JP2001264419A

JP2001264419A - 距離検出装置

Info

Publication number: JP2001264419A
Application number: JP2000075635A
Authority: JP
Inventors: Sunao Awano; 直粟野; Yoichi Toguchi; 洋一戸口; Tetsuo Nishidai; 哲夫西臺; Yoshitaka Inoue; 義高井上
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP3433718B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検出距離を伸ばし、検出精度を向上させる。【解決手段】アンテナ２１ａは、対象物から反射され
た反射波を受信し、ゲイン制御部５１に出力する。ゲイ
ン制御部５１は、受信した反射波の距離に対応して信号
を増幅し、検波器５２に出力する。検波器５２は、ゲイ
ン制御部５１から入力された信号を検波し、時間伸長処
理部５３および制御部５５に出力する。制御部５５は、
検波器５２から入力された信号に基づいて、ピーク位置
を検出する。制御部５５は、ピーク位置を検出すると、
時間伸長処理部５３を制御し、検出されたピーク位置近
傍を密に、ピーク位置を複数回サンプリングさせ、サン
プリング結果をメモリ５５ａに記憶させる。制御部５５
は、累積加算処理部５４を制御し、複数回サンプリング
したサンプリング結果を累積加算処理させた後、全サン
プリング結果を信号処理部２２のA/D３１に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離検出装置に関
し、特に、微弱な電波で検出距離と精度を向上できるよ
うにした距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】距離検出装置が、船舶、航空、気象、ま
たは、プラントなどの産業機器用途に広く使用されてい
る。

【０００３】この距離検出装置としては、パルスレーダ
を応用したものが知られている。パルスレーダは、送波
として電磁波パルスを発生させ、対象物へ照射し、対象
物から反射されてくる反射波を受信し、送波の送信時刻
から反射波を受信した時刻の遅れ時間を計測することに
より、その遅れ時間に、電磁波の伝播速度を乗じること
により距離を算出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のパル
スレーダに使用される電波は、高出力電波が用いられて
いた。このため、高出力電波によって生じる妨害波が、
周囲に大きな影響を及ぼすことがあった。また、パルス
レーダとして使用する高出力電波は、その生成に必要と
されるエネルギーの消費が大きいという課題があった。

【０００５】そこで、この課題を解消させるため、電波
出力を小さくした微弱電波方式を用いることが提案され
た。これにより、高出力電波によって生じていた妨害波
などによる周囲への影響や、省電力化の問題は解消され
た。

【０００６】しかしながら、微弱電波方式では、対象物
に照射される電波の出力が弱いため、対象物により反射
された反射波の検出が困難なものとなった。すなわち、
電波の出力は、距離の２乗に反比例するという性質があ
るため、例えば、対象物までの距離が２倍となった場
合、往復距離は４倍となるので、反射波の受信レベル
は、電波を放射した時点での約１／１６にまで低下して
しまう。

【０００７】反射波は、実際には、受信した反射波の信
号を所定の掃引周期でサンプリングすることにより、低
周波化して検出されている。ところが、反射波の受信レ
ベルは、上述の理由から低下しているため、その受信レ
ベルは、背景ノイズとほぼ同等のレベルにまで低下して
いる。このため、十分なS/N（Signal to Noise Ratio）
が確保されず、検出距離を伸ばすことや、検出距離の精
度の向上が困難であるという課題があった。

【０００８】さらにそこで、この課題を解消させるた
め、サンプリングを複数回に渡って実施し、加算平均化
処理することによりノイズを低減させるという手法がと
られてきたが、この方法では、反射波のサンプリングを
計測範囲の全域に渡って、繰り返す必要があるので、そ
のサンプリングに時間が費やされる上、複数回サンプリ
ングされた膨大な処理データを扱うことにより、その処
理時間が、更に費やされてしまうという課題があった。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、反射波のピーク位置を検出し、検出された
ピーク位置に基づいてサンプリング範囲を限定し、必要
な部分のみを密にサンプリングすることにより、微弱電
波方式での検出距離を長くし、さらに、検出精度を向上
させるようにするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の距離検出装置
は、物体により反射された反射波の信号を受信する受信
手段と、受信手段により受信された反射波の信号に基づ
いて、ピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、ピ
ーク位置検出手段により検出されたピーク位置、およ
び、その近傍の信号を複数回サンプリングするサンプリ
ング手段と、サンプリング手段によりピーク位置、およ
び、その近傍で複数回サンプリングされた信号の加算平
均値を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】受信手段とは、例えば、図１のアンテナ２
１ａのことであり、アンテナ２１ｂから対象物に向けて
照射された電波のうち、対象物により反射された反射波
を受信し、受信した信号を低周波化部２２に出力するも
のである。

【００１２】ピーク位置検出手段とは、例えば、図２の
低周波化部２２の制御部５５のことであり、検波器５２
から入力された信号から、閾値を超える信号からピーク
位置を検出する。

【００１３】サンプリング手段とは、例えば、図２の低
周波化部２２の時間伸長処理部５３のことであり、ピー
ク位置検出手段により検出されたピーク位置に基づい
て、そのピーク位置、および、その近傍の信号を複数回
サンプリングして制御部５５に出力する。

【００１４】演算手段とは、例えば、図２の低周波化部
２２の累積加算処理部５４のことであり、サンプリング
手段によりピーク位置、および、その近傍で複数回サン
プリングされた信号の加算平均値を算出し制御部５５に
出力する。

【００１５】本発明の距離検出手段においては、物体に
より反射された反射波の信号が受信され、受信された反
射波の信号に基づいて、ピーク位置が検出され、検出さ
れたピーク位置、および、その近傍の信号が複数回サン
プリングされ、ピーク位置、および、その近傍で複数回
サンプリングされた信号の加算平均値が演算される。

【００１６】本発明の距離検出手段によれば、微弱な電
波を使用しても、検出距離と検出精度を向上させること
が可能となる。

【００１７】前記サンプリング手段には、ピーク位置検
出手段により検出されたピーク位置に基づいて、ピーク
位置近傍の信号のサンプリングの範囲を設定するサンプ
リング範囲設定手段をさらに設けるようにさせることが
できる。

【００１８】前記サンプリング手段には、ピーク位置検
出手段により検出されたピーク位置に基づいて、ピーク
位置近傍の範囲の信号のサンプリングの間隔を設定する
サンプリング間隔設定手段をさらに設けるようにさせる
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る液面レベル
計１の一実施の形態の構成を示すブロック図である。液
面レベル計１は、電波処理部１１と信号処理部１２から
構成されている。電波処理部１１のアンテナ２１ａは、
アンテナ２１ｂより照射された電波のうち、対象物P
（液面）により反射された反射波を受信し、受信した反
射波を高周波の信号として低周波化部２２に出力する。
低周波化部２２は、アンテナ２１ａより入力された高周
波の信号に時間伸長処理を施し、低周波化して信号処理
部１２のA/D（Analog/Digital変換器）３１に出力す
る。尚、低周波化部２２の詳細については、後述する。

【００２０】クロック発生器２３は、信号処理部１２の
電源３５より供給される電力により駆動し、クロック信
号を生成してパルス生成部２４に供給する。パルス生成
部２４は、クロック発生器２３より供給されたクロック
信号に基づいて、急峻なパルスを発生し、アンテナ２１
ｂに出力する。アンテナ２１ｂは、パルス生成部２４よ
り入力された急峻なパルスに基づいて、電波を発生し対
象物Ｐに向けて照射する。

【００２１】信号処理部１２のA/D３１は、電波処理部
１１の低周波化部２２より供給された低周波のアナログ
信号をディジタル信号に変換し演算部３２の送波除去部
４１に出力する。演算部３２の送波除去部４１は、アン
テナ２１ｂより照射された電波のうち、アンテナ２１ａ
により直接受信された信号、すなわち初めに送波の信号
を記憶し差分することで送波を除去し、対象物Ｐからの
反射波のみの信号にして演算処理部４２に出力する。

【００２２】演算処理部４２は、送波除去部４１より入
力された、反射波のみの信号を演算処理し、送波と反射
波の遅延時間から対象物Ｐまでの距離を求めると共に、
演算結果から液面までの検出距離データを生成して表示
部３４に出力する。

【００２３】表示部３４は、演算部３２の演算処理部４
２より入力された検出距離データを表示する。電源３５
は、電力を発生し、電波処理部１１の低周波化部２２、
クロック発生器２３、および、パルス生成部２４、並び
に、信号処理部１２のクロック発生器３３、演算部３
２、および、表示部３４に供給する。

【００２４】次に、図２を参照して、電波処理部１１の
低周波化部２２について説明する。

【００２５】低周波化部２２のゲイン制御部５１は、ア
ンテナ２１ａから入力された受信波の信号のゲインを制
御する。すなわち、アンテナ２１ｂから照射され、対象
物Ｐにより反射された反射波は、対象物Ｐまで距離の２
乗に反比例して減衰して受信されることになる。ゲイン
制御部５１は、反射波の受信距離、すなわち、受信波の
送波に対する遅れ時間に基づいてゲインを一定に制御
（タイムゲインコントロール）し、検波器５２に出力す
る。尚、ゲイン制御部５１の詳細については、後述す
る。

【００２６】検波器５２は、ゲイン制御部５１から入力
された信号を検波し、検波した信号を時間伸長処理部５
３および制御部５５に出力する。時間伸長処理部５３
は、制御部５５により指定されたサンプリングのタイミ
ングで、入力された高周波の信号をサンプリングするこ
とにより、入力された高周波の信号を時間伸長処理し
て、低周波の信号に変換し、制御部５５に出力する。
尚、時間伸長処理部５３については、後述する。

【００２７】累積加算処理部５４は、制御部５５により
制御され、制御部５５のメモリ５５ａに記憶されたサン
プリング結果のうち、同じサンプリング位置から複数回
サンプリングされたサンプリング結果を累積加算し、さ
らに、これを累積回数で除することにより平均値を求
め、制御部５５に出力する。尚、累積加算処理部５４に
ついては、詳細を後述する。

【００２８】制御部５５は、検波器５２から入力された
信号に基づいて、閾値を超えた信号を受信した場合に、
これをピーク位置として検出する。また、制御部５５
は、検出したピーク位置近傍のサンプリング範囲、サン
プリング間隔を決定し、この決定したサンプリング範囲
とサンプリング間隔に基づいて、時間伸長処理部５３を
制御して時間伸長処理を実行させる。さらに、制御部５
５は、時間伸長処理部５３より入力された各サンプリン
グデータを一時的にメモリ５５ａに記憶させ、信号処理
部１２のA/D３１に出力する。さらにまた、制御部５５
は、メモリ５５ａに記憶されたサンプリング結果のう
ち、複数回サンプリングされたサンプリングデータを累
積加算処理部５４に出力し、累積加算処理させる。

【００２９】次に、液面レベル計１の動作原理について
説明する。液面レベル計１のパルス生成部２４は、図３
（Ａ）に示すような極短矩形波（インパルス）を生成
し、これをアンテナ２１ｂから対象物Ｐ（液面）に向け
て、液面の上方から照射する。このとき、図３（Ａ）の
インパルスは、アンテナ２１ｂから照射される際、実質
的には、図４に示すような波形に変換されて照射され
る。この図４に示すインパルスは、スペクトルアナライ
ザにより解析されると、図５に示すような波形分布を示
す。すなわち、インパルスは、無数の高調波で構成され
ている。

【００３０】この図３（Ａ）に示す波形のインパルス
（実質的には、図４に示すインパルス）が、アンテナ２
１ｂから対象物Ｐ（液面）に向けて照射されると、対象
物Ｐにより反射された反射波が、図３（Ｂ）に示すよう
に、アンテナ２１ａにより受信される。

【００３１】ここで、図３（Ａ）に示すように、アンテ
ナ２１ｂがインパルスを送信した時刻を時刻ｔ₀とし、
アンテナ２１ａにより受信された反射波を受信した時刻
を時刻ｔ₁とする。インパルスの伝播速度は一定なの
で、液面レベル計１の信号処理部１２の演算部３２は、
この時間ｔ₁−ｔ₀を計測し、これを伝播速度に乗じるこ
とにより対象物Ｐとの往復距離を求めることができる。
このような原理により、液面レベル計１は、測定位置か
ら液面までの距離を求める。

【００３２】次に、ゲイン制御部５１の詳細について説
明する。この液面レベル計１が距離検出に使用するイン
パルスは、上記のように、距離の２乗に反比例して減衰
するという性質がある。この関係が、図６に示されてい
る。

【００３３】対象物Ｐまでの距離が、比較的近い場合、
図６（Ａ）に示すような信号が、ゲイン制御部５１に入
力されることになる。ここで、波形Ｐ１は、アンテナ２
１ｂから照射された電波が、廻り込んで、アンテナ２１
ａにより直接受信された波形（送波）である。波形Ｐ２
は、アンテナ２１ｂで受信された反射波の波形である。
波形Ｐ３は、ノイズの波形である。このように、対象物
Ｐが、比較的近い距離にあるとき、送波である波形Ｐ１
を受信した後、比較的早い時刻ｔ_P2に反射波である波形
Ｐ２を受信する。

【００３４】これに対して、対象物Ｐまでの距離が比較
的遠い場合、図６（Ｂ）に示すような信号が、ゲイン制
御部５１に入力されることになる。ここで、波形Ｐ１１
は、波形Ｐ１と同じものであり、波形Ｐ１２は、反射波
の波形であり、波形Ｐ１３は、ノイズの波形である。こ
のように、対象物Ｐが、比較的遠い距離にある場合、波
形Ｐ１２は、対象物が比較的近い距離にある場合と比べ
て、遅い時刻ｔ_P12に受信され、さらに、波形Ｐ２に比
べて、受信レベルが減衰されていることがわかる。

【００３５】このため、ゲイン制御部５１は、図６
（Ｃ）に示すように、距離に応じて変化する（反射波の
受信時刻により変化する）ゲイン係数（増幅係数）を受
信信号に乗じることにより、図６（Ｄ）に示すように、
波形Ｐ２を波形Ｐ２'に、波形Ｐ１２を波形Ｐ１２'に変
化させることにより、一定のゲインで反射波を受信する
ように制御している。

【００３６】次に、時間伸長処理部５３の詳細について
説明する。液面レベル計１は、図３を参照して説明した
ように、原理的には、１つのインパルスを対象物Ｐに照
射し、対象物Ｐから反射された反射波を検出することに
より、対象物Ｐまでの距離を検出することが可能である
が、実際には、１つのインパルスによる送波と反射波の
時間差を計測するには、数ｎｓ、または、数ｐｓのオー
ダで反射される反射波を超高周波でサンプリングする必
要があり、現実的には不可能である。そこで、このイン
パルスを連続的に照射し、その反射波を連続的にサンプ
リングしている。

【００３７】図７は、このときのサンプリングのタイミ
ングを示したものである。図７中、細線で示された受信
波形は、アンテナ２１ａに連続的に受信される送波と反
射波を示している。このように、送波と反射波は、周期
的に受信されている。そこで、時間伸長処理部５３は、
この信号を、送波と反射波の周期とずれたタイミング
（時刻ｔ₁₁乃至ｔ₁₇）で、サンプリングすることによ
り、各反射波を時間的に伸長する。尚、図７中の太線の
波形が時間伸長処理された信号である。

【００３８】今の場合、サンプリングのタイミングｔ₁₁
乃至ｔ₁₇のそれぞれの間隔は、送波と受信波の周期より
も若干長く、均等に設定されている。従って、反射波に
着目すれば、時刻ｔ₁₂でサンプリングされる信号は、時
刻ｔ₁₁でサンプリングされる信号よりも、反射波の進ん
だ位置の信号をサンプリングしている。さらに、時刻ｔ
₁₃で、サンプリングされる信号は、時刻ｔ₁₂でサンプリ
ングされる信号よりも、反射波の進んだ位置をサンプリ
ングしている。これを、時刻ｔ₁₁乃至ｔ₁₇について実行
し、結ぶことにより、受信された信号は、時間軸に対し
て拡張される、すなわち、時間伸長処理がなされること
になる。尚、図７の黒点は、各サンプリングタイミング
でサンプリングされる位置を示す。

【００３９】図８は、サンプリングの間隔を均等にした
場合の時間伸長処理部５３により時間伸長処理された信
号を示したものである。アンテナ２１ａを介して受信さ
れた信号は、図８（Ａ）に示すように、所定の間隔でサ
ンプリングされ、時間伸長処理される。このときのサン
プリングの時間とサンプリング位置の関係が、図８
（Ｂ）に示されている。図８（Ｂ）に示すように、時間
とサンプリング位置が一定に（均等に）変化している。

【００４０】図８に示すように、サンプリングのタイミ
ングを一定にすることで、一つの反射波の全体が、等し
い分解能で読み取られることになる。このため、対象物
Pまでの距離を計測するには、その分解能が、それほど
高くない。そこで、制御部５５は、検波器５２から入力
された信号に基づいて、ピーク位置を検出させた後、検
出されたピーク値近傍の分解能を高く（サンプリング間
隔を密に）し、さらに、ピーク位置として検出された位
置では、複数回サンプリングするようなタイミングに変
えるように、時間伸長処理部５３を制御する。これによ
り、サンプリング数を変えることなく、ピーク位置近傍
だけを正確にサンプリングすることができる。

【００４１】図９は、サンプリングのタイミングを変化
させたとき、時間伸長処理部５３によりサンプリングさ
れた信号の例を示している。図９（Ａ）に示すように、
ピーク近傍では、同じ位置で複数回サンプリングされて
いることが示されており、それ以外の範囲では、サンプ
リングの間隔が密になることが示されている。

【００４２】すなわち、図９（Ｂ）に示すように、範囲
ｈ，ｊでは、サンプリングの時間の変化と共に、サンプ
リング位置が緩やかに変化している（密にサンプリング
がされている）ことが示されている。範囲ｉでは、ピー
ク位置のため、時間の変化に対してサンプリング位置が
変化していない。すなわち、反射波のピーク位置を複数
回サンプリングしていることが示されている。

【００４３】このように、サンプリング位置によりサン
プリングの間隔を変化させることにより、必要な部分を
密にサンプリングし、正確なデータを得ると共に、詳細
なサンプリングが不要な個所は、粗くサンプリングする
ことができ、サンプリング結果を格納するメモリ５５ａ
を小さくすることができると共に、サンプリングを高速
化することができる。

【００４４】次に、累積加算処理部５４について説明す
る。累積加算処理は、一般に、図１０（Ａ）の波形Ｐ３
１，Ｐ３２・・・、波形Ｐ３１'，Ｐ３２'・・・、およ
び、波形Ｐ３１"，Ｐ３２"・・・に示すように、ｎ回に
渡ってサンプリングし、サンプリングされた信号（例え
ば、今の場合、周波数が２ＭＨｚ）を時間伸長し、図１
０（Ｂ）の波形Ｐ４１，Ｐ４２・・・Ｐ４ｎに示すよう
な信号（例えば、今の場合、周波数が４０Ｈｚ）に時間
伸長し、さらに、同期加算することにより図１０（Ｃ）
に示すような、波形Ｐ５１，Ｐ５２・・・Ｐ５ｎを形成
する処理である。この波形Ｐ５ｎの信号レベルは、図１
０（Ｂ）の各波形４１，４２・・・４ｎのｎ倍になり、
ノイズは、√ｎ倍になる。これを、加算した波形の数、
ずなわち、ｎで除することにより、信号レベルを検出時
のレベルに戻し、ノイズレベルを１／√ｎ倍にまで低減
することができる。

【００４５】しかしながら、この方法では、検出範囲全
域に渡って、ｎ回のサンプリングを実行し、時間伸長処
理を実行した後、累積加算処理をする必要があり、計測
時間が余計にかかるという問題がある。そこで、例え
ば、図１１（Ａ）に示すように、波形Ｐ６１乃至Ｐ６３
上の同じ位置をサンプリングする。このときの、図１１
（Ａ）に対応するサンプリング位置と距離の関係が、図
１１（Ｂ）に示されている。図１１（Ｂ）に示すよう
に、時間の変化に対して、サンプリング位置が変化しな
い部分で検出された波形Ｐ６１乃至Ｐ６３の各サンプリ
ング点（図中の黒点）を加算する。

【００４６】このように、複数回数に渡り、同じサンプ
リング位置でサンプリングをした値を累積加算すると、
図１２に示すように、最初の波形Ｐ７１に、次の波形が
累積されることにより、波形Ｐ７２が形成され、さら
に、次の波形が累積されることにより、波形Ｐ７３が形
成される。尚、図１２中の黒点は、複数回数サンプリン
グされた各サンプリング点を示している。

【００４７】累積加算処理された波形Ｐ７３上の各サン
プリングデータを３で除することにより、ノイズレベル
を１／√３倍にまで低減したデータが得られることにな
る。

【００４８】さらに、制御部５５は、時間伸長処理部５
３と累積加算処理部５４を制御することにより、例え
ば、液面が、常に所定の範囲内でしか変化しないことが
わかっている場合、図１３に示すように、その液面の変
化する範囲をサンプリング位置の開始点と終了点として
設定することにより、必要な範囲のサンプリングを複数
回実行し、累積加算処理させ、それ以外の範囲はサンプ
リングしなうようにし、必要とされるピーク位置近傍の
波形Ｐ８１乃至Ｐ８３付近の位置（図１３中の黒点の位
置）だけを、複数回に渡ってサンプリングすることがで
き、これにより、ピーク位置付近の正確な検出が可能と
なる。

【００４９】次に、図１４のフローチャートを参照し
て、液面レベル計１の動作について説明する。ステップ
Ｓ１において、パルス発生部２４は、インパルスを発生
し、さらに、アンテナ２１ｂは、対象物Ｐ（液面）に向
けて、このインパルスを電波として照射し、スキャンを
開始する。

【００５０】ステップＳ２において、制御部５５は、検
波器５２より入力される信号に基づいて、閾値以上の信
号が入力されたか否か、すなわち、反射波のピーク値を
検出したか否かを判定する。ステップＳ２において、反
射波のピークが検出されていないと判定された場合、そ
の処理は、ステップＳ１に戻り、反射波のピーク値が検
出されるまでスキャンを続ける。また、ステップＳ２に
おいて、ピーク値が検出されたと判定された場合、その
処理は、ステップＳ３に進む。

【００５１】ステップＳ３において、サンプリング信号
の開始点と終了点を設定する。例えば、図１５に示すよ
うな波形Ｐ９２が、サンプリング位置Ｘｃｍの位置で反
射波のピーク値として検出された場合、サンプリング位
置は、波形９２付近だけでよいので、サンプリング位置
は、１００乃至１２０ｃｍの程度の範囲でよいことにな
る。そこで、今の場合、制御部５５は、サンプリングの
開始点を１００ｃｍとし、終了点を１２０ｃｍとして設
定すると共に、サンプリングのタイミングを図１６に示
すように、サンプリング開始点から範囲Ｌ，Ｎにおい
て、密なサンプリング間隔に設定し、図１５の波形Ｐ９
２のピーク位置Ｘである、図１６中の範囲Ｍにおいて、
複数回サンプリングするように、時間伸長処理部５３を
制御する。

【００５２】ステップＳ４において、制御部５５は、時
間伸長処理部５３にサンプリングを開始させ、サンプリ
ング結果をメモリ５５ａに記憶する。

【００５３】ステップＳ５において、制御部５５は、設
定範囲内に反射波のピーク値を検出したか否かを検出す
る。すなわち、図１６の範囲Ｌ，Ｎで検出された信号
が、範囲Ｍで検出された信号よりも小さかったか否かが
判定され、複数回サンプリングしたサンプリング位置
が、ピーク値であったか否かが確認される。ステップＳ
５において、ピーク値が検出されなかった場合、その処
理は、ステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返さ
れ、ピーク値が検出された場合、その処理は、ステップ
Ｓ６に進む。

【００５４】ステップＳ６において、制御部５５は、メ
モリ５５ａに記憶されたサンプリング結果から複数回サ
ンプリングされたデータを読み出して、累積加算処理を
実行させ、累積加算処理が終了した後に、メモリ５５ａ
に記憶されているサンプリング結果をA/D３１に出力す
る。

【００５５】ステップＳ７において、A/D３１は、電波
処理部１１より入力された信号をアナログ信号からディ
ジタル信号に変換し、演算部３２に出力する。ステップ
Ｓ７において、演算部３２は、A/D３１から入力された
信号に基づいて、送波（図１５中、波形Ｐ９１）の受信
時刻と反射波（図１５中、波形Ｐ９２）の受信時刻との
遅延時間から液面までの距離を演算し、演算結果を表示
部３４に表示させる。

【００５６】以上によれば、対象物Pまでの距離が変動
しても、対象物Pにより反射された反射波のピーク位置
を検出し、検出されたピーク位置近傍のみを密にサンプ
リングすることができ、さらに、ピーク位置のみを複数
回サンプリングすることができるため、反射波のS/Nを
向上させることができる。このため、距離検出装置は、
微弱な電波を使用しても、検出距離と検出精度を向上さ
せることが可能となる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の距離検出手段によれば、物体に
より反射された反射波の信号を受信し、受信した反射波
の信号に基づいて、ピーク位置を検出し、検出したピー
ク位置、および、その近傍の信号を複数回サンプリング
し、ピーク位置、および、その近傍で複数回サンプリン
グされた信号の加算平均値を演算するようにしたので、
微弱な電波を使用しても、検出距離と検出精度を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した液面レベル計のブロック図で
ある。

【図２】図１の低周波化部のブロック図である。

【図３】距離検出の原理を説明する図である。

【図４】発生された電波の波形を示す図である。

【図５】図４の波形が無限の高調波で構成されているこ
とを説明する図である。

【図６】距離に比例して増幅係数を変化させることを説
明する図である。

【図７】高周波の波形の時間伸長を説明する図である。

【図８】時間伸長するときのサンプリング位置を説明す
る図である。

【図９】不等間隔で実施するサンプリングを説明する図
である。

【図１０】一般的な累積加算を説明する図である。

【図１１】図１の液面レベル計に使用する累積加算を説
明する図である。

【図１２】図１の液面レベル計に使用する累積加算を説
明する図である。

【図１３】サンプリングの開始点と終了点を説明する図
である。

【図１４】液面レベル計の動作を説明するフローチャー
トである。

【図１５】サンプリングされた波形の例を示す図であ
る。

【図１６】図１５でサンプリングされた波形のうち、ピ
ーク付近の不等間隔でのサンプリングを説明する図であ
る。

【符号の説明】

１液面レベル計，１１電波処理部，１２信号処理
部，２１ａ，２１ｂアンテナ，２２低周波化部，２３
クロック発生器，２４パルス生成部，３１ A/D，
３２演算部，３３クロック発生器，３４表示部，
３５電源，４１送波除去部，４２演算処理部，５
１ゲイン制御部，５２検波器，５３時間伸長処理
部，５４累積加算処理部，５５制御部，５５ａメ
モリ

フロントページの続き (72)発明者西臺哲夫京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者井上義高京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 5J070 AB08 AC02 AD02 AH31 AK22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体に電波を照射し、物体から反射され
た反射波の信号を受信し、受信した反射波の信号に基づ
いて、物体までの距離を検出する距離検出装置におい
て、前記物体により反射された反射波の信号を受信する受信
手段と、前記受信手段により受信された反射波の信号に基づい
て、ピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、前記ピーク位置検出手段により検出されたピーク位置、
および、その近傍の信号を複数回サンプリングするサン
プリング手段と、前記サンプリング手段によりピーク位置、および、その
近傍で複数回サンプリングされた信号の加算平均値を演
算する演算手段とを備えることを特徴とする距離検出装
置。
【請求項２】前記サンプリング手段は、前記ピーク位
置検出手段により検出された前記ピーク位置に基づい
て、前記ピーク位置近傍の信号のサンプリングの範囲を
設定するサンプリング範囲設定手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の距離検出装置。
【請求項３】前記サンプリング手段は、前記ピーク位
置検出手段により検出された前記ピーク位置に基づい
て、前記ピーク位置近傍の範囲の信号のサンプリングの
間隔を設定するサンプリング間隔設定手段をさらに備え
ることを特徴とする請求項１に記載の距離検出装置。