JP3291102B2 - Ultrasonic distance measuring device - Google Patents
Ultrasonic distance measuring deviceInfo
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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.
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JP34612793A JP3291102B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Ultrasonic distance measuring device |
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