JPH0370796B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルス状信号の送受信により距離を測
定する装置において、多数の受信信号を記録し得
る装置に関するものである。

従来のこの種の距離測定装置を第１図に、その
動作タイミングチヤートを第２図に示す。第１図
において、１はタイミングパルス発生回路、２は
パルス変調発振回路、３は電力増幅器、４は送受
切替器、５は超音波の送・受波器、６は増幅器、
７は検波回路、８はフリツプフロツプ、９，１
２，１３，１４，１５はアンド・ゲート、１０は
クロツク発振器、１１は計数回路、１６はメモ
リ、１７は演算制御回路、１８は表示回路、１９
は水中、２０は水底（被測定対象物）である。

上記の如き構成において、タイミングパルス発
生回路１で発生した送信タイミングパルスａはパ
ルス変調発振器２およびフリツプフロツプ８のセ
ツト端子に送出される。パルス変調発振回路２は
上記送信タイミングパルスａの時間幅に相当する
パルス変調信号ｂを発生する。該信号ｂは電力増
幅器３で増幅され、更に送受切換器４を介して
送・受波器５に送出され、ここで超音波信号Ｓに
変換されて水底２０の方向へ送信される。超音波
信号Ｓは水中１９を伝搬し水底２０に達し、ここ
で反射されて再度送・受波器５にて受信され電気
信号に変換される。該受信（電気）信号ｃは増幅
器６および検波回路７を経て、また必要に応じて
波形整形回路を通して受信タイミングパルスｄと
なりフリツプフロツプ８のリセツト端子に送出さ
れる。（なお、パルス変調信号ｂの一部が送受切
換器４を通して漏れる場合があるが、フリツプフ
ロツプ８のセツト端子へ供給する送信タイミング
パルスａの幅をワンシヨツトマルチ等を利用して
長目としておくことにより上記漏れ信号をキヤン
セルすることができる。） フリツプフロツプ８は前記送信タイミングパル
スａおよび受信タイミングパルスｄの立上りによ
りセツトおよびリセツトされ、そのＱ出力に両パ
ルスａおよびｄの間の時間、即ち超音波信号Ｓが
送・受波器５と水底２０との間を往復する（伝
搬）時間に相当するゲート信号ｅを発生し、これ
をアンドゲート９の一方の入力端子に送出する。
該アンドゲート９の他方の入力端子には所定周波
数のクロツクパルスｆがクロツク発振器１０より
供給されており、アンドゲート９の出力には前記
ゲート信号ｅの時間幅に相当する計数パルスｇが
得られる。該計数パルスｇは計数回路１１にて計
数されるが、ここで前記クロツク発振器１０の発
振周波数を送・受波器５と水底２０との間の距離
Ｌが直読みできるように設定すれば計数回路１１
の計数値はそのまま距離Ｌとなる。

演算制御回路１７はアンドゲート１２，１３，
１４，１５に対して所定のタイミングで制御パル
スを送出し各アンドゲートを開き、計数回路１１
の計数値（この場合は４ビツトの２進数）をメモ
リ１６に取り込む。この後計数値は適当な演算処
理を施こされ表示回路１８に表示される。

ところで上記装置では送信タイミングパルスが
発生して送・受波器５より超音波信号Ｓが送信さ
れた後、最初に受信した信号によりフリツプフロ
ツプ８がリセツトされ、計数回路１１が停止する
ことになる。従つて送・受波器５と水底２０との
間に魚群等の浮遊物が存在したり水中雑音が発生
したりすると、水底２０からの反射信号を受信す
る前に上記浮遊物による反射信号や水中雑音を受
信してプリツプフロツプ８がリセツトされ計数回
路１１が停止し誤計測を起こす恐れがあつた。

また計数回路１１は通常、その各桁の数値が
別々の信号線から並列に出力されるため、メモリ
１６との間の信号のやりとりを行なうアンドゲー
トをそのビツト数分（ここでは４個）必要とし、
回路構成が複雑となる欠点があつた。

本発明は上記従来の欠点を除去するため、所定
周波数のシフトパルスによりシフトするシフトレ
ジスタに送・受波器で受信した信号を遂次格納
し、該シフトレジスタの記録内容を直列に読出
し、各信号間のビツド差を表わす信号としてメモ
リに送出することにより、浮遊物からの反射信
号、水中雑音、水底からの反射信号等のすべての
受信信号をその受信時間差に関する情報をもつて
記録し、これによつて、複数の被測定対象物まで
の距離情報が得られるようになすとともに装置構
成を簡略化したもので、以下、図面について詳細
に説明する。

第３図は本発明の距離測定装置の一実施例を示
すもので、図中第１図と同一構成部分は同一符号
をもつて表わす。即ち、１はタイミングパルス発
生回路、２はパルス変調発振回路、３は電力増幅
器、４は送受切替器、５は超音波の送・受波器、
６は増幅器、７は検波回路、１６はメモリ、１７
は演算制御回路、１８は表示回路、１９は水中、
２０は水底、２１は16ビツトのシフトレジスタ、
２２はシフトパルス発生回路、２３，２４はアン
ドゲート、２５はオアゲート、２６は魚群等の浮
遊物である。第４図Ａ〜Ｅはシフトレジスタ２１
の記憶状態を示し、図中斜線部分は“１”の情
報、その他の部分は“０”の情報が入つているこ
とを示している。

次に動作について説明する。タイミングパルス
発生回路１より発生した送信タイミングパルスは
パルス変調発振回路２に送出されるとともに演算
制御回路１７にも送出さる。パルス変調発振回路
２は上記送信タイミングパルスを受けてパルス変
調信号を発生し、該パルス変調信号は電力増幅器
３および送受切換器４を経て送・受波器５へ送出
され、ここで超音波信号Ｓに変換されて水底２０
の方向へ送信される。

一方、演算制御回路１７は上記送信タイミング
パルスを受けるとアンドゲート２４を開き、シフ
トパルス発生回路２２で発生する所定周波数のシ
フトパルスを該アンドゲート２４およびオアゲー
ト２５を通してシフトレジスタ２１へ供給させ
る。なお、初期状態においてシフトレジスタ２１
の内容は第４図Ａに示す如く全て“０”であると
する。

上記電力増幅器３から送受切換器４に送出され
たパルス変調信号のうち一部は増幅器６へ漏れ、
増幅され更に検波回路７を経てシフトパルスが供
給され始めたシフトレジスタ２１に加えられ、第
４図Ｂに示すようにその０ビツト目に送信タイミ
ングを示す信号３１として格納される。その後、
シフトレジスタ２１の内容はシフトパルスによつ
てシフトされていく。

水中１９を伝搬していく超音波信号Ｓは、送・
受波器５と水底２０との間に浮遊物２６がある
と、その一部が該浮遊物２６にて反射され、送・
受波器５に受信される。該浮遊物２６からの反射
信号は送受切換器４、増幅器６、検波回路７を介
してシフトレジスタ２１の０ビツト目に格納され
る。第４図Ｃはこの時の状態を示しており、ここ
では超音波信号Ｓが送信されてから該浮遊物２６
による反射信号３２を受信するまでに７個のシフ
トパルスが発生し、送信タイミングを示す信号が
７ビツト目までシフトしている。更に水底２０に
て反射された超音波信号Ｓが送・受波器５にて受
信されると前記同様にシフトレジスタ２１の０ビ
ツト目に格納される。第４図Ｄはこの時の状態を
示しており、ここでは浮遊物２６による反射信号
３２が受信されてから該水底２０による反射信号
３３を受信するまでに４個のシフトパルスが発生
している。シフトレジスタ２１に送出されるシフ
トパルスは演算制御回路１７にも送出されてお
り、該演算制御回路１７はシフトパルスをシフト
レジスタ２１のビツト数分、即ち16個計数すると
アンドゲート２４を閉じ、シフトを停止する。第
４図Ｅはこの時の状態を示しており、送信タイミ
ングを示す信号３１は最後の15ビツト目に格納さ
れている。ここでシフトレジスタ２１内の各信号
３１，３２，３３の記録エリア間のビツト数の差
は各信号間の受信時間差を表わしている。

次に演算制御回路１７はアンドゲート２３を開
き、オアゲート２５を通して所定のタイミングで
シフトパルスをシフトレジスタ２１へ送り、以下
に説明する要領でシフトレジスタ２１の内容をメ
モリ１６へ記憶させる。即ち、まずシフトパルス
を１個送りシフトレジスタ２１の出力端、つまり
15ビツト目の内容を取り入れ、同時にメモリ１６
のＮ番地の内容（初期状態においてはメモリ１６
の各番地の内容すべて「０」とする）に「１」を
加算する。該取り入れたデータが“０”であれば
シフトレジスタ２１へ更にシフトパルスを１個送
りメモリ１６のＮ番地に更に「１」を加算する。
取り入れたデータが“１”になるまでこれを繰り
返す。取り入れたデータが“１”であればＮ番地
の内容はそのままとして、更にシフトパルスを１
個送るとともに（Ｎ＋１）番地の内容に「１」を
加算する。以下、上述したようにデータ“０”が
得られた時はその時の番地に「１」を加算しデー
タ“１”が得られた時は番地を更新する如くな
し、シフトパルスの合計が16個になるまで、即ち
シフトレジスタ２１の内容をすべて取り入れるま
でこれを繰返す。

第４図Ｅに示すシフトレジスタ２１の内容を上
記処理に基づいてメモリ１６に移すと、Ｎ番地の
内容は「１」、（Ｎ＋１）番地の内容は「７」、（Ｎ
＋２）番地の内容は「４」となる。即ち、送信信
号３１、浮遊物２６からの反射信号３２、水底２
０からの反射信号３３等の各信号のシフトレジス
タ２１におけるビツト数の差がメモリ１６の各番
地に記憶されることになる。

水中１９における音波の伝搬速度をＣ（ｍ／
sec）、送信した音波が再度受信されるまでにかか
る時間をＴ（sec）とすると、送・受波器と被測定
対象物との間の距離Ｌは、 Ｌ＝１／２・Ｃ・Ｔ となる。ここでＣは水深に拘らずほぼ一定であ
り、前述したようにシフトレジスタ２１における
各信号間のビツト差は受信時間を表わしているか
ら、シフトレジスタ２１の１ビツトが単位深度に
なるようにシフトパルス発生回路２２の発振周波
数を選べば、 Ｌ＝１／２・Ｃ・Ｔ＝Ｍ となる。Ｍは時間Ｔ内に発生するシフトパルスの
数である。従つて、送・受波器５から浮遊物２６
までの深度L₁は、 L₁＝M₁ ……(1) となり、送・受波器５から水底２０までの深度
L₂は、 L₂＝M₁＋M₂ ……(2) となる。ここでM₁，M₂はそれぞれメモリ１６の
（Ｎ＋１）番地および（Ｎ＋２）番地の内容を示
す。

演算制御回路１７によりメモリ１６から上記
M₁，M₂を読み取らせ、更に上記(1)式および(2)式
の演算処理を行なわせ、表示回路１８に表示させ
る。

このように上記実施例によれば、単位深度に相
当する周波数のシフトパルスが加えられたシフト
レジスタ２１に受信信号を格納するようにしたの
で、複数の音波に対する反射体、即ち浮遊物２
６、水底２０等の深度情報を記録することができ
る。また、シフトレジスタ２１の内容はアンドゲ
ート２３を通して直列に演算制御回路１７へ取り
込み、その各受信信号間のビツト数、即ち深度を
メモリ１６の各番地に記憶させるようにしたの
で、従来の計数回路を用いた場合の如く各桁信号
に対応してアンドゲートを設ける必要がなく、装
置構成がより簡略となり、被測定対象物までの深
度もメモリ１６の各番地の内容の和を取ることに
より簡単に算出できる。

なお、メモリ１６の各々の番地に記憶された深
度が水中１９の浮遊物２６または水底２０のどち
らのものかという判断はその前後における水底２
０の深度との相関等を演算制御回路１７で取るこ
とにより下すことができる。

上記実施例ではメモリ１６を１６ビツトとして
構成しているが、実際には任意のビツ数を取るこ
とができる。また送・受波器５と送受切換器４を
用いて超音波信号の送信および受信を行なつてい
るが、送波器と受波器とをそれぞれ分離して構成
してもよい。更にまた、上記実施例では水深測定
の場合について述べたが、大気中における建物等
の距離測定にも適用できる。また、演算制御回路
１７よりシフトレジスタ２１へ直接供給するシフ
トパルスはシフトパルス発生回路２２の発振周波
数とは無関係に設定でき、より周波数をくして
読取り速度を早くすることもできる。

以上説明したように本発明によれば、パルス状
信号を送受信して被測定対象物までの距離を測定
する距離測定装置において、受信したパルス状信
号を遂次格納するシフトレジスタと、所定周波数
のシフトパルスを発生するシフトパルス発生手段
と、複数の番地を有するメモリと、上記パルス状
信号の送信時点より所定数の上記シフトパルスを
上記シフトレジスタに供給するとともに、該シフ
トレジスタから直列にデータを読出し、該データ
列の各パルス状信号間のビツト差を上記メモリの
各番地に記憶させる制御手段とを備えたので、従
来の如く１つの送信信号に対して一番初めに受信
した信号だけでなく、複数の受信信号をその受信
時間差に関する情報をもつて記録することがで
き、従つて、目的とする被測定対象物を含む複数
の被測定対象物までの距離情報を確実に測定でき
るとともに、従来の計数回路を用いた場合の如く
受信時間を記憶させるために多数のケート回路を
必要とせず、装置構成がより簡単となる。

また、本発明によれば、パルス状信号を送受信
して被測定対象物までの距離を測定する距離測定
装置において、受信したパルス状信号を遂次格納
するシフトレジスタと、所定周波数のシフトパル
スを発生するシフトパルス発生手段と、複数の番
地を有するメモリと、上記パルス状信号の送信時
点より所定数の上記シフトパルスを上記シフトレ
ジスタに供給するとともに、該シフトレジスタか
ら直列にデータを読出し、該データ列の各パルス
状信号間のビツト差を上記メモリの各番地に記憶
させ、さらに各番地の記憶内容の加算値を求める
制御手段とを備えたので、目的とする被測定対象
物までの距離情報を直ちに求めることができ、音
響測深機、水位計等に利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供するもので、第１図は
従来の距離測定装置の一例を示すブロツク図、第
２図は第１図の装置の各部における動作タイミン
グチヤート、第３図は本発明の距離測定装置の一
実施例を示すブロツク図、第４図Ａ〜Ｅはシフト
レジスタの記憶状態を示す説明図である。 １……タイミングパルス発生回路、２……パル
ス変調発振回路、４……送受切換器、５……送・
受波器、７……検波回路、１６……メモリ、１７
……演算制御回路、１８……表示回路、１９……
水中、２０……水底、２１……シフトレジスタ、
２２……シフトパルス発生回路、２３，２４……
アンドゲート、２５……オアゲート、２６……浮
遊物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス状信号を送受信して被測定対象物まで
   の距離を測定する距離測定装置において、 受信したパルス状信号を遂次格納するシフトレ
   ジスタと、 所定周波数のシフトパルスを発生するシフトパ
   ルス発生手段と、 複数の番地を有するメモリと、 上記パルス状信号の送信時点より所定数の上記
   シフトパルスを上記シフトレジスタに供給すると
   ともに、該シフトレジスタから直列にデータを読
   出し、該データ列の各パルス状信号間のビツト差
   を上記メモリの各番地に記憶される制御手段とを
   備えた ことを特徴とする距離測定装置。 ２ パルス状信号を送受信して被測定対象物まで
   の距離を測定する距離測定装置において、 受信したパルス状信号を遂次格納するシフトレ
   ジスタと、 所定周波数のシフトパルスを発生するシフトパ
   ルス発生手段と、 複数の番地を有するメモリと、 上記パルス状信号の送信時点より所定数の上記
   シフトパルスを上記シフトレジスタに供給すると
   ともに、該シフトレジスタから直列にデータを読
   み出し、該データ列の各パルス状信号間のビツト
   差を上記メモリの各番地に記憶させ、さらに各番
   地の記憶内容の加算値を求める制御手段とを備え
   た ことを特徴とする距離測定装置。