JP3158809B2 - 超音波センサ - Google Patents

超音波センサ

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JP3158809B2 JP24174993A JP24174993A JP3158809B2 JP 3158809 B2 JP3158809 B2 JP 3158809B2 JP 24174993 A JP24174993 A JP 24174993A JP 24174993 A JP24174993 A JP 24174993A JP 3158809 B2 JP3158809 B2 JP 3158809B2
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    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動板を利用して
超音波を検出する超音波センサに関し、特に、圧電振動
板に超音波を導く構造が改良された超音波センサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば自動車の盗難防止用装置として、
窓ガラスの破壊を検出する超音波センサが知られてい
る。上記超音波センサの一例を、図1を参照して説明す
る。
【0003】この超音波センサは、下面に開口を有する
ケース本体1と、該開口を閉成するように取り付けられ
たベース2とを有する。ケース本体1の上面には、複数
の貫通孔1aが形成されており、該貫通孔1aを通し
て、超音波がケース1本体内に導かれる。
【0004】他方、ベース2の上面には、支持部2aが
ベース2に一体に設けられている。支持部2aの上端に
は、圧電振動板3が固定されている。圧電振動板3は、
金属板4の下面に圧電セラミック板5を貼り付けた構造
を有し、従って、ユニモルフ型の圧電振動板として構成
されている。
【0005】圧電セラミック板5の下面には、電極6が
形成されている。電極6は、リード線7aにより端子8
に電気的に接続されている。他方、金属板4が、リード
線7bにより端子9に電気的に接続されている。
【0006】なお、圧電振動板3の中央には、超音波を
受信する側に別の振動体としてのイコライザー10が接
合されている。イコライザー10は、超音波が受信する
側に向かって開いたコーン型の形状を有する剛性材料に
より構成されている。
【0007】上記超音波センサでは、端子8,9から電
圧を印加して圧電振動板3を振動させ、それによって超
音波を発し、被検出物体で反射されてきた超音波が圧電
振動板3を変位させる。この変位に基づく電圧が、端子
8,9から取り出され、超音波を検出することが可能と
されている。
【0008】ところで、前述した自動車盗難防止用の超
音波センサでは、すべての窓ガラスの破損に起因する超
音波を検出することを可能とするために、広い指向性を
有することが要求されている。また、窓ガラスの種類や
割れ方によって反射してくる超音波が異なるため、超音
波センサは、その感度周波数帯域が広いことも要求され
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記超音波センサにお
いて指向性を広げるには、圧電振動板3として面積の小
さなものを用いればよい。しかしながら、圧電振動板3
の面積を小さくした場合には、圧電振動板3の共振周波
数がその寸法によっても決定されるため、感度周波数帯
域が、様々な窓ガラスの割れを検出し得る周波数帯域か
らずれることになる。また、圧電振動板とコーン状イコ
ライザ10の結合振動の2種類のモードが離れるため、
所定の感度レベルの帯域幅が狭くなる。すなわち、十分
な感度周波数帯域を得ることができなくなる。
【0010】また、圧電振動板3の面積を小さくする
と、振巾が小さくなるため、感度が低下する。本発明の
目的は、圧電振動板の大きさを小さくすることなく、広
い指向性を得ることができ、従って広い指向性と広い感
度周波数帯域の双方を実現し得る超音波センサを提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波を送受
信する側の面に少なくとも1つの貫通孔が形成されたケ
ースと、ケース内に配置された圧電振動板と、圧電振動
板の超音波を送受信する側の面に接合されており、前記
圧電振動板と共に振動する振動体と、振動体からケース
外にまたは、前記振動体に超音波を導くために、ケース
内において該振動体の前方に配置された筒状部材とを備
える超音波センサである。
【0012】なお、上記振動体とは、例えばコーン型の
イコライザーのように、圧電振動板と共に振動し、超音
波の送信効率または受信効率を高めるための振動体を意
味し、前述したコーン型の他、種々の形状のものを含む
ものとする。
【0013】
【作用】本発明の超音波センサでは、圧電振動板及び上
記振動体の前方に、筒状部材が配置されており、それに
よって超音波センサの指向性が高められる。この理由
を、図2を参照して説明する。
【0014】圧電振動板及び上記振動部からなる受信部
11に対して、音源Aから超音波が図示のように到達し
ているとする。この場合、筒状部材12が配置されてい
ない場合には、経路B1 と、経路B2 とを通る超音波に
おいて位相差が生じ、この位相差が半波長の整数倍の場
合に超音波同士の打ち消し合いが起こる。従って、指向
性が低下する。
【0015】これに対して、筒状部材12が配置されて
いる場合には、音源Aから輻射される超音波は、経路B
1 とB3 との間で筒状部材12内に導かれることにな
る。よって、受信部11の面積を小さくすることなく音
源Aからの超音波の受信を確実に行うことができ、その
分だけ指向性を広げることができる。
【0016】また、筒状部材12の壁面で反射された超
音波も受信部11に到達することになるため、筒状部材
12を設けたことにより、感度の低下も防止され得る。
さらに、受信部11の面積を小さくする必要がないた
め、用途に応じて適宜の大きさの圧電振動板及び振動体
を用いることにより、感度周波数帯域を狭めることな
く、上記のような広指向性を実現することができる。
【0017】なお、以上は受信センサの場合を例にとり
説明したが送信センサの場合も同様である。
【0018】
【実施例】図3は、本発明の一実施例にかかる超音波セ
ンサを示す断面図である。本実施例の超音波センサ21
は、一面が開口されたケース本体22とベース23とを
有する。ベース23は、ケース本体22の開口を閉成す
るようにケース本体22に取り付けられている。ケース
本体22及びベース23は、例えば合成樹脂もしくは金
属等の適宜の剛性材料により構成され得る。
【0019】ケース本体22の上面には、複数の貫通孔
22aが形成されている。複数の貫通孔22aは、超音
波をケース本体22内に導くために設けられている。ま
た、ケース本体22の上記超音波を受信する面の内面側
には、円筒状の筒状部材24が取り付けられている。筒
状部材24は、合成樹脂もしくは金属等の剛性を有する
材料で構成されており、貫通孔22aから進入してきた
超音波を後述の圧電振動板及び振動体に導くために設け
られている。
【0020】他方、ベース23の上面には、ベース23
と一体に支持部23aが設けられている。支持部23a
は、ベース23と別体の部材で構成されていてもよい。
支持部23aの上端には、圧電振動板25が固定されて
いる。圧電振動板25は、本実施例では、金属板26の
下面に圧電セラミック板27を貼り合わせた構造を有す
る。
【0021】圧電セラミック板27の下面には、電極2
8が形成されている。電極28は、リード線29aを介
してリード端子30に、金属板26はリード線29bを
介してリード端子31に電気的に接続されている。従っ
て、リード端子30,31から電圧を印加することによ
り、圧電振動板25は屈曲モードで振動するように構成
されている。また、この屈曲振動モードの振動を実現す
るために、上記支持部23a,23aの上端は、圧電振
動板26の振動のノード点に接合されている。
【0022】他方、圧電振動板25の上面には、圧電振
動板25と共に振動する振動体32が接合されている。
本実施例では、振動体32は、図示のようにコーン型の
形状を有するイコライザーで構成されている。該振動体
32は、金属等の適宜の剛性部材で構成され、該振動体
32により、超音波の受信感度及び感度周波数帯域が広
げられている。
【0023】なお、上記筒状部材24の内径は、コーン
形状の振動体32の最大径部分よりも大きく、例えば該
最大径の1.2〜1.5倍程度とされることが好まし
く、かつケース22の内径よりも小さくされている。
【0024】また、振動体32としては、図示のコーン
型のものに限らず、上記作用を果たし得る限り、適宜の
形状のものを用いることができる。本実施例の超音波セ
ンサ21では、リード端子30,31から交流電圧を印
加することにより圧電振動板25が屈曲モードで振動
し、それに伴って振動体32も前後に振動する。その結
果、超音波がケース本体22の貫通孔22aから放射さ
れ、被検知物体に輻射される。被検知物体で反射された
超音波は、貫通孔22aを通してケース本体22内に導
かれ、さらに筒状部材24によって導かれて上記振動体
32及び圧電振動板25に伝えられる。そして、伝達し
てきた超音波により圧電振動板25が屈曲モードで変位
し、該変位に基づく電圧がリード端子30,31から取
り出され、超音波を検出することが可能とされている。
【0025】本実施例では、上記筒状部材24が振動体
32の前方に配置されているため、前述したように受信
すべき超音波に対する指向性を広げることが可能とされ
ている。しかも、筒状部材24の作用により指向性を広
げることが可能とされているため、圧電振動板25につ
いては、その面積を特に小さくする必要がない。従っ
て、感度周波数帯域を維持したまま、指向性が拡大され
た超音波センサを提供することができる。
【0026】図3に示した実施例では、筒状部材24
は、ケース本体22の天板の内面に別途用意された円筒
状の部材を接合することにより構成されていたが、図4
に示すように、筒状部34aの上端側にフランジ部34
bを有する筒状部材34を用い、該フランジ部34bを
ケース本体22の天板内面に貼り合わせることにより、
筒状部材34をケース本体22内に構成してもよい。
【0027】また、図3及び図4に示した実施例におい
て、筒状部材24,34は、ケース本体22と同一材料
により一体に形成されていてもよい。さらに、図5に示
した変形例のように、ケース本体22の超音波受信側で
ある天板の内側に、ケース本体22の側壁22bにも至
る肉厚の筒状部材24を貼り付けてもよい。この場合、
筒状部材44は、上述した実施例の場合と同様に、ケー
ス本体22と一体に構成されていてもよい。
【0028】図4及び図5に示した変形例においても、
筒状部材34,44の作用により、指向性が広げられ
る。従って、図3に示した実施例の場合と同様に、感度
周波数帯域を狭めることなく指向性を広げることができ
る。
【0029】図6は、図3に示した実施例における指向
性を説明するための図である。図6において、実線Aは
実施例により得られた指向特性を示す曲線であり、破線
Bは筒状部材24を設けていない従来の超音波センサの
指向特性を示す曲線である。実線A及び破線Bの比較か
ら明らかなように、筒状部材24を設けたことにより指
向性が著しく広げられることがわかる。
【0030】本願発明者の実験によれば、超音波センサ
の正面に対して±30°の範囲における感度の減衰量
は、従来の超音波センサにおいて−16dBであったの
に対し、上記筒状部材24を設けた実施例では、−2d
Bと著しく低減され、かつ感度周波数特性については、
従来例と上記筒状部材24を設けた実施例とで差がない
ことが確かめられた。
【0031】なお、図示の実施例では、圧電振動板とし
てユニモルフ型の圧電振動板を示したが、圧電振動板は
バイモルフ型の振動板で構成されていてもよい。また、
上記実施例は、受信センサに適用したものであるが、本
発明は送信用センサにも適用することができる。
【0032】
【発明の効果】本発明では、圧電振動板及び振動体の前
方に超音波を導くための筒状部材が配置されているた
め、該筒状部材を設けたことにより指向性が著しく広げ
られる。筒状部材の作用により指向性を広げるものであ
るため、使用する圧電振動板の面積を小さくする必要が
ない。従って、感度周波数特性を維持したまま、広い指
向性の送信用もしくは受信用超音波センサを提供するこ
とができる。
【0033】よって、本発明により、広指向性及び広帯
域の双方を満たす超音波センサを提供することができ、
例えば自動車盗難防止用のガラス破壊検知装置等のよう
に、様々な方向に配置されている被検知物質からの超音
波を検出する必要がある場合、並びに種々の周波数の超
音波を検出する必要がある場合に最適な超音波センサを
提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の超音波センサを示す断面図。
【図2】本発明の原理を説明するための模式図。
【図3】実施例の超音波センサの断面図。
【図4】図3に示した実施例の変形例を示す断面図。
【図5】図3の実施例の超音波センサの他の変形例を示
す断面図。
【図6】実施例及び従来例の超音波センサの指向特性を
説明するための図。
【符号の説明】
21…超音波センサ 22…ケース 23…ベース 24…筒状部材 25…圧電振動板 32…振動体 34…筒状部材 44…筒状部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01H 11/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を送受信する側の面に少なくとも
    1つの貫通孔が形成されたケースと、 前記ケース内に配置された圧電振動板と、 前記圧電振動板の超音波を送受信する側の面に接合され
    ており、前記圧電振動板と共に振動する振動体と、 超音波を振動体から前記ケース外に、または前記振動体
    及び圧電振動板に超音波を導くために、前記ケース内に
    おいて該振動体の前方に配置された筒状部材とを備え
    る、超音波センサ。
JP24174993A 1993-09-28 1993-09-28 超音波センサ Expired - Lifetime JP3158809B2 (ja)

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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3721798B2 (ja) * 1998-01-13 2005-11-30 株式会社村田製作所 超音波センサ
US6614013B2 (en) * 2001-05-30 2003-09-02 Watt Stopper, Inc. Illumination management system
US6617560B2 (en) * 2001-05-30 2003-09-09 Watt Stopper, Inc. Lighting control circuit including LED for detecting exposure to radiation
US7164110B2 (en) * 2001-10-26 2007-01-16 Watt Stopper, Inc. Diode-based light sensors and methods
DE10156588A1 (de) * 2001-11-20 2003-05-28 Ksb Ag Schwingungsmeßgerät
US6885300B1 (en) * 2002-06-05 2005-04-26 The Watt Stopper, Inc. Broad field motion detector
US7079456B2 (en) * 2002-07-04 2006-07-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical recording head capable of correcting spherical aberration
JP3769701B2 (ja) * 2002-07-05 2006-04-26 日本電信電話株式会社 超音波センサ
US7122976B1 (en) * 2002-09-25 2006-10-17 The Watt Stopper Light management system device and method
US6888323B1 (en) 2002-09-25 2005-05-03 The Watt Stopper, Inc. Light management system device and method
US7436132B1 (en) * 2002-09-25 2008-10-14 The Watt Stopper Inc. Multi-way sensor switch
JP2005147749A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Toshiba Corp スキャン回路を備える半導体集積回路、スキャン回路システムおよびスキャンテストシステム
US7190126B1 (en) * 2004-08-24 2007-03-13 Watt Stopper, Inc. Daylight control system device and method
DE102006011155A1 (de) * 2006-03-10 2007-09-13 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor
DE102008040905A1 (de) * 2008-07-31 2010-02-04 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor
RU2450249C1 (ru) * 2010-12-22 2012-05-10 Закрытое акционерное общество "Ультразвуковая техника - ИНЛАБ" Способ контроля наличия акустических колебаний
AT509922B1 (de) 2011-06-24 2013-10-15 Avl List Gmbh Kapazitiver ultraschallwandler
CN108435521A (zh) * 2018-03-12 2018-08-24 肇庆奥迪威传感科技有限公司 一种超声波传感器
CN110553720B (zh) * 2019-09-19 2021-04-23 嘉兴学院 一种开放式超声波传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2121938A5 (ja) * 1971-01-12 1972-08-25 Outillage Air Comprime
DK139085B (da) * 1977-04-19 1978-12-11 Brueel & Kjaer As Accelerometer.
US4228379A (en) * 1978-08-28 1980-10-14 American District Telegraph Company Diaphragm type piezoelectric electroacoustic transducer
DE3204829A1 (de) * 1982-02-11 1983-08-18 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Anordnung zur untersuchung mit ultraschall
US4869257A (en) * 1985-06-03 1989-09-26 Picker International, Inc. Ultrasonic mechanical sector scanning transducer probe assembly
DE3761731D1 (de) * 1986-11-04 1990-03-29 Siemens Ag Ultraschall-sensor.
US5179862A (en) * 1990-06-29 1993-01-19 Panametrics, Inc. Snap-on flow measurement system
US5185728A (en) * 1990-10-31 1993-02-09 Cyber Scientific Omnidirectional ultrasonic transducer
DE4114180C2 (de) * 1991-05-01 2003-04-03 Microsonic Ges Fuer Mikroelekt Ultraschallwandler

Also Published As

Publication number Publication date
ITRM940617A1 (it) 1996-03-27
ITRM940617A0 (it) 1994-09-27
DE4434692A1 (de) 1995-03-30
US5495766A (en) 1996-03-05
JPH0798245A (ja) 1995-04-11
IT1274935B (it) 1997-07-29
DE4434692C2 (de) 2002-07-04

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