JP2000023295A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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Abstract
ことによりそれに接合された圧電振動素子の位置を一定
とし、共振周波数や感度特性にばらつきのない超音波セ
ンサを提供する。 【解決手段】絶縁性材料からなり少なくとも一方開口部
に段差部20を有する略筒状のケース本体11と、導電性材
料からなり前記段差部20に嵌合されて固定される振動部
としての金属板12とから構成されるケースと、前記金属
板12の内側面に接合される圧電振動素子13と、前記ケー
ス本体11に埋設され、前記圧電振動素子13に電気的に接
続される入出力用部材14a、14bとを含んでなる超音波セ
ンサ10であって、前記段差部20の側周面をテーパ状とし
ている。
Description
ナー、コーナーソナーとして使用される超音波センサに
関する。
シングを行うものであり、圧電振動素子から超音波パル
ス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する障害物からの
反射波を圧電振動素子で受信することにより障害物の存
在を検知したり、あるいは、超音波パルス信号を送信し
てから受信するまでの経過時間を外部の回路で演算し障
害物までの距離を測定するものである。
ンサには、遠距離の検知を可能とし、かつ微弱な反射波
を外乱ノイズ等に埋もれさせることなく確実に電気信号
として取り出す特性が要求される。そのためには、超音
波センサの送信出力音圧と受信感度特性をともに高めら
れるよう、振動部の振動動作を阻害しない構造を採用す
る必要がある。具体的には、振動部に配置される圧電振
動素子に直接接続される配線については、特に細く柔ら
かいものを用いることが広く一般に用いられてきた。
の小さな筐体内で安定的に接続配線することは極めて困
難であり、生産コストの上昇要因となり、また電気的接
続の信頼性が低く、センサの特性の不安定化の原因とも
なっていた。
は特願平10―4882号において、細く柔らかい配線
を用いることなく、安定した電気的接続を作業性良く得
られる超音波センサの構造を既に提案している。以下、
公知技術ではないが本出願人が特願平10―4882号
において提案している超音波センサを、図3に基づいて
説明する。
ンサ110は、絶縁性材料からなり一方の開口部に段差部1
20を有する略筒状をしたケース本体111、およびそのケ
ース本体111の段差部120に嵌合して接着剤によりケース
本体111と接合される振動部としての金属板112とからな
るケースと、金属板112の内側面に接合される圧電振動
素子113と、入出力用部材114a、114bとから構成されて
いる。
極が形成され(図示せず)、裏面の電極は導電性接着剤
などにより金属板112に接続されている。42ニッケル
(鉄−42%ニッケルの合金)などからなる入出力用部材1
14a、114bは、ケース本体111に埋設されるように一体成
形されており、そのうちの一方の入出力用部材114aは一
端が圧電振動素子113の表面に形成された電極に接続さ
れ、他方の入出力部材114bの一端は金属板112に接続さ
れることにより圧電振動素子113裏面に形成された電極
と導通している。また、入出力用部材114a、114bそれぞ
れの他端はケース本体111外部に導出されている。
おいて振動部としての金属板は、ケース本体の一方の開
口部の設けられた段差部に嵌合され、接着剤などにより
接合されていた。また一方で、金属板とケース本体が接
合された後に圧電振動素子を金属板の内側面に接合する
ことは作業上困難であるため、前もって金属板の内側面
に圧電振動素子を接合した後に金属板とケース本体とは
接合されていた。
れた段差部との形状がほぼ同形状となるように金属板と
ケース本体とはそれぞれ形成されているが、金属板をそ
の段差部に嵌合させるためには、作業上の都合から、あ
る程度段差部の形状を金属板よりも大きくすることは避
けられない。すなわち、金属板をケース本体に嵌合する
工程やそれらを接着剤などにより接合する工程におい
て、ケース本体の一方の開口部に設けられた段差部内で
金属板の位置がずれる可能性があるということである。
差部内で金属板の位置がずれると金属板に接合された圧
電振動素子の位置も連動してずれる。圧電振動素子のケ
ース内での位置がわずかでも変化すると、圧電振動素子
とケース本体との位置関係の変化などが原因となって、
超音波センサにおいては共振周波数や感度特性に無視で
きない程度の変化が生じる。すなわち、作業上金属板の
位置がずれることは不可避なので、従来の超音波センサ
では金属板の位置のずれにより超音波センサそれぞれの
特性がばらつくという問題があった。
みてなされたものであり、これらの問題を解決し、金属
板とケース本体との接合作業が容易で、特性のばらつき
が少ない超音波センサを提供することを目的としてい
る。
本発明の超音波センサは、絶縁性材料からなり少なくと
も一方開口部に段差部を有する略筒状のケース本体と、
導電性材料からなり前記段差部に嵌合されて固定される
振動部とから構成されるケースと、前記振動部の内側面
に接合される圧電振動素子と、前記ケース本体に埋設さ
れ、前記圧電振動素子に電気的に接続される入出力用部
材とを含んでなる超音波センサであって、前記段差部の
側周面が少なくとも部分的にテーパ状である。
設けられた段差部内で振動部の位置がずれることがなく
なる。
波センサを、図1に基づいて説明する。なお、図1は本実
施例の超音波センサの断面図である。図1に示すように
本実施例の超音波センサ10は、絶縁性材料からなり一方
の開口部に段差部20を有する略筒状をしたケース本体11
および、そのケース本体11の段差部20に嵌合して接着剤
によりケース本体11と接合される振動部としての金属板
12とからなるケースと、金属板12の内側面に接合される
圧電振動素子13と、入出力用部材14a、14bとから構成さ
れている。なお、ケース本体11の絶縁性材料には耐熱性
や耐久性に優れたエンジニアリングプラスチック、具体
的にはポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルスルフォンや液晶ポリマなど
が用いられる。さらに、振動部としての金属板12には軽
量で弾性率の高いアルミニウムなどが用いられる。さら
にまた、入出力用部材14a、14bとしては42ニッケル、洋
白、燐青銅のような剛性の高い金属や、銅などの剛性の
低い金属が用いられる。
が形成され(図示せず)、裏面の電極は導電性接着剤や
半田などにより金属板12の内側面に接続されている。入
出力用部材14a、14bはケース本体11に埋設されるように
一体成形されており、そのうちの一方の入出力用部材14
aは一端が圧電振動素子13の表面に形成された電極に導
電性接着剤15などにより接続され、他方の入出力部材14
bの一端は金属板12に接続されることにより圧電振動素
子13裏面に形成された電極と導通している。また、入出
力用部材14a、14bそれぞれの他端はケース本体11外部に
導出されている。
サ10においては、ケース本体11の一方の開口部に設けら
れた段差部20の側周面がテーパ状に形成されている。段
差部20の側周面をテーパ状とすると、金属板12を段差部
20内に押し込むことで金属板12の位置が所定の位置で固
定される。すなわち、段差部20のテーパ形状と金属板12
の形状とをそれぞれ正確に形成しておけば、金属板12の
段差部20への嵌合工程やそれらの接合工程での作業上の
原因によって、金属板12の位置がずれることがなくな
る。金属板12の位置が一定であると金属板12に接合され
た圧電振動素子13のケース内での位置も一定となり、超
音波センサ10の共振周波数や感度特性が安定する。つま
り、超音波センサごとに特性がばらつくことがなくなり
生産性が高まる。また、従来は金属板12の位置に注意を
払うために、金属板12の段差部20への嵌合工程などは手
間のかかる作業であったが、段差部20にテーパを設ける
ことでこれらの工程が大まかなものでも構わなくなり、
金属板12の段差部20への嵌合工程などの作業性が向上す
る。
11の一方の開口部に設けられた段差部20に形成されたテ
ーパは段差部20の側周面全面にわたっていたが、例えば
三つあるいは四つの部分というように部分的に形成され
ていても本発明の効果は得られる。
知のみならず近距離の検知が必要とされることもある。
超音波センサが被検出物からの距離などを測定する場合
には、超音波パルス信号を送信して被検出物からの反射
波を電気信号に変換して外部の回路に送り演算している
が、近距離の場合、送信する際の振動が超音波センサの
ケース本体などに残っており、反射波との区別がつきに
くくなる。すなわち、超音波センサには、超音波パルス
信号の送信後、速やかにケース本体などに残る残響を収
束させる機能、つまり残響特性を改善することが必要と
なる。このため、図2の断面図に示すように、超音波セ
ンサ10aのケース内にフェルトなどからなる吸音材16を
挿入し、シリコンゴムやウレタンゴム、発泡性樹脂など
弾性を有する絶縁性樹脂17をケース内に充填、硬化した
超音波センサ10aにも本発明は適用できる。
料からなり一方の開口部に段差部を有する略筒状をした
ケース本体の段差部に、導電性材料からなる振動部を嵌
合してケースを構成する超音波センサにおいて、ケース
本体の側周面をテーパ状にした。これにより、振動部を
段差部に嵌合させる工程やそれらを接合する工程におけ
る作業上の原因で、振動部の段差部内での位置がずれる
ことがなくなり、超音波センサごとの振動部位置のばら
つきが生じない。振動部の位置が一定であるということ
は、すなわち振動部に接合される圧電振動素子のケース
内での位置も一定であるということであり、これにより
超音波センサの共振周波数や感度特性にばらつきが生じ
ない。つまり、特性的にばらつきがない超音波センサを
容易に製造することができる。
断面図である。
面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】絶縁性材料からなり少なくとも一方開口部
に段差部を有する略筒状のケース本体と、導電性材料か
らなり前記段差部に嵌合されて固定される振動部とから
構成されるケースと、 前記振動部の内側面に接合される圧電振動素子と、 前記ケース本体に埋設され、前記圧電振動素子に電気的
に接続される入出力用部材とを含んでなる超音波センサ
であって、 前記段差部の側周面が少なくとも部分的にテーパ状であ
ることを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18634098A JP4126758B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=16186649
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18634098A Expired - Fee Related JP4126758B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | 超音波センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4126758B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015509301A (ja) * | 2011-12-13 | 2015-03-26 | ピエゾテック・エルエルシー | ウェル完全性測定のための拡張帯域幅トランスジューサ |
WO2019087634A1 (ja) | 2017-11-02 | 2019-05-09 | 株式会社村田製作所 | 超音波センサ |
-
1998
- 1998-07-01 JP JP18634098A patent/JP4126758B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015509301A (ja) * | 2011-12-13 | 2015-03-26 | ピエゾテック・エルエルシー | ウェル完全性測定のための拡張帯域幅トランスジューサ |
US9976406B2 (en) | 2011-12-13 | 2018-05-22 | Piezotech Llc | Enhanced bandwidth transducer method for well integrity measurement |
WO2019087634A1 (ja) | 2017-11-02 | 2019-05-09 | 株式会社村田製作所 | 超音波センサ |
US11486758B2 (en) | 2017-11-02 | 2022-11-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic sensor |
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