(57)【要約】【課題】超音波振動子の振動特性が変化した場合でも近距離にある物体の検知性能を向上させた超音波センサ装置を提供する。【解決手段】超音波振動子１は、超音波パルスを送波し、物体で反射された反射波を受波する。増幅部２は、超音波振動子１から出力される電気信号を増幅する。第１測定部４は、超音波振動子１から出力される電気信号をもとに、超音波パルスを送波することによって超音波振動子１に発生する残響振動のＱ値を測定する。第２測定部５は、超音波振動子１から出力される電気信号をもとに残響振動の周波数を測定する。予測部６は、第１測定部４が測定したＱ値、第２測定部５が測定した周波数、増幅部２から出力される非飽和状態の出力振幅をもとに増幅部２の出力振幅を予測する。比較部７は、ある時点で増幅部２から出力される出力振幅と予測部６が予測したその時点での出力振幅とを比較し、その結果をもとに判定部８が物体の存否を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたパルス信号を超音波パルスに変換して送波し、物体によって反射された超音波パルスを受波して電気信号に変換する超音波振動子と、
前記超音波振動子から出力される電気信号を増幅する増幅部と、
前記超音波振動子から出力される電気信号をもとに、超音波パルスを送波することによって前記超音波振動子に発生する残響振動のＱ値を測定する第１測定部と、
前記超音波振動子から出力される電気信号をもとに前記残響振動の周波数を測定する第２測定部と、
前記第１測定部が測定したＱ値、前記第２測定部が測定した周波数、前記増幅部から出力される非飽和状態の出力振幅をもとに前記増幅部の出力振幅を予測する予測部と、
ある時点で前記増幅部から出力される出力振幅と前記予測部が予測したその時点での出力振幅とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果をもとに物体の存否を判定する判定部とを備えたことを特徴とする超音波センサ装置。
【請求項２】
前記増幅部の増幅率を、予め設定された複数の増幅率の中から、前記増幅部の出力が飽和しない範囲で最大の増幅率に切り替える切替部を備え、
前記切替部は、前記増幅部の増幅率を切り替えるタイミングを、前記第１測定部が測定したＱ値に基づいて設定するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の超音波センサ装置。
【請求項３】
前記超音波振動子から出力される電気信号に減衰を与える減衰器を備え、
前記第１測定部は、前記減衰器によって減衰された前記超音波振動子の電気信号をもとに、前記残響振動のＱ値を測定することを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の超音波センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波パルスを送受波する超音波送受波器を備え、超音波送受波器が超音波パルスを送波し、超音波送受波器が受波した信号に物体からの反射波が現われるか否かを判別することで、物体の存否を検知する超音波センサ装置があった（特許文献１参照）。
【０００３】
この種の超音波センサ装置では、超音波パルスを送波した直後に超音波送受波器の受波信号に残響振動による信号が現れるので、この残響振動が収束する時間以降に検知ゲートを開いて、反射波の有無を検出している。近距離に物体が存在する場合でも、多重反射によって検知ゲートが開いた後に反射波が入力されれば、物体の存在を検知できるが、多重反射が無く、残響振動が収束する前に反射波が入力されると、近距離にある物体を検知できない可能性があった。
【０００４】
特許文献１に記載された超音波センサ装置では、検知ゲートが開く以前に反射波が入力されるような近距離の物体を検知するために、残響波形の異常を検知している。すなわち、残響振動が収束する前に反射波が入力されると、反射波の信号が重畳した残響振動が収束するまでに、より長い時間がかかることになる。よって、特許文献１に記載された超音波センサ装置では、反射波の信号が重畳することによって生じる残響振動の長さの変化をもとに、反射波の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２３２２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示された超音波センサ装置では、残響振動の長さの変化から反射波の有無を判定して、近距離の物体を検知していた。ところで、残響によって発生する超音波送受波器（超音波振動子）の振動特性が、温度や個体のばらつきによって変化すると、残響振動の長さが変化する可能性があるため、特許文献１に開示された超音波センサ装置では近距離にある物体の検知性能が低かった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、超音波振動子の振動特性が変化した場合でも近距離にある物体の検知性能を向上させた超音波センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の超音波センサ装置は、入力されたパルス信号を超音波パルスに変換して送波し、物体によって反射された超音波パルスを受波して電気信号に変換する超音波振動子と、前記超音波振動子から出力される電気信号を増幅する増幅部と、前記超音波振動子から出力される電気信号をもとに、超音波パルスを送波することによって前記超音波振動子に発生する残響振動のＱ値を測定する第１測定部と、前記超音波振動子から出力される電気信号をもとに前記残響振動の周波数を測定する第２測定部と、前記第１測定部が測定したＱ値、前記第２測定部が測定した周波数、前記増幅部から出力される非飽和状態の出力振幅をもとに前記増幅部の出力振幅を予測する予測部と、ある時点で前記増幅部から出力される出力振幅と前記予測部が予測したその時点での出力振幅とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果をもとに物体の存否を判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この超音波センサ装置において、前記増幅部の増幅率を、予め設定された複数の増幅率の中から、前記増幅部の出力が飽和しない範囲で最大の増幅率に切り替える切替部を備え、前記切替部は、前記増幅部の増幅率を切り替えるタイミングを、前記第１測定部が測定したＱ値に基づいて設定するように構成されることも好ましい。
【００１０】
この超音波センサ装置において、前記超音波振動子から出力される電気信号に減衰を与える減衰器を備え、前記第１測定部は、前記減衰器によって減衰された前記超音波振動子の電気信号をもとに、前記残響振動のＱ値を測定することも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１測定部が残響振動のＱ値を測定し、第２測定部が残響振動の周波数を測定している。予測部は、残響振動のＱ値及び周波数の測定結果を用いて、増幅部の出力振幅を予想しているので、温度や個体のばらつきによって残響振動が変化した場合でも、増幅部の出力振幅を正確に予測することができる。超音波センサ装置の近距離に物体が存在し、この物体で反射された反射波が残響振動に重畳する場合、増幅部から出力される実際の出力振幅が、予測部で予測される出力振幅からずれてしまう。よって、判定部は、ある時点での増幅部の出力振幅と予測部が予測した出力振幅とを比較部が比較した結果をもとに、物体によって反射された反射波が残響振動に重畳しているか否かを判定でき、近距離の物体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の超音波センサ装置のブロック図である。
【図２】同上の動作を説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の動作を説明する波形図である。
【図４】同上の動作を説明する波形図である。
【図５】同上の他の形態のブロック図である。
【図６】同上の動作を説明する波形図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は同上の動作を説明する波形図である。
【図８】同上のまた別の形態のブロック図である。
【図９】同上の動作を説明する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る超音波センサ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態の超音波センサ装置は、超音波振動子１と、増幅部２と、第１測定部４と、第２測定部５と、予測部６と、比較部７と、判定部８とを備える。また、本実施形態の超音波センサ装置は、上記の構成に加えて、電圧測定部３と、ドライブ回路９と、トランス１０とをさらに備えている。本実施形態の超音波センサ装置は、例えば自動車の前後のバンパ付近に取り付けられて、駐車時などに自動車の周囲にある物体を検出するために用いられる。
【００１５】
ドライブ回路９は、超音波振動子１から超音波をパルス的に出力させるために、所定周波数のパルス信号を一定の時間間隔で出力する。
【００１６】
トランス１０の一次側にはドライブ回路９が接続され、トランス１０の二次側に超音波振動子１が接続されている。トランス１０は、ドライブ回路９から入力されたパルス信号を昇圧して超音波振動子１に印加しており、超音波振動子１を振動させて、所定周波数の超音波パルスを超音波振動子１から出力させる。
【００１７】
超音波振動子１は、トランス１０から入力されたパルス信号を超音波パルスに変換して送波する。超音波センサ装置の周囲に物体が存在する場合、超音波振動子１から送波された超音波は、その物体によって反射され、超音波振動子１によって受波される。超音波振動子１は、物体によって反射された超音波を受波すると、受波した超音波によって振動し、その振動を電気信号Ｓ１に変換して出力する。
【００１８】
増幅部２は、超音波振動子１から出力される電気信号Ｓ１を増幅し、増幅して得た信号Ｓ２を電圧測定部３に出力する。
【００１９】
電圧測定部３は、増幅部２から出力される信号Ｓ２の周期毎のピーク値、すなわち信号Ｓ２の出力振幅を測定する。
【００２０】
第１測定部４は、超音波振動子１から出力される電気信号Ｓ１をもとに、超音波パルスを送波することによって超音波振動子１に発生する残響振動のＱ値（減衰定数）を測定する。
【００２１】
図３（ａ）は超音波振動子１から出力される電気信号Ｓ１の波形図であり、図３（ｂ）は増幅部２から出力される信号Ｓ２の波形図である。時刻ｔ０において超音波振動子１から超音波パルスが送信されると、超音波パルスを送信することによって超音波振動子１には残響振動が発生するため、超音波振動子１からは残響振動に応じた電気信号Ｓ１が出力される。残響振動によって超音波振動子１から出力される電気信号は、反射波を受波したことによって発生する電気信号に比べて非常に大きいため、残響振動の減衰によって増幅部２の出力が飽和レベルを下回る時刻ｔ４までの間、増幅部２の出力Ｓ２は飽和している。一方、増幅部２によって増幅される前の超音波振動子１の出力信号Ｓ１は残響振動が発生した当初は飽和しているが、残響振動の減衰に伴って減少し、時刻ｔ４よりも早い時刻ｔ１において飽和レベルよりも小さくなっている。
【００２２】
第１測定部４は、超音波振動子１から出力される非飽和状態の出力信号Ｓ１をもとに、超音波振動子１のＱ値を算出する。すなわち、第１測定部４は、非飽和状態となった後の１番目のピーク電圧Ｖ１（時刻ｔ２）と、２番目のピーク電圧Ｖ２（時刻ｔ３）とをもとに、下記の式（１）を用いてＱ値を求める。
【００２３】
Ｑ＝−２×π／ｌｎ（Ｖ２／Ｖ１）  …（１）
第２測定部５は、超音波振動子１から出力される出力信号Ｓ１をもとに、出力信号の周波数を測定する。例えば第２測定部５は、出力信号Ｓ１のピークの時間間隔、或いは、ゼロクロスの時間間隔を求め、この時間間隔の逆数から周波数を求めている。
【００２４】
予測部６は、第１測定部４が測定したＱ値と、第２測定部５が測定した周波数と、ある時刻において増幅部２から出力される飽和していない出力振幅（すなわち電圧測定部３の出力）と、増幅部２の増幅率をもとに、増幅部２の出力振幅を予測する。予測部６には、電圧測定部３によって測定された増幅部２の出力振幅が入力されており、図３（ｂ）の例では、時刻ｔ４以降に増幅部２の出力Ｓ２が飽和レベルから低下している。したがって、予測部６は、非飽和状態となった時刻ｔ５における出力振幅Ｖ３を基準振幅として採用し、この出力振幅Ｖ３を用いて、それ以後の時刻ｔにおける増幅部２の出力振幅を予測する。具体的には、第１測定部４が測定したＱ値をＱ１、第２測定部５が測定した周波数をｆ１、非飽和状態における増幅部２の出力振幅をＶ３とすると、予測部６は下記の式（２）を用いて、時刻ｔにおける出力振幅の予測値Ｖ（ｔ）を求める。
【００２５】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ３×ｅｘｐ（−π×ｆ１×ｔ／Ｑ１）  …（２）
尚、予測部６は、非飽和状態となった増幅部２の出力振幅Ｖ３を基準振幅として採用しているが、増幅部２による増幅前の信号Ｖ３ｐを基準振幅として採用してもよい。ここで、増幅部２の利得をＧ１とすると、Ｖ３＝Ｖ３ｐ×Ｇ１となる。したがって、時刻ｔにおける出力振幅の予測値Ｖ（ｔ）は下記の式（３）によって求められる。
【００２６】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ３ｐ×Ｇ１×ｅｘｐ（−π×ｆ１×ｔ／Ｑ１）  …（３）
比較部７は、時刻ｔ５以降の時刻ｔにおいて電圧測定部３から増幅部２の出力振幅Ｓ（ｔ）を取り込むと、この出力振幅Ｓ（ｔ）と、予測部６が予測したその時点での出力振幅Ｖ（ｔ）とを比較する。比較部７は、予測部６が予測した出力振幅Ｖ（ｔ）に対して所定の許容誤差δを設定する。比較部７は、時刻ｔにおける出力振幅Ｓ（ｔ）と予測部６の予測した出力振幅Ｖ（ｔ）との誤差の絶対値（｜Ｓ（ｔ）−Ｖ（ｔ）｜）が許容誤差δよりも小さければ、出力として「０」を出力する。一方、比較部７は、時刻ｔにおける出力振幅Ｓ（ｔ）と予測部６の予測した出力振幅Ｖ（ｔ）との誤差の絶対値が許容誤差δ以上であれば、出力として「１」を出力する。
【００２７】
判定部８は、比較部７の比較結果をもとに物体による反射波の存否を判定しており、比較部７の出力が「１」であれば、残響振動の存在する期間に物体による反射波が入力されたと判断し、近距離に物体が存在するとの判断結果を外部に出力する。一方、判定部８は、比較部７の出力が「０」であれば、残響振動の存在する期間に物体による反射波が入力されなかったと判断し、近距離に物体が存在しないとの判断結果を外部に出力する。
【００２８】
図２は、超音波センサの検知動作を説明するフローチャートである。超音波振動子１から超音波が送波されると、送波した超音波によって超音波振動子１に残響振動が発生する。第２測定部５は、例えば、超音波振動子１から出力される信号Ｓ１のゼロクロスの時間間隔を測定することによって、残響振動の周波数を測定する（ステップＳＴ１）。
【００２９】
超音波振動子１に発生する残響振動が減衰し、出力信号Ｓ１の振動振幅が飽和レベルを下回ると、第１測定部４は、残響振動の振動振幅を測定し、その測定結果をもとに上記の式（１）を用いて残響振動のＱ値を演算により求める（ステップＳＴ２）。
【００３０】
その後、予測部６は、電圧測定部３から非飽和状態における出力振幅Ｖ３を基準振幅として取り込み、この出力振幅Ｖ３と残響振動の周波数ｆ１とＱ値Ｑ１とを用いて、上記の式（２）から時刻ｔにおける出力振幅の予測値Ｖ（ｔ）を求める（ステップＳＴ３）。
【００３１】
次に、比較部７は、時刻ｔにおける出力振幅Ｓ（ｔ）と、予測部６によって予測された出力振幅Ｖ（ｔ）とを比較する（ステップＳＴ４）。出力振幅Ｓ（ｔ）と出力振幅Ｖ（ｔ）との誤差の絶対値が許容誤差δ以内であれば、比較部７は出力を「０」とする。
【００３２】
ところで、図４は増幅部２の出力Ｓ２の波形図であり、図示するように物体による反射波が残響振動に重畳していると、電圧測定部３から出力される出力振幅Ｓ（ｔ）が、予測部６によって予測された出力振幅Ｖ（ｔ）と異なる値になる。そして、実際の出力振幅Ｓ（ｔ）と予測部６が予測した出力振幅Ｖ（ｔ）との差の絶対値が許容誤差δ以上になると、比較部７は出力を「１」とする。
【００３３】
判定部８は、比較部７の比較結果をもとに、残響振動が減衰するまでの間に反射波が入射するような近距離に物体が存在するか否かを判断する（ステップＳＴ５）。ここで、比較部７の出力が「０」であれば、判定部８は、近距離に物体が存在しないと判定し、その判定結果を外部に出力する。また、比較部７の出力が「１」であれば、判定部８は、近距離に物体が存在すると判定し、その判定結果を外部に出力する。
【００３４】
また判定部８は、超音波振動子１が超音波を送波した時点から残響振動が十分に減衰するまでに必要な時間が経過すると、電圧測定部３によって測定された出力振幅Ｓ（ｔ）と所定の閾値レベルとの高低を比較する。ここで、超音波振動子１が超音波を送波した時点から、残響振動が十分に減衰するまでに必要な時間が経過するまでの期間をマスク期間といい、マスク期間が終了してから次に超音波振動子１が超音波を送波するまでの期間を検知ゲート期間という。この検知ゲート期間では、電圧測定部３の出力振幅Ｓ（ｔ）が閾値レベルを超えると、判定部８は、物体による反射波が入力されたと判断し、超音波パルスの送波時から反射波を受波するまでの時間に応じた距離に物体が存在するとの判断結果を外部に出力する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の超音波センサ装置は、超音波振動子１と、増幅部２と、第１測定部４と、第２測定部５と、予測部６と、判定部８とを備えたことを特徴とする。超音波振動子１は、入力されたパルス信号を超音波パルスに変換して送波し、物体によって反射された超音波パルスを受波して電気信号に変換する。増幅部２は、超音波振動子１から出力される電気信号を増幅する。第１測定部４は、超音波振動子１から出力される電気信号をもとに、超音波パルスを送波することによって超音波振動子１に発生する残響振動のＱ値を測定する。第２測定部５は、超音波振動子１から出力される電気信号をもとに残響振動による信号の周波数を測定する。予測部６は、第１測定部４が測定したＱ値、第２測定部５が測定した周波数、増幅部２から出力される非飽和状態の出力振幅をもとに増幅部２の出力振幅を予測する。比較部７は、ある時点で増幅部２から出力される出力振幅と予測部６が予測したその時点での出力振幅とを比較する。判定部８は、比較部７による比較結果をもとに物体の存否を判定する。
【００３６】
本実施形態の超音波センサ装置では、第１測定部４が残響振動のＱ値を測定し、第２測定部５が残響振動の周波数ｆ１を測定している。予測部６は、残響振動のＱ値及び周波数の測定結果を用いて、増幅部２の出力振幅を予想しているので、温度や個体のばらつきによって残響振動が変化した場合でも、増幅部２の出力振幅を正確に予測することができる。超音波センサ装置の近距離に物体が存在し、この物体で反射された反射波が残響振動に重畳する場合、増幅部２から出力される実際の出力振幅が、予測部６で予測される出力振幅からずれてしまう。よって、判定部８は、ある時点での増幅部２の出力振幅と予測部６が予測した出力振幅とを比較部７が比較した結果をもとに、物体によって反射された反射波が残響振動に重畳しているか否かを判定でき、近距離の物体を検出することができる。
【００３７】
ところで、本実施形態の超音波センサ装置において、図５に示すように、増幅部２と電圧測定部３の間に、増幅部２から出力される信号の包絡線の波形を電圧測定部３に出力する検波回路１１が設けられていてもよい。図６は、増幅部２から出力される信号Ｓ２と、検波回路１１から出力される信号Ｓ３の波形図である。検波回路１１の出力信号Ｓ３の波形は、出力信号Ｓ２の包絡線の波形となる。電圧測定部３は、検波回路１１から入力される信号Ｓ３の電圧値を測定して予測部６に出力する。予測部６は、所定のサンプリング間隔で電圧測定部３、第１測定部４、第２測定部５の測定結果を取り込んでいる。予測部６は、超音波の送波後に残響振動が減衰して、電圧測定部３の測定結果が飽和レベルよりも低下すると、そのときの電圧値を用いて以後のある時点における電圧測定部３の測定値を予測する。そして、比較部７は、ある時点で電圧測定部３から出力される実際の測定値と、予測部６が予測したその時点での電圧値とを比較し、その比較結果に基づいて判定部８が近距離に物体が存在するか否かを判定する。
【００３８】
尚、予測部６が電圧測定部３、第１測定部４及び第２測定部５の測定結果をサンプリングする周期は任意であるが、例えば超音波振動子１に発生する残響振動の周期（１／ｆ１）でサンプリングすることも好ましい。
【００３９】
また、予測部６が、残響振動のゼロクロスを検出し、単位時間内にゼロクロスを検出した回数を計数することでゼロクロスの周期を求め、ゼロクロス点から（１／４）周期だけずらした時点で実際に計測された電圧と予測部６が予測した予測値とを、比較部７が比較してもよい。図７（ａ）は増幅部２の出力信号Ｓ２と検波回路１１の出力Ｓ３の波形を示す図である。図７（ｂ）は出力信号Ｓ２のゼロクロスを示す波形図（出力信号Ｓ２をゼロレベルで二値化した波形図）であり、図７（ｃ）はサンプリングのタイミングを示す波形図である。ゼロクロス点から（１／４）周期だけずれた点は残響振動のピークとなり、残響振動のピーク付近は、１周期の中で時間変化に対する電圧の変化量が最も少ない時間帯となる。図７の例では、出力信号Ｓ２が負から正に切り替わるゼロクロス点から（１／４）周期だけ経過したタイミング、すなわち残響振動の正のピーク付近で、比較部７が、電圧測定部３の測定結果をサンプリングする。そして、比較部７は、上記のタイミングで電圧測定部３が測定した実際の電圧値と、予測部６が予測したこのタイミングの電圧値とを比較し、この比較結果に基づいて判定部８が近距離における物体の存否を判定している。
【００４０】
尚、図７（ａ）は増幅部２の出力Ｓ２を模式的に示しているため、図７（ｂ）のゼロクロスの波形において、出力Ｓ２が正となる時間幅と、出力Ｓ２が負となる時間幅とがばらついているが、実際には出力Ｓ２が正の時間幅と負の時間幅とはほぼ等しくなっている。
【００４１】
また本実施形態の超音波センサ装置において、図８に示すように、増幅部２の増幅率を、予め設定された複数の増幅率の中から、増幅部２の出力が飽和しない範囲で最大の増幅率に切り替える切替部１３を備えることも好ましい。切替部１３は、第１測定部４が測定したＱ値に基づいて、増幅部２の増幅率を切り替えるタイミングを設定するように構成されている。
【００４２】
物体による反射波を受信したことによって超音波振動子１から出力される信号Ｓ１の信号レベルは、残響振動によって発生する信号に比べて小さいため、増幅部２の増幅率はできるだけ大きくすることが好ましい。増幅部２の増幅率が大きい値に設定されていると、残響振動による信号が残っているマスク期間では、残響振動による信号を増幅部２が増幅することによって、増幅部２の出力が飽和してしまう可能性がある。増幅部２の出力が飽和すると、物体による反射波を検出できないため、増幅部２の出力が飽和しない範囲で、できるだけ大きい値に増幅率を設定することが好ましい。
【００４３】
例えば増幅部２の増幅率として３種類の増幅率ｇ１，ｇ２，ｇ３（ｇ１＜ｇ２＜ｇ３）が予め設定されている場合、切替部１３は、マスク期間Ｔ１において、残響振動による信号が減衰するにつれて、増幅率を大きくするように、増幅部２の増幅率を切り替えている。図９の例では、切替部１３は、マスク期間Ｔ１を３つの期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３に分け、最初の期間Ｔ１１では増幅率を最小値ｇ１に設定し、その後の期間Ｔ１２では増幅率を中間の値ｇ２に設定し、最後の期間Ｔ１３では増幅率を最大値ｇ３に設定する。期間Ｔ１１では増幅部２の増幅率が３つの設定値のうち最小の値ｇ１に設定されており、信号Ｓ１自体が飽和している期間（期間Ｔ１１の前半）を除いて、増幅部２の出力Ｓ２が飽和しなくなる。その後の期間Ｔ１２において切替部１３は増幅部２の増幅率をｇ１よりも大きい値ｇ２に切り替えており、増幅部２の出力Ｓ２を飽和させることなく、増幅部２の出力を大きくすることができる。さらに、マスク期間Ｔ１の最後の期間Ｔ１３では、切替部１３は増幅部２の増幅率を３つの値ｇ１〜ｇ３のうち最大の値ｇ３に切り替えており、期間Ｔ１３においても増幅部２の出力Ｓ２を飽和させることなく、増幅部２の出力を大きくすることができる。
【００４４】
図９の例では、期間Ｔ１２の後半から期間Ｔ１３の前半にかけて、残響振動による信号波形に物体による反射波が重畳している。マスク期間Ｔ１の全体で増幅部２の増幅率がｇ３に設定されていると、増幅部２の出力Ｓ２は図９中に二点鎖線で示した波形Ａ１となり、期間Ｔ１２の終わりまで増幅部２の出力Ｓ２が飽和しているため、反射波による信号を検出できなくなる。一方、マスク期間Ｔ１の全体で増幅部２の増幅率がｇ１に設定されていると、増幅部２の出力Ｓ２は図９中に破線で示した波形Ａ３となり、増幅率が小さいために増幅部２の出力Ｓ２に含まれる反射波の信号成分が小さくなり、反射波による信号を検出しにくくなる。
【００４５】
そこで、切替部１３は、期間Ｔ１２において増幅部２の増幅率を、増幅部２の出力Ｓ２が飽和しない範囲で最大の値ｇ２に設定しており、増幅部２の出力Ｓ２は図９中に一点鎖線で示した波形Ａ２となる。これにより、残響振動による信号に重畳した物体による反射波の信号を確実に検出することができる。
【００４６】
なお、切替部１３は、増幅部２の増幅率を切り替えるタイミングを、第１測定部４が測定したＱ値に基づいて決定している。Ｑ値が小さくなると残響振動が収束するまでの時間が短くなるので、切替部１３は、Ｑ値が小さい場合、増幅部２の増幅率を大きい値に切り替えるタイミングを早めており、増幅部２の出力Ｓ２が飽和しない範囲で増幅部２の出力をできるだけ大きい値に増幅することができる。
【００４７】
なお、マスク期間Ｔ１が終了した後の検知ゲート期間では、切替部１３は、増幅部２の増幅率を変化させておらず、マスク期間Ｔ１の最後の期間Ｔ１３における増幅率ｇ３のままとする。
【００４８】
また本実施形態の超音波センサ装置において、図５に示すように、超音波振動子１から出力される電気信号に減衰を与える減衰器１２を備え、第１測定部４が、減衰器１２で減衰された超音波振動子１の電気信号をもとに、残響振動のＱ値を測定することも好ましい。
【００４９】
増幅部２の出力をもとに残響振動のＱ値を測定する場合、増幅部２の出力は、超音波振動子１の出力を増幅しているため、その出力が飽和している期間が長く、Ｑ値を測定できるまでに比較的長い時間がかかる。超音波センサ装置の近傍に物体が存在すると、この物体による反射波が残響振動に重畳して、残響振動による信号波形が変化するため、残響振動のＱ値を正確に測定できない可能性がある。それに対して、超音波振動子１の出力を減衰器１２で減衰させた信号をもとに第１測定部４が残響振動のＱ値を測定するようにすれば、超音波を送波した時点からより短い時間で残響振動のＱ値を測定できる。よって、近距離の物体で反射された反射波の影響が少ない時間帯で残響振動のＱ値を測定できるから、残響振動のＱ値をより正確に測定することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  超音波振動子
２  増幅部
４  第１測定部
５  第２測定部
６  予測部
７  比較部
８  判定部
９  ドライブ回路
１０  トランス
１１  検波回路
１２  減衰器
１３  切替部
【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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