JPH07280932A - 超音波距離測定装置 - Google Patents

超音波距離測定装置

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JPH07280932A
JPH07280932A JP6073199A JP7319994A JPH07280932A JP H07280932 A JPH07280932 A JP H07280932A JP 6073199 A JP6073199 A JP 6073199A JP 7319994 A JP7319994 A JP 7319994A JP H07280932 A JPH07280932 A JP H07280932A
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JP
Japan
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distance
gain
ultrasonic
signal
measured
Prior art date
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Application number
JP6073199A
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English (en)
Inventor
Masahiro Takada
雅弘 高田
Takeshi Yamaguchi
健 山口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波距離測定装置において、近距離で人間
や動物が高出力の超音波を受け続けることを回避する。 【構成】 超音波を送信する送信器1と、送信器1に駆
動電圧を出力しかつ増幅度が可変なゲイン可変増幅器2
と、バースト状の信号を出力する発振器3と、測距対象
7からの反射波を受信する受信器4と、発振器3に発振
のトリガ信号101を出力し、ゲイン可変増幅器2にゲ
インを決定するゲイン指令信号102を与え、送信から
受信するまでの時間を計測し、その距離を算出する信号
処理回路6を備え、信号処理回路6は、計測した測距対
象からの距離に応じて、送信する超音波の音圧を変化さ
せるゲイン指令信号102をゲイン可変増幅器2に出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスを送波
し、物体からの反射波を受信して、その物体までの距離
を検知する超音波距離測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、超音波を利用した距離センサーや
移動体に取り付けて移動体の周辺との距離を検出するセ
ンサーや走行路面の凹凸を検知する超音波検知器を用い
た各種計測器が商品化されている。超音波を用いて距離
を計測する場合、バースト状の一定出力音圧の超音波を
測距対象に発射し、その対象からの反射波を受信してそ
の伝播時間を計測して距離を計測する方法が一般的であ
る。
【0003】また、超音波の発射の周期は測定距離によ
らず一定であるのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波距離測定
装置においては、次のような課題を有していた。
【0005】(1)移動体、例えば、自動車に取り付け
る超音波距離センサは、屋外で使用され、距離測定対象
は、自動車、2輪車、人、ペット等の動物、建築物と様
々である。また、10m以上の距離を計測するには、高出
力の超音波を出力する必要がある。そのため、人が非常
に近い距離で高出力の超音波を受ける場合が想定され
る。生物が高出力の超音波を受け続けることは望ましく
なく、周波数によっては高出力の超音波を受け続けると
気分が悪くなる場合のあることが文献に報告されてい
る。
【0006】本発明は人間や動物が近い距離で高出力の
超音波を受け続ける機会を減少させることを第一の課題
とする。
【0007】(2)また、超音波パルスを送信する周期
が一定にすると、その周期は最大測定距離を超音波が往
復する時間以上に設定する必要がある。その時、近距離
の対象の距離を計測すると受信波は早く受信器に到達す
るため、送信周期の多くの部分が距離計測に不必要な時
間となる。
【0008】ここでは測定距離に応じて送信周期最適に
し、測距の信頼性を向上させることを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本願発明の超音波距離測定装置は、超音波パルスを送
波し、物体からの反射波を受信して、その物体までの距
離を検知する超音波距離測定装置において、測距対象に
超音波を送信する送信器と前記送信器に駆動電圧を出力
し、かつ増幅度が可変なゲイン可変増幅器とバースト状
の信号を出力する発振器と前記測距対象からの反射波を
受信する受信器と、その信号を増幅する受信回路と、前
記発振器に発振のトリガ信号を出力し、前記ゲイン可変
増幅器にゲインを決定するゲイン指令信号を与え、送信
から受信するまでの時間を計測し、その距離を算出する
信号処理回路を備え、前記信号処理回路において、測距
対象からの距離に応じて、前記ゲイン指令信号を変化さ
せ、送信する超音波の音圧を変化させるものである。
【0010】あるいは、超音波パルスを送波し、物体か
らの反射波を受信して、その物体までの距離を検知する
超音波距離測定装置において、測距対象に超音波を送信
する送信器と前記送信器に駆動電圧を出力し、かつ増幅
度が可変なゲイン可変増幅器とバースト状の信号を出力
する発振器と前記測距対象からの反射波を受信する受信
器と、その信号を増幅する受信回路と、前記発振器に発
振のトリガ信号を出力し、前記ゲイン可変増幅器にゲイ
ンを決定するゲイン指令信号を与え、送信から受信する
までの時間を計測し、その距離を算出する信号処理回路
を備え、前記信号処理回路において計測した受信音圧の
最大値の大きさに応じて、前記ゲイン指令信号を変化さ
せ、送信する超音波の音圧を変化させるものである。
【0011】あるいは、超音波パルスを送波し、物体か
らの反射波を受信して、その物体までの距離を検知する
超音波距離測定装置において、測距対象に超音波を送信
する送信器と前記送信器に駆動電圧を出力する可変増幅
器とバースト状の信号を出力する発振器と前記測距対象
からの反射波を受信する受信器と、その信号を増幅する
受信回路と、前記発振器に発振のトリガ信号を出力し、
前記ゲイン可変増幅器にゲインを決定するゲイン指令信
号を与え、送信から受信するまでの時間を計測し、その
距離を算出する信号処理回路を備え、超音波の送信周期
を計測した距離に応じて変化させるものである。
【0012】
【作用】上記の手段によれば、超音波による距離測定結
果が小さい時には、その物体が受ける超音波の出力音圧
を小さくする。
【0013】一方、距離測定結果が大きい時には近くに
は物体が存在せず、超音波の往復距離が大きいため、超
音波の出力音圧を大きくする。
【0014】その結果、人間や動物が超音波送信器の近
づくと超音波による測定距離が次第に小さくなり、測定
距離減少に伴って、送信出力を小さくするため、人間や
動物が近くで大出力の超音波を受ける機会が大幅に減少
する。
【0015】また、測定距離に応じて、送信周期を変化
させることにより、近くの対象については、送信周期が
短くでき、その結果近くの測距対象ほど頻繁に距離計測
が可能になる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の詳細について実施例とともに
説明する。図1は本発明の第一の実施例の構成を示すも
のである。
【0017】1は送信器、2はゲイン可変増幅器、3は
発振器、4は受信器、5は受信回路、6は信号処理回
路、7計測の対象となる物体である。
【0018】距離の計測時においては、信号処理回路6
より発振器3に発振トリガ101を与え、発振器6はゲイ
ン可変アンプ2に数10波の一定振幅の正弦波信号103を
出力する。
【0019】信号処理回路6はゲイン指令信号102をゲ
イン可変アンプ103に出力しておき、数10波の正弦波信
号103は指令されたゲインだけ増幅されて送信器駆動信
号105となり、送信器1を駆動して、送信超音波8を出
力する。
【0020】送信超音波8は測距対象7で反射し、反射
波9となって受信器4で受信される。受信された反射波
9は受信回路5で増幅、検波され、信号処理回路6に入
力される。
【0021】信号処理回路内部では発振トリガを出力し
てから、所定値以上の受信波を受け取るまでの時間を計
測する。この時間に音速を掛け、2で割ると計測の対象
7までの距離Lが算出される。この処理は例えば、A/D
コンバータ、D/Aコンバータやマイクロプロセッサを備
えた回路とソフトウエアによって実現できる。
【0022】図2に送信トリガ出力後に反射波を受けた
ときの受信波の一例を示す。この時、図3に示すよう
に、測定距離Lに応じて、ゲイン指令信号102を変化さ
せる。
【0023】このようにすると近距離に物体がある時に
は、ゲイン可変アンプのゲインが低くなり、送信器駆動
信号105の振幅は小さくなり、送信器1から出力される
超音波は小さくなる。
【0024】一方、測定距離が大きい時は、ゲイン指令
信号102は大きく設定され、送信器駆動信号105の振幅は
大きくなり、送信器1から出力される超音波は大きくな
る。
【0025】この結果、対象が遠い距離から比較的近い
距離に近づいた時、最初には大出力の超音波を対象が受
けることは有り得るが、測定距離が小さくなると、次の
距離計測時には超音波の出力が下がり、近距離で人間や
動物が高出力の超音波を受け続けることを回避すること
ができる。
【0026】図4は第2の実施例の信号処理回路内で、
ゲイン指令信号を予め設定しておいた受信音圧設定値と
観測された受信音圧の最大値との差によってゲイン指令
信号106を決定することを示す図である。その他の機能
は前述の第一の実施例と同じであるので省略する。
【0027】受信音圧の最大値が受信音圧設定値より小
さい時には、図4に従い、ゲインを大きくして、次の送
信時の音圧を大きくし、受信音圧が前回の計測時より大
きくなるようにする。
【0028】逆に受信音圧の最大値が受信音圧設定値よ
り大きいには、図4に従い、ゲイン指令信号102を小さ
くして、次の送信時の音圧を小さくし、受信音圧が前回
の計測時より小さくなるようにする。
【0029】このようにして、受信される音圧の大きさ
が所定値に近づくようにゲイン指令信号106を変化させ
る。なお、本実施例では、駆動信号が大きすぎたり、計
測不可能になるほどに送信音圧が小さくなり過ぎないよ
うにするため、ゲイン指令信号にリミッタを設けてい
る。
【0030】このように構成することにより、人間が送
信器近くにいる時に大出力の超音波受けると、反射波が
受信音圧設定値よりも大きくなり、その結果、次の距離
計測時には超音波の出力が下がり、近距離で人間や動物
が高出力の超音波を受け続けることを回避することがで
きる。
【0031】図5は第3の実施例における、送信周期と
測定距離の関係を示すグラフである。実線は本実施例で
用いた測定距離に応じた送信周期の設定の一例であり、
点線は測定距離を超音波が往復するために必要な時間で
ある。
【0032】一例として往復に必要な時間に一定の時間
を加算したものを送信周期とすると、測定距離に応じ
た、最適な送信周期で距離測定が行われる。つまり、近
距離の測定で短い送信周期で測距が頻繁に行われ、長い
距離の測定はその距離に応じた必要最短時間の送信周期
で計測が行える。
【0033】
【発明の効果】以上述べた様に、本願発明によれば、超
音波による測定距離または、受信音圧の最大値と受信音
圧所定値との誤差によって、送信器の駆動電圧を出力す
る増幅器のゲイン指令信号を変化させ、送信器の近くに
ある測距対象にある時には超音波出力が小さくなり、近
距離で人間や動物が高出力の超音波を受け続けることを
回避することができ、その実用的な効果はきわめて大き
い。
【0034】あるいは測距対象までの距離に応じて、で
きる限り頻繁に測距が行えるという利点があり、その実
用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の構成図
【図2】同実施例における、受信された反射波の音圧波
形図
【図3】同実施例におけるゲイン指令信号図
【図4】本発明の第二の実施例における、ゲイン指令電
圧の設定の説明図
【図5】本発明の第三の実施例における、測定距離と送
信周期との説明図
【符号の説明】
1 送信器 2 ゲイン可変増幅器 3 発振器 4 受信器 5 受信回路 6 信号処理回路 7 測定対象 8 送信超音波 9 反射波 101 発振トリガ 102 ゲイン指令信号 103 正弦波信号 105 送信器駆動信号

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波パルスを送波し、測定対象からの反
    射波を受信して、前記測定対象までの距離を検知する超
    音波距離測定装置において、測距対象に超音波を送信す
    る送信器と、前記送信器に駆動電圧を出力しかつ増幅度
    が可変なゲイン可変増幅器と、バースト状の信号を出力
    する発振器と、前記測距対象からの反射波を受信する受
    信器と、その信号を増幅する受信回路と、前記発振器に
    発振のトリガ信号を出力し、前記ゲイン可変増幅器にゲ
    インを決定するゲイン指令信号を与え、送信から受信す
    るまでの時間を計測し、その距離を算出する信号処理回
    路を備え、前記信号処理回路は、計測した測距対象から
    の距離に応じて、送信する超音波の音圧を変化させるゲ
    イン指令信号を前記ゲイン可変増幅器に出力することを
    特徴とする超音波距離測定装置。
  2. 【請求項2】測定距離が小さい時ほど前記送信する超音
    波の音圧は小さく、測定距離が大きい時ほど超音波の音
    圧を大きくなるようなゲイン指令信号が、信号処理回路
    よりゲイン可変増幅器に出力されることを特徴とする請
    求項1記載の超音波距離測定装置。
  3. 【請求項3】超音波パルスを送波し、測定対象からの反
    射波を受信して、前記測定対象までの距離を検知する超
    音波距離測定装置において、測距対象に超音波を送信す
    る送信器と、前記送信器に駆動電圧を出力し、かつ増幅
    度が可変なゲイン可変増幅器と、バースト状の信号を出
    力する発振器と、前記測距対象からの反射波を受信する
    受信器と、その信号を増幅する受信回路と、前記発振器
    に発振のトリガ信号を出力し、前記ゲイン可変増幅器に
    ゲインを決定するゲイン指令信号を与え、送信から受信
    するまでの時間を計測し、その距離を算出する信号処理
    回路を備え、前記信号処理回路は、計測した受信音圧の
    最大値の大きさに応じて、送信する超音波の音圧を変化
    させるゲイン指令信号を前記ゲイン可変増幅器に出力す
    ることを特徴とする超音波距離測定装置。
  4. 【請求項4】受信音圧所定値と前記受信音圧の最大値と
    の差に比例させて、ゲイン指令信号を与えることを特徴
    とする請求項3記載の超音波距離測定装置。
  5. 【請求項5】超音波パルスを送波し、測定対象からの反
    射波を受信して、前記測定対象までの距離を検知する超
    音波距離測定装置において、測距対象に超音波を送信す
    る送信器と前記送信器に駆動電圧を出力する可変増幅器
    とバースト状の信号を出力する発振器と前記測距対象か
    らの反射波を受信する受信器と、その信号を増幅する受
    信回路と、前記発振器に発振のトリガ信号を出力し、前
    記ゲイン可変増幅器にゲインを決定するゲイン指令信号
    を与え、送信から受信するまでの時間を計測し、その距
    離を算出する信号処理回路を備え、超音波の送信周期を
    計測した距離に応じて変化させることを特徴とする超音
    波距離測定装置。
  6. 【請求項6】測定距離が小さい時ほど前記送信周期を小
    さくし、測定距離が大きい時ほど前記送信周期を大きく
    することを特徴とする請求項5記載の超音波距離測定装
    置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004085214A (ja) * 2002-08-22 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 駐車スペース検出装置
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CN101178435B (zh) 2006-11-10 2012-08-08 罗伯特·博世有限公司 用于调节一个传感器的发射声压及接收放大系数的方法
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