JPS6177773A - 超音波方位センサ - Google Patents
超音波方位センサInfo
- Publication number
- JPS6177773A JPS6177773A JP19991684A JP19991684A JPS6177773A JP S6177773 A JPS6177773 A JP S6177773A JP 19991684 A JP19991684 A JP 19991684A JP 19991684 A JP19991684 A JP 19991684A JP S6177773 A JPS6177773 A JP S6177773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrators
- phase
- azimuth
- detected
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は超音波を利用して方位を検出する超音波方位セ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
一般に、この種の超音波方位センサは複数の振動子を用
いて超音波を電気信号に変換し、この信号間の位相差を
検出し、伝搬してきた方位を検出している。
いて超音波を電気信号に変換し、この信号間の位相差を
検出し、伝搬してきた方位を検出している。
第４図乃至第７図は従来例を示す図であり、円筒状の形
状を呈したセン甘本体（８ａ）（８ｂ）を有した２個の
振動子（ｌａ）（ｌｂ）の検出面である上面（６ａ）（
６ｂ）を同一平面内となるように配設し、前記セン甘本
体（ｇａ）（８ｂ）下部に突設した２本の出力端子（７
ａ）（７ｂ）の一方を夫々接地し、他方をアンプ（２ａ
）（２ｂ）に夫々ケーづル（６）にて接続しである。し
たがって、振動子（Ｉａ）（ｌｂ）の上面（６ａ）（６
ｂ）に入射された超音波は、振動子（Ｉａ）（ｌｂ）に
て電気信号に夫々変換され、夫々の電気信号をアンプ（
２ａ）（２ｂ）にて増幅される。
状を呈したセン甘本体（８ａ）（８ｂ）を有した２個の
振動子（ｌａ）（ｌｂ）の検出面である上面（６ａ）（
６ｂ）を同一平面内となるように配設し、前記セン甘本
体（ｇａ）（８ｂ）下部に突設した２本の出力端子（７
ａ）（７ｂ）の一方を夫々接地し、他方をアンプ（２ａ
）（２ｂ）に夫々ケーづル（６）にて接続しである。し
たがって、振動子（Ｉａ）（ｌｂ）の上面（６ａ）（６
ｂ）に入射された超音波は、振動子（Ｉａ）（ｌｂ）に
て電気信号に夫々変換され、夫々の電気信号をアンプ（
２ａ）（２ｂ）にて増幅される。
ここで夫々のアンプ（２ａ）（２ｂ）の出力を■。１、
Ｖ０２とし、正面方向から第４図実線の矢印のように超
音波が入射されたとき、アンプ（２ａ）（２ｂ）の出力
（■。、）（■。２）は第５図に示すように同一の位相
の波形となる。次忙、正面方向から角度がα度傾いた方
位から第４図の破線矢印にて示すように超音波が入射さ
れたとき、第６図に示すように出力（Ｖｌ）は出力（■
。、）より位相が遅れ、位相差（≠α）が生じる。ここ
で、第７図（ａ）の上面図に示すように振動子（ｌａ）
（ｌｂ）の中心間の距離を１０としくただし、振動子（
ｌａ）（ｌｂ）は接している。）、超音波の到達する距
離の差を△ｌとすると、方位角αはｓｉｎ 、 ＝ｌｈ
ｊ’ ｔ。
Ｖ０２とし、正面方向から第４図実線の矢印のように超
音波が入射されたとき、アンプ（２ａ）（２ｂ）の出力
（■。、）（■。２）は第５図に示すように同一の位相
の波形となる。次忙、正面方向から角度がα度傾いた方
位から第４図の破線矢印にて示すように超音波が入射さ
れたとき、第６図に示すように出力（Ｖｌ）は出力（■
。、）より位相が遅れ、位相差（≠α）が生じる。ここ
で、第７図（ａ）の上面図に示すように振動子（ｌａ）
（ｌｂ）の中心間の距離を１０としくただし、振動子（
ｌａ）（ｌｂ）は接している。）、超音波の到達する距
離の差を△ｌとすると、方位角αはｓｉｎ 、 ＝ｌｈ
ｊ’ ｔ。
となる。ところが位相差（φα）はπの範囲内でしか検
出できない（例えば、２／３π進んだ位相とπ／３遅れ
た位相とが区別できない。）ため、の条件を満足しなけ
ればならない。
出できない（例えば、２／３π進んだ位相とπ／３遅れ
た位相とが区別できない。）ため、の条件を満足しなけ
ればならない。
したがって、最大検出可能方位角（αｍａｘ’）となる
。すなわち、上述のように方位を検出する場合、超音波
の波長（λ）及び振動子（Ｉａ）（Ｉｂ）の中心間の距
ＮＩＣ１ｏ）で最大検出可能方位角（αｍａｘ’ ）が
決まってしまい、さらに超音波の波長（λ）が一定とす
ると、振動子（ｌａ）（ｌｂ）の中心間の距離（ｌｏ）
ＶＣよって最大検出可能方位角（αｍａｘ’ ）が限定
されてしまうという欠点を有していた。
。すなわち、上述のように方位を検出する場合、超音波
の波長（λ）及び振動子（Ｉａ）（Ｉｂ）の中心間の距
ＮＩＣ１ｏ）で最大検出可能方位角（αｍａｘ’ ）が
決まってしまい、さらに超音波の波長（λ）が一定とす
ると、振動子（ｌａ）（ｌｂ）の中心間の距離（ｌｏ）
ＶＣよって最大検出可能方位角（αｍａｘ’ ）が限定
されてしまうという欠点を有していた。
本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは最大検出可能方位角の広角化を計るこ
とのできる超音波方位センサを提供するにある。
的とするところは最大検出可能方位角の広角化を計るこ
とのできる超音波方位センサを提供するにある。
第１図乃至第３図は本発明の実施例を示す図である。本
実施例では第１図に示すように同半径の円筒状のセンサ
本体（８ａ）〜（８ｃ）を有した振動子（１ａ）〜（１
ｃ）を３個を用い、夫々の振動子（１ａ）〜（１ｃ）の
上面（６ａ）〜（６Ｃ）を同一平面内に配設し、振動子
（ｌｂ）（１Ｃ）を検出すべき方位と垂直方向に、振動
子（ｌａ）を振動子（ｌｂ）（Ｉｃ）の中心（ｂ）（ｃ
）間の中点（０）を含む水平直線上に中心（ａ）が来る
ように配設しである。ここで前記中点（０１と振動子（
１ａ）の中心（ａ）を結ぶ直線が検出すべき方位となる
。これら振動子（ｌａ） 〜（ｌｃ）のセンサ本体（８
ａ）〜（８Ｃ）下部からは夫々出力端子（７ａ）〜（７
ｃ）が２本づつ突設され、夫々の出力端子（７ａ）〜（
７ｃ）はケーブル（５）にて次釦述べるアンプ（２ａ）
〜（２ｃ）に接続される。第２図は方位検出回路の概略
ブロック図である。まず、振動子（１ａ）〜（１ｃ）に
て超音波を電気信号に変換された出力はアンプ（２ａ）
〜（２Ｃ）に入力され、夫々増幅される。ここで、これ
らアンプ（２ａ） 〜（２ｃ）の夫々の出力電圧をＶＡ
、 ＶＢｒ Ｖ Ｃとし夫々第３図（ａｌ〜（ｄに示
す波形となる。
実施例では第１図に示すように同半径の円筒状のセンサ
本体（８ａ）〜（８ｃ）を有した振動子（１ａ）〜（１
ｃ）を３個を用い、夫々の振動子（１ａ）〜（１ｃ）の
上面（６ａ）〜（６Ｃ）を同一平面内に配設し、振動子
（ｌｂ）（１Ｃ）を検出すべき方位と垂直方向に、振動
子（ｌａ）を振動子（ｌｂ）（Ｉｃ）の中心（ｂ）（ｃ
）間の中点（０）を含む水平直線上に中心（ａ）が来る
ように配設しである。ここで前記中点（０１と振動子（
１ａ）の中心（ａ）を結ぶ直線が検出すべき方位となる
。これら振動子（ｌａ） 〜（ｌｃ）のセンサ本体（８
ａ）〜（８Ｃ）下部からは夫々出力端子（７ａ）〜（７
ｃ）が２本づつ突設され、夫々の出力端子（７ａ）〜（
７ｃ）はケーブル（５）にて次釦述べるアンプ（２ａ）
〜（２ｃ）に接続される。第２図は方位検出回路の概略
ブロック図である。まず、振動子（１ａ）〜（１ｃ）に
て超音波を電気信号に変換された出力はアンプ（２ａ）
〜（２Ｃ）に入力され、夫々増幅される。ここで、これ
らアンプ（２ａ） 〜（２ｃ）の夫々の出力電圧をＶＡ
、 ＶＢｒ Ｖ Ｃとし夫々第３図（ａｌ〜（ｄに示
す波形となる。
次に、アンプ（−２ｂ）（２ｃ）の出力電圧（Ｖｂ）（
Ｖｃ）を十位相作成回路（３）にて検出すべき方位上の
位相、すなわち、第１図では中点（０）の位置での位相
に応じた電圧（ＶＢＣ）を作成し、第３図（ｄ）に示す
波形となる。この電圧（ＶＢＣ）とアンプ（２ａ）の出
力電圧（ＶＡ）とを方位検出回路（４）にて比較処理す
る。この方位検出回路（４）の出力（ＶＯ）が方位出力
となる。ここで、方位検出回路（４）は３つのゲート（
Ｇ１ ）〜（Ｇ、）を有し、夫々のゲート（Ｇ１ ）〜
（Ｇ、）はアンプ（２ａ）の出力の半周期の＋の期間だ
け動作する。この動作状態は第３図（ｅｌ〜（ｇ）に示
すように、ゲート（Ｇ１）はアンプ（２ａ）の出力の立
上りと同時にオンし、ゲート（Ｇ２ ）はゲート（Ｇ１
）のオフ、ゲート（Ｇ、）はゲート（Ｇ２ ）のオフ
と同時にオンする。このゲート（Ｇ１ ）〜（Ｇ３ ）
にて十位相作成回路（３）の出力電圧（ＶＢＣ）の立上
りの位置がゲート（Ｇ、）〜（Ｇ、）のどのオン期間に
属するかで位相差（φα）がアンプ（２ａ）の出力電圧
（ＶＡ）の半周期（π）の間のどの範囲内であるかを検
出し、位相が遅れているか進んでいるかを検出できるも
のである。
Ｖｃ）を十位相作成回路（３）にて検出すべき方位上の
位相、すなわち、第１図では中点（０）の位置での位相
に応じた電圧（ＶＢＣ）を作成し、第３図（ｄ）に示す
波形となる。この電圧（ＶＢＣ）とアンプ（２ａ）の出
力電圧（ＶＡ）とを方位検出回路（４）にて比較処理す
る。この方位検出回路（４）の出力（ＶＯ）が方位出力
となる。ここで、方位検出回路（４）は３つのゲート（
Ｇ１ ）〜（Ｇ、）を有し、夫々のゲート（Ｇ１ ）〜
（Ｇ、）はアンプ（２ａ）の出力の半周期の＋の期間だ
け動作する。この動作状態は第３図（ｅｌ〜（ｇ）に示
すように、ゲート（Ｇ１）はアンプ（２ａ）の出力の立
上りと同時にオンし、ゲート（Ｇ２ ）はゲート（Ｇ１
）のオフ、ゲート（Ｇ、）はゲート（Ｇ２ ）のオフ
と同時にオンする。このゲート（Ｇ１ ）〜（Ｇ３ ）
にて十位相作成回路（３）の出力電圧（ＶＢＣ）の立上
りの位置がゲート（Ｇ、）〜（Ｇ、）のどのオン期間に
属するかで位相差（φα）がアンプ（２ａ）の出力電圧
（ＶＡ）の半周期（π）の間のどの範囲内であるかを検
出し、位相が遅れているか進んでいるかを検出できるも
のである。
上述のように、本実施例では３個の振動子（１ａ）〜（
１ｃ）を用いることにより、検出方位と垂直方向の振動
子（ｌｂ）（Ｉｃ）の出力の十位相作成回路にて、振動
子（１ａ）と中点（０）の点に中心を有する振動子があ
るのと同様の位相検出ができるので実質的に振動子間の
距離を少さくすることができる。したがって、片側の最
大検出可能方位角（αｍａｘ）の広角化が実現できる。
１ｃ）を用いることにより、検出方位と垂直方向の振動
子（ｌｂ）（Ｉｃ）の出力の十位相作成回路にて、振動
子（１ａ）と中点（０）の点に中心を有する振動子があ
るのと同様の位相検出ができるので実質的に振動子間の
距離を少さくすることができる。したがって、片側の最
大検出可能方位角（αｍａｘ）の広角化が実現できる。
例えば、前記振動子間の距離（ｌ、）を８ｃｍ／ｍ）と
し、超音波の周波数を２５ＫＨｚ（波長人＝＋３．３ｍ
／ｍ）とすると、 となる。なお上述の条件下でのゲート（Ｇ２ ）の角度
範囲は約１８°〜３７°の方位となる。
し、超音波の周波数を２５ＫＨｚ（波長人＝＋３．３ｍ
／ｍ）とすると、 となる。なお上述の条件下でのゲート（Ｇ２ ）の角度
範囲は約１８°〜３７°の方位となる。
本発明は検出すべき方位と垂直方向に第１の振動子と第
２の振動子とを配設し、前記夫々の振動子の中心間の中
点を含む水平直線上に第３の振動子を設け、前記中点と
第３の振動子の中心との距離を振動子の直径未満として
いるため、中点に振動子の中心があると同様に位相の検
出ができるので、最大検出可能方位角（αｍａｘ）を広
くすることができる効果を有する。
２の振動子とを配設し、前記夫々の振動子の中心間の中
点を含む水平直線上に第３の振動子を設け、前記中点と
第３の振動子の中心との距離を振動子の直径未満として
いるため、中点に振動子の中心があると同様に位相の検
出ができるので、最大検出可能方位角（αｍａｘ）を広
くすることができる効果を有する。
第１図（ａ）は本発明の実施例の上面図、同図（ｂ）は
側面図、第２図は同上の要部の概略回路ブロック図、第
３図は同上の要部の動作説明図、第４図乃至第６図は従
来例の動作説明図、第７図（ａ）は従来例の上面図、同
図（ｂ）は側面図である。（１ａ）〜（１ｃ）は振動子
、（６ａ）〜（６ｃ）は上面、（ａ）〜（ｃ）は中心、
（０）は中点である。 代理人 弁理士 石 １）長 上 第１ｖＡ （ｂ） 第２図 第３０ −を 第４図 第６図 第７図 手続補正書（自発） 昭和５９年１２月２７日 ２、発 明 の名称 超音波方位センサ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人性 所 大
阪府門真市大字門真１０４８番地名 称 （５８３）松
下電工株式会社 代表者小 林 郁 ４、代理人 訂正書 出願番号 ！Ｉｉ昭５９−１９９９１６号２、同上
第３頁１２打目の「π」を「±π」と訂正致します。 ３、同上第７頁４行目の「少さく」を「小さく」と訂正
致します。
側面図、第２図は同上の要部の概略回路ブロック図、第
３図は同上の要部の動作説明図、第４図乃至第６図は従
来例の動作説明図、第７図（ａ）は従来例の上面図、同
図（ｂ）は側面図である。（１ａ）〜（１ｃ）は振動子
、（６ａ）〜（６ｃ）は上面、（ａ）〜（ｃ）は中心、
（０）は中点である。 代理人 弁理士 石 １）長 上 第１ｖＡ （ｂ） 第２図 第３０ −を 第４図 第６図 第７図 手続補正書（自発） 昭和５９年１２月２７日 ２、発 明 の名称 超音波方位センサ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人性 所 大
阪府門真市大字門真１０４８番地名 称 （５８３）松
下電工株式会社 代表者小 林 郁 ４、代理人 訂正書 出願番号 ！Ｉｉ昭５９−１９９９１６号２、同上
第３頁１２打目の「π」を「±π」と訂正致します。 ３、同上第７頁４行目の「少さく」を「小さく」と訂正
致します。
Claims (1)
- （１）同一平面内に検出面を配設し入射して来る超音波
を電気信号に変換する少なくとも３個の振動子を有し、
検出すべき方位と垂直方向に第１の振動子と第２の振動
子とを配設し、前記夫々の振動子の中心間の中点を含む
水平直線上に第３の振動子を設け、前記中点と第３の振
動子の中心との距離を振動子の直径未満とし、前記第１
の振動子と第２の振動子とで検出した信号の位相により
求められた中点の位相と、第３の振動子にて検出した信
号の位相とを比較し、超音波の入射して来た方位を検出
して成る超音波方位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19991684A JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19991684A JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177773A true JPS6177773A (ja) | 1986-04-21 |
| JPH0436351B2 JPH0436351B2 (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=16415729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19991684A Granted JPS6177773A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177773A (ja) |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP19991684A patent/JPS6177773A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0436351B2 (ja) | 1992-06-15 |
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