JP3291102B2 - Ultrasonic distance measuring device - Google Patents
Ultrasonic distance measuring deviceInfo
- Publication number
- JP3291102B2 JP3291102B2 JP34612793A JP34612793A JP3291102B2 JP 3291102 B2 JP3291102 B2 JP 3291102B2 JP 34612793 A JP34612793 A JP 34612793A JP 34612793 A JP34612793 A JP 34612793A JP 3291102 B2 JP3291102 B2 JP 3291102B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- threshold voltage
- demodulated signal
- distance
- comparing
- voltage
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスを対象物
に送波し、対象物によって反射された反射パルスを受波
するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定す
る超音波距離測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic measuring apparatus for measuring a distance to an object based on a time required for transmitting an ultrasonic pulse to the object and receiving a reflected pulse reflected by the object. The present invention relates to a sound wave distance measuring device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超音波距離測定装置には、受波した反射
パルスを電気信号に変換した後、復調し、復調信号の電
圧レベルをスレッシュホールド電圧と比較して、対象物
までの距離を測定するものがある。この種の超音波距離
測定装置の一例を図３に示す。2. Description of the Related Art An ultrasonic distance measuring device converts a received reflected pulse into an electric signal, demodulates the signal, and compares the voltage level of the demodulated signal with a threshold voltage to measure a distance to an object. There is something to do. FIG. 3 shows an example of this type of ultrasonic distance measuring device.
【０００３】図３（ａ），（ｂ）において、ＣＰＵ１０
０がバースト波ｂを出力すると同時に、フリップフロッ
プ１０１にスタート信号ｓを出力して、フリップフロッ
プ１０１がセットされて、カウンタ１０２での計数が開
始される。一方、バースト波ｂは送信アンプＡ１によっ
て増幅された後、超音波素子１０３に印加される。これ
により、超音波パルスが発生し、（測定）対象物に送波
され、対象物で反射した反射パルスが、上記超音波素子
１０３で再び電気信号ｅに変換された後、受信アンプＡ
２で増幅される。In FIGS. 3A and 3B, the CPU 10
At the same time as 0 outputs the burst wave b, the start signal s is output to the flip-flop 101, the flip-flop 101 is set, and the counting by the counter 102 is started. On the other hand, the burst wave b is applied to the ultrasonic element 103 after being amplified by the transmission amplifier A1. As a result, an ultrasonic pulse is generated, transmitted to the (measurement) object, and the reflected pulse reflected by the object is converted again into an electric signal e by the ultrasonic element 103, and then the reception amplifier A
Amplified by 2.
【０００４】この増幅された電気信号ｅは、検波回路１
０４で検波出力ｄとして出力され、ローパスフィルタ１
０５で平滑化されて復調信号ａとしてコンパレータ１０
６の＋端子に入力される。一方、コンパレータ１０６
は、復調信号ａをスレッシュホールド電圧ＶTHと比較
し、復調信号ａの電圧レベルがスレッシュホールド電圧
ＶTHを超えたときマスクゲート１０７に受波タイミング
信号ｔを出力する。マスクゲート１０７には、送波した
超音波パルスおよびその残響でフリップフロップ１０１
をリセットしないようにするためのマスク信号ｍが入力
されており、受波した時にのみフリップフロップ１０１
をリセットする。カウンタ１０２は、フリップフロップ
１０１の出力ｆがＨレベルの間のカウンタ値をＣＰＵ１
００に出力する。ＣＰＵ１００は、カウント値に音速を
乗算して、対象物までの距離を求めるとともに、次回の
測定に入る前にクリア信号ｃを出力してカウンタ値をク
リアする。なお、１０８はＡＮＤ回路、１０９はクロッ
クパルス発生回路である。The amplified electric signal e is supplied to a detection circuit 1
04 is output as a detection output d, and the low-pass filter 1
05 and the demodulated signal a
6 is input to the + terminal. On the other hand, the comparator 106
The demodulated signal a compared with the threshold voltage V TH, and outputs the reception timing signal t to the mask gate 107 when the voltage level of the demodulated signal a exceeds the threshold voltage V TH. The mask gate 107 stores the transmitted ultrasonic pulse and its reverberation in the flip-flop 101.
Is input so as not to reset the flip-flop 101 only when the signal is received.
Reset. The counter 102 outputs the counter value while the output f of the flip-flop 101 is at the H level to the CPU 1.
Output to 00. The CPU 100 multiplies the count value by the speed of sound to determine the distance to the target, and outputs a clear signal c to clear the counter value before starting the next measurement. Reference numeral 108 denotes an AND circuit, and reference numeral 109 denotes a clock pulse generation circuit.
【０００５】しかし、受信波（反射パルス）は、超音波
素子１０３および検波後にローパスフィルタ１０５を通
過するので、その包絡線は、つまり、復調信号ａは、方
形波ではなく、２次以上のフィルタを通った形状にな
る。また、復調信号ａのピークレベルは、風、温度、湿
度などの空気の状態や、対象物の角度、材質などの影響
で、図４のように大きく変動する。そのため、復調信号
ａのピークレベルが、実線および二点鎖線で示すように
変動した場合、フリップフロップ１０１（図３）がリセ
ットされる時間にバラツキΔＴが生じる。つまり、反射
パルスが弱いときに計測誤差が大きくなる。したがっ
て、スレッシュホールド電圧ＶTHのレベルを高く設定す
ると測定精度が悪くなり、一方、スレッシュホールド電
圧ＶTHを低く設定すると、バラツキΔＴが小さくなるも
のの、ノイズを反射パルスとして検出するので誤動作を
生じる。However, since the received wave (reflected pulse) passes through the ultrasonic element 103 and the low-pass filter 105 after detection, the envelope, that is, the demodulated signal a is not a square wave but a second-order or higher filter. The shape passes through. Further, the peak level of the demodulated signal a greatly fluctuates as shown in FIG. 4 due to the state of the air such as wind, temperature and humidity, and the angle and material of the object. Therefore, when the peak level of the demodulated signal a fluctuates as shown by the solid line and the two-dot chain line, a variation ΔT occurs in the time when the flip-flop 101 (FIG. 3) is reset. That is, the measurement error increases when the reflected pulse is weak. Therefore, if the level of the threshold voltage VTH is set to a high level, the measurement accuracy deteriorates. On the other hand, if the threshold voltage VTH is set to a low level, the variation ΔT is reduced, but the noise is detected as a reflected pulse, causing a malfunction.
【０００６】そこで、従来より、互いに弁別レベルの異
なる一対のコンパレータを設け、両コンパレータの作動
タイミングに基づいて、受波したタイミングを知ること
で、測定精度の向上を図った超音波距離測定装置が知ら
れている（特開平２−６１５８３号）。この先行技術の
原理を図５を用いて説明する。Therefore, conventionally, there has been provided an ultrasonic distance measuring apparatus in which a pair of comparators having different levels of discrimination are provided, and the reception timing is known based on the operation timings of both comparators, thereby improving measurement accuracy. It is known (JP-A-2-61583). The principle of this prior art will be described with reference to FIG.
【０００７】図５において、第１スレッシュホールド電
圧ＶTH1 と第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 との比を
１：２とすると、反射パルスを受信するまでの時間Ｔ0
は近似的に下記の（１）式で表される。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） 但し、Ｔ1 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベ
ルが第１スレッシュホールド電圧ＶTH1 を超えるまでの
時間 Ｔ2 ：超音波パルスの送波後、復調信号ａのレベルが第
２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を超えるまでの時間In FIG. 5, when the ratio between the first threshold voltage V TH1 and the second threshold voltage V TH2 is 1: 2, the time T 0 until the reflected pulse is received is obtained.
Is approximately expressed by the following equation (1). T 0 = T 1 − (T 2 −T 1 ) (1) where T 1 is the time from the transmission of the ultrasonic pulse until the level of the demodulated signal a exceeds the first threshold voltage V TH1 T 2 : Time from the transmission of the ultrasonic pulse until the level of the demodulated signal a exceeds the second threshold voltage V TH2
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記時間Ｔ2
とＴ1 との差Ｔ3 は、復調信号ａのピークレベルが二点
鎖線のように第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 を僅か
に超える程度の小さなものであると、Ｔ3 ’で示すよう
に著しく大きくなるので、復調信号ａのピークレベルに
より測定結果のバラツキが生じることになる。一方、両
スレッシュホールド電圧を低く設定すると、前述の場合
と同様に、ノイズによる誤動作を招く。Here, the time T 2
T 3 between T 1 and T 1 is remarkably small as shown by T 3 ′ when the peak level of the demodulated signal “a” is small enough to slightly exceed the second threshold voltage V TH2 as shown by a two-dot chain line. Since it becomes large, the measurement result varies due to the peak level of the demodulated signal a. On the other hand, if both threshold voltages are set low, a malfunction due to noise is caused as in the case described above.
【０００９】本発明は上記従来の問題に鑑みてなされた
もので、ノイズによる誤動作を防止し得るとともに測定
誤差及び測定値のバラツキを小さくし得る超音波距離測
定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an ultrasonic distance measuring apparatus capable of preventing malfunction due to noise and reducing measurement errors and variations in measured values. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）に
おいて、フィルタ１０５Ａは、電気信号ｅを復調信号ａ
に復調するものである。復調信号ａは、その電圧レベル
が、第１ないし第３比較手段１１Ａ〜１３Ａによって、
図１（ｂ）の第１ないし第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH1 〜ＶTH3 と比較される。各スレッシュホールド電圧
ＶTH1 〜ＶTH3 のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に
設定されている。図１（ａ）の距離算出手段１は、復調
信号ａの電圧レベルが図１（ｂ）の第３スレッシュホー
ルド電圧ＶTH3 を超えた場合にのみ、上記第１および第
２比較手段１１Ａ，１２Ａ（図１（ａ））からの出力の
タイミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて、対象物までの距離を
求める。すなわち、上記第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH3 は、上記第１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａか
らの出力のタイミングＴ 1 ，Ｔ 2 に基づいて対象物まで
の距離を演算すべきか否かの判断の基準となる。 A configuration of the present invention for achieving the above object will be described with reference to FIG. In FIG. 1A, a filter 105A converts an electric signal e into a demodulated signal a.
Is demodulated. The voltage level of the demodulated signal a is determined by the first to third comparing means 11A to 13A.
The first to third threshold voltages V in FIG.
TH1 to V TH3 are compared. Level of each threshold voltage V TH1 ~V TH3 is set to V TH1 <V TH2 <V TH3 . Only when the voltage level of the demodulated signal a exceeds the third threshold voltage V TH3 in FIG. 1B, the distance calculating means 1 in FIG. 1A only uses the first and second comparing means 11A and 12A. The distance to the object is obtained based on the output timings T 1 and T 2 from FIG. That is, the third threshold voltage V
TH3 is the first and second comparison means 11A and 12A.
To the object based on the timing T 1, T 2 of al the output
Is a criterion for determining whether or not the distance should be calculated.
【００１１】なお、第３スレッシュホールド電圧ＶTH3
は、第２スレッシュホールド電圧ＶTH2 の２倍以上に設
定するのが好ましい。The third threshold voltage V TH3
Is preferably set to be at least twice the second threshold voltage V TH2 .
【００１２】[0012]
【作用】本発明によれば、復調信号ａの電圧レベルが第
３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超えた場合に、つま
り、受信波が反射パルスであると推定された場合に、第
１および第２比較手段１１Ａ，１２Ａからの出力のタイ
ミングＴ1 ，Ｔ2 に基づいて距離の算出を行うので、第
１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を
低く設定しても、ノイズを受信波として検出するおそれ
がない。したがって、第１および第２スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を低く設定し得るので、復調信号
ａの波形が実線ないし二点鎖線のように変化しても、補
正基準値Ｔ3 （＝Ｔ2 −Ｔ1 ）のバラツキがＴ3 〜
Ｔ3 ’のように小さくなるので、測定距離のバラツキが
小さくなる。According to the present invention, when the voltage level of the demodulated signal a exceeds the third threshold voltage V TH3 , that is, when the received wave is estimated to be a reflected pulse, the first and second signals are output. Since the distance is calculated based on the output timings T 1 and T 2 from the comparing means 11 A and 12 A, even if the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 are set low, noise is used as a reception wave. There is no risk of detection. Therefore, the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 can be set low, so that even if the waveform of the demodulated signal a changes like a solid line or a two-dot chain line, the correction reference value T 3 (= T 2 −T 1 ) varies from T 3 to
Since it becomes smaller like T 3 ′, variation in the measurement distance becomes smaller.
【００１３】また、復調信号ａを示す包絡線は、その立
ち上がりの部分において、２次以上のフィルタを介して
復調されたと同様に変曲点Ｏを有する曲線となる。した
がって、変曲点Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の
箇所に第１および第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，
ＶTH2 を設定しないと、測定時間Ｔ0 の誤差が大きくな
る。一方、一般に、変曲点Ｏはピークレベルの１／２付
近に存在する。したがって、第３スレッシュホールド電
圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2の２倍以
上に設定することにより、第１および第２スレッシュホ
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 を変曲点Ｏ以下のレベルに設
定し得るので、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小さくな
る。The envelope representing the demodulated signal a has a curve having an inflection point O at the rising portion, similarly to the case where the envelope is demodulated through a second-order or higher-order filter. Therefore, the first and second threshold voltages V TH1 ,
If V TH2 is not set, the error in the measurement time T 0 increases. On the other hand, generally, the inflection point O exists near 1/2 of the peak level. Therefore, by setting the third threshold voltage V TH3 to be at least twice the second threshold voltage V TH2 , the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 are set to a level below the inflection point O. Therefore, the error of the measurement time T 0 is further reduced.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図２を用いて説明
する。本実施例において、ローパスフィルタからの復調
信号ａを得る手段は、前述の図３の従来例と同様であ
り、その図示および説明を省略している。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this embodiment, the means for obtaining the demodulated signal a from the low-pass filter is the same as that of the conventional example of FIG. 3 described above, and illustration and description thereof are omitted.
【００１５】図２において、復調信号ａは、本発明の第
１ないし第３比較手段を構成する第１ないし第３コンパ
レータ１１〜１３の＋端子に入力される。一方、上記第
１、第２および第３コンパレータ１１〜１３の−端子に
は、それぞれ、第１、第２および第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3 が入力されている。３つ
の電圧のレベルは、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 に設定され
ており、たとえば、下記の（２）式の比に設定されてい
る。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：２：４ …（２）In FIG. 2, the demodulated signal a is input to the + terminals of the first to third comparators 11 to 13 constituting the first to third comparing means of the present invention. On the other hand, first, second and third threshold voltages V TH1 , V TH2 and V TH3 are input to the minus terminals of the first, second and third comparators 11 to 13, respectively. The levels of the three voltages are set to V TH1 <V TH2 <V TH3, and are set, for example, to the ratio of the following equation (2). V TH1 : V TH2 : V TH3 = 1: 2: 4 (2)
【００１６】つぎに、本発明の距離算出手段１について
説明する。上記第１ないし第３コンパレータ１１〜１３
の出力は、それぞれ、第１ないし第３マスクゲート２１
〜２３の一方の端子に入力される。上記第１ないし第３
マスクゲート２１〜２３の他方の端子には、前述のマス
ク信号ｍがＣＰＵ２から出力される。Next, the distance calculating means 1 of the present invention will be described. The first to third comparators 11 to 13
Are output from the first to third mask gates 21 respectively.
To 23 are input to one terminal. The above first to third
The aforementioned mask signal m is output from the CPU 2 to the other terminals of the mask gates 21 to 23.
【００１７】上記第３コンパレータ１３の出力つまり反
射パルス確認信号ｃｏｎは、ＲＳフリップフロップ３の
Ｒ端子に入力される。このＲＳフリップフロップ３のＳ
端子には、ＣＰＵ２から前述のスタート信号ｓが入力さ
れており、反射パルス確認信号ｃｏｎを受けたとき、つ
まり、図２（ｂ）の復調信号ａが第３スレッシュホール
ド電圧ＶTH3 を超えたとき、図２（ａ）のＲＳフリップ
フロップ３がリセットされるとともに、反転出力である
検知信号ｇがＣＰＵ２に入力される。The output of the third comparator 13, that is, the reflected pulse confirmation signal con is input to the R terminal of the RS flip-flop 3. S of this RS flip-flop 3
The terminal receives the start signal s from the CPU 2 and receives the reflected pulse confirmation signal con, that is, when the demodulated signal a in FIG. 2B exceeds the third threshold voltage V TH3. The RS flip-flop 3 shown in FIG. 2A is reset, and a detection signal g, which is an inverted output, is input to the CPU 2.
【００１８】上記第１および第２マスクゲート２１，２
２の出力は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３
１，３２の一方の端子に入力されている。上記第１およ
び第２ＡＮＤ回路３１，３２の他方の端子には、それぞ
れ、ＲＳフリップフロップ３のＱ出力が入力されてい
る。上記第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２の出力
は、それぞれ、第１および第２ラッチ回路４１，４２に
入力される。上記第１および第２ラッチ回路４１，４２
は、それぞれ、第１および第２ＡＮＤ回路３１，３２か
らの出力を受けてカウンタ４からのカウント値を内部デ
ータバス５を介して読み出し、その時のカウント値（時
間Ｔ1 ，Ｔ2 ）をホールドする。一方、上記ＲＳフリッ
プフロップ３がリセットされることで、第１および第２
ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止される。The first and second mask gates 21, 22
2 are output from the first and second AND circuits 3
1 and 32 are input to one terminal. The Q output of the RS flip-flop 3 is input to the other terminals of the first and second AND circuits 31 and 32, respectively. Outputs of the first and second AND circuits 31 and 32 are input to first and second latch circuits 41 and 42, respectively. The first and second latch circuits 41 and 42
Receives the outputs from the first and second AND circuits 31 and 32, reads the count value from the counter 4 via the internal data bus 5, and holds the count value (time T 1 , T 2 ) at that time. . On the other hand, when the RS flip-flop 3 is reset, the first and second signals are reset.
Rewriting of the latch circuits 41 and 42 is prohibited.
【００１９】上記ＣＰＵ２は、上記検知信号ｇを受けた
とき、あるいは１回の測定が終了した後に、両ラッチ回
路４１，４２にホールドされているカウント値Ｔ1 ，Ｔ
2 を読み出し、このカウント値Ｔ1 ，Ｔ2 から、前述の
下記の（１）式に従って、反射パルスを受信するまでの
時間Ｔ0 を近似的に求め、更に、時間Ｔ0 に音速を乗算
して、対象物までの距離を算出する。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１）When the CPU 2 receives the detection signal g or after one measurement is completed, the count values T 1 , T 1 held in the two latch circuits 41, 42 are reset.
2 is read out, and from the count values T 1 and T 2 , a time T 0 until the reflected pulse is received is approximately obtained according to the above-mentioned formula (1), and the time T 0 is multiplied by the sound speed. Then, the distance to the object is calculated. T 0 = T 1 − (T 2 −T 1 ) (1)
【００２０】つぎに、上記構成の動作の要部について説
明する。図２（ｂ）において、復調信号ａが第１スレッ
シュホールド電圧ＶTH1 を超えると、図２（ａ）の第１
コンパレータ１１からの出力により、第１ラッチ回路４
１がその時のカウント値Ｔ1 をホールドする。つづい
て、図２（ｂ）の復調信号ａが第２スレッシュホールド
電圧ＶTH2 を超えると、図２（ａ）の第２コンパレータ
１２からの出力により、第２ラッチ回路４２が、その時
のカウント値Ｔ2 をホールドする。さらに、図２（ｂ）
の復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を超
えると、図２（ａ）の第３コンパレータ１３からの出力
により、ＲＳフリップフロップ３がリセットされ、第１
および第２ラッチ回路４１，４２の書き換えが禁止され
る。したがって、上記第１および第２ラッチ回路４１，
４２には、図２（ｂ）の第３スレッシュホールド電圧Ｖ
TH3 を超える直前のカウンタ値Ｔ1 ，Ｔ2 がホールドさ
れており、ＣＰＵ２がこれらの値Ｔ1 ，Ｔ2 に基づい
て、対象物までの距離を算出する。Next, the main part of the operation of the above configuration will be described. In FIG. 2B, when the demodulated signal a exceeds the first threshold voltage V TH1 , the first signal shown in FIG.
According to the output from the comparator 11, the first latch circuit 4
1 holds the count value T 1 at that time. Subsequently, when the demodulated signal a in FIG. 2B exceeds the second threshold voltage V TH2 , the output from the second comparator 12 in FIG. to hold the T 2. Further, FIG.
When the demodulated signal a exceeds the third threshold voltage V TH3 , the RS flip-flop 3 is reset by the output from the third comparator 13 in FIG.
And rewriting of the second latch circuits 41 and 42 is prohibited. Therefore, the first and second latch circuits 41,
42 has a third threshold voltage V in FIG.
The counter values T 1 and T 2 immediately before exceeding TH3 are held, and the CPU 2 calculates the distance to the object based on these values T 1 and T 2 .
【００２１】上記構成において、この超音波距離測定装
置は、図２（ａ）の第３コンパレータ１３がＲＳフリッ
プフロップ３をリセットし、このリセットによって、両
ラッチ回路４１，４２の書き換えを禁止している一方
で、復調信号ａが第３スレッシュホールド電圧ＶTH3 を
超えないときは、両ラッチ回路４１，４２のカウンタ値
が書き替えられる。つまり、反射パルスを受波する以前
に、ノイズにより第１ないし第２コンパレータ１１，１
２が動作して、両ラッチ回路４１，４２にカウント値が
ホールドされても、反射パルスの復調信号ａによって、
再び両ラッチ回路４１，４２が正常なカウント値Ｔ1 ，
Ｔ2 に書き替えられる。そのため、第１および第２スレ
ッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 のレベルを低い値に
設定することができる。したがって、復調信号ａのピー
クレベルが変動しても、つまり、復調信号ａの波形が変
化しても、測定時間Ｔ0 の精度が向上し、その結果、測
定距離の誤差が小さくなる。In the above configuration, in the ultrasonic distance measuring apparatus, the third comparator 13 shown in FIG. 2A resets the RS flip-flop 3, and this reset inhibits rewriting of both latch circuits 41 and 42. On the other hand, when the demodulated signal a does not exceed the third threshold voltage V TH3 , the counter values of both the latch circuits 41 and 42 are rewritten. That is, before receiving the reflected pulse, the first and second comparators 11, 1 are caused by noise.
2 operates and the count value is held in both latch circuits 41 and 42, the reflected pulse demodulated signal a
Once again, both latch circuits 41 and 42 have normal count values T 1 ,
It is rewritten to T 2. Therefore, the levels of the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 can be set to low values. Therefore, even if the peak level of the demodulated signal a is changed, that is, the waveform of the demodulated signal a is also changed, and improves the accuracy of the measurement time T 0, the result, the error of the measured distance becomes smaller.
【００２２】また、ＣＰＵ２にＲＳフリップフロップ３
の反転出力が入力されるので、その測定周期において、
正常な測定がなされたか否かを判定することも可能にな
るので、データの信頼性も高くなる。The CPU 2 has an RS flip-flop 3
Inverted output of
Since it is also possible to determine whether or not a normal measurement has been made, the reliability of the data is also increased.
【００２３】また、上記実施例では、第３スレッシュホ
ールド電圧ＶTH3 を第２スレッシュホールド電圧ＶTH2
の２倍に設定しているので、第１および第２スレッシュ
ホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が、復調信号ａにおける変
曲点Ｏ以下のレベルに設定される。したがって、変曲点
Ｏ以下のレベルにおける近似した曲率の箇所に第１およ
び第２スレッシュホールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 が設定さ
れることになるから、測定時間Ｔ0 の誤差がより一層小
さくなる。In the above embodiment, the third threshold voltage V TH3 is changed to the second threshold voltage V TH2.
Therefore, the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 are set to a level lower than the inflection point O in the demodulated signal a. Therefore, since the first and second threshold voltages V TH1 and V TH2 are set at locations of approximate curvature at a level below the inflection point O, the error in the measurement time T 0 is further reduced.
【００２４】なお、上記実施例では、乗算を含まない前
述の（１）式に基づいて時間Ｔ0 を算出しているから、
回路の精度や演算が容易になる。しかし、本発明では、
乗算を含む下記の（１１）式または（１１１）式によっ
て時間Ｔ0 を求めてもよい。 Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ …（１１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ｋ−ΔＣ …（１１１） 但し、 Ｋ：正の定数（たとえば、1.2 ） ΔＣ：補正定数In the above embodiment, the time T 0 is calculated based on the above equation (1) which does not include multiplication.
Circuit accuracy and calculation are facilitated. However, in the present invention,
The time T 0 may be obtained by the following equation (11) or (111) including multiplication. T 0 = T 1 − (T 2 −T 1 ) · K (11) T 0 = T 1 − (T 2 −T 1 ) · K−ΔC (111) where K: a positive constant (for example, 1.2) ΔC: correction constant
【００２５】勿論、本発明においては、各スレッシュホ
ールド電圧ＶTH1 ，ＶTH2 ，ＶTH3の比を１：２：４と
する必要はなく、ＶTH1 ＜ＶTH2 ＜ＶTH3 とすればよ
い。たとえば、下記の（２１），（１）式、あるいは、
（２２），（１２）式のように設定してもよい。 ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝１：2.2 ：4.4 …（２１） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ） …（１） ＶTH1 ：ＶTH2 ：ＶTH3 ＝２：３：７ …（２２） Ｔ0 ＝Ｔ1 −（Ｔ2 −Ｔ1 ）×２ …（１２）Of course, in the present invention, the ratio of the threshold voltages V TH1 , V TH2 , V TH3 need not be 1: 2: 4, but may be V TH1 <V TH2 <V TH3 . For example, the following equations (21) and (1), or
(22) and (12) may be set. V TH1 : V TH2 : V TH3 = 1: 2.2: 4.4 (21) T 0 = T 1- (T 2 -T 1 ) (1) V TH1 : V TH2 : V TH3 = 2: 3: 7 ... (22) T 0 = T 1 − (T 2 −T 1 ) × 2 (12)
【００２６】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば、ＣＰＵをシーケンサで構成して
もよい。また、フィルタとしてはローパスフィルタ１０
５（図２）に代えて、バンドパスフィルタなどを用いて
もよい。Further, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the CPU may be constituted by a sequencer. Also, a low-pass filter 10 is used as a filter.
5 (FIG. 2), a band-pass filter or the like may be used.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
復調信号の電圧レベルを第１および第２スレッシュホー
ルド電圧と比較して、対象物までの距離を算出するに際
し、第２スレッシュホールド電圧よりも高い第３スレッ
シュホールド電圧を用いて、復調信号が反射パルスの電
気信号か否かを推定することができるから、ノイズによ
る誤動作を防止し得るとともに、第１および第２スレッ
シュホールド電圧を低く設定して、距離測定の精度を向
上させることができる。As described above, according to the present invention,
When calculating the distance to the object by comparing the voltage level of the demodulated signal with the first and second threshold voltages, the demodulated signal is reflected by using a third threshold voltage higher than the second threshold voltage. Since it is possible to estimate whether or not a pulse is an electrical signal, malfunctions due to noise can be prevented, and the accuracy of distance measurement can be improved by setting the first and second threshold voltages low.
【００２８】なお、第３スレッシュホールド電圧を第２
スレッシュホールド電圧の２倍以上に設定すれば、復調
信号の波形における近似した曲率の部分に、第１および
第２スレッシュホールド電圧のレベルを設定し得るの
で、測定精度がより一層向上する。Note that the third threshold voltage is
If the threshold voltage is set to be twice or more the threshold voltage, the level of the first and second threshold voltages can be set at the approximate curvature in the waveform of the demodulated signal, so that the measurement accuracy is further improved.
【図１】（ａ）は本発明の超音波距離測定装置の要部を
示す概略構成図、（ｂ）は本発明の原理を示す復調信号
の特性図である。FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a main part of an ultrasonic distance measuring apparatus according to the present invention, and FIG.
【図２】（ａ）は本発明の一実施例にかかる超音波距離
測定装置の要部を示すブロック図、（ｂ）は復調信号の
立ち上り部分を示す特性図である。FIG. 2A is a block diagram illustrating a main part of an ultrasonic distance measuring apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a characteristic diagram illustrating a rising portion of a demodulated signal.
【図３】（ａ）は従来の超音波距離測定装置を示すブロ
ック図、（ｂ）は信号波形を示すタイムチャートであ
る。FIG. 3A is a block diagram showing a conventional ultrasonic distance measuring apparatus, and FIG. 3B is a time chart showing signal waveforms.
【図４】同従来例にかかる復調信号から距離を求める方
法を示す復調信号の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of a demodulated signal showing a method for obtaining a distance from a demodulated signal according to the conventional example.
【図５】他の従来例にかかる復調信号から距離を求める
方法を示す復調信号の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of a demodulated signal showing a method of obtaining a distance from a demodulated signal according to another conventional example.
１：距離算出手段 １１Ａ：第１比較手段 １２Ａ：第２比較手段 １３Ａ：第３比較手段 １１：第１コンパレータ １２：第２コンパレータ １３：第３コンパレータ ａ：復調信号 ＶTH1 ：第１スレッシュホールド電圧 ＶTH2 ：第２スレッシュホールド電圧 ＶTH3 ：第３スレッシュホールド電圧1: distance calculating means 11A: first comparing means 12A: second comparing means 13A: third comparing means 11: first comparator 12: second comparator 13: third comparator a: demodulated signal V TH1 : first threshold voltage V TH2 : Second threshold voltage V TH3 : Third threshold voltage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−180794（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−311192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9389（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−31191（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-180794 (JP, A) JP-A-2-61583 (JP, A) JP-A-63-311192 (JP, A) JP-A-61-1986 35380 (JP, A) JP-A-59-61793 (JP, A) JP-A-64-9389 (JP, A) JP-A-63-31191 (JP, A) JP-A-5-223928 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 7 /52-7/64 G01S 15/00-15/96
Claims (3)
で反射された反射パルスを受波して、受波した反射パル
スを電気信号に変換し、この電気信号をフィルタを介し
て復調し、復調した復調信号に基づいて反射パルスが戻
ってくるまでの時間を知ることで対象物までの距離を測
定する超音波距離測定装置において、 上記復調信号の電圧レベルを第１スレッシュホールド電
圧と比較する第１比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第１スレッシュホールド
電圧よりも高い第２スレッシュホールド電圧と比較する
第２比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第２スレッシュホールド
電圧よりも高い第３スレッシュホールド電圧と比較する
第３比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルが上記第３スレッシュホール
ド電圧を超えた場合に、上記第１および第２比較手段か
らの出力のタイミングに基づいて対象物までの距離を演
算する距離算出手段とを備え、 上記第１および第２比較手段からの出力のタイミングに
基づいて対象物までの距離を演算すべきか否かの判断の
基準として、上記第３スレッシュホールド電圧が設定さ
れていることを特徴とする超音波距離測定装置。 1. An ultrasonic pulse is transmitted to an object, a reflected pulse reflected by the object is received, the received reflected pulse is converted into an electric signal, and the electric signal is transmitted through a filter. In an ultrasonic distance measuring apparatus for measuring a distance to an object by demodulating and knowing a time until a reflected pulse returns based on the demodulated signal, the voltage level of the demodulated signal is set to a first threshold voltage. First comparing means for comparing the voltage level of the demodulated signal with a second threshold voltage higher than the first threshold voltage; and comparing the voltage level of the demodulated signal with a second threshold voltage. Third comparing means for comparing with a third threshold voltage higher than the hold voltage, and when the voltage level of the demodulated signal exceeds the third threshold voltage E Bei and distance calculation means for calculating the distance to the object based on the timing of the output from the first and second comparison means, the timing of the output from the first and second comparison means
Whether to calculate the distance to the object based on the
The third threshold voltage is set as a reference.
An ultrasonic distance measuring device, characterized in that:
で反射された反射パルスを受波して、受波した反射パル
スを電気信号に変換し、この電気信号をフィルタを介し
て復調し、復調した復調信号に基づいて反射パルスが戻
ってくるまでの時間を知ることで対象物までの距離を測
定する超音波距離測定装置において、 上記復調信号の電圧レベルを第１スレッシュホールド電
圧と比較する第１比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第１スレッシュホールド
電圧よりも高い第２スレッシュホールド電圧と比較する
第２比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルを、第２スレッシュホールド
電圧よりも高い第３スレッシュホールド電圧と比較する
第３比較手段と、 上記復調信号の電圧レベルが上記第３スレッシュホール
ド電圧を超えた場合にのみ、上記第１および第２比較手
段からの出力のタイミングに基づいて対象物までの距離
を演算する距離算出手段とを備えたことを特徴とする超
音波距離測定装置。2. An ultrasonic pulse is transmitted to an object, a reflected pulse reflected by the object is received, the received reflected pulse is converted into an electric signal, and the electric signal is transmitted through a filter. In an ultrasonic distance measuring apparatus for measuring a distance to an object by demodulating and knowing a time until a reflected pulse returns based on the demodulated signal, the voltage level of the demodulated signal is set to a first threshold voltage. First comparing means for comparing the voltage level of the demodulated signal with a second threshold voltage higher than the first threshold voltage; and comparing the voltage level of the demodulated signal with a second threshold voltage. a third comparing means for comparing the higher third threshold voltage than the hold voltage, if the voltage level of the demodulated signal exceeds said third threshold voltage See, ultrasonic distance measuring apparatus characterized by comprising a distance calculating means for calculating the distance to the object based on the timing of the output from the first and second comparison means.
スレッシュホールド電圧が上記第２スレッシュホールド
電圧の２倍以上に設定されている超音波距離測定装置。3. The method of claim 1 or 2, the third
An ultrasonic distance measuring device in which a threshold voltage is set to be twice or more of the second threshold voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34612793A JP3291102B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Ultrasonic distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34612793A JP3291102B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Ultrasonic distance measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181249A JPH07181249A (en) | 1995-07-21 |
| JP3291102B2 true JP3291102B2 (en) | 2002-06-10 |
Family
ID=18381319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34612793A Expired - Fee Related JP3291102B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Ultrasonic distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291102B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014106463A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Sick Ag | Distance measuring sensor and method for detection and distance determination of objects |
| JP2016080651A (en) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Reception time estimation device |
| US11378687B2 (en) * | 2016-04-05 | 2022-07-05 | Sony Corporation | Distance measurement apparatus and distance measurement method |
| TWI678547B (en) * | 2018-11-19 | 2019-12-01 | 廣達電腦股份有限公司 | Environmental detection device and environmental detection method using the same |
| TW202021377A (en) * | 2018-11-23 | 2020-06-01 | 廣達電腦股份有限公司 | Environmental detection system and sound control method using the same |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34612793A patent/JP3291102B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07181249A (en) | 1995-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3224286B2 (en) | Temperature measurement device using ultrasonic waves | |
| US9146307B2 (en) | Ultrasonic detection device | |
| JPH0568668B2 (en) | ||
| JP3291102B2 (en) | Ultrasonic distance measuring device | |
| US5206838A (en) | Ultrasonic transducer | |
| JPS6310793B2 (en) | ||
| JP3068674B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
| JPS6349196B2 (en) | ||
| JP2001333890A (en) | Method of computing pulse rate | |
| JP3068673B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
| JPS6015143Y2 (en) | Aircraft noise determination device | |
| JP2646944B2 (en) | Partial discharge determination method | |
| JP3100068B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
| JP3479145B2 (en) | Ultrasonic measurement device | |
| JPS592550Y2 (en) | snow gauge | |
| JPS642905B2 (en) | ||
| JPH03180794A (en) | Method and instrument for ultrasonic distance measurement | |
| JPH0560072B2 (en) | ||
| JPS6388477A (en) | Ultrasonic measuring apparatus | |
| JPH0135309B2 (en) | ||
| JP3999346B2 (en) | Ultrasonic vehicle detector and vehicle detection method | |
| JPS6339659Y2 (en) | ||
| JPH07128349A (en) | Speed detector | |
| JPH10197578A (en) | Pulse detecting method and device using it | |
| JPH0815428A (en) | Ultrasonic wave distance sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110322 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |