JP2803192B2 - 超音波測定装置 - Google Patents
超音波測定装置Info
- Publication number
- JP2803192B2 JP2803192B2 JP1183935A JP18393589A JP2803192B2 JP 2803192 B2 JP2803192 B2 JP 2803192B2 JP 1183935 A JP1183935 A JP 1183935A JP 18393589 A JP18393589 A JP 18393589A JP 2803192 B2 JP2803192 B2 JP 2803192B2
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- Japan
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- wave
- reflected wave
- ultrasonic
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- waveform
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、所定の周期で印加されたトリガパルスによ
り超音波発振回路から超音波送受波器を介して測定対象
物にバースト波を放射し、この測定対象物で反射される
反射波を受信して、トリガパルスの送出から反射波を受
信するまでの時間差から測定対象物までの距離を計測す
る超音波測定装置に係り、特にノイズ波と正規の反射波
とを有効に区別出来るように改良した超音波測定装置に
関する。
り超音波発振回路から超音波送受波器を介して測定対象
物にバースト波を放射し、この測定対象物で反射される
反射波を受信して、トリガパルスの送出から反射波を受
信するまでの時間差から測定対象物までの距離を計測す
る超音波測定装置に係り、特にノイズ波と正規の反射波
とを有効に区別出来るように改良した超音波測定装置に
関する。
＜従来の技術＞ この種の超音波測定装置として、特開昭57−100362
（特願昭55−177553）が開示されている。
（特願昭55−177553）が開示されている。
この技術は、受信された超音波信号を増幅する増幅器
の出力レベルを基準レベルと比較器で比較し、この比較
器の出力に基づいて増幅器の出力レベルが基準レベルよ
り大きくなる時間を計測し、この計測結果に基づいて受
信すべき正規の超音波信号を検出するようにしたもので
ある。
の出力レベルを基準レベルと比較器で比較し、この比較
器の出力に基づいて増幅器の出力レベルが基準レベルよ
り大きくなる時間を計測し、この計測結果に基づいて受
信すべき正規の超音波信号を検出するようにしたもので
ある。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この様な超音波測定装置では次に説明
するような問題がある。第６図に示す波形図を参照して
説明する。
するような問題がある。第６図に示す波形図を参照して
説明する。
第６図は横軸に時間ｔ、縦軸に増幅器の増幅出力Vo1
をとって示してある。
をとって示してある。
Vthは基準レベルであり、これをオーバした波形部分
は、この波形では正規の反射波Ａ、スパイクノイズB1、
B2、およびノイズＣなどがある。反射波Ａが基準レベル
を切る時間幅はta、スパイクノイズB1、B2およびノイズ
Ｃの時間幅はそれぞれtb1、tb2、tcである。そして、こ
れ等の波形はta≪（tb1、tb2）、tctaの関係となって
いる。
は、この波形では正規の反射波Ａ、スパイクノイズB1、
B2、およびノイズＣなどがある。反射波Ａが基準レベル
を切る時間幅はta、スパイクノイズB1、B2およびノイズ
Ｃの時間幅はそれぞれtb1、tb2、tcである。そして、こ
れ等の波形はta≪（tb1、tb2）、tctaの関係となって
いる。
このように正規の反射波Ａの時間幅taに対してスパイ
クノイズB1、B2の時間幅tb1、tb2が極めて小さいときに
は、これ等のスパイク状のパルスノイズの除去は可能で
あるが、基準レベルVthより大となる時間が正規の反射
波Ａと近似したノイズ波、例えばノイズＣの如き波形の
ものは除去できないという問題があった。
クノイズB1、B2の時間幅tb1、tb2が極めて小さいときに
は、これ等のスパイク状のパルスノイズの除去は可能で
あるが、基準レベルVthより大となる時間が正規の反射
波Ａと近似したノイズ波、例えばノイズＣの如き波形の
ものは除去できないという問題があった。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、以上のような課題を解決するために、所定
の周期で印加されたトリガパルスにより超音波発振回路
から超音波送受波器を介して測定対象物にバースト波を
放射しこの測定対象物で反射される反射波を受信してト
リガパルスの送出から反射波を受信するまでの時間差か
ら測定対象物までの距離を計測する超音波測定装置にお
いて、反射波を所定の大きさに増幅する増幅手段と、こ
の増幅手段の出力電圧とあらかじめ設定した基準レベル
を持つ基準電圧とを比較してこの基準レベルを越えたと
きに比較信号を出力する比較手段と、この比較信号を用
いて基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形を矩形波
で近似し、その矩形波の面積を演算し、この矩形波の面
積が最大の出力電圧の波形部分を測定対象物までの正規
の反射波として検出し超音波送受波器から測定対象物ま
での距離を算出する面積演算手段 を備えたことを特徴とする。
の周期で印加されたトリガパルスにより超音波発振回路
から超音波送受波器を介して測定対象物にバースト波を
放射しこの測定対象物で反射される反射波を受信してト
リガパルスの送出から反射波を受信するまでの時間差か
ら測定対象物までの距離を計測する超音波測定装置にお
いて、反射波を所定の大きさに増幅する増幅手段と、こ
の増幅手段の出力電圧とあらかじめ設定した基準レベル
を持つ基準電圧とを比較してこの基準レベルを越えたと
きに比較信号を出力する比較手段と、この比較信号を用
いて基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形を矩形波
で近似し、その矩形波の面積を演算し、この矩形波の面
積が最大の出力電圧の波形部分を測定対象物までの正規
の反射波として検出し超音波送受波器から測定対象物ま
での距離を算出する面積演算手段 を備えたことを特徴とする。
＜作 用＞ 増幅手段で測定対象物から反射した反射波を所定の大
きさに増幅し、増幅した出力電圧とあらかじめ設定した
基準レベルを持つ基準電圧とを比較手段で比較し、この
基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形の面積を面積
演算手段で演算し、この面積が最大の出力電圧の波形部
分を測定対象物までの正規の反射波として検出する。
きさに増幅し、増幅した出力電圧とあらかじめ設定した
基準レベルを持つ基準電圧とを比較手段で比較し、この
基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形の面積を面積
演算手段で演算し、この面積が最大の出力電圧の波形部
分を測定対象物までの正規の反射波として検出する。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
10は演算回路であり、ここから所定の周期でトリガパ
ルスTPが超音波発振回路11に出力される。超音波発振回
路11はこのトリガパルスTPに同期して切換回路12を介し
て超音波送受波器13にバースト波Vbを印加し、超音波送
受波器13を駆動する。
ルスTPが超音波発振回路11に出力される。超音波発振回
路11はこのトリガパルスTPに同期して切換回路12を介し
て超音波送受波器13にバースト波Vbを印加し、超音波送
受波器13を駆動する。
超音波送受波器13から放射された超音波パルスは、液
面などの測定対象14で反射され、再び超音波送受波器13
に受信され、切換回路12を介して受信信号VRとして増幅
器16に入力される。増幅器16ではこの受信信号VRを検出
可能な大きさに増幅して増幅出力V01として出力する。
面などの測定対象14で反射され、再び超音波送受波器13
に受信され、切換回路12を介して受信信号VRとして増幅
器16に入力される。増幅器16ではこの受信信号VRを検出
可能な大きさに増幅して増幅出力V01として出力する。
増幅器16の増幅出力Vo1は演算回路10に出力されると
共に、入力の一端に抵抗17を介して基準電源から入力さ
れた基準レベルVthを持つ基準電圧Erが印加された比較
器18の他方の入力端に入力される。
共に、入力の一端に抵抗17を介して基準電源から入力さ
れた基準レベルVthを持つ基準電圧Erが印加された比較
器18の他方の入力端に入力される。
比較器18は増幅出力Vo1がこの基準レベルVthを越えた
か否かの判断をして比較出力VCを演算回路10に出力す
る。
か否かの判断をして比較出力VCを演算回路10に出力す
る。
演算回路10はトリガパルスTPの送出から正規の反射波
と見られる増幅出力Vo1を受信するまでの時間を演算
し、これから超音波送受波器13から測定対象14までの距
離を算出して、出力回路19に出力する。
と見られる増幅出力Vo1を受信するまでの時間を演算
し、これから超音波送受波器13から測定対象14までの距
離を算出して、出力回路19に出力する。
出力回路19はこの距離データを設定スパンに対応する
距離信号Vlに換算して出力端子20に出力する。
距離信号Vlに換算して出力端子20に出力する。
次に、以上のように構成された実施例の動作について
第２図に示す波形図を参照して説明する。
第２図に示す波形図を参照して説明する。
第２図は超音波パルスを送出（ｔ＝０）してから時間
ｔの経過にしたがって発生する増幅出力Vo1の変化を示
している。
ｔの経過にしたがって発生する増幅出力Vo1の変化を示
している。
D1、D2、およびD3は、例えばスパイクノイズ、E1、E2
は疑似反射波、Ａは正規の反射波を示している。A1、〜
A5はそれぞれ正規の反射波Ａに含まれる各波素である。
これ等の増幅出力Vo1は比較器18で基準レベルVthを越え
たか否か判断され、Vthを越えている場合に|Vo1−Er|の
値を積算して、この上の部分の波形の面積Sd1、Se1、S
d2、Se2、（Sa1〜Sa5）、Sd3をそれぞれ演算回路10で演
算し、これ等のうちの最大の面積を有する増幅出力V01
（この場合は反射波Ａ）を正規の反射波とみなし、基準
レベルVthと交差する時間Ｚまでの時間tlから超音波送
受波器13と測定対象14までの距離として演算し、この距
離データを出力回路19において設定スパンに対応する距
離信号Vlに換算して出力端子20に出力する。
は疑似反射波、Ａは正規の反射波を示している。A1、〜
A5はそれぞれ正規の反射波Ａに含まれる各波素である。
これ等の増幅出力Vo1は比較器18で基準レベルVthを越え
たか否か判断され、Vthを越えている場合に|Vo1−Er|の
値を積算して、この上の部分の波形の面積Sd1、Se1、S
d2、Se2、（Sa1〜Sa5）、Sd3をそれぞれ演算回路10で演
算し、これ等のうちの最大の面積を有する増幅出力V01
（この場合は反射波Ａ）を正規の反射波とみなし、基準
レベルVthと交差する時間Ｚまでの時間tlから超音波送
受波器13と測定対象14までの距離として演算し、この距
離データを出力回路19において設定スパンに対応する距
離信号Vlに換算して出力端子20に出力する。
第３図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。
図である。
この実施例は第１図に示す実施例に対して増幅器16の
後段に包絡線検出回路21を設けた点が異なる。増幅器16
のスパイクノイズD1、D2、D3、疑似反射波E1、E2、およ
び正規の反射波Ａよりなる増幅出力Vo1を包絡線検出回
路21に入力しここで波形のエンベロープを検出してスパ
イクノイズD1′、D2′、D3′、疑似反射波E1′、E2′、
および正規の反射波Ａ′として第４図に示す形として増
幅出力Vo2を出力する。
後段に包絡線検出回路21を設けた点が異なる。増幅器16
のスパイクノイズD1、D2、D3、疑似反射波E1、E2、およ
び正規の反射波Ａよりなる増幅出力Vo1を包絡線検出回
路21に入力しここで波形のエンベロープを検出してスパ
イクノイズD1′、D2′、D3′、疑似反射波E1′、E2′、
および正規の反射波Ａ′として第４図に示す形として増
幅出力Vo2を出力する。
比較器18でこの増幅出力Vo2と基準電圧Erとを比較し
て基準レベルVthを越えたか否かが判断され、その比較
出力VC′を演算回路10に出力して第１図に示す場合と同
様にVthを越えている場合に|Vo2−Er|の値を積算して各
波形のVthを越えた波形部分の面積を演算するようにし
たものである。この演算結果は出力回路19を介して出力
端20に距離信号Vl′として出力する。
て基準レベルVthを越えたか否かが判断され、その比較
出力VC′を演算回路10に出力して第１図に示す場合と同
様にVthを越えている場合に|Vo2−Er|の値を積算して各
波形のVthを越えた波形部分の面積を演算するようにし
たものである。この演算結果は出力回路19を介して出力
端20に距離信号Vl′として出力する。
しかしながら、増幅出力Vo2の各波形の正確な面積Σ|
Vo1−Er|、Σ|Vo2−Er|を求めるのには複雑な回路構
成、あるいは大きなメモリ容量を必要とする。
Vo1−Er|、Σ|Vo2−Er|を求めるのには複雑な回路構
成、あるいは大きなメモリ容量を必要とする。
そこで、第５図に示す波形図を用いてこの点の改良さ
れた演算について説明する。
れた演算について説明する。
増幅出力Vo1（又はVo2）を比較器18で基準電圧Erと比
較し、その比較出力VC（又はVC′）に基づき演算回路10
によりこの値を越えた部分の極大値を求め、それぞれ矩
形波で近似したスパイクノイズDR1、DR2、DR3、疑似反
射波ER1、ER2、および正規の反射波ARの矩形部の面積を
求め、これ等のうちで最大の面積を持つ波形部分を正規
の反射波とみなし、これまでの時間tlを求める演算を実
行する。
較し、その比較出力VC（又はVC′）に基づき演算回路10
によりこの値を越えた部分の極大値を求め、それぞれ矩
形波で近似したスパイクノイズDR1、DR2、DR3、疑似反
射波ER1、ER2、および正規の反射波ARの矩形部の面積を
求め、これ等のうちで最大の面積を持つ波形部分を正規
の反射波とみなし、これまでの時間tlを求める演算を実
行する。
この様な演算を採用するとノイズ波はいくつもの反射
波の重なりとなって観測される確率が多いのでエンベロ
ープが広がり矩形に近くなり、正規の反射波とノイズの
反射波の検出面積比は実際より大きくなり確実な判別が
可能になる。
波の重なりとなって観測される確率が多いのでエンベロ
ープが広がり矩形に近くなり、正規の反射波とノイズの
反射波の検出面積比は実際より大きくなり確実な判別が
可能になる。
＜発明の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明に
よれば、増幅手段で測定対象物から反射した反射波を所
定の大きさに増幅し、増幅した出力電圧とあらかじめ設
定した基準レベルを持つ基準電圧とを比較手段で比較
し、この基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形の面
積を面積演算手段で演算し、この面積が最大の出力電圧
の波形部分を測定対象物までの正規の反射波として検出
するようにしたので、受信振幅は大きいが電気的なスパ
イクノイズ、継続時間は長く観測されることがあり得る
振幅は反射波より小さな音響ノイズの双方を同時に除去
することができる。
よれば、増幅手段で測定対象物から反射した反射波を所
定の大きさに増幅し、増幅した出力電圧とあらかじめ設
定した基準レベルを持つ基準電圧とを比較手段で比較
し、この基準レベルを越えた部分の出力電圧の波形の面
積を面積演算手段で演算し、この面積が最大の出力電圧
の波形部分を測定対象物までの正規の反射波として検出
するようにしたので、受信振幅は大きいが電気的なスパ
イクノイズ、継続時間は長く観測されることがあり得る
振幅は反射波より小さな音響ノイズの双方を同時に除去
することができる。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
３図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
４図は第３図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
５図は第１図又は第３図に示す実施例において演算方式
を変更したときの動作を説明する波形図、第６図は従来
の超音波測定装置の問題点を説明する波形図である。 10……演算回路、11……超音波発振回路、12……切換回
路、13……超音波送受波器、14……測定対象、18……比
較器、19……出力回路、21……包絡線検出回路。
２図は第１図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
３図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
４図は第３図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
５図は第１図又は第３図に示す実施例において演算方式
を変更したときの動作を説明する波形図、第６図は従来
の超音波測定装置の問題点を説明する波形図である。 10……演算回路、11……超音波発振回路、12……切換回
路、13……超音波送受波器、14……測定対象、18……比
較器、19……出力回路、21……包絡線検出回路。
Claims (1)
- 【請求項１】所定の周期で印加されたトリガパルスによ
り超音波発振回路から超音波送受波器を介して測定対象
物にバースト波を放射しこの測定対象物で反射される反
射波を受信して前記トリガパルスの送出から前記反射波
を受信するまでの時間差から前記測定対象物までの距離
を計測する超音波測定装置において、 前記反射波を所定の大きさに増幅する増幅手段と、この
増幅手段の出力電圧とあらかじめ設定した基準レベルを
持つ基準電圧とを比較してこの基準レベルを越えたとき
に比較信号を出力する比較手段と、 この比較信号を用いて前記基準レベルを越えた部分の前
記出力電圧の波形を矩形波で近似し、その矩形波の面積
を演算し、この矩形波の面積が最大の前記出力電圧の波
形部分を前記測定対象物までの正規の反射波として検出
し前記超音波送受波器から測定対象物までの距離を算出
する面積演算手段 を具備したことを特徴とする超音波測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183935A JP2803192B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 超音波測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183935A JP2803192B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 超音波測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348187A JPH0348187A (ja) | 1991-03-01 |
| JP2803192B2 true JP2803192B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=16144382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1183935A Expired - Lifetime JP2803192B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 超音波測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803192B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55163469A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | Measuring system for ultrasonic wave propagation time |
| JPS57169688A (en) * | 1981-04-12 | 1982-10-19 | Furuno Electric Co Ltd | Acoustic device in fish finder |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1183935A patent/JP2803192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0348187A (ja) | 1991-03-01 |
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