JPH08251696A - 超音波送受波器並びにその取付部材及びそのカバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射の繰り返しによる第２エコー、第３エコ
ー等に起因する距離の誤測定を生じさせることのない超
音波送受波手段を提供する。 【構成】 超音波送受波器４の送受波面５の周囲に送受
波面５に対して後方へ傾斜する傾斜面６を設けることに
より、繰り返し反射エコーが生じないようにし、もって
繰り返し反射エコーによる距離誤測定がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波距離測定装置に
用いる超音波送受波器の構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波距離測定装置は、例えば図４の
（ａ）に示すように、超音波送受波器１を構築物２に取
り付け、一定周期で被測定物３に向けて超音波パルスを
発射し、エコーを受波し、超音波送受波器１から被測定
物３に向けて超音波パルスを発射した時点からそのエコ
ーが受波された時点までの経過時間ｔを計測し、超音波
送受波器１と被測定物３との距離ｘを、ｘ＝ｔ×Ｃ／２
なる演算を実行して求める装置である。なお、Ｃは音速
である。

【０００３】ところで、被測定物３での反射エコーは、
全てが直接超音波送受波器１に受波されるものではな
く、図４の（ｂ）に示すように超音波送受波器１の取り
付け面たる構築物２と被測定物３との間で反射往復して
から超音波送受波器１に受波されるものもある。従っ
て、１回の送信に対し超音波送受波器１には、例えば図
５に示すように、直接受波される第１エコーの他に、構
築物２と被測定物３との間で反射往復してから受波され
る第２エコー、第３エコー、……、第ｎエコー等、複数
のエコーが受波される。通常、第１エコーは、最大振幅
を示し、その後受波されるエコーは、順々にその振幅を
減少させて行く。

【０００４】ところで、超音波距離測定装置による距離
測定においては、被測定対象までの距離が変動する場合
がある。例えば海面の波高測定や、車両が後進する場合
の建物や車庫の奥壁との距離測定の場合である。このよ
うな場合、距離変化の速さと超音波パルス送信周期との
関係によっては、１周期前の送信による第２エコーが現
周期の送信の後に受波される場合がある。この場合、前
周期の第２エコーを現周期の第１エコーと誤認して距離
測定をするいわゆる誤測定の生ずるおそれがある。

【０００５】そこで、従来では、例えば波高計の例で言
えば、図６に示すように、第１エコーを確率良く取り込
めるようにゲート（窓）を設定するようにしている。即
ち、前回の送信周期内で受波されるエコーの中の最大振
幅のものの受波時刻ｔ_x を取り出し（図６の（ａ））、
波形の勾配は当該波高計の設置場所によって限定され、
また送信周期内で海面の高さが変化する量は理論的に限
定されていることを利用して、今回の送信に際しその時
刻ｔ_x を中心に海面の高さが取り得る理論的な範囲Ｄを
設定し（図６の（ｂ））、そのような範囲Ｄをゲート幅
とするゲート信号を生成し（図６の（ｃ））、今回送信
に対するエコーのうちこのゲート幅内に存在するエコー
を距離測定用エコーとして取り込むのである。

【０００６】つまり、設定するゲートは一定幅のもので
あるが、今回送信におけるゲートの位置を前回送信時に
取得したエコーデータに応じて変更し、被測定物の位置
の変化に自動的に追従できるようにしている。多くの場
合、最大振幅を示すエコーは第１エコーであることか
ら、このようにして取得した距離データは信頼性の高い
ものである。

【０００７】具体的には、例えば図７の（ａ）に示すよ
うに、第２送信から第３送信の間において、第１送信に
よる第２エコー（イ）が第２送信による第１エコー
（ロ）よりも先に受波される場合に、図７の（ｂ）に示
すように、ゲートは第２送信による第１エコー（ロ）の
受波タイミングに設定されているので、その第１エコー
（ロ）のみを取り込むことができる。

【０００８】その結果、当該波高計は、例えば図８に示
すように、距離測定で求めた海面の高さの各点（測定繰
り返し周期毎に求められる飛び飛びの値）を結んで波の
形を再現して出力できることになる。以上は、波高計で
の説明であるが、車両の誘導の場合も同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の測定環
境下では、時として第２エコーの振幅が第１エコーのそ
れよりも大きくなる場合があり、この場合第２エコーの
受波時を中心にゲートを生成してしまい誤測定が行われ
たり、また位置変動を伴う測定対象物にもその位置変動
が激しくなったり等種々変化する。従って、上述したよ
うに、前回送信時に取得した最大振幅のエコーの受波時
間を用いて今回送信に対する一定幅のゲート生成を行う
方式の下では、例えば図７の（ｃ）に示すように、第２
送信の期間において、第１送信による第２エコー（ハ）
と第２送信による第１エコー（ニ）とが接近しゲート幅
内に存在する場合も生ずる。

【００１０】かかる場合は、第１送信による第２エコー
（ハ）に係るデータと第２送信による第１エコー（ニ）
に係るデータとの双方のエコーデータが有効データとな
る。つまり、誤測定が行われ、例えば図９に破線で示す
ような誤った測定結果が出力されるという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術の問題に鑑
みて、超音波送受波器の構造を、誤測定の原因となる第
２エコー以下のエコーが送受波器に受波されない構造に
することにより、誤測定の生じない距離測定装置用超音
波送受波器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次の手段構成を有する。即ち、本発明
の超音波送受波器は、超音波送受波器の振動子の送受波
面の周囲の構造の表面が送受波面に対して送受波面の後
方へ傾斜していることを特徴とする超音波送受波器であ
る。

【００１３】また、本発明の取付部材は、超音波送受波
器の送受波面は露出させ、送受波面の周囲は送受波面に
対して後方へ傾斜している構造であることを特徴とする
超音波送受波器の取付部材である。

【００１４】更に、本発明のカバーは、超音波送受波器
の送受波面は露出させ、送波面の周囲は送受波面に対し
て後方へ傾斜する面で覆う構造であることを特徴とする
超音波送受波器のカバーである。

【００１５】

【作用】以下、本発明の作用を説明する。本発明の超音
波送受波器は、送受波面の周囲の構造が送受波面に対し
後方へ傾斜しているので、送受波器からの送波された音
波が距離測定対象物で反射されて戻って来た音波のう
ち、送受波面に当たった音波以外の音波は送受波面周囲
の傾斜面に当たって反射されるがその方向は斜めの方向
に反射され再び送受波器へ戻って来ることはない。

【００１６】また、送受波面に当たった音波は超音波振
動子で電気信号に変換されるので実用上問題となる程の
反射はされない。従って、送受波器と距離測定対象物と
の間で音波が繰り返されるということはなくなり第１エ
コーの他に第２エコー、第３エコーが生ずるということ
がなくなる。

【００１７】このような作用は、超音波送受波器自体が
傾斜面を有していなくとも、超音波送受波器の送受波面
は露出させ、その周囲が送受波面に対して後方へ傾斜し
ている取付部材によって、超音波送受波器を取付けるこ
とによっても行わせることができる。

【００１８】更に本発明のカバーのように、超音波送受
波器の送受波面は露出させ、送受波面の周囲は送受波面
に対して後方へ傾斜する面を有するカバーで覆うことに
よっても同様の作用効果が得られる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の超音波送受波器の実施例を図
面を参照して説明する。図１は本発明の超音波送受波器
４と距離測定対象物８の間の音波の反射の様子を示す図
である。超音波送受波器４の送受波面５から送波された
音波は距離測定対象物８で反射され超音波送受波器４の
方へ戻って来る。戻って来た音波のうち送受波面５に当
たった音波は電気信号に変換され実用上問題となる程の
反射はない。

【００２０】これに対して、傾斜面６に当たった音波は
距離測定対象物８から反射して来た方向とは異なる方向
へ反射されるので、その音波がまた距離測定対象物８に
当たって反射され、その音波が送受波面５に達するとい
うことはあり得ない。従って、第２エコー、第３エコー
等は生じない。このことにより、従来のような第２エコ
ー、第３エコーに起因する誤測定は完全に除去すること
ができる。

【００２１】以上述べた図１は、送受波器自体が傾斜面
を有している例であるが、図２は超音波送受波器９自体
は傾斜面を有していないが、超音波送受波器９が取り付
けられる取付け部材１１が傾斜面６を有している場合で
ある。超音波送受波器９を取り付けられた取付け部材１
１は送受波面１０が距離測定対象物に向くように構築物
２に取り付けられる。

【００２２】図３は、図２の場合と同様に超音波送受波
器９自体は傾斜面を有していないが、送受波面１０の周
囲を、送受波面１０に対して後方へ傾斜する傾斜面を有
するカバー１２で覆った場合を示す図である。図２およ
び図３の場合も、図１の場合と同様の作用により第２エ
コー、第３エコー等は生じない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、超音波送受波器の送受波面の周囲が送受波面に対し
て後方へ傾斜する面で構成されているため第１エコー以
外のエコーは生ぜず、第２エコー、第３エコー等による
誤測定が生じないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波送受波器と距離測定対象物間の
音波の反射の様子を示す図である。

【図２】本発明の傾斜面を有する取付け部材に超音波送
受波器を取り付けた図である。

【図３】構築物に取り付けられた超音波送受波器に本発
明のカバーを覆った状態を示す図である。

【図４】超音波距離測定装置の一般的な動作説明図であ
り、（ａ）は距離測定原理説明図、（ｂ）は第２エコー
以降の各エコーの発生の説明図である。

【図５】超音波送受波器が１つの超音波パルスを発射し
て受波する複数のエコーの説明図である。

【図６】ゲートの設定方式の説明図である。

【図７】従来の超音波距離測定装置の動作説明図であ
る。

【図８】従来の超音波距離測定装置としての波高計の測
定結果（海面の変化）を示す図である。

【図９】従来の超音波距離測定装置としての波高計にお
いて、海面の変化が激しく第２エコー等を誤って取り込
んだ場合の測定結果（海面の変化）を示す図である。

【符号の説明】

１ 超音波送受波器 ２ 構築物 ３ 被測定物 ４ 超音波送受波器 ５ 送受波面 ６ 傾斜面 ７ 振動子 ８ 距離測定対象物 ９ 超音波送受波器 １０ 送受波面 １１ 取付け部材 １２ カバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波送受波器の振動子の送受波面の周
   囲の構造の表面が送受波面に対して送受波面の後方へ傾
   斜していることを特徴とする超音波送受波器。
2. 【請求項２】 超音波送受波器の送受波面は露出させ、
   送受波面の周囲は送受波面に対して後方へ傾斜している
   構造であることを特徴とする超音波送受波器の取付部
   材。
3. 【請求項３】 超音波送受波器の送受波面は露出させ、
   送波面の周囲は送受波面に対して後方へ傾斜する面で覆
   う構造であることを特徴とする超音波送受波器のカバ
   ー。