JPH1073682A - 時間計測装置および超音波送受波装置 - Google Patents
時間計測装置および超音波送受波装置Info
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- JPH1073682A JPH1073682A JP24693596A JP24693596A JPH1073682A JP H1073682 A JPH1073682 A JP H1073682A JP 24693596 A JP24693596 A JP 24693596A JP 24693596 A JP24693596 A JP 24693596A JP H1073682 A JPH1073682 A JP H1073682A
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Landscapes
- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い周波数のクロック信号を用いて超音波の
伝播時間等を高精度に計測できる時間計測装置を提供す
る。 【解決手段】 周期τ1 の主クロック信号CKL1を発生す
る主発振回路１１と、周期τ1 と若干異なる周期τ2 の
副クロック信号CLK2を発生する副発振回路２１を備え、
送信タイミング発生回路１２が送信タイミング信号RSを
出力した時から超音波受波器１４が受信信号R を出力し
た時までの期間における主クロック信号CKL1のパルス数
に主クロック信号CLK1の周期τ1 を乗じておおまかな第
１時間を求めるとともに、受信信号R が出力された時か
ら主クロック信号CLK1の位相と副クロック信号CLK2の位
相が一致した時までの期間における副クロック信号CLK2
のパルス数を副計数回路２３で計数し、このパルス数に
主クロック信号CLK1と副クロック信号CLK2の周期差Δτ
を乗じて第２時間を求め、これら第１および第２時間を
加算して伝播時間Ｔを算出する
伝播時間等を高精度に計測できる時間計測装置を提供す
る。 【解決手段】 周期τ1 の主クロック信号CKL1を発生す
る主発振回路１１と、周期τ1 と若干異なる周期τ2 の
副クロック信号CLK2を発生する副発振回路２１を備え、
送信タイミング発生回路１２が送信タイミング信号RSを
出力した時から超音波受波器１４が受信信号R を出力し
た時までの期間における主クロック信号CKL1のパルス数
に主クロック信号CLK1の周期τ1 を乗じておおまかな第
１時間を求めるとともに、受信信号R が出力された時か
ら主クロック信号CLK1の位相と副クロック信号CLK2の位
相が一致した時までの期間における副クロック信号CLK2
のパルス数を副計数回路２３で計数し、このパルス数に
主クロック信号CLK1と副クロック信号CLK2の周期差Δτ
を乗じて第２時間を求め、これら第１および第２時間を
加算して伝播時間Ｔを算出する
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、時間計測装置お
よび超音波送受波装置、詳しくは、周波数が若干異なる
２つのクロック信号を用いて時間分解能を向上した時間
計測装置と、超音波伝播時間の測定の時間分解能を向上
した超音波送受波装置に関する。
よび超音波送受波装置、詳しくは、周波数が若干異なる
２つのクロック信号を用いて時間分解能を向上した時間
計測装置と、超音波伝播時間の測定の時間分解能を向上
した超音波送受波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波送受波装置としては、例え
ば、図３に示すようなものが知られる。同図において、
１１は発振回路、１２は送信タイミング発生回路、１３
は送信回路１３ａと超音波トランスデューサ１３ｂを有
する超音波送波器、１４は受信回路１４ａと超音波トラ
ンスデューサ１４ｂを有する超音波受波器、１５は計数
回路、１６はマイクロコンピュータ（演算回路）であ
る。
ば、図３に示すようなものが知られる。同図において、
１１は発振回路、１２は送信タイミング発生回路、１３
は送信回路１３ａと超音波トランスデューサ１３ｂを有
する超音波送波器、１４は受信回路１４ａと超音波トラ
ンスデューサ１４ｂを有する超音波受波器、１５は計数
回路、１６はマイクロコンピュータ（演算回路）であ
る。
【０００３】この超音波送受波装置は、発振回路１１が
所定周波数ｆのクロック信号CLK1を送信タイミング回路
１２に出力し、送信タイミング回路１２がクロック信号
CLK1に基づき送信タイミング信号RSを超音波送波器１３
に出力する。この超音波送波器１３は送信タイミング信
号RSが送信回路１３ａに入力すると超音波トランスデュ
ーサ１３ｂから超音波Ｓを発射し、超音波受波器１４は
超音波（反射波等）Ｓを超音波トランスデューサ１４ｂ
が受信し、受信機１４ａが受波信号R を出力する。
所定周波数ｆのクロック信号CLK1を送信タイミング回路
１２に出力し、送信タイミング回路１２がクロック信号
CLK1に基づき送信タイミング信号RSを超音波送波器１３
に出力する。この超音波送波器１３は送信タイミング信
号RSが送信回路１３ａに入力すると超音波トランスデュ
ーサ１３ｂから超音波Ｓを発射し、超音波受波器１４は
超音波（反射波等）Ｓを超音波トランスデューサ１４ｂ
が受信し、受信機１４ａが受波信号R を出力する。
【０００４】そして、計数回路１５は、クロック入力端
子(CLK) にクロック信号CLK1が、スタート端子(START)
に送信タイミング信号RSが、ストップ端子(STOP)に受波
信号R が入力し、送信タイミング信号RSが入力した時か
ら受波信号R が入力した時までの期間に入力したクロッ
ク信号CLK1のパルス数を計数し、この計数値C1を示すカ
ウント信号C1をマイクロコンピュータ１６に出力する。
マイクロコンピュータ１６は、カウント信号C1に基づき
クロック信号CLK1のパルス数C1に周期τ1 を乗じて超音
波Ｓの伝播時間Ｔを演算する。
子(CLK) にクロック信号CLK1が、スタート端子(START)
に送信タイミング信号RSが、ストップ端子(STOP)に受波
信号R が入力し、送信タイミング信号RSが入力した時か
ら受波信号R が入力した時までの期間に入力したクロッ
ク信号CLK1のパルス数を計数し、この計数値C1を示すカ
ウント信号C1をマイクロコンピュータ１６に出力する。
マイクロコンピュータ１６は、カウント信号C1に基づき
クロック信号CLK1のパルス数C1に周期τ1 を乗じて超音
波Ｓの伝播時間Ｔを演算する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波送受波装置にあっては、超音波の伝播時
間Ｔをクロック信号CLK1のパルス数C1にその周期τ1 を
乗じて算出するため、伝播時間Ｔの時間分解能もクロッ
ク信号CLK1の周期τ1 に制限され、高精度の測定が不可
能であるという問題があった。この問題は、高い周波数
のクロック信号CLK1を用いることで解決できるが、消費
電力が増大し、また、配線等に細密化が求められるとい
う新たな問題を生じる。この発明は、上記問題に鑑みな
されたもので、計測の時間分解能に優れた時間計測回路
と、高い周波数のクロック信号を用いること無く超音波
の伝播時間を高精度に計測できる超音波送受波装置を提
供することを目的とする。
た従来の超音波送受波装置にあっては、超音波の伝播時
間Ｔをクロック信号CLK1のパルス数C1にその周期τ1 を
乗じて算出するため、伝播時間Ｔの時間分解能もクロッ
ク信号CLK1の周期τ1 に制限され、高精度の測定が不可
能であるという問題があった。この問題は、高い周波数
のクロック信号CLK1を用いることで解決できるが、消費
電力が増大し、また、配線等に細密化が求められるとい
う新たな問題を生じる。この発明は、上記問題に鑑みな
されたもので、計測の時間分解能に優れた時間計測回路
と、高い周波数のクロック信号を用いること無く超音波
の伝播時間を高精度に計測できる超音波送受波装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる時間計測回路は、所定周波数の主
クロック信号を出力する主発振回路と、前記主クロック
信号が入力し、該主クロック信号に同期して計測開始指
令信号を出力する計測開始指令回路と、計測終了指令信
号を出力する計測終了指令回路と、前記受波信号の入力
で前記主クロック信号と周波数が異なる副クロック信号
を出力する副発振回路と、前記副クロック信号と主クロ
ック信号が入力し、これら副クロック信号の位相と主ク
ロック信号の位相差が周期差以下になった時に位相一致
信号を出力する位相一致検出回路と、前記計測開始指令
信号、計測終了指令信号および主クロック信号が入力
し、計測開始指令信号が入力した時から計測終了指令信
号が入力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を
計数して主カウント信号を出力する主計数回路と、前記
計測終了指令信号、位相一致信号および主クロック信号
または副クロック信号が入力し、計測終了指令信号が入
力した時から位相一致信号が入力するまでの期間の主ク
ロック信号または副クロック信号のパルス数を計数して
副カウント信号を出力する副計数回路と、前記主カウン
ト信号と副カウント信号が入力し、これら主カウント信
号と副カウント信号に基づき前記計測開始指令信号が出
力された時から前記計測終了指令信号が出力された時ま
での時間を演算する演算回路と、を備える。
め、この発明にかかる時間計測回路は、所定周波数の主
クロック信号を出力する主発振回路と、前記主クロック
信号が入力し、該主クロック信号に同期して計測開始指
令信号を出力する計測開始指令回路と、計測終了指令信
号を出力する計測終了指令回路と、前記受波信号の入力
で前記主クロック信号と周波数が異なる副クロック信号
を出力する副発振回路と、前記副クロック信号と主クロ
ック信号が入力し、これら副クロック信号の位相と主ク
ロック信号の位相差が周期差以下になった時に位相一致
信号を出力する位相一致検出回路と、前記計測開始指令
信号、計測終了指令信号および主クロック信号が入力
し、計測開始指令信号が入力した時から計測終了指令信
号が入力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を
計数して主カウント信号を出力する主計数回路と、前記
計測終了指令信号、位相一致信号および主クロック信号
または副クロック信号が入力し、計測終了指令信号が入
力した時から位相一致信号が入力するまでの期間の主ク
ロック信号または副クロック信号のパルス数を計数して
副カウント信号を出力する副計数回路と、前記主カウン
ト信号と副カウント信号が入力し、これら主カウント信
号と副カウント信号に基づき前記計測開始指令信号が出
力された時から前記計測終了指令信号が出力された時ま
での時間を演算する演算回路と、を備える。
【０００７】また、この発明にかかる超音波送受波装置
は、所定周波数の主クロック信号を出力する主発振回路
と、前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に
同期して送信タイミング信号を出力する送信タイミング
発生回路と、前記送信タイミング信号が入力し、該送信
タイミング信号の入力で超音波を送信する超音波送波器
と、該超音波送波器が出力した超音波またはその反射波
を受信し、受信時に受波信号を出力する超音波受波器
と、前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数
が異なる副クロック信号を出力する副発振回路と、前記
副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら副ク
ロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期差以
下になった時（以下、位相が一致した時で代表する）に
位相一致信号を出力する位相一致検出回路と、前記送信
タイミング信号、受波信号および主クロック信号が入力
し、送信タイミング信号が入力した時から受波信号が入
力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を計数し
て主カウント信号を出力する主計数回路と、前記受波信
号、位相一致信号および主クロック信号または副クロッ
ク信号が入力し、受波信号が入力した時から位相一致信
号が入力するまでの期間の主クロック信号または副クロ
ック信号のパルス数を計数して副カウント信号を出力す
る副計数回路と、前記主カウント信号と副カウント信号
が入力し、これら主カウント信号と副カウント信号に基
づき前記超音波送波器が超音波を送信してから前記超音
波受波器が超音波を受信するまでの時間を演算する演算
回路と、を備える。
は、所定周波数の主クロック信号を出力する主発振回路
と、前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に
同期して送信タイミング信号を出力する送信タイミング
発生回路と、前記送信タイミング信号が入力し、該送信
タイミング信号の入力で超音波を送信する超音波送波器
と、該超音波送波器が出力した超音波またはその反射波
を受信し、受信時に受波信号を出力する超音波受波器
と、前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数
が異なる副クロック信号を出力する副発振回路と、前記
副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら副ク
ロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期差以
下になった時（以下、位相が一致した時で代表する）に
位相一致信号を出力する位相一致検出回路と、前記送信
タイミング信号、受波信号および主クロック信号が入力
し、送信タイミング信号が入力した時から受波信号が入
力するまでの期間の主クロック信号のパルス数を計数し
て主カウント信号を出力する主計数回路と、前記受波信
号、位相一致信号および主クロック信号または副クロッ
ク信号が入力し、受波信号が入力した時から位相一致信
号が入力するまでの期間の主クロック信号または副クロ
ック信号のパルス数を計数して副カウント信号を出力す
る副計数回路と、前記主カウント信号と副カウント信号
が入力し、これら主カウント信号と副カウント信号に基
づき前記超音波送波器が超音波を送信してから前記超音
波受波器が超音波を受信するまでの時間を演算する演算
回路と、を備える。
【０００８】そして、この発明にかかる時間計測装置と
超音波送受波器は、前記主クロック信号の周波数と前記
副クロック信号の周波数との差の絶対値を主クロック信
号の約１％〜１０％とする態様、例えば、主クロック信
号として１ＭＨｚの周波数の信号を、副クロック信号と
して１．０１ＭＨｚの周波数の信号を用いる態様に構成
することができる。
超音波送受波器は、前記主クロック信号の周波数と前記
副クロック信号の周波数との差の絶対値を主クロック信
号の約１％〜１０％とする態様、例えば、主クロック信
号として１ＭＨｚの周波数の信号を、副クロック信号と
して１．０１ＭＨｚの周波数の信号を用いる態様に構成
することができる。
【０００９】
【作用】この発明にかかる時間計測装置は、主計数回路
で計数された主クロック信号CLK1のパルス数C1、すなわ
ち、計測開始指令信号RSが出力された時から計測終了指
令信号R が出力された時までの期間における主クロック
信号CLK1のパルス数C1に主クロック信号CLK1の周期τ1
を乗じて第１時間（τ1 * C1）を求める。さらに、計測
終了指令信号R が出力された時から位相一致信号P が出
力された時までの期間における主クロック信号CLK1（ま
たは副クロック信号CLK2）のパルス数C2を副計数回路で
計数し、このパルス数C2に主クロック信号CLK1の周期τ
1 と副クロック信号CLK2の周期τ2 との差Δτ（Δτ＝
τ1 −τ2 ）を乗じ、上記第１時間（τ1 * C1）に含ま
れない第２時間（Δτ* C1）を求める。そして、第１時
間（τ1 * C1）と第２時間（Δτ* C1）を加算して伝播
時間を算出する。したがって、時間分解能を周期の差Δ
τまで小さくでき、伝播時間を高精度に測定することが
できる。
で計数された主クロック信号CLK1のパルス数C1、すなわ
ち、計測開始指令信号RSが出力された時から計測終了指
令信号R が出力された時までの期間における主クロック
信号CLK1のパルス数C1に主クロック信号CLK1の周期τ1
を乗じて第１時間（τ1 * C1）を求める。さらに、計測
終了指令信号R が出力された時から位相一致信号P が出
力された時までの期間における主クロック信号CLK1（ま
たは副クロック信号CLK2）のパルス数C2を副計数回路で
計数し、このパルス数C2に主クロック信号CLK1の周期τ
1 と副クロック信号CLK2の周期τ2 との差Δτ（Δτ＝
τ1 −τ2 ）を乗じ、上記第１時間（τ1 * C1）に含ま
れない第２時間（Δτ* C1）を求める。そして、第１時
間（τ1 * C1）と第２時間（Δτ* C1）を加算して伝播
時間を算出する。したがって、時間分解能を周期の差Δ
τまで小さくでき、伝播時間を高精度に測定することが
できる。
【００１０】
【実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面を参
照して説明する。図１および図２はこの発明の一の実施
の形態にかかる超音波送受波装置（時間測定装置）を示
し、図１が回路ブロック図、図２がタイミングチャート
である。なお、前述した図３の超音波送受波装置と同一
の部分には同一の番号を付して一部の説明を割愛する。
照して説明する。図１および図２はこの発明の一の実施
の形態にかかる超音波送受波装置（時間測定装置）を示
し、図１が回路ブロック図、図２がタイミングチャート
である。なお、前述した図３の超音波送受波装置と同一
の部分には同一の番号を付して一部の説明を割愛する。
【００１１】図１において、２１は副発振回路、２２は
位相一致検出回路、２３は副計数回路である。副発振回
路２１は、受波信号R の入力で前述した主クロック信号
CLK1の周波数ｆ1 よりも高い周波数ｆ2 の副クロック信
号CLK2を出力する。これらクロック信号CLK1，CLK2の周
波数ｆ1 ，ｆ2 は下記の数１の不等式を充足する値、よ
り望ましくは、主クロック信号CLK1の周波数ｆ1 が１Ｍ
Ｈｚ、副クロック信号CLK2の周波数ｆ2 が１．０１ＭＨ
ｚに設定される。
位相一致検出回路、２３は副計数回路である。副発振回
路２１は、受波信号R の入力で前述した主クロック信号
CLK1の周波数ｆ1 よりも高い周波数ｆ2 の副クロック信
号CLK2を出力する。これらクロック信号CLK1，CLK2の周
波数ｆ1 ，ｆ2 は下記の数１の不等式を充足する値、よ
り望ましくは、主クロック信号CLK1の周波数ｆ1 が１Ｍ
Ｈｚ、副クロック信号CLK2の周波数ｆ2 が１．０１ＭＨ
ｚに設定される。
【００１２】
【数１】
【００１３】なお、述べるまでもないと解するが、クロ
ック信号CLK1，CLK2の周波数ｆ1 ，ｆ2 のいずれを高
（低）周波数とするかは任意に選択できる。また、クロ
ック信号CLK1，CLK2の周波数ｆ1 ，ｆ2 の高低やその
差、すなわち、周期τ1 ，τ2 の差Δτ（Δτ＝τ1 −
τ2 ）は小さいほどに時間分解能が向上するが、回路製
造の観点および時間分解能の改善を図る上からは上記不
等式で規定される値が望ましい。さらに、上述した副発
振回路２１は出力部に周知のゲートを設けて副クロック
信号CLK2の出力を制御することも可能である（図２のＧ
参照）。
ック信号CLK1，CLK2の周波数ｆ1 ，ｆ2 のいずれを高
（低）周波数とするかは任意に選択できる。また、クロ
ック信号CLK1，CLK2の周波数ｆ1 ，ｆ2 の高低やその
差、すなわち、周期τ1 ，τ2 の差Δτ（Δτ＝τ1 −
τ2 ）は小さいほどに時間分解能が向上するが、回路製
造の観点および時間分解能の改善を図る上からは上記不
等式で規定される値が望ましい。さらに、上述した副発
振回路２１は出力部に周知のゲートを設けて副クロック
信号CLK2の出力を制御することも可能である（図２のＧ
参照）。
【００１４】位相一致検出回路２２は、クロック信号CL
K1，CLK2が入力し、これらクロック信号CLK1，CLK2の位
相が周期τ1 ，τ2 の差Δτ以下になった時に位相一致
信号P を副計数回路２３に出力する。副計数回路２３
は、クロック入力端子(CLK) に副クロック信号CLK2が、
スタート端子(START) に受波信号R が、ストップ端子(S
TOP)に位相一致信号P が入力する。この位相一致検出回
路２２は、受波信号R が入力した時から位相一致信号P
が入力した時までの期間における副クロック信号CLK2の
パルス数C2を計数し、この計数値C2を示すカウント信号
C2をマイクロコンピュータ１６に出力する。
K1，CLK2が入力し、これらクロック信号CLK1，CLK2の位
相が周期τ1 ，τ2 の差Δτ以下になった時に位相一致
信号P を副計数回路２３に出力する。副計数回路２３
は、クロック入力端子(CLK) に副クロック信号CLK2が、
スタート端子(START) に受波信号R が、ストップ端子(S
TOP)に位相一致信号P が入力する。この位相一致検出回
路２２は、受波信号R が入力した時から位相一致信号P
が入力した時までの期間における副クロック信号CLK2の
パルス数C2を計数し、この計数値C2を示すカウント信号
C2をマイクロコンピュータ１６に出力する。
【００１５】マイクロコンピュータ１６は、主計数回路
１５からカウント信号C1が、副計数回路２３からカウン
ト信号C2が入力し、これらカウント信号C1，C2、主クロ
ック信号CLK1の周期τ1 および副クロック信号CLK2の周
期τ2 から伝播時間Ｔを算出する。すなわち、主計数回
路１５により計数された主クロック信号CLK1のパルス数
C1に主クロック信号CLK1の周期τ2 を乗じて大まかな第
１時間Ｔ1 （Ｔ1 ＝τ2 ＊C1）を求め、また、副計数回
路２３により計数された副クロック信号CLK2のパルス数
C2に周期τ1 ，τ2 の差Δτを乗じて第２時間Ｔ2 （Ｔ
2 ＝Δτ* C2）を求め、これら第１および第２時間
Ｔ1 ，Ｔ2 を加算して伝播時間Ｔ（Ｔ＝Ｔ1＋Ｔ2 ）を
算出する。
１５からカウント信号C1が、副計数回路２３からカウン
ト信号C2が入力し、これらカウント信号C1，C2、主クロ
ック信号CLK1の周期τ1 および副クロック信号CLK2の周
期τ2 から伝播時間Ｔを算出する。すなわち、主計数回
路１５により計数された主クロック信号CLK1のパルス数
C1に主クロック信号CLK1の周期τ2 を乗じて大まかな第
１時間Ｔ1 （Ｔ1 ＝τ2 ＊C1）を求め、また、副計数回
路２３により計数された副クロック信号CLK2のパルス数
C2に周期τ1 ，τ2 の差Δτを乗じて第２時間Ｔ2 （Ｔ
2 ＝Δτ* C2）を求め、これら第１および第２時間
Ｔ1 ，Ｔ2 を加算して伝播時間Ｔ（Ｔ＝Ｔ1＋Ｔ2 ）を
算出する。
【００１６】なお、この実施の形態においては、送信タ
イミング発生回路１２が請求項１に記載の計測開始指令
回路に、以下同様に、送信タイミング信号RSが計測開始
指令信号に、受波回路１４ａが計測終了指令回路に、受
波信号R が計測終了指令信号に相当する。
イミング発生回路１２が請求項１に記載の計測開始指令
回路に、以下同様に、送信タイミング信号RSが計測開始
指令信号に、受波回路１４ａが計測終了指令回路に、受
波信号R が計測終了指令信号に相当する。
【００１７】この実施の形態にあっては、図２のタイミ
ングチャートに示すように、計測時において主クロック
信号CLK1に同期して送信タイミング発生回路１２が送信
タイミング信号RSを出力する（ｔ0 ）。そして、この送
信タイミング信号RSの出力で超音波送波器１３が超音波
Ｓを送信し、また、主計数回路１５が主クロック信号CL
K1のパルス数の計数を開始する。この後、超音波Ｓが計
測対象物等で反射すると、超音波受波器１４は、超音波
トランスデューサ１４ａが反射した超音波Ｓを受信し、
受信回路１４ａが受波信号R を出力する（ｔ1 ）。
ングチャートに示すように、計測時において主クロック
信号CLK1に同期して送信タイミング発生回路１２が送信
タイミング信号RSを出力する（ｔ0 ）。そして、この送
信タイミング信号RSの出力で超音波送波器１３が超音波
Ｓを送信し、また、主計数回路１５が主クロック信号CL
K1のパルス数の計数を開始する。この後、超音波Ｓが計
測対象物等で反射すると、超音波受波器１４は、超音波
トランスデューサ１４ａが反射した超音波Ｓを受信し、
受信回路１４ａが受波信号R を出力する（ｔ1 ）。
【００１８】そして、この受波信号R が主計数回路１
５、副発振回路２１および副計数回路２３に入力し、主
計数回路１５が主クロック信号CLK1のパルス数の計数を
終了してカウント信号C1をマイクロコンピュータ１６に
出力し、また、副発振回路２１が副クロック信号CLK2の
出力を開始し、副計数回路２３が副クロック信号CLK2の
計数を開始するとともに位相一致検出回路２２が主クロ
ック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差を検出す
る。なお、前述したように、図２中のＧに示すように、
副発振回路２１の副クロック信号CLK2の制御は受波信号
R に応答するゲート等で行うことも可能である。
５、副発振回路２１および副計数回路２３に入力し、主
計数回路１５が主クロック信号CLK1のパルス数の計数を
終了してカウント信号C1をマイクロコンピュータ１６に
出力し、また、副発振回路２１が副クロック信号CLK2の
出力を開始し、副計数回路２３が副クロック信号CLK2の
計数を開始するとともに位相一致検出回路２２が主クロ
ック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差を検出す
る。なお、前述したように、図２中のＧに示すように、
副発振回路２１の副クロック信号CLK2の制御は受波信号
R に応答するゲート等で行うことも可能である。
【００１９】この後、位相一致検出回路２２に入力する
主クロック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差が周
期τ1 ，τ2 の差Δτ以下になると、位相一致検出回路
２２が位相一致信号P を副計数回路２３に出力する。こ
のため、副計数回路２３は副クロック信号CLK2のパルス
数の計数を終了し、カウント信号C2をマイクロコンピュ
ータ１６に出力する（ｔ2 ）。
主クロック信号CLK1と副クロック信号CLK2の位相差が周
期τ1 ，τ2 の差Δτ以下になると、位相一致検出回路
２２が位相一致信号P を副計数回路２３に出力する。こ
のため、副計数回路２３は副クロック信号CLK2のパルス
数の計数を終了し、カウント信号C2をマイクロコンピュ
ータ１６に出力する（ｔ2 ）。
【００２０】すなわち、図２に示すように、副発振回路
２１が出力する副クロック信号CLK2の位相と主クロック
信号CLK1の位相差が時ｔ1 から徐々に小さくなり、時ｔ
2 において位相差が周期差Δτ以下になり、時ｔ2 に位
相一致検出回路２２が位相一致信号P を副計数回路２３
に出力する。このため、副計数回路２３は、時ｔ1 から
時ｔ2 までの期間において入力する副クロック信号CLK2
（図２中、ＧＣ）のパルス数を計数し、この副クロック
信号CLK2のパルス数を表すカウント信号C2をマイクロコ
ンピュータ１６に出力する。
２１が出力する副クロック信号CLK2の位相と主クロック
信号CLK1の位相差が時ｔ1 から徐々に小さくなり、時ｔ
2 において位相差が周期差Δτ以下になり、時ｔ2 に位
相一致検出回路２２が位相一致信号P を副計数回路２３
に出力する。このため、副計数回路２３は、時ｔ1 から
時ｔ2 までの期間において入力する副クロック信号CLK2
（図２中、ＧＣ）のパルス数を計数し、この副クロック
信号CLK2のパルス数を表すカウント信号C2をマイクロコ
ンピュータ１６に出力する。
【００２１】そして、マイクロコンピュータ１６は、カ
ウント信号C1，C2に基づき伝播時間Ｔを算出する。すな
わち、主クロック信号CLK1のパルス数C1に主クロック信
号CLK1の周期τ1 を乗じて大まかな第１時間Ｔ1 を算出
し、また、副クロック信号CLK2のパルス数C2に副クロッ
ク信号CLK2の周期τ2 を乗じて第２時間Ｔ2 を算出し、
これら第１および第２時間Ｔ1,Ｔ2 を加算して伝播時間
Ｔを求める。
ウント信号C1，C2に基づき伝播時間Ｔを算出する。すな
わち、主クロック信号CLK1のパルス数C1に主クロック信
号CLK1の周期τ1 を乗じて大まかな第１時間Ｔ1 を算出
し、また、副クロック信号CLK2のパルス数C2に副クロッ
ク信号CLK2の周期τ2 を乗じて第２時間Ｔ2 を算出し、
これら第１および第２時間Ｔ1,Ｔ2 を加算して伝播時間
Ｔを求める。
【００２２】したがって、主クロック信号CLK1の周波数
が高い、すなわち、主発振回路１１が出力する主クロッ
クパルス信号の周期τ1 が大きくても高い分解能が得ら
れ、消費電力の増大等を招くこと無く伝播時間Ｔを高精
度に測定できる。
が高い、すなわち、主発振回路１１が出力する主クロッ
クパルス信号の周期τ1 が大きくても高い分解能が得ら
れ、消費電力の増大等を招くこと無く伝播時間Ｔを高精
度に測定できる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
時間計測装置によれば、計測開始指令回路が計測開始指
令信号を出力した時から計測終了指令回路が計測終了指
令信号を出力した時までの期間における主クロック信号
のパルス数に主クロック信号の周期を乗じておおまかな
第１時間を求めるとともに、計測終了指令信号が出力さ
れた時から主クロック信号の位相と副クロック信号の位
相が一致した時までの期間における主または副クロック
信号のパルス数を副計数回路で計数し、このパルス数に
主クロック信号と副クロック信号の周期差を乗じて第２
時間を求め、これら第１および第２時間を加算して伝播
時間を算出するため、時間分解能を周期の差まで小さく
でき、伝播時間を高精度に測定することができる。
時間計測装置によれば、計測開始指令回路が計測開始指
令信号を出力した時から計測終了指令回路が計測終了指
令信号を出力した時までの期間における主クロック信号
のパルス数に主クロック信号の周期を乗じておおまかな
第１時間を求めるとともに、計測終了指令信号が出力さ
れた時から主クロック信号の位相と副クロック信号の位
相が一致した時までの期間における主または副クロック
信号のパルス数を副計数回路で計数し、このパルス数に
主クロック信号と副クロック信号の周期差を乗じて第２
時間を求め、これら第１および第２時間を加算して伝播
時間を算出するため、時間分解能を周期の差まで小さく
でき、伝播時間を高精度に測定することができる。
【図１】この発明の一の実施の形態にかかる超音波送受
波装置のブロック図である。
波装置のブロック図である。
【図２】同超音波送受波装置のタイミングチャートであ
る。
る。
【図３】従来の超音波送受波装置のブロック図である。
【符号の説明】 １１ 主発振回路 １２ 送信タイミング発生回路（計測開始指令回
路） １３ 超音波送波器 １４ 超音波受波器 １４ａ 受信回路（計測終了指令信号） １５ 主計数回路 １６ マイクロコンピュータ（演算回路） ２１ 副発振回路 ２２ 位相一致検出回路 ２３ 副計数回路 CLK1 主クロック信号 CLK2 副クロック信号 R 受波信号（計測終了指令信号） RS 送信タイミング信号（計測開始指令信号） Ｓ 超音波
路） １３ 超音波送波器 １４ 超音波受波器 １４ａ 受信回路（計測終了指令信号） １５ 主計数回路 １６ マイクロコンピュータ（演算回路） ２１ 副発振回路 ２２ 位相一致検出回路 ２３ 副計数回路 CLK1 主クロック信号 CLK2 副クロック信号 R 受波信号（計測終了指令信号） RS 送信タイミング信号（計測開始指令信号） Ｓ 超音波
Claims (3)
- 【請求項１】 所定周波数の主クロック信号を出力する
主発振回路と、 前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に同期
して計測開始指令信号を出力する計測開始指令回路と、 計測終了指令信号を出力する計測終了指令回路と、 前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数が異
なる副クロック信号を出力する副発振回路と、 前記副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら
副クロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期
差以下になった時に位相一致信号を出力する位相一致検
出回路と、 前記計測開始指令信号、計測終了指令信号および主クロ
ック信号が入力し、計測開始指令信号が入力した時から
計測終了指令信号が入力するまでの期間の主クロック信
号のパルス数を計数して主カウント信号を出力する主計
数回路と、 前記計測終了指令信号、位相一致信号および主クロック
信号または副クロック信号が入力し、計測終了指令信号
が入力した時から位相一致信号が入力するまでの期間の
主クロック信号または副クロック信号のパルス数を計数
して副カウント信号を出力する副計数回路と、 前記主カウント信号と副カウント信号が入力し、これら
主カウント信号と副カウント信号に基づき前記計測開始
指令信号が出力された時から前記計測終了指令信号が出
力された時までの時間を演算する演算回路と、を備える
ことを特徴とする時間計測装置。 - 【請求項２】 所定周波数の主クロック信号を出力する
主発振回路と、 前記主クロック信号が入力し、該主クロック信号に同期
して送信タイミング信号を出力する送信タイミング発生
回路と、 前記送信タイミング信号が入力し、該送信タイミング信
号の入力で超音波を送信する超音波送波器と、 該超音波送波器が出力した超音波またはその反射波を受
信し、受信時に受波信号を出力する超音波受波器と、 前記受波信号の入力で前記主クロック信号と周波数が異
なる副クロック信号を出力する副発振回路と、 前記副クロック信号と主クロック信号が入力し、これら
副クロック信号の位相と主クロック信号の位相差が周期
差以下になった時に位相一致信号を出力する位相一致検
出回路と、 前記送信タイミング信号、受波信号および主クロック信
号が入力し、送信タイミング信号が入力した時から受波
信号が入力するまでの期間の主クロック信号のパルス数
を計数して主カウント信号を出力する主計数回路と、 前記受波信号、位相一致信号および主クロック信号また
は副クロック信号が入力し、受波信号が入力した時から
位相一致信号が入力するまでの期間の主クロック信号ま
たは副クロック信号のパルス数を計数して副カウント信
号を出力する副計数回路と、 前記主カウント信号と副カウント信号が入力し、これら
主カウント信号と副カウント信号に基づき前記超音波送
波器が超音波を送信してから前記超音波受波器が超音波
を受信するまでの時間を演算する演算回路と、を備える
ことを特徴とする超音波送受波装置。 - 【請求項３】 前記主クロック信号の周波数と前記副ク
ロック信号の周波数との差の絶対値が主クロック信号の
周波数の約１％〜１０％である請求項１に記載の時間計
測装置または請求項２に記載の超音波送受波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24693596A JPH1073682A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 時間計測装置および超音波送受波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24693596A JPH1073682A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 時間計測装置および超音波送受波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1073682A true JPH1073682A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=17155944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24693596A Pending JPH1073682A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 時間計測装置および超音波送受波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1073682A (ja) |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP24693596A patent/JPH1073682A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20031216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040206 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040527 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040623 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050808 |
|
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Effective date: 20050913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |