JP2011003990A - 送受信装置およびこれを用いた超音波センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電素子22が、複数の第1内部電極31と複数の第2内部電極32とが圧電体33を介在してそれぞれ対をなして交互に積層された積層圧電体30を有している。そして、受信部27は、音響整合部材21近傍である各第1内部電極31および各第2内部電極32の一部と、これら両内部電極31、32間に介在する各圧電体33と、第1受信用外部電極23および第2受信用外部電極24とにより構成され、送信部28は、各第1内部電極31および各第2内部電極32の残部と、これら両内部電極31、32間に介在する各圧電体33と、第1送信用外部電極25および第2送信用外部電極26とにより構成される。
【選択図】図1
Description
なお、積層圧電体を略円柱状に形成する場合においても、電極形成面のみを部分的に平面にすることで同様の効果が得られる。略円柱形状に形成する場合は、不要振動の低減が可能である。また電極形成面のみを部分的に平面にすることで、電極形成が容易になる。
[第1実施形態]
本第1実施形態では、超音波センサを車両に搭載して障害物センサとして使用する場合を例に説明する。図1に示すように、超音波センサ10は、主に、一端が開口した箱状の筐体11と、この筐体11に収容されて超音波の送受信を行う送受信装置20と、筐体11の開口部を閉塞して当該筐体11に収容される送受信装置20等を保護する表面封止材12と、を備えている。筐体11は、その開口部にて外方に向かって開口するように、車両の所定の位置、例えば、バンパに取り付けられている。
まず、ECUから出力された超音波の送信音圧、位相を制御する制御信号に基づいて、回路素子が送受信装置20の第1送信用外部電極25および第2送信用外部電極26を介して送信部28に対して入力信号を入力する。この入力信号に基づいて送信部28が振動することで、所定の送信音圧、位相の超音波が発振される。
次に、本発明の第2実施形態に係る超音波センサ10cについて、図5および図6を参照して説明する。図5および図6に示すように、本第2実施形態では、上述した送受信装置20に代えて送受信装置20cを採用する点が、上記第1実施形態にて述べた超音波センサ10と主に異なる。したがって、第1実施形態の超音波センサ10と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態に係る超音波センサ10について、図7および図8を参照して説明する。図7および図8に示すように、本第3実施形態では、上記第1実施形態にて述べた超音波センサ10において、各内部電極31,32に代えて内部電極41〜44を採用し、各外部電極23〜26に代えて外部電極23a〜26aを採用する点が主に異なる以外は、上記第1実施形態と同様である。以下、これ以外の上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。なお、上記第1実施形態と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
(1)上記第3実施形態およびその第1,2変形例において、積層圧電体30を略円柱状に形成する場合においても、外部電極形成面のみを部分的に平面にすることで同様の効果を得ることができる。略円柱形状に形成する場合は、不要振動の低減が可能である。また外部電極形成面のみを部分的に平面にすることで、電極形成が容易になる。
(2)上記第2実施形態において、内部電極31、32の接続部31a、32aを積層圧電体30の各側面の1つに対していずれか1つのみを露出させることで、上記第3実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記第2実施形態において、内部電極31、32の接続部31a、32aを積層圧電体30の所定の側面のみに露出させることで、上記第3実施形態の第1変形例と同様の効果を得ることができる。
(3)上記第1実施形態において、受信部27には、第1内部電極31および第2内部電極32をそれぞれ1つのみ用いて構成することもできる。この場合、各内部電極31,32をそれぞれ複数用いて構成された受信部に比べて生産性は若干劣るものの、受信部のキャパシタンスをより小さく抑えて受信感度をさらに向上させることができる。また、上記第2実施形態において、受信部27に、音響整合部材21近傍および第2の音響整合部材21a近傍の第1内部電極31および第2内部電極32をそれぞれ1つづつ用いて構成することで同様の効果を得ることができる。さらに、上記第3実施形態においても、受信部27に、第1受信用内部電極41および第2受信用内部電極42をそれぞれ1つのみ用いて構成することで同様の効果を得ることができる。
20〜20c…送受信装置
21…音響整合部材
21a…第2の音響整合部材
22〜22c…圧電素子
23〜23c…第1受信用外部電極(第1受信用の外部電極)
24〜24c…第2受信用外部電極(第2受信用の外部電極)
25〜25c…第1送信用外部電極(第1送信用の外部電極)
26〜26c…第2送信用外部電極(第2送信用の外部電極)
27…受信部
28…送信部
31…第1内部電極(第1の内部電極)
32…第2内部電極(第2の内部電極)
33…圧電体
41,51,61・・・第1受信用内部電極
42,52,62・・・第2受信用内部電極
43,53,63・・・第1送信用内部電極
44,54,64・・・第2送信用内部電極
Claims (8)
- 音響整合部材を介して超音波の送受信を行う圧電素子を備える送受信装置であって、
前記圧電素子は、
複数の第1の内部電極と複数の第2の内部電極とが圧電体を介在してそれぞれ対をなして交互に積層されてこの積層方向の一端側にて前記音響整合部材に接合する積層圧電体と、
前記音響整合部材近傍の前記各第1の内部電極の一部に接続される第1受信用の外部電極と、
前記各第1の内部電極の一部と対をなす各第2の内部電極に接続される第2受信用の外部電極と、
前記各第1の内部電極の残部に接続される第1送信用の外部電極と、
前記各第1の内部電極の残部と対をなす各第2の内部電極に接続される第2送信用の外部電極と、を備え、
前記第1受信用の外部電極およびこの第1受信用の外部電極に接続される1または2以上の前記第1の内部電極と、前記第2受信用の外部電極およびこの第2受信用の外部電極に接続される1または2以上の前記第2の内部電極と、これら両内部電極間に介在する前記各圧電体とにより受信した前記超音波に応じた出力信号を出力するための受信部が構成され、
前記第1送信用の外部電極およびこの第1送信用の外部電極に接続される前記各第1の内部電極と、前記第2送信用の外部電極およびこの第2送信用の外部電極に接続される前記各第2の内部電極と、これら両内部電極間に介在する前記各圧電体とにより入力される入力信号に応じた前記超音波を送信するための送信部が構成されることを特徴とする送受信装置。 - 前記受信部は、前記超音波の送信時に前記入力信号が前記送信部とともに入力されることにより当該送信部の一部として機能することを特徴とする請求項1に記載の送受信装置。
- 前記積層圧電体には、前記積層方向の他端側に第2の音響整合部材が接合されており、
前記第1受信用の外部電極は、前記音響整合部材近傍の1または2以上の前記第1の内部電極の一部と前記第2の音響整合部材近傍の1または2以上の前記第1の内部電極の他の一部に接続され、
前記第2受信用の外部電極は、前記第1受信用の外部電極に接続される前記第1の内部電極と対をなす第2の内部電極に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の送受信装置。 - 前記積層圧電体の前記積層方向に直交する断面は、前記音響整合部材から離間する部位が前記音響整合部材に近接する部位に対して大きく形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の送受信装置。
- 前記積層圧電体の前記積層方向に直交する断面は、前記音響整合部材から離間するほど徐々に大きく形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の送受信装置。
- 前記積層圧電体は、前記積層方向に沿う複数の側面を有する多角柱状に形成され、
前記各外部電極は、前記各側面の1つに対していずれか1つのみが配置されるように、それぞれ前記各側面上に設けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の送受信装置。 - 前記各外部電極は、前記積層圧電体の前記積層方向に沿う側面上であって前記積層方向に直交する断面外縁の一部に設けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の送受信装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の送受信装置を備え、この送受信装置により前記超音波の送受信を行うことを特徴とする超音波センサ。
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