(57)【要約】【課題】  計測時間を短縮可能な超音波計測器を提供する。【解決手段】  超音波計測器１０は、超音波を送信可能な送信側２０ａの超音波共振子と、送信側２０ａの超音波共振子を駆動可能な送信側２０ａの駆動回路と、送信側２０ａの超音波共振子の例えば両端を短絡可能な送信側２０ａの短絡回路ＳＷ３と、送信側の駆動回路を制御する制御装置３０と、超音波を受信可能な受信側２０ｂの超音波共振子と、を備える。制御装置３０は、超音波が送信側２０ａの超音波共振子から受信側２０ｂの超音波共振子まで到達する時間を計測するとともに、制御装置３０は、送信側２０ａの超音波共振子を駆動した後に送信側２０ａの短絡回路ＳＷ３を介して送信側２０ａの超音波共振子の例えば両端を短絡させる。【選択図】  図４
2014228380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の超音波を送信可能な第１側の超音波共振子と、
前記第１側の前記超音波共振子を駆動可能な第１側の駆動回路と、
前記第１側の前記超音波共振子を短絡可能な第１側の短絡回路と、
前記第１側の前記駆動回路を制御する制御装置と、
前記第１の超音波を受信可能な第２側の超音波共振子と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１の超音波が前記第１側の前記超音波共振子から前記第２側の前記超音波共振子まで到達する第１の時間を計測するとともに、
前記制御装置は、前記第１側の前記超音波共振子を駆動した後に前記第１側の前記短絡回路を介して前記第１側の前記超音波共振子を短絡させることを特徴とする超音波計測器。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１側の前記超音波共振子を駆動した後であって、前記第１の時間を計測した直後に、前記第１側の前記短絡回路を介して前記第１側の前記超音波共振子を短絡させることを特徴とする請求項１に記載の超音波計測器。
【請求項３】
前記第２側の前記超音波共振子を駆動可能な第２側の駆動回路と、
前記第２側の前記超音波共振子を短絡可能な第２側の短絡回路と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記第２側の前記超音波共振子からの第２の超音波が前記第２側の前記超音波共振子から前記第１側の前記超音波共振子まで到達する第２の時間を計測するとともに、
前記制御装置は、前記第２側の前記超音波共振子を駆動した後に前記第２側の前記短絡回路を介して前記第２側の前記超音波共振子を短絡させることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波計測器。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１の時間及び前記第２の時間に基づき、前記第１側の前記超音波共振子と前記第２側の前記超音波共振子との間の気体流速度を算出することを特徴とする請求項３に記載の超音波計測器。
【請求項５】
前記超音波計測器は、車両に設けられ、
前記制御装置は、前記車両の速度に応じて、前記第１側の前記短絡回路を不動化可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超音波風速計等の用途に用いられる超音波計測器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１の図４は、超音波計測器として超音波風速計を開示し、特許文献１の段落［００３９］、［００３０］の記載によれば、その超音波風速計の送信側回路４０ａ内の例えばドライブ回路２ａは、１サイクルの正及び負の振幅を有するパルス信号ａ（加振電圧信号）を超音波振動子３ａに送信することができる。また、特許文献１の段落［００３７］の記載によれば、パルス信号ａ（例えば特許文献１の図１の１回目の信号Ｉ１）は、特許文献１の図３（ａ）で示される波形を有し、超音波振動子３ａは、特許文献１の図３（ｂ）で示される振動に従う音場を生成又は送信することができる。
【０００３】
加えて、特許文献１の段落［００３６］，［００３７］の記載によれば、送信側回路４０ａは、超音波振動子３ａの共振周波数と僅かに異なる共振周波数を有する共振回路４ａを備え、これにより、超音波振動子３ａは、特許文献１の図３（ｃ）で示される振動に従う音場を生成又は送信することができる。図３（ｃ）で示される振動の振幅及び包絡線が急峻であるので、受信側回路４０ｂは、超音波の受信波を確実に検出することができる（特許文献１の段落［００７４］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２３３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、送信側の超音波振動子３ａを例えばパルス信号ａ（１回目の信号Ｉ１）で一旦駆動する場合、その後、特許文献１の図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示されるように、超音波振動子３ａは、振動し続ける。言い換えれば、超音波振動子３ａの振動が自然に減衰して、その振動が停止するまでには、ある程度の時間を要してしまう。従って、特許文献１の図１に示されるように、受信側の超音波振動子３ｂの振動ｂ（信号ＯＳ１）が停止するまでにも、ある程度の時間を要してしまい、次のパルス信号ａ（２回目の信号Ｉ２）を即座に送信することができない。
【０００６】
このように、超音波風速計のサンプリングレートは、超音波振動子の振動特性に依存してしまう。同様に、超音波振動子を含む超音波計測器のサンプリングレートも、超音波振動子の振動特性によって上限が設定されてしまう。言い換えれば、超音波計測器の計測時間は、超音波振動子の振動特性によって遅くなってしまう。
【０００７】
本発明の１つの目的は、計測時間を短縮可能な超音波計測器を提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。
【０００９】
本発明に従う第１の態様は、第１の超音波を送信可能な第１側の超音波共振子と、
前記第１側の前記超音波共振子を駆動可能な第１側の駆動回路と、
前記第１側の前記超音波共振子を短絡可能な第１側の短絡回路と、
前記第１側の前記駆動回路を制御する制御装置と、
前記第１の超音波を受信可能な第２側の超音波共振子と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１の超音波が前記第１側の前記超音波共振子から前記第２側の前記超音波共振子まで到達する第１の時間を計測するとともに、
前記制御装置は、前記第１側の前記超音波共振子を駆動した後に前記第１側の前記短絡回路を介して前記第１側の前記超音波共振子を短絡させることを特徴とする超音波計測器に関係する。
【００１０】
第１の態様では、制御装置は、超音波共振子を駆動した後に短絡回路を介してその超音波共振子の例えば両端を短絡させることができる。これにより、超音波共振子の共振が早期に収束するので、超音波が送信側の超音波共振子から受信側の超音波共振子まで到達する時間の計測は、早期に完了する。従って、計測時間を短縮することができる。
【００１１】
本発明に従う第２の態様では、第１の態様において、
前記制御装置は、前記第１側の前記超音波共振子を駆動した後であって、前記第１の時間を計測した直後に、前記第１側の前記短絡回路を介して前記第１側の前記超音波共振子を短絡させてもよい。
【００１２】
第２の態様では、超音波が送信側の超音波共振子から受信側の超音波共振子まで到達する時間を計測するまで、送信側の超音波共振子を駆動することができる。これにより、超音波の到達時間をより確実に計測することができる。
【００１３】
本発明に従う第３の態様では、第１又は第２の態様は、
前記第２側の前記超音波共振子を駆動可能な第２側の駆動回路と、
前記第２側の前記超音波共振子を短絡可能な第２側の短絡回路と、
を更に備えてもよく、
前記制御装置は、前記第２側の前記超音波共振子からの第２の超音波が前記第２側の前記超音波共振子から前記第１側の前記超音波共振子まで到達する第２の時間を計測するとともに、
前記制御装置は、前記第２側の前記超音波共振子を駆動した後に前記第２側の前記短絡回路を介して前記第２側の前記超音波共振子を短絡させてもよい。
【００１４】
第２側の駆動回路を準備することで、受信側の超音波共振子であった第２側の超音波共振子は、送信側の超音波共振子として使用ことができる。また、第２側の超音波共振子を駆動した後に第２側の短絡回路を介してその第２側の超音波共振子の例えば両端を短絡させることができる。これにより、第２側の超音波共振子の共振も早期に収束するので、第２側の超音波共振子からの超音波の到達時間の計測も、早期に完了する。
【００１５】
本発明に従う第４の態様では、第３の態様において、
前記制御装置は、前記第１の時間及び前記第２の時間に基づき、前記第１側の前記超音波共振子と前記第２側の前記超音波共振子との間の気体流速度を算出してもよい。
【００１６】
第４の態様では、超音波計測器を超音波風速計として利用することができる。
【００１７】
本発明に従う第５の態様では、第１乃至第４のいずれかの態様において、
前記超音波計測器は、車両に設けられてもよく、
前記制御装置は、前記車両の速度に応じて、前記第１側の前記短絡回路を不動化可能であってもよい。
【００１８】
車両の速度が高い程、超音波計測器のサンプリングレートを向上させて、風速の計測精度を向上させることができる。言い換えれば、高い計測精度が要求される時だけ、第１側の短絡回路を作動させることができる。従って、車両の速度が例えば所定速度を超える時だけ第１側の短絡回路を作動させ、車両の速度が所定速度を下回る時に第１側の短絡回路を不動化させることができる。
【００１９】
当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従う超音波計測器が搭載される車両の外観例を示す。
【図２】図１の風速計の構成例を示す。
【図３】図１の超音波計測器の構成例を示す。
【図４】図２の１組の送受信機の構成例を示す。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）、図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）は、それぞれ、図４の第１送受信切替スイッチ、第１駆動回路、第１短絡回路、第１超音波共振子、第２送受信切替スイッチ及び第２超音波共振子の動作例を示す。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）、図６（Ｅ）及び図６（Ｆ）は、それぞれ、図４の第１送受信切替スイッチ、第１駆動回路、第１短絡回路、第１超音波共振子、第２送受信切替スイッチ及び第２超音波共振子の他の動作例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００２２】
図１は、本発明に従う超音波計測器が搭載される車両の外観例を示す。図１の例において、車両として例えば自動車が図示され、超音波計測器１０は、その車両に搭載されている。また、超音波計測器１０は、例えば超音波風速計の用途に用いられ、後述するように、例えば風速計２０及び制御装置３０で構成される（図３参照）。図１の例において、風速計２０は、車両の例えばルーフに設けられているが、車両のボンネット等の車両の外部の他の配置位置に設けられてもよい。また、風速計２０は、例えばルーフアンテナ（図示せず）等の他の部品と組み合わされて車両に配置されてもよい。なお、図１に示されるｘ軸は、車両の例えば前方又は縦方向を示し、ｙ軸は、車両の例えば右手又は横方向を示している。
【００２３】
図２は、図１の風速計２０の構成例を示す。図２の例において、風速計２０は、例えば２組の送受信機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで構成される２次元風向風速計である。即ち、風速計２０又は２次元風向風速計は、例えば流れている空気の速度である風速Ｖ（気体流速度Ｖ）及びその空気が流れている方向（ｘ軸と風速Ｖとのなす角度θ）を計測することができる。ここで、１組の送受信機２０ａ，２０ｂは、例えばｘ軸に沿って配置され、１組の送受信機２０ａ，２０ｂのうちの一方（送受信機２０ａ）及び他方（送受信機２０ｂ）は、例えば距離Ｌ１だけ離れて互いに対向している。また、もう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄは、例えばｙ軸に沿って配置され、もう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄのうちの一方（送受信機２０ｃ）及び他方（送受信機２０ｄ）は、例えば距離Ｌ２だけ離れて互いに対向している。
【００２４】
例えば送受信機２０ａが送信側に設定され、且つ送受信機２０ｂが受信側に設定される時、風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘ、音速Ｃ及び距離Ｌ１に基づき、超音波が送信側の送受信機２０ａから受信側の送受信機２０ｂまで到達する時間Ｔ１は、以下の（１）式によって求めることができる。
Ｔ１＝Ｌ１／（Ｃ＋Ｖｘ）  ・・・（１）
【００２５】
次に、例えば送受信機２０ａが受信側に設定され、且つ送受信機２０ｂが送信側に設定される時、超音波が送信側の送受信機２０ｂから受信側の送受信機２０ａまで到達する時間Ｔ２は、以下の（２）式によって求めることができる。
Ｔ２＝Ｌ１／（Ｃ−Ｖｘ）  ・・・（２）
【００２６】
ここで、式（１）又は式（２）のいずれか一方のみで風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘを求めることができるが、例えば風の方向及び温度等の影響を除外するために、１組の送受信機２０ａ，２０ｂの双方の各々において、送信側と受信側との間を切り替えて式（１）及び式（２）の双方を用いて、風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘは、以下の（３）式によって求めることができる。言い換えれば、時間Ｔ１及び時間Ｔ２を計測する間、音速Ｃ及び風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘが一定であると仮定する時、風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘは、以下の（３）式によって求めることができる。
Ｖｘ＝Ｌ１／２×｛（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ１×Ｔ２）｝  ・・・（３）
【００２７】
同様に、例えば送受信機２０ｃが送信側に設定され、且つ送受信機２０ｄが受信側に設定される時、風速Ｖのｙ軸成分Ｖｙ、音速Ｃ及び距離Ｌ２に基づき、超音波が送信側の送受信機２０ｃから受信側の送受信機２０ｄまで到達する時間Ｔ３を求めることができる。また、例えば送受信機２０ｃが受信側に設定され、且つ送受信機２０ｄが送信側に設定される時、超音波が送信側の送受信機２０ｄから受信側の送受信機２０ｃまで到達する時間Ｔ４も求めることができる。このような時間Ｔ３及びＴ４を用いて、風速Ｖのｙ軸成分Ｖｙは、以下の（４）式によって求めることができる。
Ｖｙ＝Ｌ１／２×｛（Ｔ４−Ｔ３）／（Ｔ３×Ｔ４）｝  ・・・（４）
【００２８】
加えて、式（３）及び式（４）の双方を用いて、風速Ｖ及びその方向θは、それぞれ、以下の（５）及び（６）式によって求めることができる。
Ｖ＝（Ｖｘ＾２＋Ｖｙ＾２）＾０．５  ・・・（５）
θ＝ｔａｎ＾−１×（Ｖｙ／Ｖｘ）  ・・・（６）
【００２９】
なお、風速計２０は、例えば１組の送受信機２０ａ，２０ｂだけで構成される１次元風速計である場合、例えば（３）式によって風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘだけが求まり、風速Ｖの向きθは求めることができない。或いは、風速計２０は、例えば２組の送受信機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄだけでなく、例えばｚ軸（図示せず）方向に沿って配置される他の組の送受信機（図示せず）で構成される３次元風向風速計であってもよい。言い換えれば、図２の風速計２０は、ｘｙ平面又は水平面内の風速Ｖ及びその方向θを計測することができる。
【００３０】
また、１組の送受信機２０ａ，２０ｂのうちの一方（送受信機２０ａ）及び他方（送受信機２０ｂ）は、例えば距離Ｌ１だけ離れて互いに対向しているが、例えば送信側に設定される送受信機２０ａからの超音波が受信側に設定される送受信機２０ｂに届けばよく、必ずしも、送受信機２０ａ及び送受信機２０ｂが直線上に配置されなくてもよい。加えて、例えば１つの送受信機２０ａだけを使用して、ある対象物に向けて超音波を送信し、その対象物から反射される超音波を受信する超音波計測器１０又は超音波ソナーを構成してもよい。言い換えれば、超音波を送受信可能な送受信機を備る超音波計測器１０は、超音波風速計、超音波ソナー等の用途に広く用いることができる。
【００３１】
図３は、図１の超音波計測器１０の構成例を示す。図１の例において、超音波計測器１０は、例えば超音波を送受信可能な風速計２０と、風速計２０を制御する制御装置３０と、車両の速度を検出する車速センサ４０と、を備えている。もちろん、超音波計測器１０は、車速センサ４０を備えなくてもよく、また、風速計２０の代わりにソナーを備えてもよい。加えて、図３に示される風速計２０は、例えば図２で示される２次元風向風速計であるが、１次元風速計であってもよい。なお、超音波計測器１０は、風速計２０での風速結果を制御装置３０から入力可能な車載装置５０（例えば表示装置）を更に備えてもよい。
【００３２】
図４は、図２の１組の送受信機２０ａ，２０ｂの構成例を示す。図４の例において、風速計２０として、１組の送受信機２０ａ，２０ｂが示されているが、例えば図２のもう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄは、図４中の１組の送受信機２０ａ，２０ｂと同様に構成することができる。言い換えれば、図４の例において、風速計２０は、１組の送受信機２０ａ，２０ｂだけでなく、もう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄも備えることができ、制御装置３０は、１組の送受信機２０ａ，２０ｂだけでなく、もう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄも制御することができる。
【００３３】
送受信機２０ａは、例えば第１送受信切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって送信側又は受信側に設定され、図４の例において、送信側に設定される送受信機２０ａの超音波共振子（第１超音波共振子）の両端は、送受信機２０ａ又は送信側の駆動回路（第１駆動回路）に接続される。同様に、送受信機２０ｂは、例えば第２送受信切替スイッチＳＷ４，ＳＷ５によって送信側又は受信側に設定され、図４の例において、受信側に設定される送受信機２０ｂの超音波共振子（第２超音波共振子）の両端は、送受信機２０ｂ又は受信側の増幅回路（第２増幅回路）に接続される。
【００３４】
図４の例において、送受信機２０ａ又は送信側の方形波発振回路（第１方形波発振回路）は、連続する矩形パルス又は特定の周波数クロックを送受信機２０ａ又は送信側の駆動回路に送信し、その駆動回路は、制御装置３０からの制御信号Ｄ１に従って連続する矩形パルスを送受信機２０ａ又は送信側の超音波共振子に送信することができる。ここで、連続する矩形パルスは、例えば特許文献１の図３（ａ）で示されような１サイクルのパルスではなく、複数サイクルのパルスである。しかしながら、送受信機２０ａ又は送信側の駆動回路は、１サイクルのパルスだけを送信してもよい。なお、送受信機２０ａ又は送信側の超音波共振子は、固有の共振周波数を有し、その共振周波数と一致する又は近くなるように、方形波発振回路の特定の周波数クロックは設定されている。
【００３５】
送受信機２０ａ又は送信側の駆動回路が連続する矩形パルス又は特定の周波数クロックで送受信機２０ａ又は送信側の超音波共振子を共振又は振動させる時、駆動回路及び超音波共振子で構成される共振経路中に、連続する矩形パルス又は特定の周波数クロックの直流成分をカットするコンデンサＣ１（第１コンデンサ）を配置することができる。また、駆動回路は、例えば入力信号を反転させるインバータ回路（図示せず）を有することができ、言い換えれば、超音波共振子の両端のうちの例えばコンデンサＣ１側にインバータ回路を設け、超音波共振子の両端に印加される電圧を倍増させることができる。また、そのインバータ回路は、複数の並列接続されたインバータ（図示せず）で構成することができ、インバータ回路の耐圧を高めることもできる。
【００３６】
送受信機２０ａ又は送信側の超音波共振子が共振又は振動することにより、送受信機２０ａ又は送信側の超音波共振子で超音波又は音場が生成され、その超音波又は音場は、送受信機２０ｂ又は受信側の超音波共振子まで伝達し、その伝達した超音波又は音場によって送受信機２０ｂ又は受信側の超音波共振子も共振又は振動する。送受信機２０ｂ又は受信側において、増幅回路は、超音波共振子の共振又は振動に従う受信信号Ｒ２を増幅し、その受信信号Ｒ２を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、制御信号Ｄ１及び受信信号Ｒ２に基づき、超音波が送信側の送受信機２０ａから受信側の送受信機２０ｂまで到達する時間Ｔ１を計測することができる。
【００３７】
その後、制御装置３０は、第１送受信切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって送受信機２０ａを送信側から受信側に設定し、且つ第２送受信切替スイッチＳＷ４，ＳＷ５によって送受信機２０ｂを受信側から送信側に設定することができる。この状態において、送受信機２０ｂ又は送信側の方形波発振回路（第２方形波発振回路）は、連続する矩形パルス又は特定の周波数クロックを送受信機２０ｂ又は送信側の駆動回路（第２駆動回路）に送信し、その駆動回路は、制御装置３０からの制御信号Ｄ２に従って連続する矩形パルスを送受信機２０ｂ又は送信側の超音波共振子に送信することができる。送受信機２０ｂ又は送信側の駆動回路が連続する矩形パルス又は特定の周波数クロックで送受信機２０ｂ又は送信側の超音波共振子を共振又は振動させる時、駆動回路及び超音波共振子で構成される共振経路中に、コンデンサＣ２（第２コンデンサ）を配置することができる。
【００３８】
ここで、送受信機２０ｂ又は送信側の超音波共振子が共振又は振動することにより、送受信機２０ｂ又は送信側の超音波共振子で超音波又は音場が生成され、その超音波又は音場は、送受信機２０ａ又は受信側の超音波共振子まで伝達し、その伝達した超音波又は音場によって送受信機２０ａ又は受信側の超音波共振子も共振又は振動する。送受信機２０ａ又は受信側において、増幅回路（第１増幅回路）は、超音波共振子の共振又は振動に従う受信信号Ｒ１を増幅し、その受信信号Ｒ１を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、制御信号Ｄ２及び受信信号Ｒ１に基づき、超音波が送信側の送受信機２０ｂから受信側の送受信機２０ａまで到達する時間Ｔ２を計測することができる。
【００３９】
このように、制御装置３０は、時間Ｔ１及び時間Ｔ２から例えば風速Ｖのｘ軸成分Ｖｘを求めることができる（図２参照）。また、制御装置３０は、時間Ｔ１及び時間Ｔ２を計測する時に、もう１組の送受信機２０ｃ，２０ｄも制御して、時間Ｔ３及び時間Ｔ４を計測し、風速Ｖのｙ軸成分Ｖｙ、風速Ｖ及びその方向θを求めることができる。なお、制御装置３０は、例えば風速Ｖ及びその方向θを図３の車載装置５０に出力してもよい。
【００４０】
図４の例において、送受信機２０ａは、超音波共振子の例えば両端を短絡可能な短絡回路ＳＷ３を有している。また、送受信機２０ｂも、短絡回路ＳＷ６を有している。短絡回路ＳＷ３及び短絡回路ＳＷ６の各々は、制御装置３０によって制御され、駆動回路によって共振又は振動する超音波共振子の例えば両端の電位を一致させ又は近くさせることができる。なお、短絡回路ＳＷ３及び短絡回路ＳＷ６の各々は、例えばスイッチで構成され、そのスイッチは、超音波共振子の例えば両端を接続している。但し、そのスイッチは、超音波共振子の例えば一端を例えばＧＮＤライン（図示せず）に接続してもよく、言い換えれば、短絡回路ＳＷ３及び短絡回路ＳＷ６の各々は、超音波共振子の例えば一端を例えばＧＮＤラインに接続するように超音波共振子を短絡可能であってもよい。このように、短絡回路ＳＷ３及び短絡回路ＳＷ６の各々は、超音波共振子に蓄えられたエネルギーを放電させるように作動し、超音波共振子の共振又は振動を早期に収束させることができる。
【００４１】
但し、制御装置３０は、車両の速度に応じて、必要とされない時には、短絡回路ＳＷ３，ＳＷ６を不動化させることができる。
【００４２】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）、図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）は、それぞれ、図４の第１送受信切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２、第１駆動回路、第１短絡回路ＳＷ３、第１超音波共振子、第２送受信切替スイッチＳＷ４，ＳＷ５及び第２超音波共振子の動作例を示す。図５（Ａ）の例において、第１送受信切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、時刻ｔ０で送受信機２０ａを送信側（第１側）に設定し、例えば時刻ｔ５で送受信機２０ａを受信側に設定する。
【００４３】
図５（Ｂ）の例において、制御装置３０は、制御信号Ｄ１によって送受信機２０ａ又は送信側の第１駆動回路を例えば時刻ｔ０から時刻ｔ２まで駆動して、例えば時刻ｔ２以降、第１駆動回路の駆動を停止させる。図５（Ｃ）の例において、制御装置３０は、例えば時刻ｔ２まで第１短絡回路ＳＷ３を不動にし、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間だけ、第１短絡回路ＳＷ３を作動させて、第１超音波共振子の両端を短絡させる。
【００４４】
図５（Ｄ）の例において、第１超音波共振子は、図５（Ｂ）の制御信号Ｄ１に従って共振又は振動を時刻ｔ０から開始する。時刻ｔ２で第１駆動回路の駆動が停止されるとともに、時刻ｔ２で第１短絡回路ＳＷ３が作動するので、第１超音波共振子の共振又は振動は、図５（Ｄ）の実線で示されるように、時刻ｔ２以降、早期に収束する。なお、送受信機２０ａが第１短絡回路ＳＷ３を備えない場合、言い換えれば、時刻ｔ２で第１駆動回路の駆動が停止されるに過ぎない場合、第１超音波共振子の共振又は振動の収束は、図５（Ｄ）の二点鎖線で示されるように、遅くなってしまう。なお、図５（Ｄ）の例において、実線及び二点鎖線は、特許文献１の図３（ｂ）で示されるように振動する波形の振幅の極大値又は極小値の包絡線を示している。
【００４５】
ところで、送受信機２０ａが送信側に設定される場合、図５（Ｅ）の例において、第２送受信切替スイッチＳＷ４，ＳＷ５は、時刻ｔ０で送受信機２０ｂを受信側（第２側）に設定する。また、送受信機２０ａが受信側に設定される場合、図５（Ｅ）の例において、例えば時刻ｔ５で送受信機２０ｂは送信側に設定される。
【００４６】
図５（Ｆ）の例において、第２超音波共振子の共振又は振動は、第１超音波共振子からの超音波に従って時刻ｔ０から伝達時間だけ遅れて開始する。時刻ｔ１で、第２超音波共振子の共振又は振動は、第１閾値ＴＨ１を超える。言い換えれば、第２超音波共振子の共振又は振動が第１閾値ＴＨ１を超える時に、制御装置３０は、第１超音波共振子からの超音波が第２超音波共振子に到達したことを判定することができ、時間Ｔ１を計測することができる。
【００４７】
また、図５（Ｆ）の例において、第２超音波共振子の共振又は振動は、第１超音波共振子からの超音波に従って時刻ｔ２から伝達時間だけ遅れて減少し、時刻ｔ３で、第２超音波共振子の共振又は振動は、第２閾値ＴＨ２を下回る。言い換えれば、第２超音波共振子の共振又は振動が第２閾値ＴＨ２を下回る時に、制御装置３０は、第２超音波共振子での受信が終了したことを判定することができ、時刻ｔ３から所定期間だけ経過する時刻ｔ５を設定することができる。時刻ｔ５により、送受信機２０ａが受信側に設定され（図５（Ａ）参照）、且つ送受信機２０ｂが送信側に設定される（図５（Ｅ）参照）。
【００４８】
送受信機２０ａが第１短絡回路ＳＷ３を備える場合、制御装置３０は、時刻ｔ５から、次の時間Ｔ２の計測を開始することができる。一方、送受信機２０ａが第１短絡回路ＳＷ３を備えない場合、図５（Ｆ）の二点鎖線で示されるように、時刻ｔ４から所定期間だけ経過する時刻ｔ６から、次の時間Ｔ２の計測を開始することになる。
【００４９】
送受信機２０ａが第１短絡回路ＳＷ３を備える場合、制御装置３０は、第１超音波共振子を駆動した後に第１短絡回路ＳＷ３を介してその第１超音波共振子の両端を短絡させることができる。これにより、第１超音波共振子の共振が早期に収束するので、超音波が第１超音波共振子から第２超音波共振子まで到達する時間Ｔ１の計測は、時刻ｔ５で、早期に完了する。従って、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの計測時間を短縮することができる。
【００５０】
なお、図示されていないが、時刻ｔ５で送受信機２０ｂは送信側に設定される場合（図５（Ｅ）参照）、第２超音波共振子の共振又は振動は、図５（Ｂ）の制御信号Ｄ１と同様の制御信号Ｄ２に従って時刻ｔ５から開始する。また、送受信機２０ｂが第２短絡回路ＳＷ６を備える場合、制御装置３０は、第２超音波共振子を駆動した後に第２短絡回路ＳＷ６を介してその第２超音波共振子の両端を短絡させることができる。
【００５１】
図５（Ｆ）の例において、制御装置３０は、第２超音波共振子の共振又は振動が第１閾値ＴＨ１を超えるか否かを判定し、且つ第２超音波共振子の共振又は振動が第２閾値ＴＨ１を下回るか否かを判定することができる。この場合、図４の例えば送受信機２０ｂは、送受信機２０ｂ又は受信側の増幅回路の前段に、或いは、その増幅回路の代わりに、例えばシュミットトリガ回路（図示せず）を有することができる。この場合、シュミットトリガ回路からの出力は、２値（Ｈｉｇｈ又はＬｏｗ）であるので、制御装置３０は、時間Ｔ１の計測するための判定を容易に実行することができる。
【００５２】
また、第２閾値ＴＨ２は、第１閾値ＴＨ１よりも低く設定されなくてもよく、第２閾値ＴＨ２は、第１閾値ＴＨ１と一致してもよい。この場合、図４の例えば送受信機２０ｂは、シュミットトリガ回路の代わりに例えばコンパレータ回路（図示せず）を有してもよい。
【００５３】
加えて、車両の速度が高い程、風速Ｖの計測精度が低下し得る。言い換えれば、風速Ｖは、車両の速度からの影響を受ける。従って、車両の速度が高い程、例えば送受信機２０ｂ又は送信側の第１駆動回路の出力を増加させて、第１超音波共振子の両端間の電圧を高くしてもよい。この場合、車両の速度が高い程、第１閾値ＴＨ１も高く設定することができる。
【００５４】
また、車両の速度が高い程、超音波計測器１０のサンプリングレートを向上させて、風速Ｖの計測精度を向上させることができる。言い換えれば、高い計測精度が要求される時だけ、例えば第１短絡回路ＳＷ３を作動させることができる。例えば、車両の速度が所定速度を超える時だけ第１短絡回路ＳＷ３を作動させ、車両の速度が所定速度を下回る時に第１短絡回路ＳＷ３を不動化させることができる。
【００５５】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）、図６（Ｅ）及び図６（Ｆ）は、それぞれ、図４の第１送受信切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２、第１駆動回路、第１短絡回路ＳＷ３、第１超音波共振子、第２送受信切替スイッチＳＷ４，ＳＷ５及び第２超音波共振子の他の動作例を示す。他の動作例と先の動作例との相違点を以下に説明する。図６（Ｂ）の例において、制御装置３０は、制御信号Ｄ１によって送受信機２０ａ又は送信側の第１駆動回路を例えば時刻ｔ０から時刻ｔ１まで駆動して、例えば時刻ｔ１以降、第１駆動回路の駆動を停止させる。ここで、時刻ｔ１は、第２超音波共振子の共振又は振動が第１閾値ＴＨ１を超える時である（図６（Ｆ）参照）。言い換えれば、制御装置３０は、第１超音波共振子を駆動した後であって、時間Ｔ１を計測した直後に、第１短絡回路ＳＷ３を介して第１超音波共振子の両端を短絡させることができる。
【００５６】
このように、超音波が第１超音波共振子から第２超音波共振子まで到達する時間Ｔ１を計測するまで、第１超音波共振子を駆動することができる。これにより、超音波の到達時間Ｔ１をより確実に計測することができる。即ち、例えば特許文献１の図３（ａ）で示されような１サイクルのパルスで第１超音波共振子を仮に駆動する場合、計測時間を最小に設定することができる一方、第２超音波共振子で受信する超音波の振幅も小さくなり、従って第１閾値ＴＨ１を低く設定する必要がある。しかしながら、この場合、その超音波の振幅が第１閾値ＴＨ１を超えない可能性があり、従って時間Ｔ１を計測できない可能性がある。
【００５７】
図６（Ｆ）の例において、時刻ｔ１で第１駆動回路の駆動が停止することに伴って、時刻ｔ３'で、第２超音波共振子の共振又は振動は、第２閾値ＴＨ２を下回り、制御装置３０は、時刻ｔ３'から所定期間だけ経過する時刻ｔ５'を設定することができ、時刻ｔ５'により、送受信機２０ａが受信側に設定され（図６（Ａ）参照）、且つ送受信機２０ｂが送信側に設定される（図６（Ｅ）参照）。
【００５８】
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。
【符号の説明】
【００５９】
１０・・・超音波計測器、２０・・・風速計、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ・・・送受信機、３０・・・制御装置、４０・・・車速センサ、５０・・・車載装置。
【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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