検出することができる。
【0038】図7に本発明の変形例を示す。
【0039】上記実施例では、図1に示すように、Ly
<Lxとなるようにしたが、これに限らず、図7に示す
ように第1の超音波送信器4が車両1の前部に設けら
れ、第1の超音波受信器5が車両1の後部に設けられる
ようにしても良い。この場合、第1の超音波送信器4と
第1の超音波受信器5との離間距離Lyは、第2の超音
波送信器7と第2の超音波受信器8との離間距離Lxよ
りも長くなる(Ly>Lx)。
【0040】又、上記Ly及びLxは、次のように決め
られる。
【0041】t1 =Lx /(C±vx ) … (4) t2 =Ly /(C±vy ) … (5) そして、上記Lx ,Ly,vx ,vy は、t1 <t2
仮定すると、上記(3)式を満足するように決められ
る。
【0042】又、図7に示す変形例では、第2の超音波
送信器7と第2の超音波受信器8との離間距離Lxを上
記実施例と同様の長さに設定したまま、第1の超音波送
信器4と第1の超音波受信器5との離間距離Lyを延長
することになる。そのため、第1の超音波送信器4と第
1の超音波受信器5との間隔が上記実施例よりも長く設
定されることになり、上記実施例と同様に横風の風速を
より精度良く検出することできるとともに、第1の超音
波送信器4から送信された超音波信号6は進行方向の風
の影響を受ける時間が長くなり、Ly=Lxとした場合
よりも対気速度をより精度良く検出することできる。
【0043】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、第1の超
音波送信器と第1の超音波受信器との間の第1の距離
と、第2の超音波送信器と第2の超音波受信器との間の
第2の距離とを異ならせたため、第1の超音波センサと
第2の超音波センサとから供給される受信信号に時間差
が生じ、これにより、センサ数を削減できるとともに、
1個の受信回路で受信信号を処理することが可能にな
り、回路構成も簡素化することができる。従って、その
分部品点数が削減され、製造工程での省力化が図れると
ともに製造コストを安価に抑えることができる等の特長
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる超音波送受信式の風速計の一実施
例のブロック図である。
【図2】超音波センサの配置を示す平面図である。
【図3】送信信号及び受信信号の波形図である。
【図4】CPUが実行する処理を説明するためのフロー
チャートである。
【図5】対気速度50m/s としたときの超音波到達時間
と超音波センサの離間距離との関係を示す線図である。
【図6】図6に対し、Y方向の超音波信号を前方に向け
て送信した場合の超音波到達時間と超音波センサの離間
距離との関係を示す線図である。
【図7】本発明の変形例の平面図である。
【符号の説明】 1 車両 2 第1の超音波センサ 3 第2の超音波センサ 4 第1の超音波送信器 5 第1の超音波受信器 6,9 送信信号 7 第2の超音波送信器 8 第2の超音波受信器 10 送信回路 12 受信回路 13,14 受信信号 15 カウンタ 16 CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波信号を送信する第1の超音波送信
    器と、該第1の超音波送信器から送信された超音波信号
    を受信する第1の超音波受信器とを有する第1の超音波
    センサと、 前記第1の超音波送信器の送信方向と異なる方向に超音
    波信号を送信するように配置された第2の超音波送信器
    と、該第2の超音波送信器から送信された超音波信号を
    受信する第2の超音波受信器とを有する第2の超音波セ
    ンサと、 前記第1の超音波受信器及び第2の超音波受信器に受信
    された信号を交互に処理する共通の受信回路と、 該受信回路からの受信信号と前記第1の超音波送信器又
    は第2の超音波送信器から送信された送信信号との位相
    差に基づいて各方向の風速を演算する演算手段と、を有
    し、 前記第1の超音波送信器と第1の超音波受信器との間の
    第1の距離と、第2の超音波送信器と第2の超音波受信
    器との間の第2の距離とを異ならせたことを特徴とする
    超音波送受信式の風速計。
JP883494A 1994-01-28 1994-01-28 超音波送受信式の風速計 Pending JPH07218525A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2909184A1 (fr) * 2006-11-29 2008-05-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule automobile, du type comportant un dispositif de mesure du vent relatif au vehicule.
KR101044881B1 (ko) * 2009-02-16 2011-06-28 경북대학교 산학협력단 초음파를 이용한 풍향 및 풍속 측정 장치
CN106018877A (zh) * 2016-08-09 2016-10-12 北京雨根科技有限公司 一种超声波二维风向风速传感器
JP2025088265A (ja) * 2023-11-30 2025-06-11 陽一 金子 風速計、風速計算方法、及び、プログラム

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