JP4532347B2 - 超音波送受波器 - Google Patents

Description

本発明は、超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器に関するものである。

従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、これを車のバンパー等に埋め込み設置し、周辺の障害物を検出する場合、超音波送受波器にパルスバースト電気信号を入力することで超音波送受波器からその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達した後、その障害物で反射し、超音波信号の一部は同じ超音波送受波器に戻ってくる。超音波送受波器はその反射信号を受信することで障害物を検出している。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、図２−ｂにその概略縦断面図を表す。図２−aは従来の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および縦断面図を表す。従来の実施の形態の有底筒状ケースは、一方向で広く他方向で狭い指向性を得るため、図２−aのように、その内部を一方向で比較的長く、別な方向で比較的短くくりぬかれている。図２−bにおいて、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を接着しユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面から入出力リード５a、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付け等して取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に圧電素子１と入出力リード５a及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂは電気的に接続されている。入出力リード５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ６のワイヤにそれぞれ半田付けされている。圧電素子１の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材３を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤４を有底筒状ケース２内に 填して構成されている。
谷腰欣司著 「超音波とその使い方−超音波送受波器・超音波モータ」 日刊工業新聞 １９９４年

解決しようとしている課題は小型超音波送受波器において、指向性をより改善する事である。

我々は、上記の課題を解決すべく鋭意努力を重ねてきたがなかなか解決の糸口を見出すことが出来なかった。例えでいうなら、既述のように中空部の側面の長い部分と短い部分の距離の比率を広げても十分な効果は出なかった。
しかし、今回の発明により、十分満足のいく効果を得ることが出来たのである。即ち、超音波送受波器において、その底部の中心点を通る中心線のうち、対向するくりぬき部分の距離が最も短い部分を通る中心線と、これと直交する中心線とによって4分割されたそれぞれの領域に少なくとも一つ以上、有底筒状ケース内側面に更に食い込む様に掘り込みを設けたのである。

本発明は、小型超音波送受波器においても送信、受信する指向特性を従来より狭くする事で、従来より長距離を検知する場合の地面等による誤検知を防ぐことが出来るという利点を持つ。また、これにより正面感度も増加し、より長距離を検知出来るようになる。

車載用コーナーセンサ等に用いる際、バンパー等に埋め込み設置し、長距離から近距離まで安定した障害物検知を誤作動無く高い信頼性で実現出来る。

図１−bは本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図１−aは本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および縦断面図を表す。図１−aにおいて、アルミニウム材等から成る、一方向で比較的長く別な方向で比較的短くくりぬいた有底筒状ケース２において、対向するくりぬき部分の距離が最も短い部分を通る中心線と、これと直交する中心線とによって4分割されたそれぞれの領域に少なくとも一つ以上、有底筒状ケース内側面に更に食い込む様に掘り込みを設ける。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面と圧電素子１から入出力リード５a、又、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付け等によって取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子１と入出力リード５a及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子１の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材３を載置して、その上からシリコーン材、ウレタン材等から成る封止剤４を有底筒状ケース２内部に充填し構成する。
例えば、送受信周波数６０ｋHzにおいて、従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の振動の節は図３−aのようになる。図１−aの様に有底筒状ケース内側面に食い込む様に掘り込みを設けことにより、図３−bに示すように楕円形の振動の節が長軸方向にのみ広がる。その結果、従来の実施の形態においては図４−aに示すように鉛直方向に半減全角で３６度だった物が、図１−aの様に有底筒状ケース内側面に食い込む様に掘り込みを設けることにより図４−bに示すように半減全角で２２度と１０度以上改善する事が可能となる。楕円形の振動の節の短軸方向は従来の実施の形態と同等のため、指向特性の異方性をより強くする事が出来る。また、正面感度も図５のように増加する。

本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。

ａ本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図及び縦断面図 ｂ本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図 ａ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図及び縦断面図 ｂ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図 ａ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の振動の節 ｂ本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の振動の節 ａ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の指向特性 ｂ本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の指向特性 従来の実施の形態に関わる超音波送受波器と本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の反射感度

符号の説明

１ 圧電素子
２ 有底筒状ケース
３ 吸音材
４ 封止剤
５ ａ 入出力リード
５ ｂ入出力リード
６ ＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ

Claims (1)

1. 一方向で比較的長く、別な方向で比較的短くくりぬいた有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、底部の中心点を通る中心線のうち、対向するくりぬき部分の距離が最も短い部分を通る中心線と、これと直交する中心線とによって4分割されたそれぞれの領域に少なくとも一つ以上、有底筒状ケース内側面に更に食い込む様に掘り込みを設けたことを特徴とする超音波送受波器。

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