(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の基準信号に基づき音波を射出する音波射出手段と，音波を受波して受信信号として出力する受波手段と，前記基準信号と受信信号とから移動物体の速度を演算する速度演算手段とを有した速度測定装置において，
前記速度演算手段が，前記受信信号と前記基準信号との周波数の差を求めて差分周波数信号として出力する差分周波数検出部と，
前記差分周波数信号を，予め設定された２以上の周波数帯域に帯域分離して帯域信号として出力する周波数帯域分離部と，
前記帯域信号又は当該帯域信号の検波信号が閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間が，予め設定された第１判断時間継続した場合には，優位レベルの検出信号を出力すると共に，前記閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間が，前記第１判断時間より長い第２判断時間継続した場合には，有効信号を出力する帯域信号判断部と，
前記帯域信号及び前記検出信号が入力して，当該検出信号に基づき複数の前記帯域信号から１つの前記帯域信号を選択する帯域信号選択部と，
該帯域信号選択部で選択された帯域信号の周波数を計測すると共に，当該計測された周波数が有効か否かを前記有効信号に基づき判断して，有効な周波数に基づき移動物体の速度を演算する計測演算部とを有することを特徴とする速度測定装置。
【請求項２】
前記周波数帯域分離部が，当該速度測定装置の測定範囲の周波数帯域に対して，２以上の周波数帯域に帯域分割されていることを特徴とする請求項１記載の速度測定装置。
【請求項３】
前記帯域信号選択部が，優位レベルを持つ複数の前記検出信号のうち最も周波数帯域の高い検出信号に対応する帯域信号を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の速度測定装置。
【請求項４】
前記周波数帯域分離部が持つ過渡特性により，前記帯域信号の開始領域及び終了領域が少なくとも周波数変調を受けている場合に，前記第１判断時間が当該帯域信号の開始領域の被変調時間より所定量長く設定されると共に，前記第２判断時間が前記計測演算部で当該帯域信号の周波数計測が可能な時間と当該帯域信号の終了領域の被変調時間との和より所定量長く設定されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の速度測定装置。
【請求項５】
所定周波数の基準信号に基づき音波を射出する音波射出手段と，音波を受波して受信信号として出力する受波手段と，前記基準信号と受信信号とから移動物体の速度を演算する速度演算手段とを有した速度測定装置において，
前記速度演算手段が，前記受信信号と基準信号との周波数の差を求めて差分周波数信号として出力する差分周波数検出部と，
前記差分周波数信号を予め設定された２以上の周波数帯域の帯域信号に帯域分離して，該帯域信号又はその検波信号が予め設定された閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間を求め，当該時間が予め設定された第１判断時間及び当該第１判断時間より長い第２判断時間より長いか否かを判断し，前記第１判断時間より長い帯域信号が複数存在する場合には，当該複数の前記帯域信号から最も周波数帯域の高い前記帯域信号を選択して周波数計測すると共に，当該周波数計測された前記帯域信号が第２判断時間継続した場合にのみ，当該周波数計測した結果に基づき移動物体の速度を演算する信号処理部とを有することを特徴とする速度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，受波器により受波された音波が，移動物体や静止物体等により反射された音波からなるときに，移動物体による音波の信号を抽出して当該移動物体の速度を高精度に計測するようにした速度測定装置に関する。
【０００２】
従来，移動物体の速度測定にドップラ効果を利用した速度測定装置が用いられる場合がある。図９はかかる速度測定装置の構成を示すブロック図である。以下，説明の便宜から速度測定装置を送波系，受波系及び信号処理系に大別して説明する。
【０００３】
送波系は，周波数Ｆｏｕｔの基準信号を発生する基準発振器１，基準信号を増幅する出力増幅器２，該出力増幅器２からの信号に基づき超音波を射出する送波器３から構成されている。
【０００４】
また，受波系は，周波数Ｆｉｎの超音波を受波して電気信号に変換する受波器４，当該受波器４からの信号を増幅して受信信号として出力する前置増幅器５から構成されている。
【０００５】
さらに信号処理系は，基準信号と受信信号とが入力して，これらをミキシングするミキサ６，該ミキサ６からの信号を検波して基準信号と受信信号との差分周波数Ｆｄの信号を差分周波数信号として出力する検波器７，差分周波数信号のうち高周波成分を除去するローパスフィルタ６０１，ローパスフィルタ６０１からの信号をドップラ信号として周波数を計測する周波数計測器１２，該周波数計測器１２からの計測結果に基づき移動物体の速度を，
Ｆｄ＝２・Ｖ・Ｆｏｕｔ／（Ｃ−Ｖ）・・・・・・・・（１）
の式に従って演算する演算器１３，当該演算器１３で演算した移動物体の速度を表示する表示器１４から構成されている。なお，式１におけるＶは移動物体の速度を示し，Ｃは音速を示している。
【０００６】
また図１０は，図９におけるローパスフィルタ６０１に代えて，検波器７と演算器１３の間に，検波器７より出力された差分周波数信号からドップラ周波数帯城の信号を通過させるバンドパスフィルタ８０１，当該バンドパスフィルタ８０１からの信号の周波数を計測する周波数計測器１２を設け，さらに，検波器７からの差分周波数信号からドップラ周波数より高い周波数成分であるノイズをフィルタリングするノイズ帯バンドパスフィルタ８０２及び信号検出器９０１を設けて，計測精度の向上を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述した構成では，例えば，ピッチャーが投げるボールの球速を計測する場合，受信信号の周波数Ｆｉｎは単一の周波数でないため後述する理由により正確な速度測定が困難になる問題があった。
【０００８】
即ち，送波器３から出射された超音波は，ボール以外に静止物体やピッチャーの身体等のあらゆる部分で反射されて受波器４に受波されると共に，送波器３から射出された超音波の一部が直接受波器４に入射して（以下，直接波という）受波される。
【０００９】
従って，受信信号には周波数の異なる複数の信号が含まれ，また静止物体により反射された超音波や直接波による信号は信号レベルが大きいため，ドップラ信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が低下したり或は信号波形に歪が生じて，正常な周波数の計測，即ち移動物体の速度測定が困難になる問題があった。
【００１０】
そこで，本発明は，受信信号が周波数の異なる複数の信号からなる場合等であっても，ドップラ信号のみを抽出することにより高精度に速度測定が可能な速度測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために，請求項１にかかる発明は，所定周波数の基準信号に基づき音波を射出する音波射出手段と，音波を受波して受信信号として出力する受波手段と，前記基準信号と受信信号とから移動物体の速度を演算する速度演算手段とを有した速度測定装置において，前記速度演算手段が，前記受信信号と前記基準信号との周波数の差を求めて差分周波数信号として出力する差分周波数検出部と，前記差分周波数信号を，予め設定された２以上の周波数帯域に帯域分離して帯域信号として出力する周波数帯域分離部と，前記帯域信号又は当該帯域信号の検波信号が閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間が，予め設定された第１判断時間継続した場合には，優位レベルの検出信号を出力すると共に，前記閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間が，前記第１判断時間より長い第２判断時間継続した場合には，有効信号を出力する帯域信号判断部と，前記帯域信号及び前記検出信号が入力して，当該検出信号に基づき複数の前記帯域信号から１つの前記帯域信号を選択する帯域信号選択部と，該帯域信号選択部で選択された帯域信号の周波数を計測すると共に，当該計測された周波数が有効か否かを前記有効信号に基づき判断して，有効な周波数に基づき移動物体の速度を演算する計測演算部とを有することを特徴とする。
【００１２】
即ち，種々の周波数を含む受信信号から，移動物体により反射された音波による信号のみを処理対象にして移動物体の速度測定を高精度に行うべく，周波数帯域分離部により受信信号を複数の周波数帯域の帯域信号に分離する。
【００１３】
そして，帯域信号判断部により帯域信号が閾値より大きい時間が又は大きいと見なされる時間が予め設定された第１判断時間より長い場合には，そのことを示す優位レベルを持つ検出信号を出力し，また帯域信号が閾値を越えた時間が又は越えたと見なせる時間が予め設定された第２判断時間より所定量長い場合には，そのことを示す有効信号を出力する。
【００１４】
かかる第１判断時間は，第２判断時間より短く設定されて，帯域信号の開始領域に周波数の乱れ等が生じている場合に当該領域の時間より所定量長く設定する。
【００１５】
また第２時間は，帯域信号の終了領域の周波数が乱れている場合に，当該領域を周波数計測から除去して周波数を計測するための判断時間である。
【００１６】
そして，帯域信号選択部により優位レベルを持つ複数の検出信号が少なくとも１以上存在する場合には，最も周波数の高い検出信号に対応する帯域信号を選択する。
【００１７】
かかる帯域信号の周波数を計測演算手段により計測すると共に，当該周波数計測された帯域信号が有効か否かを有効信号により判断して，有効な場合に当該周波数計測結果に基づき移動物体の速度の演算を行うことを特徴とする。
【００１８】
なお，上記優位レベルとは以後の判断処理において有効な信号レベルをいい，例えば帯域信号が閾値より大きい場合に，「Ｈｉｇｈ」レベルのパルス信号が出力される場合には，当該「Ｈｉｇｈ」レベルが優位レベルとなる。
【００１９】
請求項２にかかる発明は，前記周波数帯域分離部が，当該速度測定装置の測定範囲の周波数帯域に対して，２以上の周波数帯域に帯域分割されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３にかかる発明は，前記帯域信号選択部が，優位レベルを持つ複数の前記検出信号のうち最も周波数帯域の高い検出信号に対応する帯域信号を選択することを特徴とする。
【００２１】
請求項４にかかる発明は，前記周波数帯域分離部が持つ過渡特性により，前記帯域信号の開始領域及び終了領域が少なくとも周波数変調を受けている場合に，前記第１判断時間が当該帯域信号の開始領域の被変調時間より所定量長く設定されると共に，前記第２判断時間が前記計測演算部で当該帯域信号の周波数計測が可能な時間と当該帯域信号の終了領域の被変調時間との和より所定量長く設定されていることを特徴とする。
【００２２】
なお，上記被変調時間とは過渡特性により変調を受けている領域の継続時間を言う。
【００２３】
請求項５にかかる発明は，所定周波数の基準信号に基づき音波を射出する音波射出手段と，音波を受波して受信信号として出力する受波手段と，前記基準信号と受信信号とから移動物体の速度を演算する速度演算手段とを有した速度測定装置において，前記速度演算手段が，前記受信信号と基準信号との周波数の差を求めて差分周波数信号として出力する差分周波数検出部と，前記差分周波数信号を予め設定された２以上の周波数帯域の帯域信号に帯域分離して，該帯域信号又はその検波信号が予め設定された閾値を越えた時間又は越えたと見なせる時間を求め，当該時間が予め設定された第１判断時間及び当該第１判断時間より長い第２判断時間より長いか否かを判断し，前記第１判断時間より長い帯域信号が複数存在する場合には，当該複数の前記帯域信号から最も周波数帯域の高い前記帯域信号を選択して周波数計測すると共に，当該周波数計測された前記帯域信号が第２判断時間継続した場合にのみ，当該周波数計測した結果に基づき移動物体の速度を演算する信号処理部とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図を参照して説明する。図１は，本実施の形態にかかる速度測定装置のブロック図を示している。速度測定装置は，基準信号に基づき超音波を射出する音波射出手段，移動物体等により反射された超音波等を受波して受信信号を出力する受波手段，受波手段からの受信信号に基づき移動物体の速度を演算して求める速度演算手段からなっている。
【００２５】
また当該速度演算手段は，受信信号と基準信号との差分周波数信号を求める差分周波数検出部，差分周波数信号を複数の周波数帯域の帯域信号に分離して出力する周波数帯域分離部，当該帯域信号が所定の条件を満たすか否かを判断して検出信号及び有効信号を出力する帯域信号判断部，複数の優位レベルを持つ検出信号から特定の検出信号に対応する帯域信号を選択する帯域信号選択部，該帯域信号選択部により選択された帯域信号の周波数を計測すると共に，有効信号により周波数計測した帯域信号が有効であるか否かを判断し，有効な場合にのみ当該周波数に基づき移動物体の速度を演算する計測演算部とからなっている。
【００２６】
上記構成を詳細に説明すると，送波手段は，周波数Ｆｏｕｔの基準信号Ｓ１を発生する基準発振器１，基準信号Ｓ１を電力増幅する出力増幅器２，増幅された基準信号Ｓ１を超音波Ｓ２として射出する送波器３から構成されている。
【００２７】
受波手段は，超音波Ｓ３を受波して電気信号に変換して出力する受波器４，該受波器４からの信号を増幅し，これを受信信号Ｓ４として出力する前置増幅器５から構成されている。
【００２８】
速度演算手段における差分周波数検出部は，受信信号Ｓ４と基準信号Ｓ１とをミキシングするミキサ６，ミキサ６から受信信号Ｓ４と基準信号Ｓ１との周波数の差分を抽出して，これを差分周波数信号Ｓ５として出力する検波器７から構成されている。
【００２９】
また周波数帯域分離部は，検波器７からの差分周波数信号Ｓ５を５個の隣接した狭帯城の周波数成分に分離して帯域信号Ｓｅ（ＳｅＨＨ〜ＳｅＬＬ）として出力するバンドパスフィルタ８（８ａ〜８ｅ）から構成されている。なお，バンドパスフィルタ８の分割数は，５個に限定されるものではなく適宜設定することが可能である。
【００３０】
帯域信号判断部は，各バンドパスフィルタ８に対応して設けられた信号検出器９（９ａ〜９ｅ）を有して，各々帯域信号Ｓｅが後述する条件１を満たす場合に，優位レベルを持つ検出信号Ｓｆ（ＳｆＨＨ〜ＳｆＬＬ）を出力し，また条件２を満たす場合には有効信号Ｓｉを出力する。
【００３１】
帯域信号選択部は，信号検出部９からの優位レベルを持つ複数の検出信号Ｓｆのうち最も周波数帯域の高い検出信号Ｓｆに対応する帯域信号Ｓｅを選択して出力する。なお，当該選択された帯域信号Ｓｅを帯域信号Ｓｈと記載する。
【００３２】
計測演算部は，選択された帯域信号Ｓｈの周波数を計測する周波数計測器１２，信号検出器９からの有効信号Ｓｉに基づき周波数計測器１２で計測した周波数が有効である場合にのみ，当該周波数に基づき移動物体の速度の演算を行う演算器１３を有している。
【００３３】
また，計測演算部には，音速が温度により変化することを考慮して，外気温を計測する温度計測器１５が設けられて適宜温度補正を行うと共に，移動物体の速度表示を行う表示部１４が設けられている。
【００３４】
なお，以下の説明においては，バンドパスフィルタ８（８ａ〜８ｅ），及び信号検出器９（９ａ〜９ｅ）等のように同一機能を有する複数の手段からなるものに関しては，個々の構成について言及する場合以外は総括番号を用いて，バンドパスフィルタ８，信号検出器９等のように適宜記載する。
【００３５】
図２は各ブロックの出力信号を示したもので，同図を参照して動作説明を行う。基準発振器１からは，周波数Ｆｏｕｔの基準信号Ｓ１が発振されて出力増幅器２で増幅される。そして，送波器３から超音波Ｓ２が射出される。
【００３６】
射出された超音波Ｓ２は，移動物体により反射されてドップラ効果を受け，これにより周波数Ｆｉｎの反射波Ｓ３となって受波器４で受波される。
【００３７】
なお，受波器４で受波される超音波Ｓ３は，種々の条件の下で反射等した超音波が入射するため，受信信号Ｓ４の周波数は単一の周波数でなく，また射出された超音波Ｓ２に示すようなきれいな波形でないことに注意を要する。
【００３８】
例えば，ピッチャーが投球したボールの球速を計測する場合，受波器４で受波される超音波Ｓ３には，ボールからの反射波，ピッチャーの身体等のボール以外の移動物体からの反射波，送波器３から射出された超音波が直接回り込んで受波される直接波及び静止物体により反射された反射波が含まれている。球速を測定する目的からは，ボールで反射された超音波以外の超音波は全てノイズとなる。
【００３９】
受波器４からの信号は前置増幅器５で増幅されて受信信号Ｓ４となり，その後ミキサ６により基準信号Ｓ１とミキシングされ，検波器７で検波されて差分周波数信号Ｓ５となってバンドパスフィルタ８に入力する。
【００４０】
バンドパスフィルタ８は，高周波側から５つの帯域（ＨＨ，ＨＬ，Ｍ，ＬＨ，ＬＬ）に分割構成され，入力した差分周波数信号Ｓ５を各帯域信号Ｓｅ（ＳｅＨＨ〜ＳｅＬＬ）に分離して信号検出器９及び信号選択器１０に出力する。
【００４１】
ところで，バンドパスフィルタ８は過渡特性を持つため，帯域信号Ｓｅの開始領域及び終了領域の周波数が本来の周波数と異なる周波数に変調される。従って，この様な帯域信号Ｓｅを用いて計測・演算処理を行ったのでは正確な結果を得ることができない。そこで，かかる過渡特性の影響を除去すべく，信号検出器９では種々の判断を行っている。
【００４２】
即ち，信号検出器９は，入力した帯域信号Ｓｅが当該信号検出器９に予め設定されている閾値よりも大きいか否かを判断して，当該帯域信号が閾値より大きくなった時間又は大きいとみなせる時間が第１判断時間より長く継続した場合に（条件１），優位レベルを持つの検出信号Ｓｆ（ＳｆＨＨ〜ＳｆＬＬ）を信号選択器１０に出力する。
【００４３】
また帯域信号が閾値より大きくなった時間又は大きいとみなせる時間が第２判断時間より大きくなった場合に（条件２），当該帯域信号Ｓｅが少なくともノイズ等の本来的でない信号でなく，かつ，上記過渡特性により当該帯域信号Ｓｅの終了領域に変調を受けた領域を含まずに周波数計測が可能な信号であることを示す有効信号Ｓｉを演算器１３に出力する。
【００４４】
図３は信号検出器９に入力する帯域信号Ｓｅの信号レベルを帯域周波数に対して現したボード線図の一例である。本例の場合には，帯域ＨＬ，Ｍ，ＬＨの帯域信号ＳｅＨＬ，ＳｅＭ，ＳｅＬＨは，信号検出器９に予め設定された閾値より大きな信号レベルを持ち，その中でも帯域ＬＨの帯域信号ＳｅＬＨが最も大きな信号レベルを持っている。
【００４５】
また，帯域ＨＨの帯域信号ＳｅＨＨは，閾値と略等しい信号レベルであり，帯域ＬＬの帯域信号ＳｅＬＬは閾値より小さい信号レベルとなっている。かかる帯域ＨＨ，ＬＬの帯域信号ＳｅＨＨ，ＳｅＬＬは，ノイズと判断できる。
【００４６】
従って，バンドパスフィルタ８からの各帯域信号Ｓｅのうち，信号検出器９に予め設定されている閾値よりも大きな信号レベルを持つ帯域ＨＬ，Ｍ，ＬＨの帯域信号ＳｅＨＬ，ＳｅＭ，ＳｅＬＨが優位レベルを持つ検出信号となる。但し，この場合上述した条件１が満たされていることを前提とする。
【００４７】
そして信号選択器１０は，優位レベルを持つ検出信号Ｓｆから最も周波数帯城の高い帯域信号Ｓｈを判断して周波数計測器１２に出力する。
【００４８】
なお，複数の帯域信号Ｓｅから，周波数の高い帯域信号を選択する理由は，例えば，ピッチャーから反射された超音波とボールから反射された超音波との周波数を比べた場合，ボールから反射された超音波の周波数が高い（ドップラ周波数が大きい）ためである。
【００４９】
従って，上述したような関係にない場合には，信号選択器１０で選択する基準を適宜設ければよい。
【００５０】
演算器１３には，周波数計測器１２からの信号，信号検出器９からの有効信号Ｓｉ及び温度計測器１５からの外気温信号が入力している。これらに基づき演算器１３は，音速Ｃを外気温ｔとして，
Ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ・・・・・・・・（２）
の関係式により求め，そして式１にしたがって移動物体の速度Ｖを演算し，表示器１４がこの結果を表示する。
【００５１】
次に図４を参照してバンドパスフィルタ８の過渡特性を詳細に説明する。バンドパスフィルタ８に間欠的な差分周波数信号Ｓ５が入力すると，当該バンドパスフィルタ８は過渡特性により差分周波数信号Ｓ５の開始領域と終了領域に本来の周波数とは異なる周波数に変調して帯域信号Ｓｅとして出力する。従って，帯域信号Ｓｅの開始領域と終了領域との周波数は，過渡特性により変調されて本来の周波数と異なる周波数になる。
【００５２】
以下，バンドパスフィルタ８により過渡変調された信号領域を過渡変調領域と称し，特に信号の開始時における変調領域を開始変調領域，終了時における変調領域を終了変調領域という。また開始変調領域及び終了変調領域の継続時間を，それぞれΔｔｓ，Δｔｅと記載する。
【００５３】
図４（ａ）は，検波器７からバンドパスフィルタ８に入力する差分周波数信号Ｓ５を示し，図４（ｂ）は当該バンドパスフィルタ８から出力される帯域信号Ｓｅを示している。また図４（ｃ）は，過渡変調された帯域信号Ｓｅの周波数特性の理解を容易にするために図示したもので，当該帯域信号Ｓｅを周波数／電圧変換（Ｆ／Ｖ変換）した際の波形を示している。
【００５４】
いま，バンドパスフィルタ８のある帯域における中心周波数をＦｃとし，差分周波数信号Ｓ５の周波数をＦとする。
【００５５】
この時，差分周波数信号Ｓ５の周波数Ｆが中心周波数Ｆｃより低い場合（Ｆ＜Ｆｃ），差分周波数信号Ｓ５の入力にともない，バンドパスフィルタ８から出力される帯域信号Ｓｅの周波数Ｆｅは，徐々に中心周波数Ｆｃに近い周波数まで高くなり，その後徐々に差分周波数信号Ｓ５の周波数Ｆに落着く領域が生じる（開始変調領域），そして差分周波数信号Ｓ５が終了すると，徐々に中心周波数Ｆｃに近い周波数まで高くなり，その後徐々に出力が終了する（終了変調領域）。
【００５６】
従って，Ｆ／Ｖ変換された帯域信号Ｓｅは，図４（ｃ）に示すように信号の両端に山ができるようになる。
【００５７】
また，差分周波数信号Ｓ５の周波数Ｆが中心周波数Ｆｃより高い場合Ｆ（Ｆ＞Ｆｃ），差分周波数信号Ｓ５の入力にともない，帯域信号Ｓｅの周波数Ｆｅは中心周波数Ｆｃを経て徐々に差分周波数信号Ｓ５の周波数Ｆに達し（開始変調領域），その後差分周波数信号Ｓ５が終了すると中心周波数Ｆｃを経て徐々に小さくなり（終了変調領域），そして出力が終了する。
【００５８】
従って，Ｆ／Ｖ変換された帯域信号Ｓｅは，図４（ｃ）に示すように信号の両端がなだらかな山型の信号となる。
【００５９】
一方，差分周波数信号Ｓ５の周波数Ｆが中心周波数と等しいときは，帯域信号Ｓｅは徐々に中心周波数Ｆｃになり（開始変調領域），差分周波数信号Ｓ５の終了と共に徐々に周波数が小さくなって（終了変調領域）出力されなくなる。
【００６０】
このようにバンドパスフィルタ８が過渡特性を持つため，過渡変調された開始変調領域，終了変調領域が発生し，これらの変調領域が含まれる信号領域を用いて周波数計測等を行ったのでは正確な周波数計測が行えない。従って，移動物体の速度の誤差が大きくなり信頼性が著しく低下してしまう。
【００６１】
そこで，信号検出器９においては，過渡特性の影響を除外して信号処理が可能か否かを判断している。このことを図５を参照して説明する。
【００６２】
図５（ａ）は当該信号検出器９の概略構成を示すブロック図であり，帯域信号Ｓｅを予め設定された閾値Ｖｔｈと比較して所定のパルス信号（判断信号）Ｓ１１を出力する比較ブロック９Ａと当該比較ブロック９Ａからの判断信号に基づき，帯域信号Ｓｅが条件１を満たした時に優位レベルの検出信号Ｓｆを出力し，条件２を満たした時に有効信号Ｓｉを出力する判断ブロック９Ｂから構成されている。
【００６３】
また図５（ｂ）は，比較ブロック９Ａにおける各信号波形を示し，図５（ｃ）は判断ブロック９Ｂにおける各信号波形を示している。
【００６４】
比較ブロック９Ａは，帯域信号Ｓｅと閾値Ｖｔｈとが入力し，帯域信号Ｓｅが閾値Ｖｔｈより大きくなったときトリガ信号Ｓ１０を出力するコンパレータ９ａ，このトリガ信号Ｓ１０に対応して所定幅の判断信号Ｓ１１を出力する再トリガ形回路（リトリガブルワンショット回路）９ｂから構成されている。
【００６５】
なお再トリガ形回路９ｂは，当該再トリガ形回路９ｂが準安定状態の時に入力したトリガ信号Ｓ１０に対しても応答し，そのつど当該再トリガ形回路９ｂは新たな準安定状態となる。従って，もし再トリガ形回路９ｂの準安定状態内の間隔ごとに連続して複数のトリガ信号Ｓ１０が入力すると，幅の広い１個の方形波のパルス信号Ｓ１１が出力される。この準安定状態は，時定数τにより特徴付けられ，当該時定数は，各バンドパスフィルタ８の下側カットオフ周波数の周期より所定量大きくなるように設定されている。
【００６６】
このようにして得られた判断信号Ｓ１１は，判断ブロック９Ｂに入力する。判断ブロック９Ｂは，第１判断系と第２判断系とからなり，それぞれの動作は同じであるが，設定値が異なるため最終的に異なる作用を得る。
【００６７】
これら第１，２判断系は，判断信号Ｓ１１を積分した積分信号Ｓ１５（Ｓ１５ａ，Ｓ１５ｂ）を第１，２シュミットトリガ回路９ｄ（９ｄａ，９ｄｂ）に出力する第１，２積分器９ｃ（９ｃａ，９ｃｂ），第１，２シュミットトリガ回路９ｄからのトリガ信号Ｓ１６（Ｓ１６ａ，Ｓ１６ｂ）により所定幅のパルスを出力する第１，２ワンショット回路９ｅ（９ｅａ，９ｅｂ）から構成されている。
【００６８】
上記構成において，第１積分器９ｃａは判断信号Ｓ１１を積分して積分信号Ｓ１５ａを出力する。この積分信号Ｓ１５ａが所定のレベルＶ１以上になると，第１シュミットトリガ回路９ｄａはトリガ信号Ｓ１６ａを出力し，当該トリガ信号Ｓ１６ａの立上がりをトリガとして第１ワンショット回路９ｅａが検出信号Ｓｆを出力する。
【００６９】
この検出信号Ｓｆの時間幅はｔ２であり，この時間は周波数計測器１２が帯域信号Ｓｅの周波数を計測するのに必要な時間である（以下，周波数計測時間という）。
【００７０】
無論，第１積分器９ｃａの出力がレベルＶ１に達しない場合には，第１シュミットトリガ回路９ｄａからトリガ信号Ｓ１６ａが出力されないので，検出信号Ｓｆは無位レベルの信号となる。
【００７１】
積分信号Ｓ１５ａが所定のレベルＶ１になるまでの時間ｔ１は，開始変調領域の継続時間Δｔｓよりわずかに大きな時間になるように，第１積分器９ｃａの積分定数が設定されている。
【００７２】
従って，第１シュミットトリガ回路９ｄａから出力されるトリガ信号Ｓ１６は，帯域信号Ｓｅが入力してから開始変調領域が経過した後に出力されることになる。依って，周波数計測器１２で周波数計測する際には，少なくとも開始変調領域の信号を除外することが可能になる。
【００７３】
しかし，この場合，周波数計測時間ｔ２に終了変調領域が含まれる恐れがある。そこで第２判断系では，当該周波数計測時間ｔ２に終了変調領域が含まれるか否かを判断し，含まれないならば有効信号Ｓｉを出力するようにしている。
【００７４】
即ち，第２積分器９ｃｂは判断信号Ｓ１１を積分して積分信号Ｓ１５ｂを出力する。この積分信号Ｓ１５ｂが，所定のレベルＶ２以上になると第２シュミットトリガ回路９ｄｂはトリガ信号Ｓ１６ｂを出力する。当該トリガ信号Ｓ１６ｂの立上がりをトリガとして第２ワンショット回路９ｅｂが所定幅の有効信号Ｓｉを出力する。
【００７５】
そして検出信号Ｓｆが終了してから積分信号Ｓ１５ｂが所定のレベルＶ２に達するまでの時間ｔ３は，終了変調領域の継続時間Δｔｅより僅かに長くなるように設定されている。
【００７６】
従って，帯域信号Ｓｅの時間幅ｔ０の間に当該時間ｔ３が確保できるならば，周波数計測時間ｔ２には，終了変調領域は含まれないことになる。
【００７７】
以上をまとめると，ｔ０≧ｔ１の時は（条件１），時間幅ｔ２の優位レベルを持つ検出信号ｓｆが出力され，ｔ０≧ｔ１＋ｔ２＋ｔ３の時は（条件２），有効信号Ｓｉが出力される。
【００７８】
次に，信号選択器１０を図６を参照して詳細に説明する。信号選択器１０はプライオリティを持つ入力端子Ｄ１〜Ｄ５を備えて，当該入力端子Ｄ１〜Ｄ５に検出信号Ｓｆが入力するプライオリティエンコーダ１０Ａ，該プライオリティエンコーダ１０Ａからの信号に基づき特定の帯域信号Ｓｅを選択して出力するアナログマルチプレクサ１０Ｂから構成されている。
【００７９】
そして，信号検出器９からの検出信号Ｓｆは，高い周波数帯域の検出信号Ｓｆから順に高いプライオリティの入力端子に入力するように構成されている。
【００８０】
例えば，検出信号ＳｆＨＨは最も周波数帯域が高いので，プライオリティの最も高い入力端子Ｄ５に入力し，検出信号ＳｆＬＬは最も周波数帯域が低いのでプライオリティの最も低い入力端子Ｄ１に入力するようになっている。
【００８１】
このように優先度を持つ入力に対して，出力は図６（ｂ）に示す論理表に従ってアナログマルチプレクサ１０Ｂに制御信号として出力され，アナログマルチプレクサ１０Ｂは当該制御信号に基づき複数の帯域信号Ｓｅから特定の帯域信号を選択して出力させる。図６（ｂ），（ｃ）においては，優位レベルを「Ｈ」としている。
【００８２】
以上説明したように，静止物体等からの本来的な反射波以外の反射波が受波器に入力しても，目的とする移動物体からの反射波の信号を抽出して高精度の移動物体の速度を求めることが可能になる。
【００８３】
なお，バンドパスフィルタ８の過渡特性を回避する方法として，遅延回路やワンショット回路等を用いて回避手段を構成しているが，本実施の形態にかかる方法によれば，例えば，図３における帯域信号ＳｅＨＨのように信号レベルが信号検出器９の閾値Ｖｔｈと略等しく，この結果検出信号ＳｆＨＨのパルス幅が狭くノイズ的になる場合でも（図２において点線で示している），検出信号Ｓｆとして出力されない特徴がある。
【００８４】
また，バンドパスフィルタ８において分割した各帯域の周波数は，基準発振器１の基準周波数Ｆｏｕｔと装置の計測速度範囲に依存して適宜設定されるが，例えば基準信号の周波数Ｆｏｕｔを４０ｋＨｚ，速度範囲を２０〜１５０ｋｍ／ｈとするなら，移動物体により反射された反射波の周波数は約４１．３〜５０．９３ｋＨｚであり，差分周波数信号Ｓ５の周波数は１．３〜１０．９３ｋＨｚとなる。
【００８５】
このような場合には，差分周波数信号の周波数範囲を５個のバンドパスフィルタ８（８ａ〜８ｅ）で均等に分割すれば，当該各帯城の周波数幅は約２ｋＨｚとなるので，バンドパスフィルタ８ａ〜８ｅの中心周波数を２．３ｋＨｚ，４．２ｋＨｚ，６．１ｋＨｚ，８．０ｋＨｚ，１０．０ｋＨｚとすればよい。
【００８６】
また，信号検出器９における比較ブロック９Ａとして，例えば図７に示すような検波器９ｆとコンパレータ９ｇとからなるものであってもよい。図７（ａ）は，当該信号検出器９の概略ブロック図であり，図７（ｂ）はその時の各信号波形を例示したものである。
【００８７】
検波器９ｆは，バンドパスフィルタ８からの帯域信号Ｓｅを検波して得た包絡線信号Ｓ１３をコンパレータ９ｇに出力する。コンパレータ９ｇは，包絡線信号Ｓ１３を予め設定された閾値Ｖｔｈ’と比較して，当該包絡線信号Ｓ１３が閾値Ｖｔｈ’より大きくなった時間をパルス幅とする判断信号Ｓ１１を出力する。
【００８８】
これにより，図５に示す比較ブロック９Ａと同様の判断信号を得ることが可能になる。
【００８９】
次に本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。図８は，本実施の形態にかかる速度測定装置の構成を示すブロック図である。なお，第１の実施の形態と同一構成部分については同一符号を用いて説明を省略する。
【００９０】
本実施の形態にかかる速度測定装置は，図１に示す第１の実施の形態にかかる速度測定装置のバンドパスフィルタ８，信号検出器９，信号選択器１０，周波数計測器１２及び演算器１３をディジタル信号処理器２０により置換えたものである。
【００９１】
かかるディジタル信号処理器２０としては，アナログ／ディジタル変換器を含んだマイコンやＤＳＰなどが適用可能である。
【００９２】
そして，当該ディジタル信号処理機２０においては，例えば検波器７からの信号を高利得増幅し，当該増幅された信号に対してアナログ／ディジタル変換を行う。その後，フーリエ変換等のディジタルフィルタ処理を行うことでバンドパスフイルタ８と同様の作用を得ることができる。
【００９３】
このようなフイルタ処理を行なった信号から，上記条件１，２を満たす信号に対して周波数を求めて式１，２に従って移動物体の速度Ｖを演算することができる。
【００９４】
なお，本実施の形態では，ディジタル信号処理器２０に置き換える範囲を前述の範囲としたが，ディジタル信号処理器２０の処理能力にあわせ範囲を適宜選択することは云うまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば差分周波数検出部により差分周波数信号を複数の帯域信号とし，この帯域信号から一つの帯域信号を選択して，当該帯域信号を移動物体の速度演算の信号としたので，Ｓ／Ｎ比が向上すると共に，信号波形の歪みが軽減され，移動物体の速度の計測を高い精度で行うことが可能になった。
【００９６】
また，複数の帯域信号から一つの帯域信号を選択する際に，最大の周波数帯域の帯域信号を選択するようにしたので，周波数の異なる種々の音波が受波された場合であっても，低周波（低速度）成分に埋もれた高周波（高速度）成分を抽出することが可能になり，例えば，ピッチャーの投げるボールを計測するときのように，ボール以外にピッチャーの身体のあらゆる部分から反射される音波が存在しても，高精度にボールの速度計測が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態の説明に適用される速度測定装置のブロック図である。
【図２】速度測定装置の各ブロックからの出力波形を示したタイミング図である。
【図３】帯域信号の周波数分布の一例を示すボード線図である。
【図４】バンドパスフィルタの過渡特性を説明する図で，（ａ）は差分周波数信号，（ｂ）は帯域信号，（ｃ）はＦ／Ｖ波形を示す図である。
【図５】信号検出器の説明に適用される図で，（ａ）はブロック図，（ｂ）は比較ブロックの信号波形，（ｃ）は判断ブロックの信号波形を示す図である。
【図６】信号選択器の説明に適用される図で，（ａ）はブロック図，（ｂ）はプライオリティエンコーダの論理表，（ｃ）はアナログマルチプレクサの論理表である。
【図７】信号検出器の他の構成例を示す図で，（ａ）はブロック図，（ｂ）は信号波形を示す図である。
【図８】本発明の第２実施の形態の説明に適用される速度測定装置のブロック図である。
【図９】従来の技術の説明に適用される速度測定装置のブロック図である。
【図１０】従来の技術の説明に適用される速度測定装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  基準発振器
２  出力増幅器
３  送波器
４  受波器
５  前置増幅器
６  ミキサ
７  検波器
８  バンドパスフィルタ
９  信号検出器
１０  信号選択器
１２  周波数計測器
１３  演算器
１４  表示器
１５  温度計測器
２０  ディジタル信号処理器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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