JPS6333682A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
- Publication number
- JPS6333682A JPS6333682A JP17720886A JP17720886A JPS6333682A JP S6333682 A JPS6333682 A JP S6333682A JP 17720886 A JP17720886 A JP 17720886A JP 17720886 A JP17720886 A JP 17720886A JP S6333682 A JPS6333682 A JP S6333682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oscillator
- ultrasonic
- ultrasonic transducer
- transmission
- signal
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Landscapes
- 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
本発明は、超音波を送波し、被検知物体からの反射波を
受波して監視空間内の物体の存在あるいは移動を検出す
る超音波センナに関するものである。
受波して監視空間内の物体の存在あるいは移動を検出す
る超音波センナに関するものである。
圧電型超音波振動子を用いて、超音波を監視空間に送波
し、この超音波の監視空間内にある被検知物体からの反
射波を受波して、その受渡信号より物体の存在あるいは
物体の移動を検知する超音波センサは、従来より種々提
案実施されている。 従来の送受一体型の超音波センサのブロック回路図を第
４図に示している。第４図において、発振器２１で発振
された送波信号は電力増幅器２２で増幅され、送受分離
回路２３を介して超音波振動子２４に印加される。超音
波振動子２４は加えられた信号に対応した超音波を監視
空間に向けて送波し、送波された超音波は監視空間にあ
る被検知物体により反射され、超音波振動子２４にて受
波されて電気信号に変換される。電気信号に変換された
受渡信号は増幅器２５で増幅された後ミキサ２６で送波
信号とミキシングされる。このとき受波信号周波数がド
ツプラー効果により送波信号周波数と差が生じていると
、ミキサ２６の出力信号の振幅は被検知物体の移動速度
に対応する周波数で変化するものであり、ミキサ２６の
出力信号を検波回路２７で振幅変化量を検出して増幅器
２８で増幅し、信号処理回路２９で移動物体の存在を判
断し、表示器３０を駆動するものである。 しかしながら、圧電型超音波振動子の共振特性は第５図
のように非常に鋭く、しかも、その温度変化に対して１
．高温ａ、常温ｂ、低温Ｃのように周囲温度変化に対し
ても敏感で温度によって共振点が変化し、また個々の素
子によるばらつきが多いため、従来のように発振周波数
を固定していると、超音波振動子２４の送受信感度が最
良の状態で用いることができず、超音波センサ全体の特
性も安定しないという問題があった。
し、この超音波の監視空間内にある被検知物体からの反
射波を受波して、その受渡信号より物体の存在あるいは
物体の移動を検知する超音波センサは、従来より種々提
案実施されている。 従来の送受一体型の超音波センサのブロック回路図を第
４図に示している。第４図において、発振器２１で発振
された送波信号は電力増幅器２２で増幅され、送受分離
回路２３を介して超音波振動子２４に印加される。超音
波振動子２４は加えられた信号に対応した超音波を監視
空間に向けて送波し、送波された超音波は監視空間にあ
る被検知物体により反射され、超音波振動子２４にて受
波されて電気信号に変換される。電気信号に変換された
受渡信号は増幅器２５で増幅された後ミキサ２６で送波
信号とミキシングされる。このとき受波信号周波数がド
ツプラー効果により送波信号周波数と差が生じていると
、ミキサ２６の出力信号の振幅は被検知物体の移動速度
に対応する周波数で変化するものであり、ミキサ２６の
出力信号を検波回路２７で振幅変化量を検出して増幅器
２８で増幅し、信号処理回路２９で移動物体の存在を判
断し、表示器３０を駆動するものである。 しかしながら、圧電型超音波振動子の共振特性は第５図
のように非常に鋭く、しかも、その温度変化に対して１
．高温ａ、常温ｂ、低温Ｃのように周囲温度変化に対し
ても敏感で温度によって共振点が変化し、また個々の素
子によるばらつきが多いため、従来のように発振周波数
を固定していると、超音波振動子２４の送受信感度が最
良の状態で用いることができず、超音波センサ全体の特
性も安定しないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、その目的と
するところは、圧電型超音波振動子の送受信感度が常に
最良となるようにし、超音波センサの検知能力を、最高
な点で安定させることにある。
するところは、圧電型超音波振動子の送受信感度が常に
最良となるようにし、超音波センサの検知能力を、最高
な点で安定させることにある。
圧電型超音波振動子のインピーダンスおよび位相の周波
数特性は第２図に示すように急峻な共振特性を示し、共
振点ｆｒから反共振点ｆ＆で位相も急激に変化する。ま
た圧電型超音波振動子は、共振点付近で送信出力が最大
となり、反共振点付近で受信感度が最大となるものであ
り、１個の超音波振動子で送信と受信を兼用する場合、
その送受信を合わせた全体の感度は共振点と反共振点の
間で最大になる。この送受信感度が最大となる共振点と
反共振点の閏でのみ超音波振動子の位相が変化すること
に着目し位相が設定されたある一定の値になるように送
波発振周波数を制御することによって、超音波振動子の
インピーダンスが温度により変化したり個々のばらつき
があっても常に送受信感度が最大となるようにしたのが
本発明であり、以下実施例により説明する。 第１図は、本発明の一実施例で、移動物体検知型の超音
波センサのブロック回路図で、発振器、１で発振された
送波信号は電力増幅器２で増幅され、送受分離回路３を
介して超音波振動子４に印加され超音波振動子４より超
音波が送波される。ここで、超音波振動子４の両端にか
かる信号と電力増幅器２の出力あるいは発振器１の出力
信号の位相を位相比較器５で比較し、例えば、超音波振
動子４の信号が電力増幅器２の信号よりもθ＋αだけ位
相が進んでいたとすると発振周波数が低くなるように、
またθ−β進んでいたとすると発振周波数が高くなるよ
うに周波数制御回路６で発振器１３制御し、位相差が常
にθとなるようにすることによって超音波振動子４の送
受信感度を最大に保つことができる。さらに送波された
超音波は監視空間にある被検知物体により反射され、超
音波振動子４にて受波されて電気信号に変換される。受
渡信号は増幅器７で増幅された後、ミキサ８で送波信号
とミキシングされる。このミキサ８の出力信号の振幅変
化量を検波回路９で検出して増幅器１０で増幅し、信号
処理回路１１で移動物体の存在を判断し、表示器１２を
駆動するものである。 つぎに第３図は本発明の他の実施例で、パルス式存在検
知型の超音波センサのブロック回路図である。パルス式
超音波センサは、発振器１で発振された送波信号を送波
ゲート１３がＯＮしているときのみ送受分離回路３を介
して超音波振動子４に印加して超音波を送波し、被検知
物体により反射された超音波を超音波振動子４で受波し
て受渡信号を増幅器７で増幅し、波形整形回路１４で波
形整形し、その受渡信号があらかじめ設定された監視空
間に対応する受渡ゲート回路１５がＯＮしているときに
存在すると、監視空間内に被検知物体があるとしてアン
ドゲート１６を介して表示器１２を駆動するものである
。超音波振動子４の送波時の信号と、発振器１の出力信
号の位相差を位相比較器５で検知し、その位相差が設定
されたある一定の値になるように周波数制御回路６で発
振器１の発振周波数を制御することにより、超音波振動
子４を常に最高の感度で使用できる。
数特性は第２図に示すように急峻な共振特性を示し、共
振点ｆｒから反共振点ｆ＆で位相も急激に変化する。ま
た圧電型超音波振動子は、共振点付近で送信出力が最大
となり、反共振点付近で受信感度が最大となるものであ
り、１個の超音波振動子で送信と受信を兼用する場合、
その送受信を合わせた全体の感度は共振点と反共振点の
間で最大になる。この送受信感度が最大となる共振点と
反共振点の閏でのみ超音波振動子の位相が変化すること
に着目し位相が設定されたある一定の値になるように送
波発振周波数を制御することによって、超音波振動子の
インピーダンスが温度により変化したり個々のばらつき
があっても常に送受信感度が最大となるようにしたのが
本発明であり、以下実施例により説明する。 第１図は、本発明の一実施例で、移動物体検知型の超音
波センサのブロック回路図で、発振器、１で発振された
送波信号は電力増幅器２で増幅され、送受分離回路３を
介して超音波振動子４に印加され超音波振動子４より超
音波が送波される。ここで、超音波振動子４の両端にか
かる信号と電力増幅器２の出力あるいは発振器１の出力
信号の位相を位相比較器５で比較し、例えば、超音波振
動子４の信号が電力増幅器２の信号よりもθ＋αだけ位
相が進んでいたとすると発振周波数が低くなるように、
またθ−β進んでいたとすると発振周波数が高くなるよ
うに周波数制御回路６で発振器１３制御し、位相差が常
にθとなるようにすることによって超音波振動子４の送
受信感度を最大に保つことができる。さらに送波された
超音波は監視空間にある被検知物体により反射され、超
音波振動子４にて受波されて電気信号に変換される。受
渡信号は増幅器７で増幅された後、ミキサ８で送波信号
とミキシングされる。このミキサ８の出力信号の振幅変
化量を検波回路９で検出して増幅器１０で増幅し、信号
処理回路１１で移動物体の存在を判断し、表示器１２を
駆動するものである。 つぎに第３図は本発明の他の実施例で、パルス式存在検
知型の超音波センサのブロック回路図である。パルス式
超音波センサは、発振器１で発振された送波信号を送波
ゲート１３がＯＮしているときのみ送受分離回路３を介
して超音波振動子４に印加して超音波を送波し、被検知
物体により反射された超音波を超音波振動子４で受波し
て受渡信号を増幅器７で増幅し、波形整形回路１４で波
形整形し、その受渡信号があらかじめ設定された監視空
間に対応する受渡ゲート回路１５がＯＮしているときに
存在すると、監視空間内に被検知物体があるとしてアン
ドゲート１６を介して表示器１２を駆動するものである
。超音波振動子４の送波時の信号と、発振器１の出力信
号の位相差を位相比較器５で検知し、その位相差が設定
されたある一定の値になるように周波数制御回路６で発
振器１の発振周波数を制御することにより、超音波振動
子４を常に最高の感度で使用できる。
【発明の効果】
上述のように本発明は、発振器からの送波信号と圧電型
超音波振動子両端の信号との位相を比較し前記位相差が
設定された一定の値になるように発振器の発振周波数を
制御する如くしたから、常に超音波振動子の送受波感度
が最大となる点、即ち、共振点と反共振点との間で超音
波の送受波ができ、超音波振動子の周波数特性が周囲温
度変化等によって変化したり、個々にばらつきが生じて
も、超音波センサの検知能力を最高な点で安定に保つこ
とができるという効果を奏するものである。
超音波振動子両端の信号との位相を比較し前記位相差が
設定された一定の値になるように発振器の発振周波数を
制御する如くしたから、常に超音波振動子の送受波感度
が最大となる点、即ち、共振点と反共振点との間で超音
波の送受波ができ、超音波振動子の周波数特性が周囲温
度変化等によって変化したり、個々にばらつきが生じて
も、超音波センサの検知能力を最高な点で安定に保つこ
とができるという効果を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例のブロック回路図、第２図は
同上の圧電型超音波振動子の周波数特性図、第３図は本
発明の他の実施例のブロック回路図、第４図は従来例の
ブロック回路図、第５図は同上の圧電型超音波振動子の
周波数特性図である。 １・・・発振器、２・・・電力増幅器、３・・・送受分
離回路、４・・・超音波振動子、５・・・位相比較器、
６・・・周波数制御回路、７・・・増幅器。 代理人 弁理士 石 １）長 七 第１図 第２図 闇双数 第３図 第５図 ｎ吸狡
同上の圧電型超音波振動子の周波数特性図、第３図は本
発明の他の実施例のブロック回路図、第４図は従来例の
ブロック回路図、第５図は同上の圧電型超音波振動子の
周波数特性図である。 １・・・発振器、２・・・電力増幅器、３・・・送受分
離回路、４・・・超音波振動子、５・・・位相比較器、
６・・・周波数制御回路、７・・・増幅器。 代理人 弁理士 石 １）長 七 第１図 第２図 闇双数 第３図 第５図 ｎ吸狡
Claims (1)
- （１）発振器からの送波信号で圧電型超音波振動子を駆
動して超音波を送波し、被検知物体からの反射波を受波
して物体を検出する如くした超音波センサにおいて、発
振器からの送波信号と圧電型超音波振動子両端の信号と
の位相を比較し、前記位相差が設定された一定の値にな
るように発振器の発振周波数を制御する如くして成るこ
とを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720886A JPS6333682A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720886A JPS6333682A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 超音波センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333682A true JPS6333682A (ja) | 1988-02-13 |
Family
ID=16027060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17720886A Pending JPS6333682A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333682A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100979295B1 (ko) * | 2008-04-28 | 2010-08-31 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 음향센서 및 이를 이용한 위상 제어 방법 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP17720886A patent/JPS6333682A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100979295B1 (ko) * | 2008-04-28 | 2010-08-31 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 음향센서 및 이를 이용한 위상 제어 방법 |
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