JP4018502B2 - 防滴型超音波送受信波器 - Google Patents
防滴型超音波送受信波器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4018502B2 JP4018502B2 JP2002306294A JP2002306294A JP4018502B2 JP 4018502 B2 JP4018502 B2 JP 4018502B2 JP 2002306294 A JP2002306294 A JP 2002306294A JP 2002306294 A JP2002306294 A JP 2002306294A JP 4018502 B2 JP4018502 B2 JP 4018502B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hardness
- receiver
- drip
- sealing
- ultrasonic transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
- G10K9/22—Mountings; Casings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防滴型の超音波送受信波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有底状ケースの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、有底状ケースの底面を振動体面とした超音波の放射・受波を行う事を特徴とする超音波送受信波器は、防滴型として、自動車用バックソナー・コーナーソナー用途に広く普及している。その内部構造は、接着固定した圧電セラミック振動子の上に吸音材を挿入した後、封止用にシリコーンを流し込んだ形状を有するものが多い。しかしながら、一世代前の構造のものと比較すると残響特性のばらつきが大きくなることが問題であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、残響特性にばらつきがあったことが、何に起因するのか不明であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
今回、封止用シリコーンの硬度に残響特性が依存することが判明した。そして、更に本発明の結果、一定の硬度において、残響特性が良くなることも判明した。
具体的にはデュロンメーターAによる硬度を37から47のものを封止に用いることで残響特性が格段に良くなる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
有底状ケ−スの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、有底状ケ−スの底面を振動体面とした超音波の放射・受波を行う事を特徴とする超音波送受信波器の内部構造は、接着固定した圧電セラミック振動子の上に吸音材を挿入した後、封止用にシリコ−ンを流し込んだ形状を有するものが多い。しかしながら、上記構造品は、図２に示した一世代前の構造を持つものと比較して、残響特性のばらつきが２倍近く広くなる欠点を持つ。残響特性は、経験的に吸音材や有底状ケ−スに依存することはわかっていたが、同一種の吸音材、有底状ケ−スを使用しても残響特性のばらつきは収まらず、その詳細は不明であった。
本発明により、残響特性を決する要因の１つとして、実験的に、且つ理論的に、封止に用いるシリコ−ンの硬化後の硬度が大きく寄与する事を明らかにし、最適なシリコ−ンの硬度を導き出すことに成功した。これにより、残響特性の製品ばらつきを小さくでき、歩留まりの向上と製品安定性が確保できる様になる。
また、本発明は、有底状ケ−スの外形がφ８ｍｍからφ２０ｍｍまで適用できる事も明らかにした。
以下、実験の詳細について述べる。実験ではデュロメ−タＡによる硬度２０、３０、４０、４５、６０、７０の６種類の硬度を持つシリコ−ンを用意し、
封止材として用いた。構造は図１に示す様に組立てる。その後、１週間の養生期間を持たせ、特性評価を行う。このとき、封止シリコ−ン以外の部材は細かい寸法におけるまで同一のものを用いた。組み付け、部材の特性による影響を考慮し、各３０個のサンプルを用意した。
次に、シミュレ−ション実験について説明する。手法は有限要素法による解析である。このシミュレ−ションでは、構造を忠実に反映するため、0.01mm×0.01mmメッシュで行い、変数はシリコ−ンの硬化後の硬度だけとした。構造物の物性常数は温度関数として導入している。また、このシミュレ−ションの特徴は、固有ベクトルマトリックスＵをＵ＜ＳＵＰ＞Ｔ＜／ＳＵＰ＞＜ＳＵＢ＞ｃ＜／ＳＵＢ＞Ｕが対角マトリックスであると仮定として導入している点である。ここで、ｃは減衰マトリックスを示し、添字＜ＳＵＰ＞Ｔ＜／ＳＵＰ＞は逆マトリックスを示す。
図５に実験によって得られた防滴型超音波送受信波器における残響特性と封止用シリコ−ンの硬度との関係を示す。縦軸は硬度２０での実験値で規格化した残境値であり、横軸はデュロンメ−タ−Ａによる硬度を示す。点線は有限要素解析によるシミュレ−ション値、●は実験により得られた値であり、実線は本実験による誤差を示している。実験結果の取り扱いは以下のように行った。測定の誤差は１０＜ＳＵＰ＞−６＜／ＳＵＰ＞秒であるが、サンプル毎にばらつきがある。そこで、そのばらつきを正規分布であると仮定することによって、その分布の中心値を実験値とし、標準偏差の３倍を実験による誤差と定義した。
残響特性の実験値はデュロンメ−タ−Ａによる硬度が４５付近で、最小の残響値を示し、それ以上の硬度でも、それ以下の硬度でも徐々に残響特性は悪化することが判明した。また、硬度が６０以上の場合や３０以下の場合では製品によるばらつきが非常に大きくなることも同時に判明した。この実験結果に有限要素解析による結果（図４の点線）を重ねると、残響特性の最小値は硬度４２であり、非常に良い一致が見られ、実験値が確かであることがわかる。
また、本結果は有底状ケ−スで外直径がφ８ｍｍからφ２０ｍｍを持つ超音波
送受信波器においても同様の結果を得ており、適用できる。
以上のことから、有低状ケ−スの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、その上部に吸音材と封止用シリコ−ンによる２層構造を持つ防滴型超音波送受信波器において、封止に用いるシリコ−ンの残響特性を最も優れたものにする硬度は４２±５である事が判明した。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を図示に基づいて詳説する。
図１に防滴型超音波送受信波器を示す。有底状ケースの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、圧電セラミック振動子の電極部にリード線を半田付けする。そのリード線を傷めない様に吸音材を挿入する。その状態で目的の硬度を持つ封止用シリコーンを流入する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明により、直径φ８ｍｍからφ２０ｍｍを有する防滴型超音波送受信波器において、残響特性の優れた製品を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超音波送受信波器の概略構造図
【図２】従来の超音波送受信波器の概略構造図従来の形態に関わるユニモルフ振動子の概略構造
【図３】残響特性測定用の回路概念図
【図４】残響特性測定時の超音波送受信波器からの出力波形の概念図
【図５】防滴型超音波送受信波器における残響特性と封止用シリコーンの硬度との関係。点線はFEMによる計算値、●は実験により得られた値、実線は本実験の誤差を示す
【符号の説明】
１ 封止用シリコーン
２ 有底状ケース
３ 吸音材
４ 圧電セラミック振動子
５ 不要振動抑制シリコーン
６ 半田
７ 制振材
８ 発振器
９ 制御回路
１０ 増幅器
１１ 超音波送受信波器
１２ オシロスコープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、防滴型の超音波送受信波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有底状ケースの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、有底状ケースの底面を振動体面とした超音波の放射・受波を行う事を特徴とする超音波送受信波器は、防滴型として、自動車用バックソナー・コーナーソナー用途に広く普及している。その内部構造は、接着固定した圧電セラミック振動子の上に吸音材を挿入した後、封止用にシリコーンを流し込んだ形状を有するものが多い。しかしながら、一世代前の構造のものと比較すると残響特性のばらつきが大きくなることが問題であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、残響特性にばらつきがあったことが、何に起因するのか不明であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
今回、封止用シリコーンの硬度に残響特性が依存することが判明した。そして、更に本発明の結果、一定の硬度において、残響特性が良くなることも判明した。
具体的にはデュロンメーターAによる硬度を37から47のものを封止に用いることで残響特性が格段に良くなる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
有底状ケ−スの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、有底状ケ−スの底面を振動体面とした超音波の放射・受波を行う事を特徴とする超音波送受信波器の内部構造は、接着固定した圧電セラミック振動子の上に吸音材を挿入した後、封止用にシリコ−ンを流し込んだ形状を有するものが多い。しかしながら、上記構造品は、図２に示した一世代前の構造を持つものと比較して、残響特性のばらつきが２倍近く広くなる欠点を持つ。残響特性は、経験的に吸音材や有底状ケ−スに依存することはわかっていたが、同一種の吸音材、有底状ケ−スを使用しても残響特性のばらつきは収まらず、その詳細は不明であった。
本発明により、残響特性を決する要因の１つとして、実験的に、且つ理論的に、封止に用いるシリコ−ンの硬化後の硬度が大きく寄与する事を明らかにし、最適なシリコ−ンの硬度を導き出すことに成功した。これにより、残響特性の製品ばらつきを小さくでき、歩留まりの向上と製品安定性が確保できる様になる。
また、本発明は、有底状ケ−スの外形がφ８ｍｍからφ２０ｍｍまで適用できる事も明らかにした。
以下、実験の詳細について述べる。実験ではデュロメ−タＡによる硬度２０、３０、４０、４５、６０、７０の６種類の硬度を持つシリコ−ンを用意し、
封止材として用いた。構造は図１に示す様に組立てる。その後、１週間の養生期間を持たせ、特性評価を行う。このとき、封止シリコ−ン以外の部材は細かい寸法におけるまで同一のものを用いた。組み付け、部材の特性による影響を考慮し、各３０個のサンプルを用意した。
次に、シミュレ−ション実験について説明する。手法は有限要素法による解析である。このシミュレ−ションでは、構造を忠実に反映するため、0.01mm×0.01mmメッシュで行い、変数はシリコ−ンの硬化後の硬度だけとした。構造物の物性常数は温度関数として導入している。また、このシミュレ−ションの特徴は、固有ベクトルマトリックスＵをＵ＜ＳＵＰ＞Ｔ＜／ＳＵＰ＞＜ＳＵＢ＞ｃ＜／ＳＵＢ＞Ｕが対角マトリックスであると仮定として導入している点である。ここで、ｃは減衰マトリックスを示し、添字＜ＳＵＰ＞Ｔ＜／ＳＵＰ＞は逆マトリックスを示す。
図５に実験によって得られた防滴型超音波送受信波器における残響特性と封止用シリコ−ンの硬度との関係を示す。縦軸は硬度２０での実験値で規格化した残境値であり、横軸はデュロンメ−タ−Ａによる硬度を示す。点線は有限要素解析によるシミュレ−ション値、●は実験により得られた値であり、実線は本実験による誤差を示している。実験結果の取り扱いは以下のように行った。測定の誤差は１０＜ＳＵＰ＞−６＜／ＳＵＰ＞秒であるが、サンプル毎にばらつきがある。そこで、そのばらつきを正規分布であると仮定することによって、その分布の中心値を実験値とし、標準偏差の３倍を実験による誤差と定義した。
残響特性の実験値はデュロンメ−タ−Ａによる硬度が４５付近で、最小の残響値を示し、それ以上の硬度でも、それ以下の硬度でも徐々に残響特性は悪化することが判明した。また、硬度が６０以上の場合や３０以下の場合では製品によるばらつきが非常に大きくなることも同時に判明した。この実験結果に有限要素解析による結果（図４の点線）を重ねると、残響特性の最小値は硬度４２であり、非常に良い一致が見られ、実験値が確かであることがわかる。
また、本結果は有底状ケ−スで外直径がφ８ｍｍからφ２０ｍｍを持つ超音波
送受信波器においても同様の結果を得ており、適用できる。
以上のことから、有低状ケ−スの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、その上部に吸音材と封止用シリコ−ンによる２層構造を持つ防滴型超音波送受信波器において、封止に用いるシリコ−ンの残響特性を最も優れたものにする硬度は４２±５である事が判明した。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を図示に基づいて詳説する。
図１に防滴型超音波送受信波器を示す。有底状ケースの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、圧電セラミック振動子の電極部にリード線を半田付けする。そのリード線を傷めない様に吸音材を挿入する。その状態で目的の硬度を持つ封止用シリコーンを流入する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明により、直径φ８ｍｍからφ２０ｍｍを有する防滴型超音波送受信波器において、残響特性の優れた製品を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超音波送受信波器の概略構造図
【図２】従来の超音波送受信波器の概略構造図従来の形態に関わるユニモルフ振動子の概略構造
【図３】残響特性測定用の回路概念図
【図４】残響特性測定時の超音波送受信波器からの出力波形の概念図
【図５】防滴型超音波送受信波器における残響特性と封止用シリコーンの硬度との関係。点線はFEMによる計算値、●は実験により得られた値、実線は本実験の誤差を示す
【符号の説明】
１ 封止用シリコーン
２ 有底状ケース
３ 吸音材
４ 圧電セラミック振動子
５ 不要振動抑制シリコーン
６ 半田
７ 制振材
８ 発振器
９ 制御回路
１０ 増幅器
１１ 超音波送受信波器
１２ オシロスコープ
Claims (1)
- 有底状ケ−スの内底面に圧電セラミック振動子を接着固定し、その上部に吸音材と封止用シリコ−ンによる２層構造を持つ直径８ｍｍから２０ｍｍを有する防滴型超音波送受信波器において、封止に用いるコ−ンのデュロンメ−タ−Ａによる硬度が３７から４７を有することを特徴とする超音波送受信波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002306294A JP4018502B2 (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 防滴型超音波送受信波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002306294A JP4018502B2 (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 防滴型超音波送受信波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004146879A JP2004146879A (ja) | 2004-05-20 |
| JP4018502B2 true JP4018502B2 (ja) | 2007-12-05 |
Family
ID=32453120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002306294A Expired - Fee Related JP4018502B2 (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 防滴型超音波送受信波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4018502B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006135573A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受波器 |
| WO2008047743A1 (fr) | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | capteur ultrasonore |
-
2002
- 2002-10-21 JP JP2002306294A patent/JP4018502B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004146879A (ja) | 2004-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2918102B2 (ja) | 超音波変換器 | |
| KR101286768B1 (ko) | 압전형 스피커 및 그 제조 방법 | |
| JP5522100B2 (ja) | 超音波センサ | |
| JP5522311B2 (ja) | 超音波センサおよびその製造方法 | |
| JP4048886B2 (ja) | 超音波センサ | |
| JP2023053263A (ja) | 音響変換器及びその動作方法 | |
| JPS6133519B2 (ja) | ||
| JP4018502B2 (ja) | 防滴型超音波送受信波器 | |
| WO2005009075A1 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP4304556B2 (ja) | 超音波センサ | |
| JP2001526479A (ja) | カップ形状の支持体を有する超音波変換器 | |
| JP5423295B2 (ja) | 超音波トランスデューサ | |
| JP2001258097A (ja) | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 | |
| JP2008271439A (ja) | 超音波センサ | |
| JPH0723755Y2 (ja) | 超音波センサ | |
| JP2002078089A (ja) | 超音波センサ | |
| JP4228997B2 (ja) | 超音波センサ | |
| JPH089995Y2 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP3030404U (ja) | 超音波センサ | |
| JPH0755920A (ja) | 防滴型超音波マイクロホン | |
| JP3010242B2 (ja) | 超音波振動子 | |
| JP3032622B2 (ja) | 開放型超音波マイクロホン | |
| JPH089994Y2 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JPS5831159B2 (ja) | 超音波振動子装置 | |
| JPH08256395A (ja) | 超音波送受波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050927 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070619 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070710 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070802 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070911 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070920 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |