JPH01187485A - 超音波距離測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波距離測定方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より水中及び空気中の距離測定にあっては超音波が
比較的多く用いられている。とくに水中にあっては、音
響測深機やソナー装置をはじめ、水中通信機器において
も超音波は不可欠のものとなっている。これらの音響機
器における超音波による距離測定にあっては、送信から
受信に至るまでの経過時間に水中の音速とを乗算し、こ
れによって概略の距離を算定するのが一般的となってい
る。

第５図は超音波の送信出力（パルス波）の時間間隔を示
す。この図に示すように、通常は送信から最大レンジの
反射音を受信する時間の経過を待って、次の送信を行う
ようになっている。この第５図においてＡは反射音を示
す。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例にあっては、最大レンジの設
定に際し、いくつかの不都合が生じている。例えば最大
レンジの１／４の近距離もしくは中距離の測定情報を多
く得ようとする場合、超音波出力の繰返えし時間も最大
レンジＬの約１／４の送信間隔で超音波を出力しなけれ
ばならない。

その結果、第６図に示すように、測定中に得られる反射
音Ａ、、Ａ、が送信超音波■、■、■、■のいづれの反
射音であるかが不明となる、という不都合がある。

このため、上述した従来の方法では、送波の間隔を、受
信しようとする最大レンジにあわせて設定する必要があ
り、遠距離も合せて対象とする場合は送波の間隔が長く
なり近中距離の目標からの反射音の受信回数が少なくな
り、測定精度が悪いという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに、超音波パルスの繰り返えし出力の時間間隔如
何を問わず、近距離及び遠距離を同一レンジで有効に測
定することのできる超音波距離測定方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、異った周波数の超音波を同時に同方向に出
力し、その反射波の振幅差を測定してそのレベルの大小
により測定距離を算定する等の構成を採っている。これ
によって前述した目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。

第１図の実施例は、タイミング出力回路１００に付勢さ
れて異った周波数Ｆ　Ｉ　＋　Ｆ　２＋　Ｆ　３＋・・
・Ｆアの信号をそれぞれ出力する複数の励振回路２Ｉ、
２□、２３゜・・・、２．ｌと、この各励振回路２Ｉ、
２゜、２３．・・・、２．ｌに付勢されて少なくとも異
った周波数の超音波を順次同方向に出力する超音波送波
手段１とを備えている。超音波送波手段１と励振回路２
０，２□、２３゜・・・、２７との間には切替えスイッ
チＩＡが装備されている。

超音波送波手段１の近傍には、当該超音波送波手段１か
ら出力される超音波の反射波を受信する受波手段３が配
設されている。この受渡手段３には、該受波手段３で受
信される各反射超音波を周波数ごとに当該受信レベルに
対応したレベル信号に変換する受信回路４．．４□、４
３．・・・、４ゎと、この各受信回路４１＋　４２１４
３＋・・・ｌ　　４ｆｉの出力に基づいてそのレベル差
を求め測定距離を算定する距離演算部６とが併設されて
いる。

受信回路４Ｉ、４□、４３．・・・、４、の各々は、前
述した励振回路２３，２□、２８．・・・、２アに対応
して装備され、それぞれ周波数Ｆ　ｌ＋　Ｆ　２１　Ｆ
　３１・・・、Ｆ７の信号を各別に通過せしめるととも
にこれを一定の増幅率をもって増幅するフィルタ回路部
及び増幅回路部とを備えている。この受信回路４１＋　
４　ｇ＋　４３１・・・、４１の各出力は、振幅差検出
器５にて各信号のレベル差が求められる。この振幅差検
出器５の出力は距離演算部６へ送られる。

第２図は、Ｆ、、Ｆ２の周波数における伝播損失例を示
し、第３図はこの各周波数における信号の反射受信波の
レベル差の変化と伝播距離との関係を示す。この第３図
に示すように、異った周波数の超音波による伝播損失の
差は、概略吸収損失の差（距離に比例する関数）に従う
ことから、受波信号が近中距離からの反射音が遠距離（
第１収束帯或は第２収束帯）からの反射音かを判定する
ことにより、近・中距離対象の送信間隔で遠距離までを
充分にカバーして距離測定を行うことができる。距離演
算部６では、振幅差検出器５から送られてくる例えばＦ
、、Ｆ２に係る信号に基づいて第３図に示す演算が行わ
れ、反射超音波の伝播距離が算定されるようになってい
る。この距離演算部６での演算は、その結果が表示部７
にて表示され＝４− るようになっている。

第４図は他の実施例を示す。この第４図の実施例は、２
つの送波手段１０．１１と２つの受波手段２０゜２１と
を有している。送波手段１０と受波手段２゜とは、共に
周波数Ｆ１の超音波を送信し又は受信する機能を備えて
いる。一方、送信波手段１１と受波手段２１とは、共に
周波数Ｆ２の超音波を送信し又は受信する機能を備えて
いる。

送波手段１０．１１の各々には異った周波数の励振信号
を出力する励振回路１３．１４が各々装備されている。

この励振回路１３．１４は同一のタイミングで作動し同
時に異った周波数のＦｌ、Ｆ２　　（但し、Ｆｌ＜Ｆｚ
）の同レベルの励振信号を出力するようになっている。

一方、受波手段２０．２１の各々には、前述した第１図
の受信回路４．．４□、４３．・・・４．と同一に機能
する受信回路２２．２３と、同じく同様に機能する振幅
差検出器２５及び距離演算部２６とが、各々第４図に示
す如（装備されている。この距離演算部２６での演算結
果は、表示部２７にて表示されるようになっている。

この第４図の実施例では、反射受信波を同時に検知し得
ることから、信号処理を迅速になし得るという利点があ
る。

なお、上記実施例は、空気中での距離測定はもとより、
海中でのアクティブソナー等にもそっくりそのまま適用
し得るものである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、特に測定
レンジ如何にかかわらず近距離及び遠距離を同一レンジ
にて有効に測定することができ、測定レンジの切換え操
作等が全く不要となり、複数の周波数の異った超音波を
所定のタイミングで送受信することから反射波の捕捉が
容易となり、かかる点において測定誤差を少な（するこ
とができるという従来にない優れた超音波距離測定方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
水中における超音波の伝播損失を示す説明図、第３図は
、同じく水中における周波数の異った超音波の伝播損失
のレベル差を示す説明図、第４図は他の実施例を示すブ
ロック図、第５図ないし第６図は従来例における測定距
離測定の状況を示す説明図である。 １．１０．１１・・・・・・超音波送波手段、２１〜２
ア、１３゜１４・・・・・・励振回路、３，２０．２１
・・・・・・受波手段、４゜〜４カ、２０．２１・・・
・・・受信回路、５，２５・・・・・・励幅差検出器、
６，２６・・・・・・距離演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、異った周波数の超音波を同時に同方向に出力し
   、その反射波の振幅差を測定してそのレベルの大小によ
   り測定距離を算定することを特徴とした超音波距離測定
   方法