JP2548600B2 - 超音波送受器 - Google Patents
超音波送受器Info
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- JP2548600B2 JP2548600B2 JP63055774A JP5577488A JP2548600B2 JP 2548600 B2 JP2548600 B2 JP 2548600B2 JP 63055774 A JP63055774 A JP 63055774A JP 5577488 A JP5577488 A JP 5577488A JP 2548600 B2 JP2548600 B2 JP 2548600B2
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- JP
- Japan
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- output
- sensing unit
- ultrasonic
- amplifier
- reset
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、通過する物体の形状を検出するため、1
個の超音波ヘッドを2周波で交互駆動する超音波送受器
に関する。
個の超音波ヘッドを2周波で交互駆動する超音波送受器
に関する。
[解決しようとする技術課題] 超音波ヘッドより物体の移動面に超音波パルスを一定
周期で発射し、移動面又はそこを通過する物体からの反
射波を受けるまでの時間を計測し、物体までの距離を等
価的に得ることを高速度で繰返すことにより、通過する
物体の外形をサンプリング計測し、得られたデータを標
準データと比較して物体の種類を判別する装置において
は、サンプリング数が多いほど、実際の物体の外形に近
いデータが得られる。
周期で発射し、移動面又はそこを通過する物体からの反
射波を受けるまでの時間を計測し、物体までの距離を等
価的に得ることを高速度で繰返すことにより、通過する
物体の外形をサンプリング計測し、得られたデータを標
準データと比較して物体の種類を判別する装置において
は、サンプリング数が多いほど、実際の物体の外形に近
いデータが得られる。
ところで、超音波ヘッドを駆動して超音波パルスを送
出した後、移動面又は物体からの反射波を受けるまでは
次の超音波パルスを送出することはできない(そうしな
いと、次の超音波パルスの送出後に受信した反射パルス
は、次の超音波パルスの反射波なのか、前の超音波パル
スの反射波なのかを識別できず、物体までの距離を計測
できない。)ので、一周波で超音波ヘッドを駆動する場
合はサンプリング速度が遅くなるため、物体の大きさ又
は移動速度によっては、通過する物体の種類判別に必要
な量のサンプリングデータが得られない場合がある問題
があった。
出した後、移動面又は物体からの反射波を受けるまでは
次の超音波パルスを送出することはできない(そうしな
いと、次の超音波パルスの送出後に受信した反射パルス
は、次の超音波パルスの反射波なのか、前の超音波パル
スの反射波なのかを識別できず、物体までの距離を計測
できない。)ので、一周波で超音波ヘッドを駆動する場
合はサンプリング速度が遅くなるため、物体の大きさ又
は移動速度によっては、通過する物体の種類判別に必要
な量のサンプリングデータが得られない場合がある問題
があった。
この点に鑑み、この発明者は、先の特許出願明細書
(特願昭62−134728号)において、第4図に示すよう
に、1個の超音波送受器Aを送信器11と受信アンプ12と
送信制御及びデータ処理を行う演算制御装置14を含む感
知ユニットB側より与える2周波で交互に駆動し、一の
周波で駆動中に、他の周波の多重反射波受信による誤動
作を防止する手段13を前記感知ユニットに付加して、高
速度で移動する物体に対しても、種類判別に充分な数の
サンプリングデータが得られるようにした超音波式移動
物体感知装置を提案した。
(特願昭62−134728号)において、第4図に示すよう
に、1個の超音波送受器Aを送信器11と受信アンプ12と
送信制御及びデータ処理を行う演算制御装置14を含む感
知ユニットB側より与える2周波で交互に駆動し、一の
周波で駆動中に、他の周波の多重反射波受信による誤動
作を防止する手段13を前記感知ユニットに付加して、高
速度で移動する物体に対しても、種類判別に充分な数の
サンプリングデータが得られるようにした超音波式移動
物体感知装置を提案した。
このような超音波式移動物体感知装置は、超音波ヘッ
ドと感知ユニットを格別に量産し、任意の一つずつを組
合わせて使用する。しかしながら、超音波ヘッドの振動
子の共振特性は、第5図に3個の超音波ヘッドH1〜H3の
例について示すように、個々の振動子によりバラツキが
あり、超音波ヘッドを駆動させようとする所定の2周波
f1,f2における送受波感度積が一定でない。従って、共
振特性にバラツキのある超音波ヘッドを、その感知レベ
ルについて何等の調整もせずに使用する場合は、組合わ
た状態における感知ユニット側において、各周波におけ
る超音波ヘッドの感知レベルに対して感知出力が得られ
るように受信アンプの利得調整を行う必要があることと
なり、組合わせ後の利得調整作業は非常に繁雑であり、
また、超音波ヘッド及び感知ユニット間の互換性に欠け
るので、実際に製品化しようとする場合に、大きな問題
である。
ドと感知ユニットを格別に量産し、任意の一つずつを組
合わせて使用する。しかしながら、超音波ヘッドの振動
子の共振特性は、第5図に3個の超音波ヘッドH1〜H3の
例について示すように、個々の振動子によりバラツキが
あり、超音波ヘッドを駆動させようとする所定の2周波
f1,f2における送受波感度積が一定でない。従って、共
振特性にバラツキのある超音波ヘッドを、その感知レベ
ルについて何等の調整もせずに使用する場合は、組合わ
た状態における感知ユニット側において、各周波におけ
る超音波ヘッドの感知レベルに対して感知出力が得られ
るように受信アンプの利得調整を行う必要があることと
なり、組合わせ後の利得調整作業は非常に繁雑であり、
また、超音波ヘッド及び感知ユニット間の互換性に欠け
るので、実際に製品化しようとする場合に、大きな問題
である。
この発明は、上記の点に鑑み、共振特性を有する一つ
の超音波ヘッドを、接近した異なる2周波f1,f2で交互
駆動する超音波送受器において、各周波による駆動の際
の感知レベルを感知ユニットの感知レベルと合致させる
べく容易に調整できるようにして、超音波送受器の互換
性をもたせて、任意の感知ユニットとの組合わせ使用が
でき、かつ、組合わせ後の利得調整作業を不要化しよう
とするものである。
の超音波ヘッドを、接近した異なる2周波f1,f2で交互
駆動する超音波送受器において、各周波による駆動の際
の感知レベルを感知ユニットの感知レベルと合致させる
べく容易に調整できるようにして、超音波送受器の互換
性をもたせて、任意の感知ユニットとの組合わせ使用が
でき、かつ、組合わせ後の利得調整作業を不要化しよう
とするものである。
[課題を解決するための手段] この発明による超音波送受器は、上記課題を解決する
ため、 第一に、共振特性を有し、感知ユニットの送信手段よ
り与えられる共振帯域内の異なる2周波f1,f2で一定周
期ごとに交互に駆動されて超音波パルスを発射する1個
の超音波ヘッドを有する。この超音波ヘッドの前記2周
波f1,f2に対する感度積は、上記のように個々の超音波
ヘッドにより異なる。
ため、 第一に、共振特性を有し、感知ユニットの送信手段よ
り与えられる共振帯域内の異なる2周波f1,f2で一定周
期ごとに交互に駆動されて超音波パルスを発射する1個
の超音波ヘッドを有する。この超音波ヘッドの前記2周
波f1,f2に対する感度積は、上記のように個々の超音波
ヘッドにより異なる。
第二に、前記超音波ヘッドに接続され、f1の送受波感
度積に対応して所定受信レベルT(dB)が得られるよう
に調整された第1増幅器と、前記超音波ヘッドに接続さ
れ、f2の送受波感度積に対応して所定受信レベルT(d
B)が得られるように調整された第2増幅器を備えてい
る。各増幅器の利得調整には、超音波ヘッドに並列接続
された可変抵抗器が使用される。
度積に対応して所定受信レベルT(dB)が得られるよう
に調整された第1増幅器と、前記超音波ヘッドに接続さ
れ、f2の送受波感度積に対応して所定受信レベルT(d
B)が得られるように調整された第2増幅器を備えてい
る。各増幅器の利得調整には、超音波ヘッドに並列接続
された可変抵抗器が使用される。
第三に、前記感知ユニットの送信手段が周波f1を送出
することに伴って前記第1増幅器の出力を受信波形とし
て前記感知ユニットに返送させ、前記送信手段が周波f2
を送出することに伴って前記第2増幅器の出力を受信波
形として前記感知ユニットに返送させる切替え手段を有
している。
することに伴って前記第1増幅器の出力を受信波形とし
て前記感知ユニットに返送させ、前記送信手段が周波f2
を送出することに伴って前記第2増幅器の出力を受信波
形として前記感知ユニットに返送させる切替え手段を有
している。
[作用] 超音波ヘッドの共振子は、感知ユニットの送信手段よ
り与えられる所定周波f1とf2で所定周期をもって交互に
駆動される。
り与えられる所定周波f1とf2で所定周期をもって交互に
駆動される。
超音波ヘッドは、物体移動面に向けてf1とf2の超音波
パルスを発射し、その移動面又はそこを通過する物体か
らの反射波を受け、電気信号に変換して出力する。
パルスを発射し、その移動面又はそこを通過する物体か
らの反射波を受け、電気信号に変換して出力する。
超音波ヘッドの受信出力はf1の送受波感度積用に調整
された第1増幅器と、f2の送受波感度積要に調整された
第2増幅器とに与えられる。
された第1増幅器と、f2の送受波感度積要に調整された
第2増幅器とに与えられる。
切替え手段は、送信手段が周波f1を送出することに伴
って、第1増幅器の増幅された出力を受信波形として感
知ユニットに与え、また、送信手段が周波f2を送出する
ことに伴って、第2増幅器の増幅された出力を受信波形
として感知ユニットに与える。
って、第1増幅器の増幅された出力を受信波形として感
知ユニットに与え、また、送信手段が周波f2を送出する
ことに伴って、第2増幅器の増幅された出力を受信波形
として感知ユニットに与える。
従って、各増幅器は2周波f1,f2のいずれに対しても
感知ユニットの感知レベルと等しい感知レベルに増幅し
て調整した受信波形を感知ユニットに出力する。
感知ユニットの感知レベルと等しい感知レベルに増幅し
て調整した受信波形を感知ユニットに出力する。
[この発明の実施例] 次に、この発明を図面に基いて説明する。
この発明による超音波送受器AAは、第1図に示すよう
に、共振特性を有する一つの超音波ヘッド1を使用す
る。この超音波送受器AAは第4図に示すように、端子
t1,t2及び伝送ケーブルCを介して感知ユニットBに接
続され、その感知ユニットの送信器11がマイクロプロセ
ッサで構成されている演算制御装置14の送信制御部より
一定周期Tで送信指令信号af1,af2を与えられて、前記
超音波ヘッド1の共振帯域内の所定の2周波f1,f2の駆
動信号を一定時間ずつ送受分離ダイオードD1を介して超
音波ヘッド1に与えて、一定時間ずつ交互駆動される。
に、共振特性を有する一つの超音波ヘッド1を使用す
る。この超音波送受器AAは第4図に示すように、端子
t1,t2及び伝送ケーブルCを介して感知ユニットBに接
続され、その感知ユニットの送信器11がマイクロプロセ
ッサで構成されている演算制御装置14の送信制御部より
一定周期Tで送信指令信号af1,af2を与えられて、前記
超音波ヘッド1の共振帯域内の所定の2周波f1,f2の駆
動信号を一定時間ずつ送受分離ダイオードD1を介して超
音波ヘッド1に与えて、一定時間ずつ交互駆動される。
この発明に係る超音波送受器AAを道路面上に設置して
車種判別に利用する場合の具体例について説明すると、
第3図(イ)に示すように、前記周期Tは35msec度に設
定され、送信器11より超音波ヘッド1に与える駆動信号
の周波数f1,f2は、超音波ヘッド1の第5図に示すよう
な送受感度の周波数特性を考慮して、f1=25.0kHz、f2
=27.0kHzであり、駆動時間は例えば2〜3msecであり、
印加電圧は約60Vp−pである。
車種判別に利用する場合の具体例について説明すると、
第3図(イ)に示すように、前記周期Tは35msec度に設
定され、送信器11より超音波ヘッド1に与える駆動信号
の周波数f1,f2は、超音波ヘッド1の第5図に示すよう
な送受感度の周波数特性を考慮して、f1=25.0kHz、f2
=27.0kHzであり、駆動時間は例えば2〜3msecであり、
印加電圧は約60Vp−pである。
この発明においては、第1図に示すように、前記超音
波ヘッドに二つの可変抵抗器2a,2bが並列に接続され、
各可変抵抗器の可動接点に増幅回路3a、3bが接続され、
各増幅回路の出力側にそれぞれアナログスイッチ4a,4b
が接続されて、各アナログスイッチが所定条件により導
通されたときに、当該増幅回路3a,3bの増幅された出力
が感知ユニットBの受信アンプ12に与えられるように構
成されている。
波ヘッドに二つの可変抵抗器2a,2bが並列に接続され、
各可変抵抗器の可動接点に増幅回路3a、3bが接続され、
各増幅回路の出力側にそれぞれアナログスイッチ4a,4b
が接続されて、各アナログスイッチが所定条件により導
通されたときに、当該増幅回路3a,3bの増幅された出力
が感知ユニットBの受信アンプ12に与えられるように構
成されている。
前記超音波ヘッド1は、共振子とホーンとからなる
が、共振子は一般的に第2図に示すような送受波感度積
の周波数特性を有し、近接した異なる周波数f1,f2で駆
動した場合の感度積は、それぞれLa(dB),Lb(dB)で
あり、感知ユニットBの感知スレッショルドレベル(以
下、単に感知レベルという)T(dB)に対してそれぞれ
aT,bTの差がある。上述したように、この設定された感
知レベルT(dB)に対する差は、個々の振動子よっても
バラツキがあるので、これを調整しなければならない。
が、共振子は一般的に第2図に示すような送受波感度積
の周波数特性を有し、近接した異なる周波数f1,f2で駆
動した場合の感度積は、それぞれLa(dB),Lb(dB)で
あり、感知ユニットBの感知スレッショルドレベル(以
下、単に感知レベルという)T(dB)に対してそれぞれ
aT,bTの差がある。上述したように、この設定された感
知レベルT(dB)に対する差は、個々の振動子よっても
バラツキがあるので、これを調整しなければならない。
この発明では、超音波ヘッド1に可変抵抗器2a,2bを
介して増幅回路3a,3bを接続しているので、可変抵抗器
の抵抗値を適宜調整することにより、2周波f1,f2に対
して超音波ヘッドと感知ユニットBのそれぞれの感知レ
ベルが一定になるように、増幅度を容易に調整すること
が可能とされている。
介して増幅回路3a,3bを接続しているので、可変抵抗器
の抵抗値を適宜調整することにより、2周波f1,f2に対
して超音波ヘッドと感知ユニットBのそれぞれの感知レ
ベルが一定になるように、増幅度を容易に調整すること
が可能とされている。
前記アナログスイッチ4aは、感知ユニット側が2周波
のうち周波f1を送出した場合に一定時間導通され、前記
アナログスイッチ4bは、感知ユニットの送信器11が2周
波f1,f2のうち周波f2を送出した場合に一定時間導通さ
れて、その間に限り各増幅回路3a,3bの増幅された出力
を、感知ユニット側に与えるものである。
のうち周波f1を送出した場合に一定時間導通され、前記
アナログスイッチ4bは、感知ユニットの送信器11が2周
波f1,f2のうち周波f2を送出した場合に一定時間導通さ
れて、その間に限り各増幅回路3a,3bの増幅された出力
を、感知ユニット側に与えるものである。
このようなアナログスイッチ4a,4bの切替え制御は、
送信制御部が送信器11に与える送信駆動信号af1,af2に
基いて所定時間幅の導通制御信号を形成し、その導通制
御信号を対応するアナログスイッチ4a,4bに与えてこれ
らを導通させるようにすることもできる。しかし、この
方法による場合は、超音波送受器が交通情報収集のため
に道路上に設けられ、感知ユニットが交通管制センター
などに備えられた、長距離間をケーブルで接続されるよ
うな場合に、超音波送受信用ケーブルのほかに導通制御
信号伝送用ケーブルが余分に必要となる難点がある。
送信制御部が送信器11に与える送信駆動信号af1,af2に
基いて所定時間幅の導通制御信号を形成し、その導通制
御信号を対応するアナログスイッチ4a,4bに与えてこれ
らを導通させるようにすることもできる。しかし、この
方法による場合は、超音波送受器が交通情報収集のため
に道路上に設けられ、感知ユニットが交通管制センター
などに備えられた、長距離間をケーブルで接続されるよ
うな場合に、超音波送受信用ケーブルのほかに導通制御
信号伝送用ケーブルが余分に必要となる難点がある。
このような難点を排除するため、発射される超音波の
周波に対応する第1増幅器3aと第2増幅器3bの切替え
を、次のような手段で行うことが望ましい。
周波に対応する第1増幅器3aと第2増幅器3bの切替え
を、次のような手段で行うことが望ましい。
すなわち、第1図右上に示すように、感知ユニットB
の演算制御装置14の送信制御部から、送信器11に送信駆
動信号af1,af2を異なる時間幅をもって、例えばaf1を2m
sec、af2を3msec与えて、送信器11よりバーストパルス
幅を変えて送信して、波数をそれぞれ一例として50発、
81発とする。
の演算制御装置14の送信制御部から、送信器11に送信駆
動信号af1,af2を異なる時間幅をもって、例えばaf1を2m
sec、af2を3msec与えて、送信器11よりバーストパルス
幅を変えて送信して、波数をそれぞれ一例として50発、
81発とする。
そして、この発明に係る超音波送受器AAには、感知ユ
ニット側より与えられるf1,f2の電気信号を整流する整
流回路5を設け、その整流出力でリセット信号を出力す
るリセット回路6を備えるとともに、リセット回路のリ
セット信号によりリセットされた後に、感知ユニット側
より与えられる波数を計数し、計数値が所定値、例えば
65発以上になったときに出力するカウンタ7と、前記リ
セット回路のリセット信号によりリセットされ、カウン
タ7の出力によりセットされるフリップフロップからな
る記憶回路8と、前記リセット回路の非リセット信号
と、記憶回路のリセット出力を2入力として与えられる
第1アンドゲート9aと、前記リセット回路の非リセット
信号と記憶回路のセット出力を2入力として与えられる
第2アンドゲート9aとを備え、第1アンドゲートの出力
を前記第1アナログスイッチ4aに導通信号として与え、
また、第2アンドゲートの出力を前記第2アナログスイ
ッチ4bに導通信号として与えるように構成してある。
ニット側より与えられるf1,f2の電気信号を整流する整
流回路5を設け、その整流出力でリセット信号を出力す
るリセット回路6を備えるとともに、リセット回路のリ
セット信号によりリセットされた後に、感知ユニット側
より与えられる波数を計数し、計数値が所定値、例えば
65発以上になったときに出力するカウンタ7と、前記リ
セット回路のリセット信号によりリセットされ、カウン
タ7の出力によりセットされるフリップフロップからな
る記憶回路8と、前記リセット回路の非リセット信号
と、記憶回路のリセット出力を2入力として与えられる
第1アンドゲート9aと、前記リセット回路の非リセット
信号と記憶回路のセット出力を2入力として与えられる
第2アンドゲート9aとを備え、第1アンドゲートの出力
を前記第1アナログスイッチ4aに導通信号として与え、
また、第2アンドゲートの出力を前記第2アナログスイ
ッチ4bに導通信号として与えるように構成してある。
カウンタ7は、感知ユニットBより送出された波数が
65発以上あるか否かにより、今超音波ヘッド1から発射
された超音波パルスがf1かf2かを判定し、f2ならば、記
憶回路8をセットする。記憶回路8はリセット回路6の
定周期で出力するリセット信号によりリセットされ、そ
の状態を記憶する。
65発以上あるか否かにより、今超音波ヘッド1から発射
された超音波パルスがf1かf2かを判定し、f2ならば、記
憶回路8をセットする。記憶回路8はリセット回路6の
定周期で出力するリセット信号によりリセットされ、そ
の状態を記憶する。
従って、感知ユニットよりf1(50発)を受信した時は
カウンタ7は出力しないので、記憶回路8はリセット状
態のままにある。
カウンタ7は出力しないので、記憶回路8はリセット状
態のままにある。
また、この発明の好ましい実施例では、感知ユニット
と超音波送受器との間の距離が長い場合に、その間に超
音波送受器の電源ケーブルを増設する繁雑さとコストア
ップを避けるため、前記整流回路5に平滑回路10を接続
し、その平滑回路により、上記3a,3b、4a,4b、6〜9a,9
bの超音波送受器の各回路に必要な電源を得ている。
と超音波送受器との間の距離が長い場合に、その間に超
音波送受器の電源ケーブルを増設する繁雑さとコストア
ップを避けるため、前記整流回路5に平滑回路10を接続
し、その平滑回路により、上記3a,3b、4a,4b、6〜9a,9
bの超音波送受器の各回路に必要な電源を得ている。
なお、各回路はローパワー・オペアンプ及びC−MOS
を使用することにより、極力低消費電力設計がなされて
いる。また、他の部品は、チップ部品を使用して、超小
型に設計されている。
を使用することにより、極力低消費電力設計がなされて
いる。また、他の部品は、チップ部品を使用して、超小
型に設計されている。
続いて、第1図の構成を有する超音波送受器AAを感知
ユニットBに接続して使用する時の動作を、第3図を用
いて説明する。
ユニットBに接続して使用する時の動作を、第3図を用
いて説明する。
感知ユニットからは周期T(35msec)毎に、f1(25kH
z)を2msec、f2(27kHz)を3msecとバーストパルス幅を
変えて、交互に送信してくる。
z)を2msec、f2(27kHz)を3msecとバーストパルス幅を
変えて、交互に送信してくる。
カウンタ7は受信する波数が65発以上あるか否かによ
り、今送信されてきた駆動波数がf1かf2かを判定する。
f1ならば、記憶回路8をセットしないので、リセット回
路6のリセット信号によりリセットされたままの記憶回
路のリセット出力とリセット回路の出力を維持する非リ
セット信号とがAND条件を充足するため、第1アンドゲ
ート9aが出力して第1アナログスイッチ4aを導通させ
る。また、駆動波数がf2ならば、記憶回路8がリセット
され、そのリセット出力とリセット回路の非リセット信
号とがAND条件を充足するので第2アンドゲート9bが出
力して第2アナログスイッチ4bを導通させる。
り、今送信されてきた駆動波数がf1かf2かを判定する。
f1ならば、記憶回路8をセットしないので、リセット回
路6のリセット信号によりリセットされたままの記憶回
路のリセット出力とリセット回路の出力を維持する非リ
セット信号とがAND条件を充足するため、第1アンドゲ
ート9aが出力して第1アナログスイッチ4aを導通させ
る。また、駆動波数がf2ならば、記憶回路8がリセット
され、そのリセット出力とリセット回路の非リセット信
号とがAND条件を充足するので第2アンドゲート9bが出
力して第2アナログスイッチ4bを導通させる。
こうして、第1アナログスイッチ4aはf1を受信したと
きに導通されるから、超音波ヘッド1が移動面又はそこ
を通過する物体からの反射波を受けたときの出力は、第
1増幅回路3aで所定レベルまで増幅された波形となって
感知ユニットB側に送られる。
きに導通されるから、超音波ヘッド1が移動面又はそこ
を通過する物体からの反射波を受けたときの出力は、第
1増幅回路3aで所定レベルまで増幅された波形となって
感知ユニットB側に送られる。
また、第2アナログスイッチ4bはf2を受信したときに
導通されるから、超音波ヘッド1が移動面又はそこを通
過する物体からの反射波を受けたときの出力は、第2増
幅回路3bで所定レベルまで増幅された波形となって感知
ユニットB側に送られる。
導通されるから、超音波ヘッド1が移動面又はそこを通
過する物体からの反射波を受けたときの出力は、第2増
幅回路3bで所定レベルまで増幅された波形となって感知
ユニットB側に送られる。
両アナログスイッチ4a,4bは、感知ユニット側からの
送信波形受信中はリセット回路6からのリセット信号に
よりともにOFFとなり、各増幅回路3a,3bから分離され
る。
送信波形受信中はリセット回路6からのリセット信号に
よりともにOFFとなり、各増幅回路3a,3bから分離され
る。
前記感知ユニットBには、上述したように、先の特許
出願明細書において開示した超音波式移動物体感知装置
の場合と同様に、一つの超音波ヘッドを2周波で駆動す
る場合に、一の周波で駆動中に他の周波の多重反射波に
よる誤動作を防止するための手段13が設けられている
が、次に、これについて第6図以下の図面に基づいて概
説する。
出願明細書において開示した超音波式移動物体感知装置
の場合と同様に、一つの超音波ヘッドを2周波で駆動す
る場合に、一の周波で駆動中に他の周波の多重反射波に
よる誤動作を防止するための手段13が設けられている
が、次に、これについて第6図以下の図面に基づいて概
説する。
この発明に係る超音波送受器AAから返送されてくる反
射波受信出力は、ケーブルCを介して、感知ユニット側
に設けられた受信アンプ12により所要のレベルに増幅さ
れた後、混合器15に入力される。
射波受信出力は、ケーブルCを介して、感知ユニット側
に設けられた受信アンプ12により所要のレベルに増幅さ
れた後、混合器15に入力される。
この混合器15では、受信アンプ12からの受信出力f1,f
2を、第7図(ニ)に示すように、局部発振周波数f
0(一例として20kHz)で混合受信する。受信出力がf1,f
2である場合の混合器の出力周波数f1″,f2″は、それぞ
れ5kHz,7kHzである。混合器14の出力は後段のそれぞれf
1″,f2″を中心周波数とする二つの帯域フィルタ16a,16
bに与えられる。
2を、第7図(ニ)に示すように、局部発振周波数f
0(一例として20kHz)で混合受信する。受信出力がf1,f
2である場合の混合器の出力周波数f1″,f2″は、それぞ
れ5kHz,7kHzである。混合器14の出力は後段のそれぞれf
1″,f2″を中心周波数とする二つの帯域フィルタ16a,16
bに与えられる。
帯域フィルタ16a,16bにはそれぞれ比較器17a,17bが接
続され、各比較器は混合器出力を標準値と比較して、混
合器出力が所定レベル以上であるときはその旨の信号を
マイクロコンピュータで構成され、データ処理、送信制
御その他を行う演算制御装置14に出力する。
続され、各比較器は混合器出力を標準値と比較して、混
合器出力が所定レベル以上であるときはその旨の信号を
マイクロコンピュータで構成され、データ処理、送信制
御その他を行う演算制御装置14に出力する。
各比較器17a,17bの出力に対して、演算制御装置14
は、第7図(ロ)及び(ハ)に示すように、それぞれGf
1,Gf2の受信ゲートタイミングを設定している。
は、第7図(ロ)及び(ハ)に示すように、それぞれGf
1,Gf2の受信ゲートタイミングを設定している。
こうして、混合器13からはf1が発射される場合の受信
ゲートタイミングGf1には、車両よりの1回目反射波f
f″1(5kHz)と、前周期における2回目反射波sf2″
(7kHz)が出力される。また、f2が発射される場合の受
信ゲートタイミングGf2には、物体よりの1回目反射波f
f2″(7kHz)と、前周期における2回目反射波sf1″(5
kHz)が出力される。
ゲートタイミングGf1には、車両よりの1回目反射波f
f″1(5kHz)と、前周期における2回目反射波sf2″
(7kHz)が出力される。また、f2が発射される場合の受
信ゲートタイミングGf2には、物体よりの1回目反射波f
f2″(7kHz)と、前周期における2回目反射波sf1″(5
kHz)が出力される。
前記帯域フィルタ16a,16bは、前記混合器15の超音波
ヘッド1よりf1が発射された周期には、その1回目反射
波による出力ff1″のみを有効とし、他周波の2回目反
射波による出力sf2″を除去し、また、超音波ヘッド1
よりf2が発射された周期には、同様にして、その1回目
反射波による出力ff2″のみを有効とするように混合器
出力を分散するものである。
ヘッド1よりf1が発射された周期には、その1回目反射
波による出力ff1″のみを有効とし、他周波の2回目反
射波による出力sf2″を除去し、また、超音波ヘッド1
よりf2が発射された周期には、同様にして、その1回目
反射波による出力ff2″のみを有効とするように混合器
出力を分散するものである。
一つの超音波ヘッドを使用して2周波で駆動する場合
は、混合器出力に、例えば、第8図(イ)に示すよう
に、f1が発射された周期にはf2の2回目反射波sf2″
が、また、同図(ロ)に示すように、f2が発射された周
期にはf1の2回目反射波sf1″が混在する。このように
一つの超音波ヘッドを使用して2周波で駆動する場合
は、他周波の2回目反射波の受信出力が混合器出力に混
在するので、これを帯域フィルタ16a,16bで良く分離す
る必要がある。
は、混合器出力に、例えば、第8図(イ)に示すよう
に、f1が発射された周期にはf2の2回目反射波sf2″
が、また、同図(ロ)に示すように、f2が発射された周
期にはf1の2回目反射波sf1″が混在する。このように
一つの超音波ヘッドを使用して2周波で駆動する場合
は、他周波の2回目反射波の受信出力が混合器出力に混
在するので、これを帯域フィルタ16a,16bで良く分離す
る必要がある。
前記帯域フィルタ16a,16bに、5kHz,7kHzにおいて20dB
の最大出力となるような通常の特性を有するものを使用
して、2回目反射波を受信したときの出力レベルを減衰
している。
の最大出力となるような通常の特性を有するものを使用
して、2回目反射波を受信したときの出力レベルを減衰
している。
これにより、例えば、第9図に示すように、f3の超音
波ヘッド前方4mの反射板による二重反射波Asf3のレベル
は、1回目反射波Aff3のレベルの十分の一であり、5m前
方の直径200mm塩化ビニルポールの反射波Bff3をレベル
に比べて六分の一である。
波ヘッド前方4mの反射板による二重反射波Asf3のレベル
は、1回目反射波Aff3のレベルの十分の一であり、5m前
方の直径200mm塩化ビニルポールの反射波Bff3をレベル
に比べて六分の一である。
従って、第7図に示すように、5m前方の塩化ビニルポ
ールの反射波Bff3″のレベル20Vを20dBの余裕を定めて
感知スレッショルドレベルを2Vに設定したとすると、車
両などの物体よりの2回目反射波sf3″のレベルは4Vと
なり、誤動作するが、帯域フィルタ16a,16bにより混合
器出力レベルを例えば4Vが0.4Vになるように減衰するか
ら、2回目反射波の受信出力を帯域フィルタに通せば、
2回目反射波を除去することができる。従って、一つの
超音波ヘッド1を使用して、2周波で駆動する場合で
も、他周波の2回目反射波が混合器出力に混在しても、
これを帯域フィルタ16a,16bで良く分離して除去するこ
とができる。
ールの反射波Bff3″のレベル20Vを20dBの余裕を定めて
感知スレッショルドレベルを2Vに設定したとすると、車
両などの物体よりの2回目反射波sf3″のレベルは4Vと
なり、誤動作するが、帯域フィルタ16a,16bにより混合
器出力レベルを例えば4Vが0.4Vになるように減衰するか
ら、2回目反射波の受信出力を帯域フィルタに通せば、
2回目反射波を除去することができる。従って、一つの
超音波ヘッド1を使用して、2周波で駆動する場合で
も、他周波の2回目反射波が混合器出力に混在しても、
これを帯域フィルタ16a,16bで良く分離して除去するこ
とができる。
上記のような特性の帯域フィルタはLCフィルタで容易
に実現可能である。
に実現可能である。
なお、第7図のチャート(イ)に示すように、送信時
間Tsを5msecとして送信する場合は、混合器出力5kHz
(周期0.2msec)では、25波の波数が得られるので、パ
ルスレーダ駆動しても車種判別のために得られるサンプ
リングデータは十分である。
間Tsを5msecとして送信する場合は、混合器出力5kHz
(周期0.2msec)では、25波の波数が得られるので、パ
ルスレーダ駆動しても車種判別のために得られるサンプ
リングデータは十分である。
[この発明の効果] 上述のように、この発明によれば、超音波ヘッドに接
続され、f1の送受波感度積に対応して所定受信レベルが
得られるように調整された第1増幅器と、超音波ヘッド
に接続され、f2の送受波感度積に対応して所定受信レベ
ルが得られるように調整された第2増幅器と、感知ユニ
ットの送信手段が周波f1を送出することに伴って前記第
1増幅器の出力を受信波形として前記感知ユニットに返
送させ、前記送信手段が周波f2を送出することに伴って
前記第2増幅器の出力を受信波形として前記感知ユニッ
トに返送させる切替え手段とを備えたので、各超音波送
受器は、それぞれ独立して所定受信レベルに合致するよ
うに、かつ、個々の感知ユニットに組合わせることな
く、容易にレベル調整することができ、従って、各超音
波送受器の間に互換性が備わるので、超音波式移動物体
感知装置の設置が容易迅速にできる。
続され、f1の送受波感度積に対応して所定受信レベルが
得られるように調整された第1増幅器と、超音波ヘッド
に接続され、f2の送受波感度積に対応して所定受信レベ
ルが得られるように調整された第2増幅器と、感知ユニ
ットの送信手段が周波f1を送出することに伴って前記第
1増幅器の出力を受信波形として前記感知ユニットに返
送させ、前記送信手段が周波f2を送出することに伴って
前記第2増幅器の出力を受信波形として前記感知ユニッ
トに返送させる切替え手段とを備えたので、各超音波送
受器は、それぞれ独立して所定受信レベルに合致するよ
うに、かつ、個々の感知ユニットに組合わせることな
く、容易にレベル調整することができ、従って、各超音
波送受器の間に互換性が備わるので、超音波式移動物体
感知装置の設置が容易迅速にできる。
第1図はこの発明の実施例の回路図、第2図は超音波送
受器の感知レベル調整の必要性を説明するグラフ、第3
図は第1図の回路の動作を説明するタイムチャートであ
る。 第4図は2周波で一つの超音波ヘッドを駆動する超音波
式移動物体感知装置の構成を示すブロック図、第5図は
超音波ヘッドの振動子の共振特性を説明するグラフであ
る。 第6図は超音波物体感知装置の感知ユニットの構成の詳
細を示すブロック図、第7図は一つの超音波ヘッドの2
周波駆動のおける送信タイミング、受信ゲート、混合器
出力の時間的関係を示すタイムチャート、第8図は混合
器出力のスペクトラムを示すグラフ、第9図は帯域フィ
ルタの必要特性を説明するグラフ、第10図は反射板によ
る超音波の反射波の受信レベルを示すグラフ、第11図は
感知レベルと2回目の反射レベルの必要減衰度を説明す
るグラフである。 AA……超音波送受器、 B……感知ユニット、 1……超音波ヘッド、 2a,2b……可変抵抗器、 3a,3b……増幅回路、 4a,4b……アナログスイッチ、 9a,9b……アンドゲート。
受器の感知レベル調整の必要性を説明するグラフ、第3
図は第1図の回路の動作を説明するタイムチャートであ
る。 第4図は2周波で一つの超音波ヘッドを駆動する超音波
式移動物体感知装置の構成を示すブロック図、第5図は
超音波ヘッドの振動子の共振特性を説明するグラフであ
る。 第6図は超音波物体感知装置の感知ユニットの構成の詳
細を示すブロック図、第7図は一つの超音波ヘッドの2
周波駆動のおける送信タイミング、受信ゲート、混合器
出力の時間的関係を示すタイムチャート、第8図は混合
器出力のスペクトラムを示すグラフ、第9図は帯域フィ
ルタの必要特性を説明するグラフ、第10図は反射板によ
る超音波の反射波の受信レベルを示すグラフ、第11図は
感知レベルと2回目の反射レベルの必要減衰度を説明す
るグラフである。 AA……超音波送受器、 B……感知ユニット、 1……超音波ヘッド、 2a,2b……可変抵抗器、 3a,3b……増幅回路、 4a,4b……アナログスイッチ、 9a,9b……アンドゲート。
Claims (4)
- 【請求項1】(イ)共振特性を有し、感知ユニットの送
信手段より与えられる共振帯域内の異なる2周波f1,f2
で一定周期ごとに交互に駆動されて超音波パルスを発射
する1個の超音波ヘッドと、 (ロ)前記超音波ヘッドに接続され、f1の送受波感度積
に対応して所定受信レベルT(dB)が得られるように調
整された第1増幅器と、 (ハ)前記超音波ヘッドに接続され、f2の送受波感度積
に対応して所定受信レベルT(dB)が得られるように調
整された第2増幅器と、 (ニ)前記感知ユニットの送信手段が周波f1を送出する
ことに伴って前記第1増幅器の出力を受信波形として前
記感知ユニットに返送させ、前記送信手段が周波f2を送
出することに伴って前記第2増幅器の出力を受信波形と
して前記感知ユニットに返送させる切替え手段と、 を備えたことを特徴とする超音波送受器。 - 【請求項2】切替え手段は感知ユニットの送信手段がf1
を送出した旨の信号により導通される第1スイッチと、
感知ユニットの送信手段がf2を送出した旨の信号により
導通される第2スイッチからなること、 を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音波送受
器。 - 【請求項3】切替え手段は、感知ユニットの送信手段よ
りその周波f1,f2により異なる所定数ずつ与えられる超
音波ヘッド駆動信号を整流する整流回路と、その整流出
力に基いてリセット信号を出力するリセット回路と、前
記リセット信号の入力に基いて前記感知ユニットの送信
手段より与えられる超音波ヘッド駆動信号を計数し、所
定数以上の場合に出力するカウンタと、前記リセット信
号によりリセットされ、前記カウンタの出力によりセッ
トされる記憶回路と、前記リセット回路の非リセット信
号と前記記憶回路のリセット出力を2入力とする第1ア
ンドゲートと、前記リセット回路の非リセット信号と前
記記憶回路のセット出力を2入力とする第2アンドゲー
トと、第1増幅器の入力側又は出力側に設けられ、前記
第1アンドゲートの出力により導通されて第1増幅器の
出力を感知ユニット側に与える第1アナログスイッチ
と、第2増幅器の入力側又は出力側に設けられ、前記第
2アンドゲートの出力により導通されて第2増幅器の出
力を感知ユニット側に与える第2アナログスイッチとか
らなること、 を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音波送受
器。 - 【請求項4】感知ユニットの送信手段より与えられる超
音波ヘッド駆動信号を整流する整流回路と、その整流出
力を平滑する平滑回路を備え、その平滑回路の出力を電
源とすること、 を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第3項に記載の
超音波送受器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63055774A JP2548600B2 (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 超音波送受器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63055774A JP2548600B2 (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 超音波送受器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01229903A JPH01229903A (ja) | 1989-09-13 |
JP2548600B2 true JP2548600B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=13008225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63055774A Expired - Lifetime JP2548600B2 (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 超音波送受器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2548600B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4533544B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2010-09-01 | パナソニック株式会社 | 超音波式車両感知器とその超音波周波数制御方法 |
JP4533551B2 (ja) * | 2001-03-16 | 2010-09-01 | パナソニック株式会社 | 超音波式車両感知器とその計測方法 |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP63055774A patent/JP2548600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01229903A (ja) | 1989-09-13 |
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