JP2807120B2 - 超音波センサ - Google Patents

超音波センサ

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JP2807120B2
JP2807120B2 JP4068811A JP6881192A JP2807120B2 JP 2807120 B2 JP2807120 B2 JP 2807120B2 JP 4068811 A JP4068811 A JP 4068811A JP 6881192 A JP6881192 A JP 6881192A JP 2807120 B2 JP2807120 B2 JP 2807120B2
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俊昌 高木
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、監視空間内に超音波を
発射し、監視空間内の物体からの反射波を検出すること
により、監視空間内の物体の移動あるいは存在を検知す
る超音波センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の超音波センサは、超音波振動子
を使用して所定周波数の超音波を監視空間内に送波し、
物体からの反射波を超音波振動子によって受波すること
により、物体の移動あるいは存在を検知するものであ
る。ここで、物体の移動を検知するには、反射波に含ま
れるドップラー信号に基づいて侵入物体の移動を検知す
るものであり、また物体の存在を検知するには、送波器
から超音波パルスを送波して受波器により物体からの反
射波を受波することにより監視空間内の物体の存在を検
知するものである。これらの検知方式を交互に切り替え
ると共に、移動検知方式により物体の移動が検知される
前後に、存在検知方式による物体からの反射パターンを
時系列的にそれぞれ記憶し、両反射パターンを比較する
ことにより監視空間内における物体の存在の有無を判断
するものである。
【0003】図2にその構成例を示す。この従来例(特
願平2−198174号)では発振器1から発振された
発振信号は送波回路2を経て超音波送波器3より送波さ
れる。移動物体によって反射された超音波は超音波受波
器4によって受波され、この受波信号は送波別切換回路
5を経て増幅回路6により増幅される。この信号はミキ
サー7により送波信号とミキシングされ、反射波に含ま
れるドップラー信号は検波回路8により検波された後、
増幅回路9により増幅され検知判断回路12に入力され
る。検知判断回路12はドップラー信号を検知したとき
に、検知信号を出力するものである。
【0004】次に、タイマー回路10により予め定めら
れた時間毎に以下に示す存在検知方式に切り替えられ
る。タイマー回路10は移動検知方式による動作時間が
予め定められた時間に達すると、存在検知方式に変更す
るべく、送波方式決定回路13に信号を送る。送波回路
2は送波方式決定回路13からの信号を受けて、発振器
1から発振された信号を存在検知方式に適合するパルス
列のトーンバースト波として超音波送波器3に送る。送
波方式決定回路13は、送波方式切換が行われたことを
示す信号を送波別切換回路5に送る。送波回路2により
作成されたトーンバースト波は、超音波送波器3から超
音波のパルス列として送波され、各超音波パルスは監視
空間内の物体で反射されて超音波受波器4に受波され
る。この受波信号は送波別切換回路5を経て増幅回路1
1により増幅され、検波回路14により検波される。こ
のとき得られた検波波形の反射パターンを時系列で記憶
回路17あるいは18に記憶させる。そして、記憶回路
17、18に記憶された反射パターンを比較回路19に
より時系列的に比較する。その比較結果の一致、不一致
に応じて、検知判断回路12により存在検知信号を出力
するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例にあって
は、既に監視区域内に人物が存在するときに、他の人物
が監視区域内に侵入し、退出した場合については想定し
ていなかった。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、移動検知方式と存
在検知方式を併用する超音波センサにおいて、既に侵入
物体が存在するときに他の侵入物体の侵入と退出があっ
ても誤動作しないようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
課題を解決するために、図1に示すように、発振器1か
ら出力される送波信号により駆動されて監視空間内に超
音波を送波する送波器3と、前記監視空間内に存在する
物体からの反射波を受波する受波器4とを備え、前記物
体が移動したときにドップラー効果によって受波信号に
生じる周波数偏移成分を検出して侵入物体の移動を検知
する第1の検知方式と、送波器3から超音波パルスを送
波して受波器4により物体からの反射波を受波すること
により監視空間内の物体の存在を検知する第2の検知方
式とを一定時間毎に交互に切り替える手段を備え、第1
の検知方式の検知信号が最初に得られる前の第2の検知
方式の検知信号を時系列的に記憶する第1の記憶回路1
7と、第1の検知方式の検知信号が得られた後の第2の
検知方式の検知信号を第1の検知方式の検知信号が得ら
れる毎に時系列的に記憶する第2の記憶回路18と、第
1及び第2の記憶回路17、18の記憶内容を比較する
第1の比較回路19と、第1の比較回路19の比較結果
が一致しないときに侵入物体が存在すると判断する検知
判断回路12とを備えた超音波センサにおいて、第1の
比較回路19で侵入物体の存在が検知された後に、第1
の検知方式での検知信号が発生した場合に再度第1及び
第2の記憶回路17、18の記憶内容を比較する第2の
比較回路15を備え、第2の比較回路15により第1及
び第2の記憶回路17、18の記憶内容が一致しないと
いう比較結果が得られた場合には検知信号の終了を所定
時間延長する遅延回路16と、この延長時間内に再度、
第1の検知方式の検知信号が得られた場合には第1及び
第2の記憶回路17、18の内容が一致するまで検知信
号を終了させない判断回路20を具備することを特徴と
するものである。
【0008】
【作用】本発明の超音波センサでは、ドップラー効果を
利用した移動検知方式と、超音波パルスの反射の有無検
知を利用した存在検知方式とを交互に切り替えると共
に、移動検知方式により物体の移動が検知される前後
に、存在検知方式による物体からの反射パターンを記憶
して比較し、反射パターンが一致しないときには、侵入
物体が存在すると検知するものである。そして、侵入物
体の存在が検知された後に、移動検知方式での検知信号
が発生した場合には、再度、反射パターンを比較し、侵
入物体の存在を検知したときと同様に反射パターンが一
致しないという比較結果が得られた場合には、検知出力
の終了を所定時間延長するものである。この延長時間以
内に、移動検知方式による検知信号が発生した場合に
は、存在検知方式により第2の記憶回路18に得られる
検知信号が第1の記憶回路17に記憶された検知信号と
同じ内容になるまで検知出力を終了させない。これによ
り、既に侵入物体が存在するときに、他の侵入物体の移
動が検知された場合でも、残された侵入物体が静止物体
と誤認されることは無くなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図である。発振器1から発振された発振信号は送波回路
2を経て超音波送波器3より送波される。移動物体によ
り反射された超音波は超音波受波器4によって受波さ
れ、この受波信号は送波別切換回路5を経て増幅回路6
により増幅される。この信号はミキサー7により送波信
号とミキシングされ、反射波に含まれるドップラー信号
は検波回路8により検波された後、増幅回路9により増
幅され、検知判断回路12に入力される。検知判断回路
12はドップラー信号を検知したときに、検知信号を出
力するものである。
【0010】次に、タイマー回路10により予め定めら
れた時間毎に以下に示す存在検知方式に切り替えられ
る。タイマー回路10は移動検知方式による動作時間が
予め定められた時間に達すると、存在検知方式に変更す
るべく、送波方式決定回路13に信号を送る。送波回路
2は送波方式決定回路13からの信号を受けて、発振器
1から発振された信号を存在検知方式に適合するトーン
バースト波として超音波送波器3に送る。送波方式決定
回路13は、送波方式切換が行われたことを示す信号を
送波別切換回路5に送る。送波回路2により作成された
トーンバースト波は超音波送波器3から超音波のパルス
列として送波され、監視空間内の物体で反射されて超音
波受波器4に受波される。この受波信号は送波別切換回
路5を経て増幅回路11により増幅され、検波回路14
により検波される。ここで、第1の記憶回路17は、移
動検知方式の検知信号が得られる前の存在検知方式の検
知信号を時系列的に記憶するものであり、第2の記憶回
路18は、移動検知方式の検知信号が得られた後の存在
検知方式の検知信号を時系列的に記憶するものである。
そして、比較回路19は、第1及び第2の記憶回路1
7、18の記憶内容を比較し、この比較回路19による
比較結果が一致しないときに、検知判断回路12では、
侵入物体が存在すると判断するものである。このような
超音波センサにおいて、比較回路19で存在検知が認め
られた後に、移動検知方式での検知信号が発生した場合
に、再度、第1及び第2の記憶回路17、18の記憶内
容を比較する比較回路15を設けてある。この比較回路
15により、上述の比較回路19で得られた存在物体と
同様の比較結果が得られた場合には、遅延回路16によ
り検知出力の終了を所定時間にわたり延長する。この延
長時間以内に、再度、移動検知方式の検知信号が得られ
た場合には、判断回路20により、第1の記憶回路17
の内容と第2の記憶回路18の内容が一致したことが判
定されるまで検知出力を終了させない。
【0011】図3は本実施例の動作例を示す動作説明図
である。図中、Rは個室、Dはドアであり、Sは個室R
の天井に装着された超音波センサである。また、Zはセ
ンサの監視空間である。図3(a)に示すようにドアを
開けて、図3(b)に示すように人体Aが個室Rの中に
入り、図3(c)に示すように座ると、移動検知方式に
より人体Aの侵入が検知されると共に、その侵入前の存
在検知方式による検知信号の反射パターンが第1の記憶
回路17に記憶され、その侵入後の存在検知方式による
検知信号の反射パターンが第2の記憶回路18に記憶さ
れる。比較回路19では、第1及び第2の記憶回路1
7,18に記憶された反射パターンが異なることから、
侵入物体の存在を検知し、検知出力を出し続ける。ここ
で、図3(d)に示すように人体Bがドアを開けて、図
3(e)に示すように個室R内に侵入し、図3(f)に
示すように外に出ると、移動検知方式により人体Bの侵
入が検知される。このとき、図3(g)に示すように人
体Aが静止していると、移動検知方式による検知信号は
得られないが、本発明では、比較回路15を設けて、第
1及び第2の記憶回路17,18に記憶された反射パタ
ーンを比較し、図3(c)のときと同じ比較結果が得ら
れたときには、所定時間は遅延回路16により検知出力
の終了を延長させる。そして、この延長時間以内に再度
人体Aが動いて移動検知方式による検知信号が得られた
場合には、判断回路20により、第1及び第2の記憶回
路17,18に記憶された反射パターンの一致が検知さ
れるまで、検知出力を終了させない。したがって、人物
Aが退出するまで検知出力が終了することはなく、図3
(h)に示すように人体Aが個室Rの外に出て、図3
(i)に示すように初期状態に戻ったときに始めて検知
出力は終了する。
【0012】ここで、超音波センサSからの検知出力が
発生すると、個室Rに関連する照明機器や空調機器が動
作を開始し、検知出力が終了すると、これらの機器の動
作が所定のOFFディレイを経て停止するように構成し
ておけば、人体Aが個室Rに侵入してから、退出するま
での間は、これらの機器が動作し続けるものであり、途
中で人体Bが侵入し、退出した場合でも、これらの機器
が停止するような誤動作は生じないものである。
【0013】
【発明の効果】本発明の超音波センサにあっては、ドッ
プラー効果を利用した移動検知方式と、超音波パルスの
反射の有無検知を利用した存在検知方式とを交互に切り
替えると共に、移動検知方式により物体の移動が検知さ
れる前後に、存在検知方式による物体からの反射パター
ンを記憶し比較することにより侵入物体の存在が検知さ
れた後に、移動検知方式での検知信号が発生した場合
に、最初の移動検知方式による検知信号が得られる前の
反射パターンと現在の反射パターンを比較し、既に検出
されている侵入物体と同様の比較結果が得られた場合に
は、検知出力の終了を所定時間延長し、この延長時間以
内に移動検知方式による検知信号が得られたときには、
最初の移動検知方式による検知信号が得られる前の反射
パターンと現在の反射パターンが一致するまで、検知出
力を終了させないようにしたものであるから、既に侵入
物体が存在するときに、他の侵入物体が侵入し退出した
場合でも元の侵入物体が退出するまで、検知出力は発生
し続けるものであり、他の侵入物体による誤動作を無く
すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】従来例の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例の動作を示す動作説明図であ
る。
【符号の説明】
1 発振器 2 送波回路 3 超音波送波器 4 超音波受波器 5 送波別切換回路 6 増幅回路 7 ミキサー 8 検波回路 9 増幅回路 10 タイマー回路 11 増幅回路 12 検知判断回路 13 送波方式決定回路 14 検波回路 15 比較回路 16 遅延回路 17 記憶回路 18 記憶回路 19 比較回路 20 判断回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発振器から出力される信号により駆動
    されて監視空間内に超音波を送波する送波器と、前記監
    視空間内に存在する物体からの反射波を受波する受波器
    を備え、前記物体が移動したときにドップラー効果によ
    って受波信号に生じる周波数偏移成分を検出して侵入物
    体の移動を検知する第1の検知方式と、送波器から超音
    波パルスを送波して受波器により物体からの反射波を受
    波することにより監視空間内の物体の存在を検知する第
    2の検知方式とを一定時間毎に交互に切り替える手段
    と、第1の検知方式の検知信号が最初に得られる前の第
    2の検知方式の検知信号を時系列的に記憶する第1の記
    憶回路と、第1の検知方式の検知信号が得られた後の第
    2の検知方式の検知信号を第1の検知方式の検知信号が
    得られる毎に時系列的に記憶する第2の記憶回路と、第
    1及び第2の記憶回路の記憶内容を比較する第1の比較
    回路と、第1の比較回路の比較結果が一致しないときに
    侵入物体が存在すると判断する検知判断回路とを備えた
    超音波センサにおいて、第1の比較回路で侵入物体の存
    在が検知された後に、第1の検知方式での検知信号が発
    生した場合に再度第1及び第2の記憶回路の記憶内容を
    比較する第2の比較回路を備え、第2の比較回路により
    第1及び第2の記憶回路の記憶内容が一致しないという
    比較結果が得られた場合には検知信号の終了を所定時間
    延長する遅延回路と、この延長時間内に再度、第1の検
    知方式の検知信号が得られた場合には第1及び第2の記
    憶回路の記憶内容が一致するまで検知信号を終了させな
    い判断回路を具備することを特徴とする超音波センサ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2573403B2 (ja) 1990-07-25 1997-01-22 松下電工株式会社 超音波センサ
JP2774186B2 (ja) 1990-07-25 1998-07-09 松下電工株式会社 超音波センサ

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