JP2000088960A - Transmitter / receiver separate reflection type ultrasonic distance measuring device - Google Patents
Transmitter / receiver separate reflection type ultrasonic distance measuring deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な回路構成で、信頼性高く、測定距離を
長くでき、測定精度を向上できる送受信分離型反射方式
の超音波距離測定装置を提供する。
【解決手段】 超音波送信機1におけるCPU本体16
2は、送信用超音波センサの発振開始とともに、分周回
路166からの分周パルスで計時を開始する。超音波セ
ンサ3から放射された超音波は距離測定対象物体で反射
されて受信用超音波センサ13で検出される。測距感度
補正回路114は超音波センサ13からの信号を感度補
正データに基づいて感度を補正する。検波回路130は
A/DC132で構成され、感度補正された信号を包絡
線検波する。CPU本体162は検波信号を信号処理し
て正確な反射波の受信を検出し、上記計時を停止する。
CPU本体162はさらに、測定した時間に基づいて測
定対象物体7と超音波センサ3との距離を計算する。
(57) [Problem] To provide an ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separation type reflection type capable of increasing the measuring distance with high reliability, having a simple circuit configuration, and improving the measuring accuracy. SOLUTION: CPU main body 16 in ultrasonic transmitter 1
Reference numeral 2 indicates the start of clocking with the frequency division pulse from the frequency division circuit 166 at the same time as the start of oscillation of the transmission ultrasonic sensor. The ultrasonic wave radiated from the ultrasonic sensor 3 is reflected by the object whose distance is to be measured, and is detected by the ultrasonic sensor 13 for reception. The ranging sensitivity correction circuit 114 corrects the sensitivity of the signal from the ultrasonic sensor 13 based on the sensitivity correction data. The detection circuit 130 includes an A / DC 132, and performs envelope detection on the signal whose sensitivity has been corrected. The CPU main body 162 performs signal processing on the detection signal, detects the reception of an accurate reflected wave, and stops the timing.
The CPU main body 162 further calculates the distance between the measurement target object 7 and the ultrasonic sensor 3 based on the measured time.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は超音波センサを用い
て距離を測定する送受信分離型反射方式の超音波距離測
定装置に関する。より特定的には、本発明は、超音波セ
ンサを2個用いて距離測定を行う送受信分離型反射方式
の超音波距離測定装置において簡単な回路構成で、長い
距離を測定可能にする技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission / reception separation type ultrasonic distance measuring apparatus for measuring a distance using an ultrasonic sensor. More specifically, the present invention relates to a technology that enables a long distance to be measured with a simple circuit configuration in a transmission / reception separated-type reflection-type ultrasonic distance measuring apparatus that performs distance measurement using two ultrasonic sensors.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波センサを用いた距離測定方法は知
られている。そのような超音波センサによる距離測定方
式としては、1つの超音波センサを送信と受信の両方に
用いる単眼方式の距離測定装置と、送信用超音波センサ
と受信用超音波センサとを独立に用いる送受信分離型反
射方式の超音波距離測定装置とに大別できる。2. Description of the Related Art A distance measuring method using an ultrasonic sensor is known. As a distance measurement method using such an ultrasonic sensor, a monocular distance measurement device using one ultrasonic sensor for both transmission and reception, and a transmission ultrasonic sensor and a reception ultrasonic sensor are used independently. It can be roughly classified into a transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring device.
【0003】単眼方式の距離測定装置は、超音波センサ
が1個だけなので、超音波センサの価格が低価格になる
という利点がある。しかしながら、超音波センサを送信
と受信に共用するので、送信タイミングと受信タイミン
グで回路を切り換える必要がある他、短い距離の測定が
困難になる場合がある。[0003] The monocular distance measuring device has an advantage that the price of the ultrasonic sensor is reduced because only one ultrasonic sensor is used. However, since the ultrasonic sensor is used for both transmission and reception, it is necessary to switch circuits between transmission timing and reception timing, and it may be difficult to measure a short distance.
【0004】送受信分離型反射方式の超音波距離測定装
置は送信用超音波センサと受信用超音波センサとを独立
して設けた2眼方式の超音波距離測定装置であり、上述
した単眼方式の距離測定装置の問題を克服する。本願発
明は送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置に関す
る。図1は送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置
の構成図である。この送受信分離型反射方式の超音波距
離測定装置は、超音波送信機1、送信用超音波センサ3
および送信用ホーンアンテナ5を有する送信側と、超音
波受信機11、受信用超音波センサ13および受信用ホ
ーンアンテナ15を有する受信側とで構成されている。
この送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置は、送
信側および受信側はある装置、たとえば、車両に搭載さ
れていて、車両から距離測定対象物体7までの距離を測
定するのに使用する。The transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus is a binocular ultrasonic distance measuring apparatus in which a transmitting ultrasonic sensor and a receiving ultrasonic sensor are independently provided. Overcome the problems of distance measuring devices. The present invention relates to a transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus. FIG. 1 is a configuration diagram of a transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus. The transmission / reception separation type ultrasonic distance measuring apparatus includes an ultrasonic transmitter 1, an ultrasonic sensor 3 for transmission.
And a transmitting side having a transmitting horn antenna 5 and a receiving side having an ultrasonic receiver 11, a receiving ultrasonic sensor 13 and a receiving horn antenna 15.
The transmission / reception-type reflection type ultrasonic distance measuring apparatus is mounted on a certain device, for example, a vehicle, on the transmitting side and the receiving side, and is used to measure the distance from the vehicle to the distance measuring object 7.
【0005】送信用超音波センサ3の中心軸(または送
信用ホーンアンテナ5の指向の中心軸)と、受信用超音
波センサ13の中心軸(または受信用ホーンアンテナ1
5の指向の中心軸)とのなす角度θは極力0に近いほう
が好ましい。角度θが大きくなると、送信用超音波セン
サ3から放射され距離測定対象物体7で反射した超音波
の受信が困難になるからである。また、送信用ホーンア
ンテナ5および受信用ホーンアンテナ15を用いて距離
測定環境の周囲の雑音を極力排除している。さらに受信
用ホーンアンテナ15を用いて反射超音波を集束させて
いる。送信用超音波センサ3の振動の影響を極力回避す
る観点から、送信用超音波センサ3の搭載基板と受信用
超音波センサ13の搭載基板とは分離しておくことが望
ましい。[0005] The central axis of the transmitting ultrasonic sensor 3 (or the central axis of the directivity of the transmitting horn antenna 5) and the central axis of the receiving ultrasonic sensor 13 (or the receiving horn antenna 1).
It is preferable that the angle? This is because, when the angle θ increases, it becomes difficult to receive the ultrasonic waves emitted from the transmitting ultrasonic sensor 3 and reflected by the distance measurement target object 7. The transmission horn antenna 5 and the reception horn antenna 15 are used to minimize noise around the distance measurement environment. Further, the reflected ultrasonic waves are focused using the receiving horn antenna 15. From the viewpoint of minimizing the influence of the vibration of the transmitting ultrasonic sensor 3, it is desirable that the mounting substrate of the transmitting ultrasonic sensor 3 and the mounting substrate of the receiving ultrasonic sensor 13 be separated.
【0006】送信用超音波センサ3としては、圧電セラ
ミック式超音波センサ、たとえば、ニオブ酸リチウムな
どの圧電センサを用いることができる。その場合、送信
用超音波センサ3の励起電圧はたとえば、発振周波数4
0KHzのとき約100V(rms)である。受信用超
音波センサ13も、送信用超音波センサ3と同様、圧電
セラミック式超音波センサ、たとえば、ニオブ酸リチウ
ムなどの圧電センサを用いることができる。As the transmitting ultrasonic sensor 3, a piezoelectric ceramic ultrasonic sensor, for example, a piezoelectric sensor such as lithium niobate can be used. In this case, the excitation voltage of the transmitting ultrasonic sensor 3 is, for example, 4
It is about 100 V (rms) at 0 KHz. Similarly to the transmission ultrasonic sensor 3, the reception ultrasonic sensor 13 can use a piezoelectric ceramic ultrasonic sensor, for example, a piezoelectric sensor such as lithium niobate.
【0007】図1に図解した送受信分離型反射方式の超
音波距離測定装置における距離測定方法を述べる。超音
波送信機1が送信用超音波センサ3を励起させて送信用
超音波センサ3から超音波を発生させる。送信用超音波
センサ3からの超音波は送信用ホーンアンテナ5を介し
て距離測定対象物体7に向けて指向され距離測定対象物
体7に当たる。距離測定対象物体7で反射した超音波は
受信用ホーンアンテナ15を介して受信用超音波センサ
13に入射し、受信用超音波センサ13が、入射した超
音波のレベルに応じた電気信号を出力する。超音波受信
機11は、送信用超音波センサ3が超音波を放射し受信
用超音波センサ13で受信するまでの時間を測定し、こ
の測定時間から距離測定対象物体7と送信用超音波セン
サ3との間の距離を算出する。測定すべき距離Lxは下
記式に基づいて計算できる。A distance measuring method in the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus illustrated in FIG. 1 will be described. The ultrasonic transmitter 1 excites the transmission ultrasonic sensor 3 to generate an ultrasonic wave from the transmission ultrasonic sensor 3. Ultrasonic waves from the transmission ultrasonic sensor 3 are directed toward the distance measurement target object 7 via the transmission horn antenna 5 and strike the distance measurement target object 7. The ultrasonic wave reflected by the distance measurement target object 7 is incident on the receiving ultrasonic sensor 13 via the receiving horn antenna 15, and the receiving ultrasonic sensor 13 outputs an electric signal according to the level of the incident ultrasonic wave. I do. The ultrasonic receiver 11 measures the time from when the transmission ultrasonic sensor 3 radiates ultrasonic waves to when it is received by the reception ultrasonic sensor 13, and from this measurement time, the distance measurement target object 7 and the transmission ultrasonic sensor 3 is calculated. The distance Lx to be measured can be calculated based on the following equation.
【0008】 Lx=(V×S)/2 ・・・(1) ただし、Vは超音波の空気中、温度tにおける伝搬速度
である。 V=331.5+0.6t (m/秒) Sは送信用超音波センサ3の発振開始から、受信用超音
波センサ13で最初の反射波を受信したときまでの時間
である。Lx = (V × S) / 2 (1) where V is the propagation speed of the ultrasonic wave in the air at the temperature t. V = 331.5 + 0.6t (m / sec) S is the time from the start of oscillation of the transmitting ultrasonic sensor 3 to the time when the receiving ultrasonic sensor 13 receives the first reflected wave.
【0009】この測定時の温度は、基準の温度、たとえ
ば、t=20°Cにおける超音波の伝搬速度について測
定する。t=20°Cのときの超音波の伝搬速度Vは3
32.7(m/秒)である。The temperature at the time of this measurement is measured with respect to a reference temperature, for example, the propagation speed of the ultrasonic wave at t = 20 ° C. The propagation velocity V of the ultrasonic wave at t = 20 ° C. is 3
32.7 (m / sec).
【0010】図1に図解した送受信分離型反射方式の超
音波距離測定装置において、送信用超音波センサ3およ
び受信用超音波センサ13としては、車両などに使用す
るときは、室外における風雨に耐えるため防滴型の超音
波センサを用いることが多い。防滴型の超音波センサは
カバーが設けられているから、総合利得を低下させる。
したがって、送信用超音波センサ3および受信用超音波
センサ13に防滴型超音波センサを用いた場合、距離測
定範囲は短くなる。たとえば、防滴型の超音波センサを
用いて安定に距離測定(測距)を行う場合、通常、4〜
5m程度の測距にしか適用できない。しかしながら車両
の接近センサとして送受信分離型反射方式の超音波距離
測定装置を用いる場合などには、さらに長い距離の測定
も要望されており、防滴型超音波センサを用いた送受信
分離型反射方式の超音波距離測定装置の改善が要望され
ていた。In the ultrasonic distance measuring apparatus of the transmission / reception separated type reflection type illustrated in FIG. 1, when the transmitting ultrasonic sensor 3 and the receiving ultrasonic sensor 13 are used in a vehicle or the like, they can withstand wind and rain outdoors. Therefore, a drip-proof ultrasonic sensor is often used. The drip-proof type ultrasonic sensor is provided with a cover, so that the overall gain is reduced.
Therefore, when a drip-proof ultrasonic sensor is used for the transmission ultrasonic sensor 3 and the reception ultrasonic sensor 13, the distance measurement range becomes short. For example, when performing distance measurement (ranging) stably using a drip-proof type ultrasonic sensor, usually 4 to
It can be applied only to distance measurement of about 5m. However, when using a transmission / reception separation type ultrasonic distance measuring device as a vehicle approach sensor, a longer distance measurement is also required, and a transmission / reception separation type reflection type reflection type using a drip-proof ultrasonic sensor is required. There has been a demand for an improved ultrasonic distance measuring device.
【0011】本願発明者は上述した問題を克服する方法
として、たとえば、1998年4月15日に出願した特
願平10−104812号、「送受信分離型反射方式の
超音波距離測定装置とその方法」において提案したよう
に、距離測定対象物体の種類および測定すべき距離に応
じて感度補正を行う方法と装置を提案した。As a method for overcoming the above-mentioned problems, the present inventor has disclosed, for example, Japanese Patent Application No. 10-104812, filed on April 15, 1998, entitled "Transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus and its method". And proposed a method and apparatus for performing sensitivity correction according to the type of the distance measurement target object and the distance to be measured.
【0012】そのような感度補正をも行った、超音波受
信機11について述べる。図2は送受信分離型反射方式
の超音波距離測定装置のうち、超音波受信機11の回路
構成を中心に図解した図である。超音波受信機11は、
前段増幅回路・バッファ回路110、高周波信号濾波回
路112、測距感度補正回路114、低周波信号濾波回
路・バッファ回路116、検波回路118、バッファ回
路/比較回路120、距離測定演算制御回路122を有
する。An ultrasonic receiver 11 which also performs such sensitivity correction will be described. FIG. 2 is a diagram mainly illustrating the circuit configuration of the ultrasonic receiver 11 in the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus. The ultrasonic receiver 11
It has a preamplifier / buffer circuit 110, a high-frequency signal filtering circuit 112, a ranging sensitivity correction circuit 114, a low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116, a detection circuit 118, a buffer circuit / comparison circuit 120, and a distance measurement operation control circuit 122. .
【0013】超音波受信機11の個々の回路の動作を述
べる。前段増幅回路・バッファ回路110は増幅回路を
有しており、受信用超音波センサ13からの微弱な電気
信号を、後段の回路で信号処理可能な所定レベルまで増
幅する。高周波信号濾波回路112は、前段増幅回路・
バッファ回路110で増幅した反射超音波に対応した信
号のうち、高周波成分を通過させ、低周波成分を除去す
る。これにより、距離測定対象物体7からの反射超音波
に含まれる低周波雑音が除去できる。測距感度補正回路
114は可変利得増幅回路を有しており、高周波信号濾
波回路112からの信号を感度補正する。この詳細は下
記に詳述する。低周波信号濾波回路・バッファ回路11
6は、その後段の検波回路118で検波可能なように、
測距感度補正回路114からの出力信号のうち低周波信
号成分を通過させる。検波回路118は、低周波信号濾
波回路・バッファ回路116からの出力信号を検波す
る。検波回路118における検波としては、たとえば、
包絡線検波を行う。ここでは、2倍検波を行う。バッフ
ァ回路/比較回路120は検波回路118で検波した連
続的な信号を順次ディジタルデータとして保存し、所定
のレベル信号と比較して受信した反射波が所定のレベル
以上のとき、希望する反射波が受信されたことを示す信
号を出力する。距離測定演算制御回路122は、送信用
超音波センサ3からの超音波発振から、バッファ回路/
比較回路120による受信波の受信までの時間を測定
し、式1に従って、距離を算出する。The operation of each circuit of the ultrasonic receiver 11 will be described. The pre-amplifier / buffer circuit 110 has an amplifying circuit, and amplifies a weak electric signal from the receiving ultrasonic sensor 13 to a predetermined level at which signal processing can be performed by a subsequent-stage circuit. The high-frequency signal filtering circuit 112 includes a preamplifier circuit
Among the signals corresponding to the reflected ultrasonic waves amplified by the buffer circuit 110, high-frequency components are passed and low-frequency components are removed. Thereby, low-frequency noise included in the reflected ultrasonic waves from the distance measurement target object 7 can be removed. The ranging sensitivity correction circuit 114 has a variable gain amplifier circuit, and corrects the sensitivity of the signal from the high frequency signal filtering circuit 112. This will be described in detail below. Low frequency signal filtering circuit / buffer circuit 11
6 is such that it can be detected by a detection circuit 118 at the subsequent stage.
The low frequency signal component of the output signal from the ranging sensitivity correction circuit 114 is passed. The detection circuit 118 detects an output signal from the low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116. As the detection in the detection circuit 118, for example,
Performs envelope detection. Here, double detection is performed. The buffer circuit / comparison circuit 120 sequentially stores the continuous signal detected by the detection circuit 118 as digital data, and compares the continuous signal with a predetermined level signal, and when the received reflected wave is higher than a predetermined level, a desired reflected wave is generated. It outputs a signal indicating that it has been received. The distance measurement calculation control circuit 122 receives the ultrasonic oscillation from the transmission ultrasonic sensor 3
The time until the reception wave is received by the comparison circuit 120 is measured, and the distance is calculated according to Equation 1.
【0014】なお、上記の実際の測定に先立って、距離
測定演算制御回路122において測距感度補正回路11
4において感度補正するための超音波センサ感度補正デ
ータを生成し、その超音波センサ感度補正データに基づ
いて測距感度補正回路114において受信超音波信号の
感度補正する。そのため、測距感度補正回路114で用
いる超音波センサ感度補正データを事前に収集してお
く。以下、その方法を述べる。送信用超音波センサ3を
駆動させ、測距感度補正回路114における感度補正を
しない状態で、受信用超音波センサ13の受信信号から
距離測定演算制御回路122において仮の距離を測定す
る。距離測定演算制御回路122は、求められた仮の距
離と、測距感度補正回路114で行う超音波センサ感度
補正データを生成して、測距感度補正回路114に設定
する。Prior to the above-mentioned actual measurement, the distance measurement sensitivity correction circuit 11
In step 4, the ultrasonic sensor sensitivity correction data for sensitivity correction is generated, and the sensitivity of the received ultrasonic signal is corrected in the ranging sensitivity correction circuit 114 based on the ultrasonic sensor sensitivity correction data. Therefore, the ultrasonic sensor sensitivity correction data used in the distance measurement sensitivity correction circuit 114 is collected in advance. Hereinafter, the method will be described. The transmission ultrasonic sensor 3 is driven, and the distance measurement calculation control circuit 122 measures a temporary distance from the reception signal of the reception ultrasonic sensor 13 in a state where the sensitivity correction in the distance measurement sensitivity correction circuit 114 is not performed. The distance measurement calculation control circuit 122 generates the obtained temporary distance and the ultrasonic sensor sensitivity correction data to be performed by the distance measurement sensitivity correction circuit 114, and sets the data in the distance measurement sensitivity correction circuit 114.
【0015】その後、再び、送信用超音波センサ3を駆
動する。受信用超音波センサ13で受信された信号は測
距感度補正回路114において感度補正される。その感
度補正された受信信号を検波回路118で検波して、検
波信号をバッファ回路/比較回路120を経由して、距
離測定演算制御回路122に送信し、距離測定演算制御
回路122で送信用超音波センサ3からの超音波の送信
から受信用超音波センサ13における反射波の受信まで
の時間から、式1に従って、実際の距離を算出する。Thereafter, the transmission ultrasonic sensor 3 is driven again. The signal received by the receiving ultrasonic sensor 13 is subjected to sensitivity correction in the ranging sensitivity correction circuit 114. The reception signal whose sensitivity has been corrected is detected by a detection circuit 118, and the detection signal is transmitted to a distance measurement operation control circuit 122 via a buffer circuit / comparison circuit 120, and is transmitted by the distance measurement operation control circuit 122. The actual distance is calculated from the time from the transmission of the ultrasonic wave from the acoustic wave sensor 3 to the reception of the reflected wave by the ultrasonic sensor for reception 13 according to the equation (1).
【0016】図3(A)は送受信分離型反射方式の超音
波距離測定装置における距離測定演算制御回路122の
1例としての回路図である。距離測定演算制御回路12
2は、上述した処理を行うため、演算制御ユニット(C
PU)1220と、この演算制御ユニット(CPU)1
220のクロック発振器としての水晶発振回路1221
と、タイミングパルス発生回路1223と、ナンドゲー
ト1225と、リセットパルス発生回路1227と、ラ
ッチパルス発生回路1229と、測距用パルス発生回路
1231とを有する。FIG. 3A is a circuit diagram showing an example of the distance measurement operation control circuit 122 in the transmission / reception separated type ultrasonic distance measurement apparatus. Distance measurement calculation control circuit 12
2 performs an operation control unit (C
PU) 1220 and this arithmetic and control unit (CPU) 1
Crystal oscillator circuit 1221 as clock oscillator 220
, A timing pulse generation circuit 1223, a NAND gate 1225, a reset pulse generation circuit 1227, a latch pulse generation circuit 1229, and a distance measurement pulse generation circuit 1231.
【0017】距離測定演算制御回路122の動作を述べ
る。図4(a)〜(g)は距離測定演算制御回路122
に関連した動作を説明する信号波形図である。リセット
パルス発生回路1227は、送信用超音波センサ3が発
振したときに、タイミングパルス発生回路1223から
のタイミングパルスに基づいてリセットパルスRp(図
4(f))を演算制御ユニット(CPU)1220に出
力し、CPU1220内のカウンタをリセットする。リ
セットされたカウンタは、その後、測距用パルス発生回
路1231から出力されたキャリア(図4(d))をナ
ンドゲート1225でタイミングパルス発生回路122
3からのタイミングパルスと論理演算したゲート化キャ
リアパルス(図4(e))の計数を開始する。バッファ
回路/比較回路120において受信波が正当な反射波と
判断したとき、タイミングパルス発生回路1223から
タイミングパルスが出力されて、ラッチパルス発生回路
1229はラッチパルスLp(図4(g))をCPU1
220に出力して、カウンタの計数を停止する。このカ
ウンタの計数値が検出物体7に向けて送信用超音波セン
サ3から超音波が発振され、受信用超音波センサ13で
反射波を受信するまでの時間(図4(a))となる。こ
の測定時間を用いて、式1に基づいて測距を行う。な
お、CPU1220は上述した測距処理の他、測距感度
補正回路114と協動して、補正処理を行う。水晶発振
回路1221は、CPU1220におけるクロックCL
Kの信号源である。The operation of the distance measurement calculation control circuit 122 will be described. 4A to 4G show the distance measurement calculation control circuit 122.
FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining an operation related to FIG. The reset pulse generation circuit 1227 sends a reset pulse Rp (FIG. 4F) to the arithmetic and control unit (CPU) 1220 based on the timing pulse from the timing pulse generation circuit 1223 when the transmission ultrasonic sensor 3 oscillates. Output and reset the counter in the CPU 1220. The reset counter then outputs the carrier (FIG. 4D) output from the ranging pulse generation circuit 1231 to the timing pulse generation circuit 122 by the NAND gate 1225.
The counting of the timing pulse from step 3 and the gated carrier pulse (FIG. 4E), which has been logically operated, is started. When the buffer circuit / comparison circuit 120 determines that the received wave is a proper reflected wave, a timing pulse is output from the timing pulse generation circuit 1223, and the latch pulse generation circuit 1229 outputs the latch pulse Lp (FIG. 4 (g)) to the CPU 1.
Output to 220 to stop counting by the counter. The count value of this counter is the time (FIG. 4A) until the ultrasonic wave is oscillated from the transmitting ultrasonic sensor 3 toward the detection object 7 and the reflected wave is received by the receiving ultrasonic sensor 13. Using this measurement time, distance measurement is performed based on Equation 1. Note that the CPU 1220 performs a correction process in cooperation with the distance measurement sensitivity correction circuit 114 in addition to the above-described distance measurement process. The crystal oscillation circuit 1221 is connected to the clock CL in the CPU 1220.
K signal source.
【0018】図3(B)は検波回路118およびバッフ
ァ回路/比較回路120の具体的な回路構成図である。
検波回路118は2個の検波用ダイオードD1およびD
2と、キャパシタC1で構成され、倍電圧整流回路とし
て入力信号を検波して、包絡線検波して、直流にする。
バッファ回路/比較回路120は、増幅回路および比較
回路として機能する演算増幅回路Aと、RC型フィルタ
R1,C2とが構成されている。バッファ回路120
は、検波回路118からの出力電圧と、タイミングパル
ス幅を決め受信波のレベルを示す基準タイミング信号と
比較する。FIG. 3B is a specific circuit configuration diagram of the detection circuit 118 and the buffer circuit / comparison circuit 120.
The detection circuit 118 has two detection diodes D1 and D2.
2 and a capacitor C1, and detects an input signal as a voltage doubler rectifier circuit, performs envelope detection, and converts the signal into a direct current.
The buffer circuit / comparison circuit 120 includes an operational amplification circuit A functioning as an amplification circuit and a comparison circuit, and RC filters R1 and C2. Buffer circuit 120
Compares the output voltage from the detection circuit 118 with a reference timing signal that determines the timing pulse width and indicates the level of the received wave.
【0019】バッファ回路/比較回路120の動作を図
5(a)〜(e)に図解する。図5(a)は計測幅を示
す波形図であり、図5(b)はタイミングパルス発生回
路1223から出力されるタイミングパルスの波形図で
あり、図5(c)はキャリアのパルス波形図であり、図
5(c)はキャリアの直接波と反射波との波形図であ
り、図5(d)は検波回路118における検波波形図て
あり、図5(e)は比較回路Aからの比較結果を示す信
号の波形図である。The operation of the buffer circuit / comparison circuit 120 is illustrated in FIGS. 5A is a waveform diagram showing a measurement width, FIG. 5B is a waveform diagram of a timing pulse output from the timing pulse generation circuit 1223, and FIG. 5C is a pulse waveform diagram of a carrier. FIG. 5C is a waveform diagram of a direct wave and a reflected wave of the carrier, FIG. 5D is a detection waveform diagram of the detection circuit 118, and FIG. FIG. 9 is a waveform diagram of a signal indicating a result.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】測距用パルス発生回路
1231のパルス発振周波数の1例として、図4(b)
に図解したように、f0=17.2KHzの場合、図4
(e)に図解した測距パルスの1パルスの時間の間に超
音波が伝搬する距離は、往復換算で約1cmとなる。そ
れ以上の測距の精度向上にはこの周波数を上げれば良い
が、キャリアの発振源としての測距用パルス発生回路1
231の安定度が要求されるため、測距用パルス発生回
路1231の回路部品の高精度品の選択や調整精度の向
上が必要なため、測距用パルス発生回路1231がコス
トアップになるという問題がある。FIG. 4B shows an example of the pulse oscillation frequency of the distance measuring pulse generation circuit 1231.
As shown in FIG. 4, when f0 = 17.2 KHz,
The distance over which the ultrasonic wave propagates during the time of one of the distance measurement pulses illustrated in FIG. It is sufficient to increase this frequency to further improve the accuracy of distance measurement. However, the distance measurement pulse generation circuit 1 as a carrier oscillation source is used.
Since the stability of the distance 231 is required, it is necessary to select a high-precision circuit component of the distance measuring pulse generation circuit 1231 and to improve the adjustment accuracy, so that the cost of the distance measurement pulse generation circuit 1231 increases. There is.
【0021】受信用超音波センサ13における受信信号
は検波回路118におけるダイオードD1,D2、およ
び、キャパシタC1、および、バッファ回路/比較回路
120におけるキャパシタC2および抵抗素子R1のば
らつきが大きいためタイミングパルス幅が正確ではな
い。その結果、バッファ回路/比較回路120における
比較結果がタイミング的に変動し、さらに、タイミング
パルス発生回路1223のタイミングパルスが不正確に
なることがある。その結果として、ダイオードD1,D
2、キャパシタC1のバラツキ等によりレベル変動が生
じて、図5(e)に図解した反射波コンパレータ出力が
時間変動し理論計算上、往復時間換算による測距距離に
誤差が加算され正確な測距難しいときがある。The received signal from the receiving ultrasonic sensor 13 has a timing pulse width due to large variations in the diodes D1 and D2 and the capacitor C1 in the detection circuit 118 and the capacitor C2 and the resistance element R1 in the buffer circuit / comparison circuit 120. Is not accurate. As a result, the comparison result in the buffer circuit / comparison circuit 120 may fluctuate in terms of timing, and the timing pulse of the timing pulse generation circuit 1223 may be inaccurate. As a result, diodes D1, D
2. The level fluctuation occurs due to the variation of the capacitor C1 and the like, and the output of the reflected wave comparator illustrated in FIG. 5E fluctuates with time. In theory, an error is added to the distance measured by round trip time conversion, and accurate distance measurement is performed. Sometimes it is difficult.
【0022】超音波の周波数領域は、外来ノイズが多く
存在しており、受信側では送信用超音波センサ3の発振
周波数とかけ離れた周波数でも入力レベルが大きいと受
信してしまうため、測距の誤差が大きくなることがあ
る。The frequency range of the ultrasonic wave contains a lot of extraneous noise, and the receiving side receives a signal having a large input level even at a frequency far from the oscillation frequency of the transmitting ultrasonic sensor 3. The error may increase.
【0023】以上は、測距感度補正回路114を設けた
場合について述べたが、測距感度補正回路114を設け
ない場合でも、距離測定範囲が短くなるということを除
いて、上述した問題に遭遇する。すなわち、測距感度補
正回路114の存在に関係なく、図3(A)の距離測定
演算制御回路122の回路構成をとると、上述した問題
に遭遇する。In the above description, the case where the ranging sensitivity correction circuit 114 is provided has been described. However, even when the ranging sensitivity correction circuit 114 is not provided, the above-described problem is encountered except that the distance measurement range is shortened. I do. That is, the above-described problem is encountered when the circuit configuration of the distance measurement calculation control circuit 122 shown in FIG.
【0024】本発明の目的は、測距感度補正を行うか否
かに係わりなく、回路構成を簡単にして、より正確な測
距を可能とする送受信分離型反射方式の超音波距離測定
装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separated type, which enables a more accurate distance measurement by simplifying the circuit configuration regardless of whether or not to perform distance measurement sensitivity correction. To provide.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信用
超音波センサから放射された超音波が距離測定対象物体
で反射され、該反射した超音波を受信用超音波センサで
受信し、超音波の送信から超音波の受信までの時間を測
定し、該計測時間から前記送信用超音波センサまたは前
記受信用超音波センサから前記距離測定対象物体までの
距離を測定する送受信分離型反射方式の超音波距離測定
装置であって、該超音波距離測定装置は、前記送信用超
音波センサの駆動制御を行う送信装置と、前記受信用超
音波センサからの信号を処理して距離測定を行う受信装
置と、前記送信装置と前記受信装置の制御を行う制御手
段とを有し、前記受信装置は、包絡線検波手段と、演算
処理手段と、該演算処理手段のクロック信号発生回路と
を有し、前記演算処理手段は、前記クロック信号発生回
路からの原発振信号を分周する分周回路と、該分周回路
からの分周クロックを計数する計数手段と、前記包絡線
検波手段からの包絡線検波信号から正規な受信信号を検
出する受信信号検出手段と、前記計数手段において、前
記超音波の発振から前記受信信号の検出まで、前記計数
手段で前記分周信号を計数させる計数制御手段と、計数
した結果から、距離を算出する距離算出手段とを有する
送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置が提供され
る。According to the present invention, an ultrasonic wave radiated from a transmitting ultrasonic sensor is reflected by a distance measuring object, and the reflected ultrasonic wave is received by a receiving ultrasonic sensor. A transmission / reception separated reflection method that measures time from transmission of ultrasonic waves to reception of ultrasonic waves, and measures the distance from the ultrasonic sensor for transmission or the ultrasonic sensor for reception to the distance measurement target object from the measurement time. The ultrasonic distance measuring device, wherein the ultrasonic distance measuring device performs a distance measurement by processing a signal from the transmitting ultrasonic sensor for controlling the driving of the transmitting ultrasonic sensor and a signal from the receiving ultrasonic sensor. A receiving device, and control means for controlling the transmitting device and the receiving device, the receiving device comprising: an envelope detection means; an arithmetic processing means; and a clock signal generation circuit of the arithmetic processing means. And the operation A frequency dividing circuit for dividing the frequency of the original oscillation signal from the clock signal generating circuit, a counting means for counting the frequency-divided clock from the frequency dividing circuit, and an envelope detection signal from the envelope detecting means. Receiving signal detecting means for detecting a normal received signal from, and counting means for counting the frequency-divided signal by the counting means, from the oscillation of the ultrasonic wave to the detection of the received signal, in the counting means. From the result, there is provided an ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separated type reflection type having a distance calculating means for calculating a distance.
【0026】好ましくは、前記包絡線検波手段は、アナ
ログ/ディジタル変換回路を含む。Preferably, the envelope detection means includes an analog / digital conversion circuit.
【0027】好ましくは、前記演算処理手段は、前記包
絡線検波手段に入力される信号の周波数成分を監視し、
所定の周波数成分の信号が前記包絡線検波手段に印加さ
れるとき、前記包絡線検波手段を実質に動作させる。Preferably, said arithmetic processing means monitors a frequency component of a signal inputted to said envelope detection means,
When a signal of a predetermined frequency component is applied to the envelope detection means, the envelope detection means is substantially operated.
【0028】また、前記送信用超音波センサは防滴型送
信用超音波センサであり、前記受信用超音波センサは防
滴型受信用超音波センサである。好ましくは、前記受信
装置は、前記包絡線検波手段の前段に、前記受信用超音
波センサにおける受信信号の感度を補正する感度補正回
路を設け、前記包絡線検波手段は前記感度補正回路の出
力を検波する。The transmitting ultrasonic sensor is a drip-proof transmitting ultrasonic sensor, and the receiving ultrasonic sensor is a drip-proof receiving ultrasonic sensor. Preferably, the receiving device is provided with a sensitivity correction circuit for correcting the sensitivity of a reception signal in the ultrasonic sensor for reception at a stage preceding the envelope detection means, and the envelope detection means outputs an output of the sensitivity correction circuit. Detect.
【0029】好ましくは、アナログ/ディジタル変換回
路(A/DC)で代表される包絡線検波手段を用いて、
受信波形の原型を包絡線検波し、演算処理手段で信号処
理して正確な測距を行う。Preferably, using an envelope detection means represented by an analog / digital conversion circuit (A / DC),
The prototype of the received waveform is subjected to envelope detection, and signal processing is performed by arithmetic processing means to perform accurate ranging.
【0030】前記演算処理手段は、前記クロック信号発
生回路からの原発振信号を分周する分周回路と、該分周
回路からの分周クロックを計数する計数手段と、前記包
絡線検波手段からの包絡線検波信号から正規な受信信号
を検出する受信信号検出手段と、前記計数手段におい
て、前記超音波の発振から前記受信信号の検出まで、前
記計数手段で前記分周信号を計数させる計数制御手段
と、計数した結果から、距離を算出する距離算出手段と
で構成される。分周手段はたとえば、D型フリップ・フ
ロップで容易に構成でき、計数手段は演算処理手段の内
蔵するカウンタ回路で実現できる。その他の信号処理
は、演算処理手段、たとえば、マイクロコンピュータの
処理機能として遂行できる。The arithmetic processing means includes a frequency dividing circuit for dividing the frequency of the original oscillation signal from the clock signal generating circuit, a counting means for counting the frequency-divided clock from the frequency dividing circuit, and an envelope detecting means. Receiving signal detecting means for detecting a normal received signal from the envelope detection signal of the above, and counting control in which the counting means counts the frequency-divided signal from the oscillation of the ultrasonic wave to the detection of the received signal in the counting means. And a distance calculating means for calculating a distance from the counted result. The frequency dividing means can be easily constituted by, for example, a D-type flip-flop, and the counting means can be realized by a counter circuit incorporated in the arithmetic processing means. Other signal processing can be performed as a processing function of arithmetic processing means, for example, a microcomputer.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】第1の実施の形態 本発明の送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置の
第1の実施の形態として、図2および図3(A)に図解
した構成の超音波受信機11において、距離測定演算制
御回路122Aを図6の回路構成をした場合について述
べる。なお、本発明の送受信分離型反射方式の超音波距
離測定装置の前段部分の基本構成は、図1に図解した構
成となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment As a first embodiment of a transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus according to the present invention, an ultrasonic distance measuring apparatus having a configuration illustrated in FIGS. 2 and 3A is used. In the sound wave receiver 11, a case where the distance measurement calculation control circuit 122A has the circuit configuration of FIG. 6 will be described. Note that the basic configuration of the front part of the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus of the present invention is the configuration illustrated in FIG.
【0032】図6の超音波受信機11Aは、前段増幅回
路・バッファ回路110、高周波信号濾波回路112、
測距感度補正回路114、低周波信号濾波回路・バッフ
ァ回路116、検波回路130、距離測定演算制御回路
140を有する。検波回路130は、検波回路118に
該当する回路であるが、本実施の形態においては、アナ
ログ/ディジタル変換回路(A/DC)132で構成し
ている。上述した問題を孕んでいるバッファ回路/比較
回路120は削除されている。したがって、図3(B)
に図解した回路は削除されている。距離測定演算制御回
路140は、距離測定演算制御回路122に相当してい
るが、その構成は異なる。距離測定演算制御回路140
は、図3(A)の水晶発振回路1221に対応する水晶
発振回路150と、演算制御ユニット(CPU)122
0に対応する演算制御ユニット(CPU)160とを有
する。ただし、CPU160は、CPU1220とは異
なり、CPU本体162と、周波数判定回路164と、
バッファ回路165と、1/N分周回路166と、1/
M分周回路167とを有する。The ultrasonic receiver 11A shown in FIG. 6 includes a preamplifier / buffer circuit 110, a high-frequency signal filtering circuit 112,
It has a distance measurement sensitivity correction circuit 114, a low frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116, a detection circuit 130, and a distance measurement calculation control circuit 140. The detection circuit 130 is a circuit corresponding to the detection circuit 118. In the present embodiment, the detection circuit 130 includes an analog / digital conversion circuit (A / DC) 132. The buffer circuit / comparison circuit 120 having the above-mentioned problem has been eliminated. Therefore, FIG.
The circuit illustrated in FIG. The distance measurement calculation control circuit 140 corresponds to the distance measurement calculation control circuit 122, but has a different configuration. Distance measurement calculation control circuit 140
Are a crystal oscillation circuit 150 corresponding to the crystal oscillation circuit 1221 in FIG.
0 corresponding to an arithmetic control unit (CPU) 160. However, unlike the CPU 1220, the CPU 160 includes a CPU main body 162, a frequency determination circuit 164,
The buffer circuit 165, the 1 / N frequency dividing circuit 166,
And an M frequency dividing circuit 167.
【0033】図6に図解した超音波受信機11Aの動作
について述べる。図6に図解した超音波受信機11Aの
動作は、基本的には、図5(A)に図解した超音波受信
機11の動作と同様である。したがって、図6の超音波
受信機11Aの動作を説明する場合も、図4(a)〜
(g)および図5(a)〜(e)を参照する。The operation of the ultrasonic receiver 11A illustrated in FIG. 6 will be described. The operation of the ultrasonic receiver 11A illustrated in FIG. 6 is basically the same as the operation of the ultrasonic receiver 11 illustrated in FIG. Therefore, the operation of the ultrasonic receiver 11A shown in FIG.
(G) and FIGS. 5 (a) to 5 (e).
【0034】A/DC132は、低周波信号濾波回路・
バッファ回路116からの信号を所定のサンプリング周
波数でディジタル信号に変換する。A/DC132にお
ける変換信号は一種の包絡線検波信号となる。A/DC
132からの包絡線検波信号はCPU本体162に印加
されて、後述する受信信号の判断処理が行われる。本実
施の形態においては、バッファ回路/比較回路120に
おけるような単純な2値比較による受信波の識別を行わ
ず、忠実に低周波信号濾波回路・バッファ回路116か
らの信号をディジタル信号に変換するのみである。な
お、A/DC132は、正負の信号について変換するこ
となく、図5(d)に図解したように、絶対値または正
極側の信号のみ変換してもよい。そうすると、A/DC
132のビット数は少なくなるし、実質的に精度の低下
はない。The A / DC 132 is a low-frequency signal filtering circuit.
The signal from the buffer circuit 116 is converted into a digital signal at a predetermined sampling frequency. The converted signal in the A / DC 132 is a kind of envelope detection signal. A / DC
The envelope detection signal from 132 is applied to the CPU main body 162, and a received signal determination process described later is performed. In the present embodiment, the signal from the low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116 is faithfully converted into a digital signal without identifying the received wave by a simple binary comparison as in the buffer circuit / comparing circuit 120. Only. In addition, the A / DC 132 may convert only the absolute value or the signal on the positive electrode side as illustrated in FIG. 5D without converting the positive and negative signals. Then, A / DC
The number of bits of 132 is reduced, and the accuracy is not substantially reduced.
【0035】バッファ回路165は水晶発振回路150
からの周波数f0の原発振信号を1/N分周回路166
および1/M分周回路167に出力する。水晶発振回路
150の原周波数f0としては、1MHz、4MHzな
どである。このように、もともと、安定度が高く、高い
周波数発振源として、CPU160用の水晶発振回路1
50が存在しているので、この水晶発振回路150を活
用すれば、高い価格の周波数発振源を設ける必要がな
い。The buffer circuit 165 includes the crystal oscillation circuit 150
The original oscillation signal of frequency f0 from the frequency divider 1 / N
And 1 / M frequency dividing circuit 167. The original frequency f0 of the crystal oscillation circuit 150 is 1 MHz, 4 MHz, or the like. As described above, the crystal oscillation circuit 1 for the CPU 160 is originally a highly stable and high frequency oscillation source.
Since the crystal oscillator 50 exists, if the crystal oscillation circuit 150 is utilized, it is not necessary to provide a high-priced frequency oscillation source.
【0036】1/N分周回路166は、周波数f0の原
発振信号を1/Nに分周して、周波数f1の第1キャリ
アパルス(図4(b))を生成する。1/M分周回路1
67は、周波数f0の原発振信号を1/Nに分周して、
周波数f1の第2キャリアパルス(図4(d))を生成
する。このように、水晶発振回路150および1/N分
周回路166、1/M分周回路167を用いることによ
り、図3(A)のタイミングパルス発生回路1223が
不要となる。なお、1/N分周回路166および1/M
分周回路167としては、たとえば、1/2分周回路の
場合、D型フリップ・フロップ1個で実現できるし、1
/4分周回路ならば2個のD型フリップ・フロップで実
現できるから、その回路構成は非常に簡単である。ま
た、そのような簡単な回路の場合、温度などの環境の変
化に影響を受けにくく、回路の安定度が高い。The 1 / N frequency dividing circuit 166 divides the frequency of the original oscillation signal of frequency f0 by 1 / N to generate a first carrier pulse of frequency f1 (FIG. 4B). 1 / M frequency dividing circuit 1
67 divides the frequency of the original oscillation signal of frequency f0 by 1 / N,
A second carrier pulse having a frequency f1 (FIG. 4D) is generated. As described above, by using the crystal oscillation circuit 150, the 1 / N frequency dividing circuit 166, and the 1 / M frequency dividing circuit 167, the timing pulse generating circuit 1223 in FIG. The 1 / N frequency dividing circuit 166 and 1 / M
For example, in the case of a 1/2 frequency dividing circuit, the frequency dividing circuit 167 can be realized by one D-type flip-flop.
Since a / 4 frequency divider can be realized by two D-type flip-flops, the circuit configuration is very simple. In addition, in the case of such a simple circuit, the circuit is hardly affected by environmental changes such as temperature, and the circuit has high stability.
【0037】さらに、高い周波数で発振する水晶発振回
路150と、1/N分周回路166および1/M分周回
路167において、任意の適切な分周比率で原周波数を
分周することにより、時間測定の精度を高めることがで
きる。その分周比の設定は上述したように、容易である
から、本実施の形態においては、容易に適切な分周比を
設定でき、高い精度の時間測定、ひいては、高い測距が
可能となる。Further, in the crystal oscillation circuit 150 which oscillates at a high frequency, and in the 1 / N frequency dividing circuit 166 and the 1 / M frequency dividing circuit 167, the original frequency is frequency-divided at any appropriate frequency dividing ratio. The accuracy of time measurement can be improved. Since the setting of the frequency division ratio is easy as described above, in the present embodiment, an appropriate frequency division ratio can be easily set, and high-precision time measurement and, consequently, high distance measurement can be performed. .
【0038】CPU本体162は、タイミングに応じ
て、1/N分周回路166からの第1キャリアパルスに
所定のゲート処理(論理処理)を行って、図4(c)に
図解したゲート化第1キャリアパルスを生成する。また
CPU本体162は、タイミングに応じて、1/M分周
回路167からの第2キャリアパルスに所定のゲート処
理(論理処理)を行って、図4(e)に図解したゲート
化第2キャリアパルスを生成する。CPU本体162
は、1/N分周回路166および1/M分周回路167
からのキャリアパルスに基づいて、リセットパルスRp
とラッチパルスLpとを生成し、これらのパルスに応じ
て、CPU本体162の内部のカウンタを動作させて、
送信用超音波センサ3の発振開始から、受信用超音波セ
ンサ13の受信までの時間を測定し、その測定結果か
ら、式1に基づいて、距離を算出する。その結果、図3
(A)の、ナンドゲート1225、リセットパルス発生
回路1227およびラッチパルス発生回路1229も不
要となる。The CPU main body 162 performs a predetermined gating process (logical process) on the first carrier pulse from the 1 / N frequency dividing circuit 166 according to the timing, and performs the gating process illustrated in FIG. Generate one carrier pulse. Further, the CPU main body 162 performs predetermined gating processing (logical processing) on the second carrier pulse from the 1 / M frequency dividing circuit 167 according to the timing, and performs the gating second carrier illustrated in FIG. Generate a pulse. CPU main body 162
Are 1 / N frequency dividing circuit 166 and 1 / M frequency dividing circuit 167
Reset pulse Rp based on the carrier pulse from
And a latch pulse Lp, and a counter inside the CPU main body 162 is operated in accordance with these pulses,
The time from the start of oscillation of the transmission ultrasonic sensor 3 to the reception of the reception ultrasonic sensor 13 is measured, and the distance is calculated from the measurement result based on Equation 1. As a result, FIG.
The NAND gate 1225, the reset pulse generation circuit 1227, and the latch pulse generation circuit 1229 of FIG.
【0039】周波数判定回路164は、低周波信号濾波
回路・バッファ回路116におけるクロックCLKを判
定し、その周波数が許容値の範囲内か否かを判定する。
低周波信号濾波回路・バッファ回路116におけるクロ
ックCLKの周波数がある範囲内ならば、正常な反射波
が受信されていることを示す。換言すれば、外部雑音な
どのときは、クロックCLKは正常ではないから、その
周波数は許容範囲に入らない。周波数判定回路164
は、正常な受信波が到来している場合に、A/DC13
2にサンプリング信号の印加、または、A/DC130
への入力信号のゲートを外して、A/DC130におい
て正常に低周波信号濾波回路・バッ ファ回路116か
らの信号を包絡線検波可能とする。このように、周波数
判定回路164によって外部雑音に対する信頼性が高ま
る。The frequency determination circuit 164 determines the clock CLK in the low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116 and determines whether or not the frequency is within a range of an allowable value.
If the frequency of the clock CLK in the low frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116 is within a certain range, it indicates that a normal reflected wave is being received. In other words, in the case of external noise or the like, the frequency of the clock CLK is not normal, and thus the frequency does not fall within the allowable range. Frequency judgment circuit 164
Is the A / DC 13 when a normal received wave is arriving.
2, application of a sampling signal or A / DC 130
The gate of the input signal to the A / DC 130 is removed so that the signal from the low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116 can be normally detected in the A / DC 130 by envelope detection. As described above, the frequency determination circuit 164 increases the reliability against external noise.
【0040】A/DC130からの包絡線検波信号をC
PU本体162において適切な信号処理を行うことがで
きる。その結果、反射波の検出レベルのばらつきを改善
することができる。特に本送受信分離型反射方式の超音
波距離測定装置を、例えば自動車等に適用した場合、路
面ノイズ、風切り音に起因する誤動作が生じなくなると
いう利点がある。また、基本構成を変えずに、送受信分
離型反射方式の超音波距離測定装置をロボットの手の感
触や薄い被測定物の検知や微細変位の測定等に利用する
事が可能である。The envelope detection signal from the A / DC 130 is represented by C
Appropriate signal processing can be performed in the PU main body 162. As a result, variation in the detection level of the reflected wave can be improved. In particular, when the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus is applied to, for example, an automobile, there is an advantage that a malfunction due to road surface noise and wind noise does not occur. Further, it is possible to use an ultrasonic distance measuring device of a transmission / reception-separation type reflection type without changing the basic configuration for the feel of a hand of a robot, detection of a thin object to be measured, measurement of minute displacement, and the like.
【0041】第2実施の形態 図7は本発明の第3実施の形態としての送受信分離型反
射方式の超音波距離測定装置のうち、超音波受信機11
Bの回路構成を中心に図解した図である。超音波受信機
11Aは、前段増幅回路・バッファ回路110、高周波
信号濾波回路112、測距感度補正回路114、低周波
信号濾波回路・バッファ回路116、図6に図解したと
同様の検波回路130、図6に図解したと同様の距離測
定演算制御回路140と、距離測定対象物体の種類設定
装置154および温度センサ156を有する。 Second Embodiment FIG. 7 shows an ultrasonic receiver 11 of a transmission / reception separated reflection type ultrasonic distance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram mainly illustrating the circuit configuration of FIG. The ultrasonic receiver 11A includes a preamplifier / buffer circuit 110, a high-frequency signal filtering circuit 112, a ranging sensitivity correction circuit 114, a low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116, a detection circuit 130 similar to that illustrated in FIG. A distance measurement calculation control circuit 140 similar to that illustrated in FIG. 6, a distance measurement target object type setting device 154 and a temperature sensor 156 are provided.
【0042】本実施の形態の送受信分離型反射方式の超
音波距離測定装置においては、特に、距離測定演算制御
回路140の距離測定演算制御回路140のCPU本体
162において測距感度補正回路114において感度補
正するための超音波センサ感度補正データを生成し、そ
の超音波センサ感度補正データに基づいて測距感度補正
回路114において受信超音波信号の感度補正するよう
にしている。超音波センサ感度補正データは距離測定対
象物体の種類設定装置154で設定された距離測定対象
物体7の種類、たとえば、金属とかコンクリートとか人
体と、CPU本体162で測定した距離に基づいて決定
される。そのため、事前に、超音波センサ感度補正デー
タのためのデータを収集しておき、記憶手段に記憶して
おく。In the ultrasonic distance measuring apparatus of the transmission / reception separated type reflection system according to the present embodiment, the sensitivity of the distance measuring sensitivity correcting circuit 114 in the CPU main body 162 of the distance measuring arithmetic control circuit 140 of the distance measuring arithmetic control circuit 140 is particularly high. Ultrasonic sensor sensitivity correction data for correction is generated, and the sensitivity of the received ultrasonic signal is corrected in the ranging sensitivity correction circuit 114 based on the ultrasonic sensor sensitivity correction data. The ultrasonic sensor sensitivity correction data is determined based on the type of the distance measurement target object 7 set by the distance measurement target object type setting device 154, for example, a metal, concrete, or human body, and a distance measured by the CPU main body 162. . Therefore, data for the ultrasonic sensor sensitivity correction data is collected in advance and stored in the storage unit.
【0043】上述したように、超音波センサ感度補正デ
ータを事前に収集しておく。実際の測定に際しては、ま
ず、送信用超音波センサ3を駆動させ、測距感度補正回
路114における感度補正をしない状態で、受信用超音
波センサ13の受信信号からCPU本体162において
仮の距離を測定する。CPU本体162はまた、求めら
れた仮の距離と、距離測定対象物体の種類設定装置15
4で設定した距離測定対象物体7の種類に応じて測距感
度補正回路114で行う超音波センサ感度補正データを
生成して、測距感度補正回路114に設定する。次い
で、再び、送信用超音波センサ3を駆動する。受信用超
音波センサ13で受信された信号は測距感度補正回路1
14において感度補正される。その感度補正された受信
信号を検波回路118で検波してCPU本体162で送
信から受信までの時間から実際の距離を算出する。As described above, the ultrasonic sensor sensitivity correction data is collected in advance. In the actual measurement, first, the transmission ultrasonic sensor 3 is driven, and the CPU main body 162 calculates the temporary distance from the reception signal of the reception ultrasonic sensor 13 without performing the sensitivity correction in the distance measurement sensitivity correction circuit 114. Measure. The CPU main body 162 also determines the determined temporary distance and the type setting device 15 of the distance measurement target object.
The ultrasonic sensor sensitivity correction data to be performed by the distance measurement sensitivity correction circuit 114 is generated in accordance with the type of the distance measurement target object 7 set in step 4, and is set in the distance measurement sensitivity correction circuit 114. Next, the transmission ultrasonic sensor 3 is driven again. The signal received by the ultrasonic sensor for reception 13 is a distance measurement sensitivity correction circuit 1
At 14, the sensitivity is corrected. The detection circuit 118 detects the sensitivity-corrected reception signal, and the CPU 162 calculates the actual distance from the time from transmission to reception.
【0044】距離測定対象物体の種類設定装置154
は、距離測定対象物体7の種別を設定する。温度センサ
156は受信用超音波センサ13が設置されている周囲
の温度(外気温度)を測定する。CPU本体162は温
度センサ126の検出温度を入力して、その時の超音波
の伝搬速度を算出し、そのときの伝搬速度で距離計算を
行う。その計算式は後述する。The type setting device 154 of the object whose distance is to be measured
Sets the type of the distance measurement target object 7. The temperature sensor 156 measures the ambient temperature (outside air temperature) where the receiving ultrasonic sensor 13 is installed. The CPU main body 162 receives the temperature detected by the temperature sensor 126, calculates the propagation speed of the ultrasonic wave at that time, and calculates the distance based on the propagation speed at that time. The calculation formula will be described later.
【0045】図7および図8を参照してメモリに記憶さ
れている超音波センサ感度補正データについて述べる。
送信用超音波センサ3から放射され距離測定対象物体7
に当たった超音波の反射波の強度(受信用超音波センサ
13における振幅)が距離測定対象物体7の種類によっ
て異なる。また同じ距離測定対象物体7についても、送
信用超音波センサ3または受信用超音波センサ13(以
下、超音波センサと簡略化する)と距離測定対象物体7
との間の距離に応じて受信用超音波センサ13の強度
(受信用超音波センサ13における振幅)が変化する。
すなわち、送信用超音波センサ3を同じ条件で励起させ
た超音波を距離測定対象物体7に当てた場合、距離測定
対象物体7の種類、材質、表面の粗さの度合いによっ
て、距離測定対象物体7から反射し受信用超音波センサ
13で受信される超音波の強度は変化する。たとえば、
距離測定対象物体7が表面が滑らかで固い金属の場合
と、表面が粗く金属より硬度が低いコンクリートの場合
とでは、受信用超音波センサ13で受信した受信波の信
号レベルは変化する。また、距離測定対象物体7が同じ
種類、たとえば、金属であっても、超音波センサと距離
測定対象物体7との距離が大きくなるに従って、受信用
超音波センサ13における反射超音波の振幅は低くな
る。The ultrasonic sensor sensitivity correction data stored in the memory will be described with reference to FIGS.
Distance measurement target object 7 radiated from the transmitting ultrasonic sensor 3
The intensity of the reflected wave of the ultrasonic wave (amplitude in the ultrasonic sensor 13 for reception) that varies with the type of the distance measurement target object 7 varies. The same distance measuring object 7 is also transmitted to the transmitting ultrasonic sensor 3 or the receiving ultrasonic sensor 13 (hereinafter simply referred to as an ultrasonic sensor) and the distance measuring object 7.
The intensity of the receiving ultrasonic sensor 13 (amplitude in the receiving ultrasonic sensor 13) changes according to the distance between.
That is, when an ultrasonic wave excited by the transmission ultrasonic sensor 3 under the same conditions is applied to the distance measurement target object 7, the distance measurement target object 7 depends on the type, material, and degree of surface roughness of the distance measurement target object 7. The intensity of the ultrasonic wave reflected by the ultrasonic wave 7 and received by the ultrasonic sensor 13 for reception changes. For example,
The signal level of the received wave received by the receiving ultrasonic sensor 13 changes between the case where the distance measurement target object 7 is a metal having a smooth surface and a hard metal and the case where the surface is rough and has a hardness lower than that of the metal. Further, even if the distance measurement target object 7 is of the same type, for example, metal, as the distance between the ultrasonic sensor and the distance measurement target object 7 increases, the amplitude of the reflected ultrasonic wave in the receiving ultrasonic sensor 13 decreases. Become.
【0046】そこで下記の測定を行う。 (1)まず、基準となる距離測定対象物体7、たとえ
ば、鏡のような超音波を理想的に反射する部材につい
て、基準の減衰特性を測定する。すなわち、距離測定対
象物体7として鏡を用い、送信用超音波センサ3から超
音波を当て、受信用超音波センサ13において受信し、
前段増幅回路・バッファ回路110、高周波信号濾波回
路112、測距感度補正回路114、低周波信号濾波回
路・バッファ回路116を通過し、検波回路130で検
波した信号を演算制御ユニット(CPU)160で包絡
線検波信号の最大振幅を検出して記憶する。この測定を
距離測定対象物体7と送信用超音波センサとの距離を種
々変更して行う。その結果として得られたデータが、基
準となる減衰特性データである。 (2)次いで、種々の距離測定対象物体7について、距
離測定対象物体7と送信用超音波センサ3との距離を種
々変えたときのデータを、上記同様、メモリに記憶して
いく。 (3)基準の減衰特性と、種々の距離測定対象物体7に
ついて測定したデータとを比較して基準減衰特性に対す
る減衰データを計算する。たとえば、基準減衰特性にお
ける最大振幅と、個々の距離測定対象物体7についての
減衰特性における最大振幅との差をそれぞれの距離測定
対象物体7の相対的な減衰特性として計算する。Therefore, the following measurement is performed. (1) First, a reference attenuation characteristic of a reference distance measurement target object 7, for example, a member such as a mirror that ideally reflects ultrasonic waves is measured. That is, a mirror is used as the distance measurement target object 7, an ultrasonic wave is applied from the transmission ultrasonic sensor 3, and the ultrasonic wave is received by the reception ultrasonic sensor 13,
A signal passed through the preamplifier / buffer circuit 110, the high-frequency signal filtering circuit 112, the ranging sensitivity correction circuit 114, the low-frequency signal filtering circuit / buffer circuit 116, and detected by the detection circuit 130 is processed by the arithmetic and control unit (CPU) 160. The maximum amplitude of the envelope detection signal is detected and stored. This measurement is performed by variously changing the distance between the distance measurement target object 7 and the transmission ultrasonic sensor. The data obtained as a result is reference attenuation characteristic data. (2) Next, for various distance measurement target objects 7, data obtained when the distance between the distance measurement target object 7 and the transmission ultrasonic sensor 3 is variously changed is stored in the memory in the same manner as described above. (3) The attenuation data for the reference attenuation characteristic is calculated by comparing the reference attenuation characteristic with data measured for various distance measurement target objects 7. For example, a difference between the maximum amplitude in the reference attenuation characteristic and the maximum amplitude in the attenuation characteristic of each distance measurement target object 7 is calculated as a relative attenuation characteristic of each distance measurement target object 7.
【0047】対象とする全ての距離測定対象物体7につ
いて、距離測定範囲について、上記処理を終了したら、
測定結果を整理して、距離測定対象物体7として鏡を用
いた場合との対比において、図8に曲線A、Bとして例
示した超音波減衰曲線を作成する。このように、距離測
定対象物体7がコンクリートと金属とでは減衰する度合
いが異なる。さらに、超音波センサと距離測定対象物体
7との距離が大きくなるにつれて、空気中を伝搬する反
射超音波の信号レベルが低下していく。反射超音波のレ
ベルが低下していくと、検波回路130における検波信
号のレベルが所定レベルに到達せず、CPU本体162
において反射超音波の受信が検出できない。そこで、測
距感度補正回路114において、図9を参照して述べ
る、下記のごとく感度補正を行う。When the above processing is completed for all the distance measurement target objects 7 for the distance measurement range,
By organizing the measurement results, an ultrasonic attenuation curve illustrated as curves A and B in FIG. 8 is created in comparison with the case where a mirror is used as the distance measurement target object 7. Thus, the degree of attenuation of the distance measurement target object 7 differs between concrete and metal. Further, as the distance between the ultrasonic sensor and the distance measurement target object 7 increases, the signal level of the reflected ultrasonic wave propagating in the air decreases. When the level of the reflected ultrasonic wave decreases, the level of the detection signal in the detection circuit 130 does not reach the predetermined level, and the CPU main unit 162
, The reception of the reflected ultrasonic wave cannot be detected. Therefore, the distance measurement sensitivity correction circuit 114 performs sensitivity correction as described below with reference to FIG.
【0048】ステップ11:ステップ10において作成
した超音波減衰特性から、図8に例示した超音波センサ
感度補正データ、すなわち、曲線C,Dで示される補正
データを生成する。 Step 11 : The ultrasonic sensor sensitivity correction data illustrated in FIG. 8, that is, correction data indicated by curves C and D is generated from the ultrasonic attenuation characteristics created in step 10.
【0049】図8において、原点0から右に延びる水平
線Eが、距離測定対象物体7として鏡のような超音波完
全反射特性を示す部材を用いた時の減衰特性を示す線で
ある。この線は恰も減衰なしのごとく表現されている
が、距離測定対象物体7が金属とかコンクリートのとき
の減衰特性に対する基準を示すものである。曲線Aは、
距離測定対象物体7がコンクリートである場合に、超音
波センサと距離測定対象物体7との距離が所定のとき、
鏡を距離測定対象物体7としたときの基準の減衰特性に
対する相対減衰特性を示す。たとえば、距離L1におい
ては、距離測定対象物体7がコンクリートの場合は、距
離測定対象物体7が鏡のときよりY〜Q1の量だけ減衰
している。曲線Bは、距離測定対象物体7が金属である
場合に、超音波センサと距離測定対象物体7との距離が
所定のとき、鏡を距離測定対象物体7としたときの基準
の減衰特性に対する相対減衰特性を示す。たとえば、距
離L1においては、距離測定対象物体7が金属の場合
は、距離測定対象物体7が鏡のときよりY〜Q2の量だ
け減衰している。In FIG. 8, a horizontal line E extending to the right from the origin 0 is a line indicating the attenuation characteristics when a member having ultrasonic perfect reflection characteristics such as a mirror is used as the object 7 for distance measurement. Although this line is expressed as if there is no attenuation, it shows a reference for the attenuation characteristic when the distance measuring object 7 is metal or concrete. Curve A is
When the distance measurement target object 7 is concrete, when the distance between the ultrasonic sensor and the distance measurement target object 7 is predetermined,
7 shows a relative attenuation characteristic with respect to a reference attenuation characteristic when a mirror is used as the distance measurement target object 7. For example, at the distance L1, when the distance measurement target object 7 is concrete, the distance measurement target object 7 is attenuated by an amount of Y to Q1 compared to when the distance measurement target object 7 is a mirror. Curve B indicates a relative relative attenuation characteristic with respect to a reference when the distance is between the ultrasonic sensor and the distance measuring object 7 when the distance measuring object 7 is a metal, and when the distance between the ultrasonic sensor and the distance measuring object 7 is predetermined. Shows attenuation characteristics. For example, at the distance L1, when the distance measurement target object 7 is a metal, the distance measurement target object 7 is attenuated by an amount of Y to Q2 compared to when the distance measurement target object 7 is a mirror.
【0050】曲線C,Dは減衰曲線A,Bの対応する超
音波センサ感度補正データを示している。曲線Cは線0
−Eを挟んで曲線Bと線対称な関係にあり、相対減衰量
Y−Q2に相当するY−P2だけ測距感度補正回路11
4において感度補正するデータを示している。曲線Dは
線0−Eを挟んで、曲線Bと線対称な関係にあり、相対
減衰量Y−Q1に相当するY−P1だけ測距感度補正回
路114において感度補正するデータを示している。C
PU本体162は曲線C,Dに基づく超音波センサ感度
補正データに従って受信用超音波センサ13で受信した
信号を補正する。反射による減衰が大きいほど測距感度
補正回路114における補正量を大きくする。Curves C and D show the ultrasonic sensor sensitivity correction data corresponding to the attenuation curves A and B, respectively. Curve C is line 0
-E is sandwiched between the curve B and the line B, and the distance measurement sensitivity correction circuit 11 is provided with YP2 corresponding to the relative attenuation YQ2.
4 shows data for sensitivity correction. The curve D has a line-symmetric relationship with the curve B with respect to the line 0-E, and shows data for which the distance measurement sensitivity correction circuit 114 performs sensitivity correction by YP1 corresponding to the relative attenuation YQ1. C
The PU main body 162 corrects the signal received by the receiving ultrasonic sensor 13 according to the ultrasonic sensor sensitivity correction data based on the curves C and D. As the attenuation due to reflection increases, the correction amount in the distance measurement sensitivity correction circuit 114 increases.
【0051】測距感度補正回路114における超音波セ
ンサ感度補正データによる補正の方法としては、測距感
度補正回路114を可変利得増幅回路で構成し、CPU
本体162からの超音波センサ感度補正データに基づい
て利得を変化させる。As a method of correction by the ultrasonic sensor sensitivity correction data in the distance measurement sensitivity correction circuit 114, the distance measurement sensitivity correction circuit 114 is constituted by a variable gain amplifier circuit,
The gain is changed based on the ultrasonic sensor sensitivity correction data from the main body 162.
【0052】ステップ12:生成した超音波センサ感度
補正データを演算制御ユニット(CPU)160のメモ
リに記憶する。 Step 12 : The generated ultrasonic sensor sensitivity correction data is stored in the memory of the arithmetic and control unit (CPU) 160.
【0053】個々の超音波距離測定装置における演算制
御ユニット(CPU)160のメモリに超音波センサ感
度補正データを記憶する方法としては、曲線C,Dで示
されるデータのブレークポイント(折れ点)をメモリに
記憶する。そして、後述する超音波センサ感度補正デー
タとして使用するときは、ブレークポイントのデータを
補間して使用する。As a method of storing the ultrasonic sensor sensitivity correction data in the memory of the arithmetic and control unit (CPU) 160 in each ultrasonic distance measuring apparatus, a break point (break point) of the data shown by the curves C and D is used. Store in memory. When used as ultrasonic sensor sensitivity correction data described later, break point data is interpolated and used.
【0054】実験によれば、送信用超音波センサ3およ
び受信用超音波センサ13に防滴型超音波センサを用い
た場合、本実施の形態に基づき、正確かつ安定して測定
可能な、超音波センサと距離測定対象物体7との距離
が、従来の4〜5mから、12〜15mに延長できた。
すなわち、測距感度補正回路114において超音波セン
サ感度補正データを用いて防滴型超音波センサの感度を
補正することにより、測定可能な距離が延びたことにな
る。また、第1の実施の形態において述べた回路の簡単
化と測距精度の向上、雑音などに対する信頼性の向上も
考慮すると、本実施の形態の送受信分離型反射方式の超
音波距離測定装置は、信頼性高く(回路の安定度が高
く)、高精度で、長い距離測定が可能となる。According to an experiment, when a drip-proof type ultrasonic sensor is used as the transmitting ultrasonic sensor 3 and the receiving ultrasonic sensor 13, an ultrasonic wave sensor capable of performing accurate and stable measurement based on the present embodiment. The distance between the sound wave sensor and the object 7 to be measured can be extended from 4 to 5 m to 12 to 15 m.
In other words, by correcting the sensitivity of the drip-proof ultrasonic sensor using the ultrasonic sensor sensitivity correction data in the distance measurement sensitivity correction circuit 114, the measurable distance is extended. Also, considering the simplification of the circuit described in the first embodiment, the improvement of the distance measurement accuracy, and the improvement of the reliability against noise, etc., the ultrasonic distance measuring apparatus of the transmission / reception separated type reflection type of the present embodiment is considered. High reliability (high circuit stability), high accuracy and long distance measurement are possible.
【0055】したがって、本実施の形態の送受信分離型
反射方式の超音波距離測定装置を、たとえば、車両に適
用すると、従来は車庫入れの場合の車庫の壁との衝突防
止などを主目的に適用したいたものが、車庫入れの衝突
防止のみならず種々の用途に適用できる。たとえば、本
実施の形態の送受信分離型反射方式の超音波距離測定装
置を、道路を走行しているときの前後の車両との距離測
定に適用できる。たとえば、道路を走行している前また
は、後ろの車両が、接近状態、たとえば、10m以内に
接近してきたことを検出できる。したがって、そのと
き、警報を出力すると、ドライバに警告を発することが
できる。ドライバへの警告としては、送受信分離型反射
方式の超音波距離測定装置を搭載しているドライバへの
接近状態の警報、後ろの車両が接近しすぎた場合に後ろ
の車両のドライバへの接近しすぎ警報を出力する場合な
どが考えられる。Therefore, when the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus according to the present embodiment is applied to, for example, a vehicle, the conventional purpose is to mainly prevent collision with a garage wall when the garage is placed. What is used can be applied not only to collision prevention in garages but also to various uses. For example, the ultrasonic transmission / reception-type reflection-type ultrasonic distance measuring apparatus according to the present embodiment can be applied to distance measurement between a preceding and following vehicle when traveling on a road. For example, it is possible to detect that a vehicle before or behind a road is approaching, for example, approaching within 10 m. Therefore, at that time, if an alarm is output, an alarm can be issued to the driver. As a warning to the driver, a warning of the approaching state of the driver equipped with the transmission / reception separate type reflection type ultrasonic distance measuring device, and the approach of the following vehicle to the driver if the following vehicle is too close. For example, a case where an excessive warning is output may be considered.
【0056】本発明の送受信分離型反射方式の超音波距
離測定方法と装置の実施に際しては上述した実施の形態
に限定されず、種々の変形態様をとることができる。た
とえば、図2、図3(A)、図6、図7に図解した測距
感度補正回路114は特に、距離測定範囲を長くすると
きには望ましいが、必須ではないから、測距感度補正回
路114を削除した、図6の回路構成をとることもでき
る。The implementation of the method for and apparatus for measuring the ultrasonic distance of the transmission / reception-separation type reflection type according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may take various modifications. For example, the distance measurement sensitivity correction circuit 114 illustrated in FIGS. 2, 3A, 6, and 7 is particularly desirable when the distance measurement range is lengthened, but is not essential. The deleted circuit configuration shown in FIG. 6 can be adopted.
【0057】また、送信用超音波センサ3および受信用
超音波センサ13としては、上記例示した圧電セラミッ
ク式超音波センサ、より特定的には、ニオブ酸リチウム
の圧電セラミック式超音波センサに限らず、その他、種
々の超音波センサを用いることができる。The transmitting ultrasonic sensor 3 and the receiving ultrasonic sensor 13 are not limited to the piezoelectric ceramic ultrasonic sensor exemplified above, more specifically, the lithium ceramic niobate piezoelectric ceramic ultrasonic sensor. In addition, various ultrasonic sensors can be used.
【0058】上述した制御装置21、超音波送信機1、
超音波受信機11、11Aの構成と動作、および、距離
測定演算制御回路140の構成と動作は例示であり、構
成およびその動作が上記例示した構成によって制限され
ることはない。The above-described control device 21, ultrasonic transmitter 1,
The configuration and operation of the ultrasonic receivers 11 and 11A and the configuration and operation of the distance measurement calculation control circuit 140 are examples, and the configuration and the operation are not limited by the above-described configuration.
【0059】以上、本発明の送受信分離型反射方式の超
音波距離測定方法と装置について、特に、送信用超音波
センサ3および受信用超音波センサ13を防滴型の超音
波センサを用いた場合の改善を例示したが、本発明は防
滴型超音波センサを用いた場合に限らず、通常の超音波
センサを用いた場合にも上述した効果を奏する。As described above, the ultrasonic distance measuring method and apparatus of the transmission / reception separated type reflection method according to the present invention, particularly when the transmission ultrasonic sensor 3 and the reception ultrasonic sensor 13 are drip-proof ultrasonic sensors. However, the present invention is not limited to the case where the drip-proof ultrasonic sensor is used, but also has the above-described effect when a normal ultrasonic sensor is used.
【0060】[0060]
【発明の効果】本発明によれば、簡単な回路構成で、信
頼性が高く、精度の高い距離測定が可能となる。According to the present invention, highly reliable and accurate distance measurement can be performed with a simple circuit configuration.
【0061】また本発明によれば、さらに、超音波セン
サの感度補正を適切に行うことにより、防滴型超音波セ
ンサを用いた場合でも、送受信分離型反射方式の超音波
距離測定の距離を長くすることができた。さらに、本発
明によれば、距離測定対象物体の種類か、距離に応じて
感度補正を行っているから、距離測定が確実かつ安定す
る。Further, according to the present invention, by appropriately correcting the sensitivity of the ultrasonic sensor, even when a drip-proof ultrasonic sensor is used, the distance of the ultrasonic distance measurement of the transmission / reception separation type reflection type can be reduced. Could be longer. Further, according to the present invention, since the sensitivity is corrected in accordance with the type of the distance measurement target object or the distance, the distance measurement is reliably and stably performed.
【図1】図1は送受信分離型反射方式の超音波距離測定
装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring apparatus.
【図2】図2は本発明の送受信分離型反射方式の超音波
距離測定装置の受信機の基本構成図である。FIG. 2 is a basic configuration diagram of a receiver of an ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separated type reflection type according to the present invention.
【図3】図3(A)は背景技術としての送受信分離型反
射方式の超音波距離測定装置における距離測定演算制御
回路の構成図であり、図3(B)は図3(A)における
検波回路およびバッファ回路/比較回路の回路構成図で
ある。3 (A) is a configuration diagram of a distance measurement arithmetic control circuit in a transmission / reception separated type reflection type ultrasonic distance measurement device as a background art, and FIG. 3 (B) is a detection diagram in FIG. 3 (A); FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a circuit and a buffer circuit / comparison circuit.
【図4】図4(a)〜(g)は図3(A)の送受信分離
型反射方式の超音波距離測定装置および、図6の送受信
分離型反射方式の超音波距離測定装置の動作を説明する
信号波形図である。4 (a) to 4 (g) show the operation of the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring device of FIG. 3 (A) and the operation of the transmission / reception separated type reflection type ultrasonic distance measuring device of FIG. 6; FIG. 4 is a signal waveform diagram to be described.
【図5】図5(a)〜(e)は図3(A)の送受信分離
型反射方式の超音波距離測定装置および、図6の送受信
分離型反射方式の超音波距離測定装置の動作を説明する
信号波形図である。5 (a) to 5 (e) show the operation of the transmission / reception separated type ultrasonic distance measuring device of FIG. 3 (A) and the operation of the transmission / reception separated type reflection type ultrasonic distance measuring device of FIG. 6; FIG. 4 is a signal waveform diagram to be described.
【図6】図6は本発明の第1の実施の形態としての送受
信分離型反射方式の超音波距離測定装置における距離測
定演算制御回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a distance measurement operation control circuit in the transmission / reception separated type ultrasonic distance measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図7】図7は本発明の第2の実施の形態としての送受
信分離型反射方式の超音波距離測定装置における距離測
定演算制御回路の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a distance measurement calculation control circuit in a transmission / reception separated type ultrasonic distance measurement apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図8】図8は図7の距離測定演算制御回路における補
正処理を行うための補正曲線である。FIG. 8 is a correction curve for performing a correction process in the distance measurement calculation control circuit of FIG. 7;
【図9】図9は超音波センサ感度補正データを得るため
の方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a method for obtaining ultrasonic sensor sensitivity correction data.
1・・超音波送信機 3・・送信用超音波センサ 5・・送信用ホーンアンテナ 7・・距離測定対象物体 11・・超音波受信機 110・・前段増幅回路・バッファ回路 112・・高周波信号濾波回路 114・・測距感度補正回路 116・・低周波信号濾波回路・バッファ回路 118・・検波回路 120・・バッファ回路/比較回路 122・・距離測定演算制御回路 130・・検波回路130 132・・アナログ/ディジタル変換回路 140・・距離測定演算制御回路 150・・水晶発振回路 160・・演算制御ユニット(CPU) 154・・距離測定対象物体の種類設定装置 156・・温度センサ 13・・受信用超音波センサ 15・・受信用ホーンアンテナ 21・・制御装置 1. Ultrasonic transmitter 3. Ultrasonic sensor for transmission 5. Horn antenna for transmission 7. Object to be measured for distance 11. Ultrasonic receiver 110. Preamplifier circuit / buffer circuit 112. High frequency signal Filtering circuit 114 Distance measuring sensitivity correction circuit 116 Low frequency signal filtering circuit / buffer circuit 118 Detection circuit 120 Buffer circuit / comparison circuit 122 Distance measurement arithmetic control circuit 130 Detection circuit 130 132・ Analog / digital conversion circuit 140 ・ ・ Distance measurement calculation control circuit 150 ・ ・ Crystal oscillation circuit 160 ・ ・ Calculation control unit (CPU) 154 ・ ・ Type setting device for distance measurement target object 156 ・ ・ Temperature sensor 13 ・ ・ Reception Ultrasonic sensor 15 ・ ・ Reception horn antenna 21 ・ ・ Control device
Claims (5)
が距離測定対象物体で反射され、該反射した超音波を受
信用超音波センサで受信し、超音波の送信から超音波の
受信までの時間を測定し、該計測時間から前記送信用超
音波センサまたは前記受信用超音波センサから前記距離
測定対象物体までの距離を測定する送受信分離型反射方
式の超音波距離測定装置であって、該超音波距離測定装
置は、 前記送信用超音波センサの駆動制御を行う送信装置と、 前記受信用超音波センサからの信号を処理して距離測定
を行う受信装置と、 前記送信装置と前記受信装置の制御を行う制御手段とを
有し、 前記受信装置は、 包絡線検波手段と、 演算処理手段と、 該演算処理手段のクロック信号発生回路とを有し、 前記演算処理手段は、 前記クロック信号発生回路からの原発振信号を分周する
分周回路と、 該分周回路からの分周クロックを計数する計数手段と、 前記包絡線検波手段からの包絡線検波信号から正規な受
信信号を検出する受信信号検出手段と、 前記計数手段において、前記超音波の発振から前記受信
信号の検出まで、前記計数手段で前記分周信号を計数さ
せる計数制御手段と、 計数した結果から、距離を算出する距離算出手段とを有
する送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置。An ultrasonic wave radiated from an ultrasonic sensor for transmission is reflected by an object to be measured, and the reflected ultrasonic wave is received by an ultrasonic sensor for reception. From transmission of ultrasonic waves to reception of ultrasonic waves An ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separation type reflection type that measures the time of the transmission ultrasonic sensor or the reception ultrasonic sensor from the measurement time to measure the distance from the distance measurement target object to the distance measurement target object, The ultrasonic distance measuring device includes: a transmitting device that performs drive control of the transmitting ultrasonic sensor; a receiving device that processes a signal from the receiving ultrasonic sensor to measure a distance; the transmitting device and the receiving device Control means for controlling the apparatus, the receiving apparatus comprises: an envelope detection means, an arithmetic processing means, and a clock signal generation circuit of the arithmetic processing means, wherein the arithmetic processing means comprises the clock Faith A frequency dividing circuit for dividing the frequency of the original oscillation signal from the generating circuit; a counting means for counting the frequency-divided clock from the frequency dividing circuit; and a normal reception signal detected from the envelope detection signal from the envelope detection means. Receiving signal detecting means, and counting means for counting the frequency-divided signal by the counting means from the oscillation of the ultrasonic wave to the detection of the receiving signal, wherein the distance is calculated from the counting result. An ultrasonic distance measuring apparatus of a transmission / reception separated type reflection type having a distance calculating means.
タル変換回路を含む請求項1記載の送受信分離型反射方
式の超音波距離測定装置。2. An ultrasonic distance measuring apparatus according to claim 1, wherein said envelope detection means includes an analog / digital conversion circuit.
に入力される信号の周波数成分を監視し、所定の周波数
成分の信号が前記包絡線検波手段に印加されるとき、前
記包絡線検波手段を実質に動作させる請求項2記載の送
受信分離型反射方式の超音波距離測定装置。3. The arithmetic processing unit monitors a frequency component of a signal input to the envelope detection unit, and when a signal of a predetermined frequency component is applied to the envelope detection unit, the envelope detection unit monitors the frequency component of the signal. 3. An ultrasonic distance measuring apparatus according to claim 2, wherein said means substantially operates.
音波センサであり、 前記受信用超音波センサは防滴型受信用超音波センサで
ある請求項1記載の送受信分離型反射方式の超音波距離
測定装置。4. The transmission / reception separation type reflection system according to claim 1, wherein the transmission ultrasonic sensor is a drip-proof transmission ultrasonic sensor, and the reception ultrasonic sensor is a drip-proof reception ultrasonic sensor. Ultrasonic distance measuring device.
段に、前記受信用超音波センサにおける受信信号の感度
を補正する感度補正回路を設け、 前記包絡線検波手段は前記感度補正回路の出力を検波す
る請求項4記載の送受信分離型反射方式の超音波距離測
定装置。5. The receiver according to claim 1, further comprising: a sensitivity correction circuit that corrects a sensitivity of a reception signal in the receiving ultrasonic sensor before the envelope detection means. 5. An ultrasonic distance measuring apparatus according to claim 4, wherein the output is detected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10258578A JP2000088960A (en) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Transmitter / receiver separate reflection type ultrasonic distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10258578A JP2000088960A (en) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Transmitter / receiver separate reflection type ultrasonic distance measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088960A true JP2000088960A (en) | 2000-03-31 |
Family
ID=17322205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10258578A Pending JP2000088960A (en) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Transmitter / receiver separate reflection type ultrasonic distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088960A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015028470A (en) * | 2013-06-27 | 2015-02-12 | 株式会社東芝 | Device, method and program for measuring spatial position |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258578A patent/JP2000088960A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015028470A (en) * | 2013-06-27 | 2015-02-12 | 株式会社東芝 | Device, method and program for measuring spatial position |
| US10725148B2 (en) | 2013-06-27 | 2020-07-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus, method and program for spatial position measurement |
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