JPH1038933A - 周期信号の周期・電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的又は断続的に受信される周期信号の周
期が短時間のうちに変動しても，高速，かつ，高精度に
周期に対応した電圧を検出して出力する。 【解決手段】 矩形波整形回路６により入力信号Ｓ２を
矩形波に整形し，ワンショット回路７により矩形波信号
Ｓ３の立上がり又は立下がりに同期して所定パルス幅を
持つパルス信号Ｓ４を出力する。このパルス信号Ｓ４を
遅延回路８で遅延させて，これをスイッチ信号Ｓ５とし
てＲＣ充放電回路９に出力する。当該充放電回路９で
は，スイッチ信号Ｓ５が入力している間コンデンサ９ａ
ａを充電させ，その後は抵抗９ａｂを介して放電する。
この放電によるレベル変位信号Ｓ６をパルス信号Ｓ４を
同期信号としてサンプルホールド回路１０でサンプリン
グ／ホールドすることにより周期に対応した電圧を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，連続的又は断続的
に受信される周期信号の周期が短時間のうちに変動して
も，高速，かつ，高精度に周期に対応した電圧を検出し
て出力することが可能な周期信号の周期・電圧変換装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，超音波を用いた速度測定装置にお
いては，移動物体に既知の周波数の超音波を照射し，当
該移動物体からの反射波を受波して，反射波の周波数変
化から移動物体の速度を求めている（例えば，特開昭６
１−２９６２８８号公報参照されたい）。

【０００３】なお本明細書では，説明の都合から移動物
体は観測者側に近づいてくる場合について説明するが，
遠ざかる場合も同様に説明することができることを念の
ため附記する。

【０００４】移動物体に超音波が照射されると，反射波
はドップラ効果により当該移動物体の移動速度に応じて
周波数が変化する。そこで，かかる周波数の変化から移
動物体の速度を求めている。

【０００５】この場合，受波した反射波の周波数（周期
の逆数）を知る必要がある。図５はこのような速度測定
装置を示している。

【０００６】以下の説明の都合から，速度測定装置を超
音波を射出する送波系，移動物体からの反射を受波して
ドップラ周波数を検出する受波系及び当該ドップラ周波
数に基づき移動物体の速度を求め表示する処理系とに大
別して説明する。

【０００７】送波系は，基準周波数Ｆｏｕｔを持つ基準
信号Ｓ１１を発生する基準発振器１，ドライバ２，当該
ドライバ２からの信号に基づき移動物体に向けて超音波
を射出する送波器３を有している。

【０００８】また，受波系は，移動物体から周波数Ｆｉ
ｎの反射波を受波する受波器４，当該受波器４からの受
信信号Ｓ１２を増幅するプリアンプ５，当該受信信号Ｓ
１２と基準信号Ｓ１１とが入力して，これらの周波数の
差分周波数Ｆｄであるドップラ信号Ｓ１３を出力するミ
キサ１００を有している。

【０００９】そして，処理系は，ミキサ１００からのド
ップラ信号Ｓ１３を矩形波に整形して矩形波信号Ｓ１４
を出力する矩形波整形回路１０１，ドップラ信号Ｓ１３
が入力して検出信号Ｓ１５を出力する信号検出器１０
２，検出信号Ｓ１５が入力して所定パルス幅の計数制御
信号Ｓ１６を出力するワンショット回路１０３，矩形波
信号Ｓ１４と計数制御信号Ｓ１６との論理積を行い，そ
の結果を計数パルス信号Ｓ１７として出力するＡＮＤゲ
ート１０４，計数パルス信号Ｓ１７をカウントするカウ
ンタ１０５，カウンタ結果を速度として表示する表示器
１０６を有している。

【００１０】上記構成における速度測定装置の動作を図
６に示すタイミングチャートを参照して説明する。基準
発振器１から出力される基準信号Ｓ１１はドライバ２を
介して送波器３に入力し，当該送波器３は基準信号Ｓ１
１に基づき超音波を移動物体に向けて射出する。

【００１１】このように移動物体に照射された超音波
は，当該移動物体により反射されて受波器４に受波さ
れ，電気信号に変換されてプリアンプ５により所定レベ
ルに増幅されて受信信号Ｓ１２となる。

【００１２】そしてミキサ１００により基準信号Ｓ１１
の基準周波数Ｆｏｕｔと受信信号Ｓ１２の周波数Ｆｉｎ
との周波数の差分信号がドップラ信号Ｓ１３として出力
される（図６（ａ））。

【００１３】この時，ドップラ周波数Ｆｄは，基準周波
数Ｆｏｕｔ及び周波数Ｆｉｎと， Ｆｉｎ＝Ｆｏｕｔ＋Ｆｄ （１） の関係を満たすため，ミキサ１００から出力されたドッ
プラ信号Ｓ１３の周波数はドップラ周波数Ｆｄとなる。

【００１４】このようにして求められたドップラ信号Ｓ
１３は，矩形波整形回路１０１と信号検出器１０２に入
力し，矩形波整形回路１０１では当該ドップラ信号Ｓ１
３を図６（ｂ）に示すような波形の矩形波信号Ｓ１４に
整形してＡＮＤゲート１０４に出力する。

【００１５】一方，信号検出器１０２ではドップラ信号
Ｓ１３に同期して，バースト状のドップラ信号Ｓ１３が
入力している間「Ｈレベル」である検出信号Ｓ１５（図
６（ｃ）参照）をワンショット回路１０３に出力する。

【００１６】ワンショット回路１０３では，検出信号Ｓ
１５の立上がりに同期して，パルス幅Ｔの計数制御信号
Ｓ１６をＡＮＤゲート１０４に出力する。

【００１７】そしてＡＮＤゲート１０４で，矩形波信号
Ｓ１４と計数制御信号Ｓ１６との論理演算が行われて，
図６（ｅ）に示すような計数パルス信号Ｓ１７がカウン
タ１０５に出力される。カウンタ１０５は計数パルス信
号Ｓ１７をカウントして表示器１０６にカウント信号を
出力する。

【００１８】ＡＮＤゲート１０４は，矩形波信号Ｓ１４
と計数制御信号Ｓ１６との信号が共に「Ｈレベル」の時
にのみ「Ｈレベル」の信号を出力する。

【００１９】ところで，計数制御信号Ｓ１６は，ドップ
ラ信号Ｓ１３の入力に同期して所定のパルス幅Ｔを持つ
パルス信号であり，矩形波信号Ｓ１４はドップラ周波数
Ｆｄと同じ周波数の信号である。

【００２０】従って，ＡＮＤゲート１０４から出力され
る計数パルス信号Ｓ１７は，ドップラ信号Ｓ１３が入力
を開始して，所定時間Ｔの間に当該ドップラ信号Ｓ１３
が何周期入力したかを意味している。

【００２１】そこで，上述した特開昭６１−２９６２８
８号公報においては，所定時間Ｔの間に入力したドップ
ラ信号Ｓ１３の周期数，即ちカウンタ１０５からのカウ
ント数を時間Ｔで乗算して移動物体の速度を求めてい
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ドップ
ラ周波数と移動物体の移動速度とは，後述する式２の関
数依存性を持つため，カウント数を所定時間Ｔで乗算し
て当該移動物体の速度を求めると誤差が大きくなる問題
があった。

【００２３】即ち，基準周波数Ｆｏｕｔで射出された超
音波が移動物体により反射された時のドップラ周波数Ｆ
ｄは，移動物体の速度をＶ，音速をＣとすると， Ｆｄ＝（２・Ｖ・Ｆｏｕｔ）／（Ｃ−Ｖ） （２） で与えられる。

【００２４】従って，このようなドップラシフトを受け
た反射波の周波数，即ち受波器４により受波された超音
波の周波数Ｆｉｎは，式１及び式２から Ｆｉｎ＝Ｆｏｕｔ＋Ｆｄ ＝Ｆｏｕｔ・（Ｃ＋Ｖ）／（Ｃ−Ｖ） （３） で与えられる。

【００２５】式３からも理解されるように，ドップラ周
波数Ｆｄは，移動物体の移動速度Ｖと直線的に比例して
いない。このことを示したのが図７である。図７は基準
周波数Ｆｏｕｔを４０ｋＨｚとし，音速を３４６．５ｍ
／ｓｅｃとして式３をグラフ化した図であり，横軸は移
動物体の速度Ｖ，縦軸はドップラ周波数Ｆｄである。

【００２６】図中実線は式１によるドップラ周波数Ｆｄ
を示し，点線は移動物体の速度Ｖが５ｋｍ／ｈと２００
ｋｍ／ｈとの場合におけるドップラ周波数Ｆｄ上の２点
を結んだ直線である。当該直線と曲線との差が誤差とな
る。図８は，このような誤差をグラフ化した図で，最大
９ｋｍ／ｈ程度の誤差が生じていることが理解できる。

【００２７】このような誤差は，計測中に反射波の周波
数Ｆｉｎが変動したり，一時中断したりするとさらに大
きくなる。

【００２８】そこで，本発明は速度測定装置等に用いら
れた場合であっても，連続的又は断続的に受信される周
期信号の周期が短時間のうちに変動しても，高速，か
つ，高精度に周期に対応した電圧を検出して出力するこ
とにより，高速・高精度な速度測定を可能にする周期信
号の周期・電圧変換装置を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，請求項１にかかる発明は，入力した周期信号を矩形
波信号に整形し，当該矩形波信号の立上がり又は立下が
りに同期してパルス信号を出力する周期パルス発生手段
と，前記パルス信号が入力してから所定時間経過後に，
所定のレベル値を基準として所定の時定数で信号レベル
が変化するレベル変位信号を出力する変位信号発生手段
と，前記パルス信号に同期して前記レベル変位信号をサ
ンプリングし，前記周期信号の各周期に対応した電圧を
出力する周期電圧検出手段とを有することを特徴とす
る。

【００３０】即ち，周期パルス発生手段により，正弦波
等の周期変動する周期信号を矩形波信号に整形し，当該
矩形波信号の立上がり又は立下がりに同期して所定パル
ス幅を持つパルス信号を出力する。そして，変位信号発
生手段によりパルス信号を所定時間遅延させて当該遅延
したパルス信号により，又はパルス信号から所定時間遅
延した信号を出力して当該信号により所定レベルから当
該レベルが所定の時定数で変化するレベル変位信号を出
力する。そこで，周期電圧検出手段により周期信号の各
周期毎に出力されるパルス信号を同期信号として，レベ
ル変位信号をサンプリングし，ホールドして周期信号の
周期に対応した電圧を出力することを特徴とする。

【００３１】また請求項２にかかる発明は，前記周期信
号が移動物体により反射されてドップラシフトを受けた
反射波の信号であり，かつ，前記変位信号発生手段がコ
ンデンサと抵抗とを具備して，前記移動物体の移動速度
と反射波の周期との関係を近似すべく，前記コンデンサ
と前記抵抗との値が設定されて，前記パルス信号が入力
してから所定時間経過後に前記コンデンサを所定時間充
電して一定量の電荷を蓄積し，その後前記抵抗を介して
前記コンデンサと前記抵抗とにより決る時定数で当該コ
ンデンサに蓄えられた電荷を放電してレベル変位信号を
出力することを特徴とする。

【００３２】即ち，コンデンサと抵抗とを具備した変位
信号発生手段を設ける。そして，ドップラ効果によりド
ップラシフトを受けて周波数が変化した反射波を受波し
てなる周期信号の周期に対応する電圧を出力する際に，
移動物体の移動速度と反射波の周期との関係が，コンデ
ンサと抵抗との値で決る時定数で減衰するレベル変位信
号の放電時間とその時の放電電圧とに近似するように，
当該コンデンサ容量及び抵抗値を設定することを特徴と
する。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は本実施の形態にかかる周期信号の周
期・電圧変換装置を具備した速度測定装置のブロック図
である。

【００３４】なお，速度測定装置を超音波を射出する送
波系，移動物体からの反射を受波して周期信号である入
力信号の周期を出力する受波系及び当該入力信号の周期
に対応する電圧を出力する処理系（周期・電圧変換装置
を含む）とに大別して説明する。

【００３５】送波系は，基準周波数Ｆｏｕｔの基準信号
Ｓ１を発生する基準発振器１，基準信号Ｓ１を電力増幅
するドライバ２，電力増幅された基準信号Ｓ１を超音波
として射出するための送波器３を有して，超音波が移動
物体に照射される。

【００３６】受波系は，移動物体によりドップラシフト
して反射してきた周波数Ｆｉｎの超音波を受波して電気
信号に変換する受波器４，当該受波器４からの信号を増
幅して入力信号Ｓ２として出力するプリアンプ５を有し
ている。

【００３７】また処理系は，プリアンプ５からの入力信
号Ｓ２を矩形波に整形して矩形波信号Ｓ３として出力す
る矩形波整形回路６，矩形波信号Ｓ３の立ち上がりに同
期して微少パルス幅のパルス信号Ｓ４を出力するワンシ
ョット回路７，パルス信号Ｓ４を当該パルス信号Ｓ４の
パルス幅だけ遅延してスイッチ信号Ｓ５として出力する
遅延回路８，スイッチ信号Ｓ５が入力することにより充
電を開始してレベル変位信号Ｓ６を出力するＲＣ充放電
回路９，レベル変位信号Ｓ６をサンプリングしホールド
して周期電圧信号Ｓ７を出力するサンプル／ホールド回
路１０，減算電圧源（Ｖｓｕｂ）１２を具備して周期電
圧信号Ｓ７のオフセット分を除去した減算信号Ｓ８を出
力する減算器１１，減算信号Ｓ８を所定ゲインで増幅し
て出力電圧Ｓ９を出力する増幅器１３を有している。

【００３８】ＲＣ充放電回路９は，コンデンサ（Ｃ）９
ａａと抵抗（Ｒ）９ａｂとからなる微分回路９ａ，スイ
ッチ信号Ｓ５が入力すると動作して微分回路９ａを基準
電圧（Ｖｒｅｆ）９ｂに接続するスイッチ（ＳＷ）９ｃ
とを有している。

【００３９】なお，周期パルス発生手段は，矩形波整形
回路６及びワンショット回路７により構成され，変位信
号発生手段は，遅延回路８及びＲＣ充放電回路９により
構成され，さらに周期電圧検出手段は，ワンショット回
路７及びサンプル／ホールド回路１０により構成され
る。

【００４０】上記構成のもと，図２に示すタイミングチ
ャートに従って動作説明を行う。

【００４１】基準発振器１で発振された基準信号Ｓ１
は，ドライバ２により所定レベルに増幅されて送波器３
に送られる。これにより，送波器３から基準周波数Ｆｏ
ｕｔの超音波が射出される。

【００４２】送波器３から射出された超音波は移動物体
により反射されて，受波器４に受波されて電気信号に変
換される。このとき超音波は移動物体により，ドップラ
効果を受けるため周波数がドップラシフトして周波数Ｆ
ｉｎとなる。そしてプリアンプ５により所定レベルに増
幅されて，図２（ａ）に示すような正弦波形状の入力信
号Ｓ２となる。

【００４３】当該入力信号Ｓ２は，矩形波整形回路６で
図２（ｂ）のようなパルス状の矩形波に整形されて、矩
形波信号Ｓ３としてワンショット回路７に出力される。

【００４４】ワンショット回路７では，矩形波信号Ｓ３
の立上がりに同期して，微少のパルス幅を有するパルス
信号Ｓ４が生成され，遅延回路８及びサンプル／ホール
ド回路１０に出力される。

【００４５】遅延回路８では，パルス信号Ｓ４を当該パ
ルス信号Ｓ４のパルス幅に相当する時間遅延させてスイ
ッチ信号Ｓ５としてＲＣ充放電回路９に出力する。

【００４６】ＲＣ充放電回路９におけるスイッチ９ｃ
は、当該スイッチ信号Ｓ５が入力すると動作して、微分
回路９ａを基準電圧９ｂに接続し、これにより微分回路
９ａのコンデンサ９ａａが充電を開始する。

【００４７】スイッチ信号Ｓ５のパルス幅は、コンデン
サ９ａａが完全に充電される時間であるため，充電終了
時には常に一定の電荷が当該コンデンサ９ａａに蓄えら
れることになる。

【００４８】その後、スイッチ信号Ｓ５が終了すると、
微分回路９ａは基準電圧９ｂから切り離され、コンデン
サ９ａａに蓄積された電荷が抵抗９ａｂを介して放電さ
れる。

【００４９】図２（ｅ）は当該放電電圧を示したもの
で，コンデンサ９ａａと抵抗９ａｂとで決る時定数に従
って減衰している。当該放電電圧が，レベル変位信号Ｓ
６となってサンプル／ホールド回路１０に入力する。

【００５０】一方，サンプル／ホールド回路１０には，
ワンショット回路７からのパルス信号Ｓ４が入力してお
り，当該パルス信号Ｓ４によりレベル変位信号Ｓ６がサ
ンプリングされホールドされて周期電圧信号Ｓ７として
出力される。

【００５１】ところで，パルス信号Ｓ４は遅延回路８で
所定時間遅延してＲＣ充放電回路９に入力するので，当
該ＲＣ充放電回路９から出力されるレベル変位信号Ｓ６
も同一時間遅延している。

【００５２】従って，サンプル／ホールド回路１０でサ
ンプリングされ，ホールドされて出力される周期電圧信
号Ｓ７は，スイッチ９ｃが動作する直前のデータ，即ち
レベル変位信号Ｓ６の立上がり直前のレベル変位信号Ｓ
６である。

【００５３】このような周期電圧信号Ｓ７は，減算器１
１に入力されて，当該減算器１１で周期電圧信号Ｓ７か
ら減算電圧（Ｖｓｕｂ）１２が減算されて，図２（ｇ）
に示す減算信号Ｓ８となって，増幅器１３に入力し，所
定ゲインで増幅されて出力電圧（Ｖｏｕｔ）Ｓ９として
出力される。

【００５４】移動物体により反射される反射波の周波数
Ｆｉｎは，ドップラ効果によりドップラシフトを受け，
ドップラ周波数Ｆｄが大きくなれば反射波の周期は短く
なり（周波数が大きくなる），これに伴いパルス信号Ｓ
３の間隔は小さくなる。逆に，ドップラ周波数Ｆｄが小
さくなれば反射波の周期が長くなり（周波数が小さくな
る），これに伴いパルス信号Ｓ３の間隔は大きくなる。

【００５５】従って，コンデンサ９ａａと抵抗９ａｂと
の値で決る時定数で減衰するレベル変位信号Ｓ６の減衰
時間を反射波の周期に対応させるならば，その時の減衰
電圧から反射波の周期に対応する電圧を求めることが可
能になる。

【００５６】そして入力信号Ｓ２の周期と周波数は，逆
数の関係があるので周期から容易に周波数Ｆｉｎが求め
られ，当該周波数Ｆｉｎと基準周波数Ｆｏｕｔとを用い
て式１からドップラ周波数Ｆｄが求まる。

【００５７】そこで，出力電圧Ｓ９を図示しない電圧周
波数変換装置により，電圧・周波数変換して反射波の周
波数Ｆｉｎを求め，このようにして求めた周波数Ｆｉｎ
と基準周波数Ｆｏｕｔとの周波数の差を図示しない周波
数比較装置により求めて，これをドップラ周波数Ｆｄと
して出力する。

【００５８】これにより，式２を変形した Ｖ＝Ｆｄ・Ｃ／（２・Ｆｏｕｔ＋Ｆｄ） から移動物体の速度Ｖを知ることが可能になる。

【００５９】ところで，上記説明においてはレベル変位
信号Ｓ６を入力信号の１周期毎に出力されるパルス信号
Ｓ４に同期してサンプリングし，その時のサンプリング
した放電電圧を周期電圧信号Ｓ７として出力した。

【００６０】この場合，レベル変位信号Ｓ６が単調に減
衰する信号であることより，サンプリングする際のパル
ス信号Ｓ４の間隔が異なれば，即ち周期が異なれば異な
る放電電圧がサンプリングされて，周期と放電電圧とは
線形関係を持つようになる。

【００６１】しかし，単なる線形性を満たすだけでは，
レベル変位信号Ｓ６に基づき求めた周波数と反射波の周
波数Ｆｉｎとの誤差は大きくなる。

【００６２】この誤差を小さくするために，レベル変位
信号Ｓ６が（Ｃ＋Ｖ）／（Ｃ−Ｖ）で示される関数依存
性を持つように微分回路９ａにおけるコンデンサ９ａａ
及び抵抗９ａｂの値を適正に選択する必要がある。かか
るコンデンサ９ａａ及び抵抗９ａｂの値は，速度測定装
置において扱われる周波数帯域（又は周期の範囲）に対
して，また要求される測定精度に対して適宜設定され
る。

【００６３】なお，上記説明においては，遅延回路８で
パルス信号Ｓ４を，当該パルス信号Ｓ４のパルス幅の時
間だけ遅延してスイッチ信号Ｓ５として出力する場合に
ついて述べたが，パルス信号Ｓ４の立下がりに同期し
て，又は所定時間経過後に当該パルス信号Ｓ４と同じパ
ルス幅を持つスイッチ信号Ｓ５を新たに発生して出力し
てもよい。

【００６４】また，スイッチ信号Ｓ５のパルス幅は，パ
ルス信号Ｓ４のパルス幅と同じである必要はない。なぜ
なら，スイッチ信号Ｓ５のパルス幅は，コンデンサ９ａ
ａを完全に充電させる時間であればよいためである。一
方パルス信号Ｓ４のパルス幅は，遅延回路８及びサンプ
ルホールド回路１０において信号として受信される時間
であればよいからである。

【００６５】また，入力信号Ｓ２を矩形波整形回路６に
おいて矩形波に整形する場合について述べたが，矩形波
に限る必要はなく，三角波波形等であってもよい。即
ち，矩形波整形回路６とワンショット回路７とは共同し
て入力信号Ｓ２の各周期を識別するための信号を出力し
ているので，これに対応する信号を出力することが可能
であれ本発明の目的を達することが可能になる。

【００６６】また，増幅器１３は減算器１１にゲインを
持たせることによって省略も可能である。

【００６７】さらに，レベル変位信号Ｓ６を得る方法と
してコンデンサ９ａａと抵抗９ａｂを用いたＲＣ微分回
路９ａを用いたが，本発明はこれに限定されるものでは
なく，コイル等を用いた公知の回路であってもよい。

【００６８】以上により入力信号の各周期に対応した出
力電圧を得ることができるため，入力信号の周波数が短
時間で変動する場合や入力信号が不連続に入力する場合
でも高速，かつ，高精度に周期を求めることが可能にな
る。

【００６９】またコンデンサ，抵抗の値が適宜設定可能
なので，かかる周期・電圧変換装置を用いて速度測定装
置を構成した場合には，レベル変位信号における電圧の
時間依存性を，ドップラ周波数の移動物体の速度依存性
に十分に近似することが可能になり，当該速度測定装置
の信頼性を高めることが可能になる。

【００７０】

【実施例】本発明にかかる周期・電圧変換装置を用いた
速度測定装置の実施例を図３を参照して説明する。なお
速度測定装置の測定範囲を５〜２００ｋｍ／ｈとする。

【００７１】図３は，基準発振器１の基準周波数Ｆｏｕ
ｔを４０ｋＨｚ，ＲＣ充放電回路９におけるコンデンサ
９ａａの容量を６８００ＰＦ，抵抗９ａｂの値を３．４
ｋΩとしたときのレベル変位信号Ｓ６を，横軸に時間，
縦軸に電圧を取って示したものである。

【００７２】図中，時刻ｔ０は放電開始時間を示し，時
刻ｔ１は放電開始から１８．１μｓｅｃ経過した時間，
時刻ｔ２は放電開始から２４．８μｓｅｃ経過した時間
を示している。

【００７３】そして，時刻ｔ１におけるレベル変位信号
Ｓ６に基づく出力電圧Ｓ９を周波数変換したときの周波
数Ｆｉｎは５５．２７６ｋＨｚであり，そのときの移動
物体の速度Ｖは式１から２００ｋｍ／ｈである。また時
刻ｔ２におけるレベル変位信号Ｓ６に基づく出力電圧Ｓ
９を周波数変換したときの周波数Ｆｉｎは，４０．３２
２ｋＨｚであり，そのときの移動物体の速度Ｖは５ｋｍ
／ｈである。

【００７４】図４は，図３のレベル変位信号Ｓ６を用い
て求めた移動物体の速度と式１に基づき求めた移動物体
の速度との差（誤差）を示した図である。この図から理
解されるように，コンデンサ９ａａ及び抵抗９ａｂを上
記値に設定することにより，移動物体の速度が５ｋｍ／
ｈ〜２００ｋｍ／ｈの範囲であれば速度誤差は土０．１
ｋｍ／ｈ以内に収り，非常に高い精度の計測が可能にな
っている。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば，周期信号の各周期毎に
当該周期信号の周期を求めるようにしたので，周期信号
が連続的又は断続的に受信される場合であっても，また
周期が短時間のうちに変動する場合であっても高速，か
つ，高精度に周期を求めることが可能になった。

【００７６】また，音波等が移動物体により反射される
際に，ドップラ効果によりドップラシフトを受けて周波
数が変化した反射波を受波してなる周期信号の周期に対
応する電圧を出力する際に，移動物体の移動速度と反射
波の周期との関係が，コンデンサと抵抗との値で決る時
定数で減衰するレベル変位信号の放電時間とその時の放
電電圧とに近似するように，当該コンデンサ容量及び抵
抗値を設定したので，速度測定装置に適用すると高精度
に移動物体の速度を計測することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる周期・電圧変換装置を備えた速
度測定装置のブロック図である。

【図２】図１の各ブロックから出力される出力波形のタ
イミング図で，（ａ）は入力信号，（ｂ）は矩形波信
号，（ｃ）はパルス信号，（ｄ）はスイッチ信号，
（ｅ）はレベル変位信号，（ｆ）は周期電圧信号，
（ｇ）は減算信号，（ｈ）は出力電圧である。

【図３】ＲＣ充放電回路のレベル変位信号を示した図で
ある。

【図４】本発明により得られる移動物体の速度と理論式
による移動物体の速度との誤差を示す一例である。

【図５】従来の技術の説明に適用される周期・電圧変換
装置を備えた速度測定装置のブロック図である。

【図６】図５の各ブロックから出力される出力波形のタ
イミング図で，（ａ）はドップラ周波数，（ｂ）は矩形
波信号，（ｃ）は検出信号，（ｄ）は計数制御信号，
（ｅ）は計数パルス信号である。

【図７】移動物体の速度とドップラ周波数の関係を示す
図である。

【図８】移動物体の速度とドップラ周波数の誤差の関係
を示す図である。

【符号の説明】

１ 基準発振器 ２ ドライバ ３ 送波器 ４ 受波器 ５ プリアンプ ６ 矩形波整形回路 ７ ワンショット回路 ８ 遅延回路 ９ ＲＣ充放電回路 ９ａ 微分回路 ９ａａ コンデンサ ９ａｂ 抵抗 １０ サンプル／ホールド回路 １１ 減算器 １３ 増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した周期信号を矩形波信号に整形
   し，当該矩形波信号の立上がり又は立下がりに同期して
   パルス信号を出力する周期パルス発生手段と，前記パル
   ス信号が入力してから所定時間経過後に，所定のレベル
   値を基準として所定の時定数で信号レベルが変化するレ
   ベル変位信号を出力する変位信号発生手段と，前記パル
   ス信号に同期して前記レベル変位信号をサンプリング
   し，前記周期信号の各周期に対応した電圧を出力する周
   期電圧検出手段とを有することを特徴とする周期信号の
   周期・電圧変換装置。
2. 【請求項２】 前記周期信号が移動物体により反射され
   てドップラシフトを受けた反射波の信号であり，かつ，
   前記変位信号発生手段がコンデンサと抵抗とを具備し
   て，前記移動物体の移動速度と反射波の周期との関係を
   近似すべく，前記コンデンサと前記抵抗との値が設定さ
   れて，前記パルス信号が入力してから所定時間経過後に
   前記コンデンサを所定時間充電して一定量の電荷を蓄積
   し，その後前記抵抗を介して前記コンデンサと前記抵抗
   とにより決る時定数で当該コンデンサに蓄えられた電荷
   を放電してレベル変位信号を出力することを特徴とする
   周期信号の周期・電圧変換装置。