JP4586604B2

JP4586604B2 - Ultrasonic transceiver

Info

Publication number: JP4586604B2
Application number: JP2005090520A
Authority: JP
Inventors: 修鹿志村; 俊広山本; 博信矢尾; 紀友平山
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006279128A

Description

本発明は、超音波の送受信に用いられる超音波送受信器に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic transmitter / receiver used for transmitting / receiving ultrasonic waves.

超音波送受信器は各種分野で用いられている。その一例であるクランプオン型超音波流量計は、管状体の外周面の一部に装着されて、その管状体の内部を移動する流体の流量を管状体の外側から測定する、というものである。このクランプオン型超音波流量計は、さらに、伝搬時間差式とドップラー式とに分類できる。 Ultrasonic transceivers are used in various fields. A clamp-on type ultrasonic flowmeter as an example is mounted on a part of the outer peripheral surface of a tubular body, and measures the flow rate of fluid moving inside the tubular body from the outside of the tubular body. . This clamp-on type ultrasonic flowmeter can be further classified into a propagation time difference type and a Doppler type.

伝搬時間差式は、超音波を、管状体の内部を移動する流体を斜めに横切るような経路で往復させて、超音波が往路と復路のそれぞれを伝搬するのに要する時間の差から、流体の流量を測定する方法である。 The propagation time difference formula reciprocates the ultrasonic wave in a path that crosses the fluid moving inside the tubular body diagonally, and the difference in time required for the ultrasonic wave to propagate in each of the forward path and the return path This is a method for measuring the flow rate.

ドップラー式は、流体中に含まれる浮遊粒子や気泡が、流体と同じ速度で移動すると仮定して、浮遊粒子などの移動速度から流体の流量を測定する方法である。浮遊粒子などの移動速度は、流体中に超音波を送信して、浮遊粒子などに反射された超音波の周波数がドップラー効果により変化することから、超音波の周波数を検出することにより測定する。 The Doppler method is a method of measuring the flow rate of fluid from the moving speed of suspended particles, etc., assuming that suspended particles and bubbles contained in the fluid move at the same speed as the fluid. The moving speed of the suspended particles or the like is measured by detecting the frequency of the ultrasonic waves by transmitting ultrasonic waves into the fluid and changing the frequency of the ultrasonic waves reflected by the suspended particles or the like due to the Doppler effect.

このような超音波流量計で用いられる超音波送受信器の従来技術として、例えば特許文献１（特開２００１−３３０４８５号公報，発明の名所「超音波流量計」）に示されたものがある。この超音波流量計に用いられる超音波送受信器について図を参照しつつ説明する。図５は、従来技術の超音波送受信器を説明する説明図である。超音波送受信器１００は、図５で示すように、整合層１０１、接着剤１０２、超音波振動子１０３、フタ１０４、Ｏリング１０５、リード線１０６、ケース１０７、電極１０８、ネジ１０９を備えている。 As a prior art of an ultrasonic transmitter / receiver used in such an ultrasonic flow meter, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-330485, famous place “Ultrasonic Flow Meter”). The ultrasonic transceiver used for this ultrasonic flowmeter will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a conventional ultrasonic transceiver. As shown in FIG. 5, the ultrasonic transceiver 100 includes a matching layer 101, an adhesive 102, an ultrasonic transducer 103, a lid 104, an O-ring 105, a lead wire 106, a case 107, an electrode 108, and a screw 109. Yes.

整合層１０１は、接着剤１０２によって超音波振動子１０３に接着され、フタ１０４によりケース１０７に固定されている。超音波振動子１０３は、Ｏリング１０５を介してケース１０７に保持されている。超音波振動子１０３の電極面にハンダ付けされたリード線１０６は、電極１０８にネジ１０９にて接続され、電圧信号が伝達される。電極１０８にはケーブル（図示せず）がつけられ、変換器（図示せず）へと接続される。
従来技術の超音波送受信器１００はこのように構成される。 The matching layer 101 is bonded to the ultrasonic vibrator 103 with an adhesive 102 and is fixed to the case 107 with a lid 104. The ultrasonic transducer 103 is held by the case 107 via the O-ring 105. The lead wire 106 soldered to the electrode surface of the ultrasonic vibrator 103 is connected to the electrode 108 with a screw 109, and a voltage signal is transmitted. A cable (not shown) is attached to the electrode 108 and connected to a transducer (not shown).
The conventional ultrasonic transceiver 100 is configured in this manner.

特開２００１−３３０４８５号公報（段落番号０００９，図１）JP 2001-330485 A (paragraph number 0009, FIG. 1)

従来技術の超音波送受信器は、本発明者による研究・試験の過程で、自然発生する電圧により問題が生ずる点が知見された。この点について説明する。超音波送受信器に力が加ったり、超音波送受信器に時間経過につれて温度差が生じたりすると、温度変化量や力に応じて電圧が発生する。 It has been found that the conventional ultrasonic transmitter / receiver has a problem due to a naturally occurring voltage in the course of research and testing by the present inventors. This point will be described. When a force is applied to the ultrasonic transmitter / receiver or a temperature difference occurs in the ultrasonic transmitter / receiver over time, a voltage is generated according to the temperature change amount and the force.

このうち外力が加わった場合の出力電圧の計算方法について説明する。超音波振動子に力Ｆが加えられたことによって発生する電荷量Ｑは、次式のようになる。 A method for calculating the output voltage when an external force is applied will be described. The amount of charge Q generated when the force F is applied to the ultrasonic transducer is expressed by the following equation.

［数１］
Ｑ＝Ｃ_ｄ×Ｖ＝Ｆ×ｄ_３３
ｄ_３３：等価電圧定数［ｍ／Ｖ］
Ｃ_ｄ：超音波振動子の静電容量［Ｆ］ [Equation 1]
_{Q = C d × V = F} × d 33
d ₃₃ : equivalent voltage constant [m / V]
C _d : Capacitance [F] of the ultrasonic transducer

この時の出力電圧Ｖは、次式のようになる。 The output voltage V at this time is represented by the following equation.

［数２］
Ｖ＝Ｆ×（ｄ_３３／Ｃ_ｄ）＝Ｆ×ｇ_３３×Ｌ／Ａ
ｇ_３３：電圧出力係数［ｍ／Ｎ］
Ｌ：超音波振動子の長さ
Ａ：超音波振動子の面積 [Equation 2]
V = F × (d ₃₃ / C _d ) = F × g ₃₃ × L / A
g ₃₃ : Voltage output coefficient [m / N]
L: Length of ultrasonic transducer A: Area of ultrasonic transducer

また、温度変化した場合は、超音波振動子の伸び縮みによる長さＬの変化で、見かけ上の力Ｆが変化し、電圧を発生させる。 Further, when the temperature changes, the apparent force F changes due to the change in the length L due to the expansion and contraction of the ultrasonic vibrator, and a voltage is generated.

このように、超音波振動子に外力が加わったり、温度差が生じたりすると、電圧が発生する。特に超音波送受信器に変換器が接続されずに長期間放置されていた場合には発生電圧が蓄電され続け、例えば１ＫＶ等の高電圧に至ることもある。このような状況下で超音波送受信器に対して変換器を接続すると、超音波振動子からの放電により、１ＫＶもの高電圧が変換器に入力され、変換器内に内蔵される変換素子を破壊するおそれがあった。 As described above, a voltage is generated when an external force is applied to the ultrasonic transducer or a temperature difference is generated. In particular, when the transducer is not connected to the ultrasonic transmitter / receiver and left for a long period of time, the generated voltage continues to be stored and may reach a high voltage of, for example, 1 KV. When the transducer is connected to the ultrasonic transmitter / receiver under such circumstances, a high voltage of 1 KV is input to the transducer due to the discharge from the ultrasonic transducer, and the conversion element built in the transducer is destroyed. There was a risk.

そこで、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変化や過大な力が加わるような環境下でも、超音波送受信器の発生電圧を放電させ、変換器内の素子を破壊から保護するような超音波送受信器を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to discharge the generated voltage of the ultrasonic transmitter / receiver even in an environment where a temperature change or an excessive force is applied, and to convert the inside of the converter. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transmitter / receiver that protects the device from destruction.

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の超音波送受信器は、
超音波の送受信を行う超音波送受信器であって、
プラス側接続部とマイナス側接続部とを有する超音波振動子と、
超音波振動子が取付けられる楔と、
超音波振動子を囲むように楔に接着固定されたスリーブと、
スリーブに充填されたバッキング材と、
プラス側端子とマイナス側端子とを有し、プラス側端子が超音波振動子のプラス側接続部に、また、マイナス側端子が超音波振動子のマイナス側接続部に、それぞれ電気的に接続されるコネクタ部と、
コネクタ部に内蔵され、コネクタ部のプラス側端子とマイナス側端子との間で電気的に接続される放電用の電気抵抗と、
を備え、
放電用の電気抵抗は、超音波振動子の発生電圧を放電することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic transceiver according to claim 1 of the present invention provides:
An ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves,
An ultrasonic transducer having a plus side connection and a minus side connection;
A wedge to which an ultrasonic transducer is attached;
A sleeve bonded and fixed to the wedge so as to surround the ultrasonic transducer;
A backing material filled in the sleeve;
It has a plus side terminal and a minus side terminal. The plus side terminal is electrically connected to the plus side connection part of the ultrasonic transducer, and the minus side terminal is electrically connected to the minus side connection part of the ultrasound transducer. A connector part,
An electrical resistor for discharge that is built in the connector part and electrically connected between the plus side terminal and the minus side terminal of the connector part ;
With
The electrical resistance for discharging discharges the voltage generated by the ultrasonic vibrator.

また、本発明の請求項２に係る発明の超音波送受信器は、
請求項１に記載の超音波送受信器において、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のプラス側接続部と、前記コネクタ部のプラス側端子と、を接続するリード線と、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のマイナス側接続部と、前記コネクタ部のマイナス側端子と、を接続するリード線と、
を備えることを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic transceiver of the invention according to claim 2 of the present invention is
The ultrasonic transceiver according to claim 1,
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the plus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the plus side terminal of the connector portion;
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the minus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the minus side terminal of the connector portion;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項３に係る発明の超音波送受信器は、
請求項２に記載の超音波送受信器において、
前記コネクタ部は、前記プラス側端子、前記マイナス側端子および前記放熱用の電気抵抗がプラスチック樹脂により一体にモールド成形されたものであることを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic transceiver of the invention according to claim 3 of the present invention is
The ultrasonic transceiver according to claim 2,
The connector portion, the positive terminal, the electrical resistance of the negative terminal and for the heat radiation, characterized in der Rukoto those integrally molded by plastic resin.

また、本発明の請求項４に係る発明の超音波送受信器は、
超音波の送受信を行う超音波送受信器であって、
プラス側接続部とマイナス側接続部とを有する超音波振動子と、
超音波振動子が取付けられる楔と、
超音波振動子を囲むように楔に接着固定されたスリーブと、
スリーブに充填されたバッキング材と、
プラス側端子とマイナス側端子とを有し、プラス側端子が超音波振動子のプラス側接続部に、また、マイナス側端子が超音波振動子のマイナス側接続部に、それぞれ電気的に接続されるコネクタ部と、
コネクタ部のプラス側端子またはマイナス側端子に一方が電気的に接続されるとともに前記コネクタ部に内蔵されて一体に形成される放電用の電気抵抗と、
一方がプラス側端子に接続される電気抵抗の他方とマイナス側端子との間、または、一方がマイナス側端子に接続される電気抵抗の他方とプラス側端子との間に電気的に接続されて断続を行う機能を有し、コネクタ部における相手側コネクタ部の挿抜に応じて断続されるようになされたスイッチと、
を備え、
変換器側の相手側コネクタ部とコネクタ部とが非結合の時にスイッチがオンとなって前記超音波振動子の発生電圧を放電用の電気抵抗が放電し、また、変換器側の相手側コネクタ部とコネクタ部とが結合の時にスイッチがオフとなってプラス側接続部とマイナス側接続部との間が遮断されることを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic transceiver of the invention according to claim 4 of the present invention is
An ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves,
An ultrasonic transducer having a plus side connection and a minus side connection;
A wedge to which an ultrasonic transducer is attached;
A sleeve bonded and fixed to the wedge so as to surround the ultrasonic transducer;
A backing material filled in the sleeve;
It has a plus side terminal and a minus side terminal. The plus side terminal is electrically connected to the plus side connection part of the ultrasonic transducer, and the minus side terminal is electrically connected to the minus side connection part of the ultrasound transducer. A connector part,
An electrical resistance for discharge formed integrally with the connector part, one of which is electrically connected to the plus side terminal or the minus side terminal of the connector part ,
One is electrically connected between the other of the electrical resistance connected to the plus side terminal and the minus side terminal, or one is electrically connected between the other of the electrical resistance connected to the minus side terminal and the plus side terminal. A switch having an intermittent function, which is adapted to be intermittent according to the insertion / extraction of the mating connector part in the connector part ,
With
The switch is turned on when the mating connector part on the converter side and the connector part are not coupled, and the electrical resistance for discharging discharges the voltage generated by the ultrasonic vibrator, and the mating connector on the converter side When the part and the connector part are coupled, the switch is turned off and the connection between the plus side connection part and the minus side connection part is cut off.

また、本発明の請求項５に係る発明の超音波送受信器は、
請求項４に記載の超音波送受信器において、
前記スイッチは、検出子が前記コネクタ部の底から突出して移動可能に設けられており、変換器側の相手側コネクタ部が結合されたときに相手側コネクタ部が検出子を押下して結合を検出し、変換器側の相手側コネクタ部が非結合のときに検出子が押下されないで非結合を検出することを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic transceiver of the invention according to claim 5 of the present invention is
The ultrasonic transceiver according to claim 4,
The switch is provided so that the detector protrudes from the bottom of the connector portion and can be moved. When the mating connector portion on the converter side is coupled, the mating connector portion presses the detector to perform coupling. detected, mating connector portion of the transducer side is characterized that you detect the unbound by the detectors not pressed when uncoupled.

また、本発明の請求項６に係る発明の超音波送受信器は、
請求項５に記載の超音波送受信器において、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のプラス側接続部と、前記コネクタ部のプラス側端子と、を接続するリード線と、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のマイナス側接続部と、前記コネクタ部のマイナス側端子と、を接続するリード線と、
を備えることを特徴とする。 An ultrasonic transmitter / receiver according to claim 6 of the present invention is
The ultrasonic transceiver according to claim 5,
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the plus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the plus side terminal of the connector portion;
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the minus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the minus side terminal of the connector portion;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項７に係る発明の超音波送受信器は、
請求項６に記載の超音波送受信器において、
前記コネクタ部は、プラス側端子、前記マイナス側端子、前記放電用の電気抵抗および前記スイッチがプラスチック樹脂により一体にモールド成形されたものであることを特徴とする。 Moreover, the ultrasonic transceiver of the invention according to claim 7 of the present invention is
The ultrasonic transceiver according to claim 6,
The connector unit positive terminal, the negative terminal, the electrical resistance and the switch for the discharge is characterized der Rukoto those integrally molded by plastic resin.

以上のような本発明によれば、温度変化や過大な力が加わるような環境下でも、超音波送受信器の発生電圧を放電させ、変換器内の素子を破壊から保護するような超音波送受信器を提供することができる。 According to the present invention as described above, ultrasonic transmission / reception that discharges the generated voltage of the ultrasonic transmitter / receiver and protects the elements in the converter from destruction even in an environment where temperature change or excessive force is applied. Can be provided.

続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図１は本形態の超音波送受信器の断面構造図である。図２は放電系回路の回路図である。
図１で示すような本形態の超音波送受信器１０は、楔１、超音波振動子２、スリーブ３、バッキング材４、リード線５、コネクタ部６、電気抵抗７を備えている。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram of an ultrasonic transceiver according to this embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram of a discharge system circuit.
An ultrasonic transmitter / receiver 10 of this embodiment as shown in FIG. 1 includes a wedge 1, an ultrasonic transducer 2, a sleeve 3, a backing material 4, a lead wire 5, a connector portion 6, and an electric resistance 7.

楔１は、超音波透過材として一般的に用いられているエポキシ系樹脂などのブロックであり、所定角度の角部を有している。
超音波振動子２は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）０_３）のような圧電素子である。この超音波振動子２は、プラス側接続部２ａとマイナス側接続部２ｂとを有する。
図示しないがこれら楔１と超音波振動子２との間には、整合層が介在している。整合層は、超音波を効率よく被検体に放射するとともに被検体からの反射エコーを効率よく受信する役割をもつものである。一般に、整合層の厚みを調整することで通過する超音波の周波数を制御できる。この整合層の音響インピーダンスは主剤と混合物との混合比によって変化させることができる。主材は例えばエポキシ樹脂であり、混合物は例えばタングステン粒子等である。プラス側接続部２ａとマイナス側接続部２ｂとは絶縁体で被覆される。
スリーブ３は、超音波振動子２を囲むように楔１に接着される。 The wedge 1 is a block made of an epoxy resin or the like generally used as an ultrasonic transmission material, and has a corner portion having a predetermined angle.
The ultrasonic transducer 2 is a piezoelectric element such as PZT (Pb (Zr · Ti) 0 ₃ ). The ultrasonic transducer 2 has a plus side connecting portion 2a and a minus side connecting portion 2b.
Although not shown, a matching layer is interposed between the wedge 1 and the ultrasonic transducer 2. The matching layer has a role of efficiently emitting ultrasonic waves to the subject and efficiently receiving reflected echoes from the subject. In general, the frequency of ultrasonic waves that pass through can be controlled by adjusting the thickness of the matching layer. The acoustic impedance of the matching layer can be changed by the mixing ratio of the main agent and the mixture. The main material is, for example, an epoxy resin, and the mixture is, for example, tungsten particles. The plus side connection portion 2a and the minus side connection portion 2b are covered with an insulator.
The sleeve 3 is bonded to the wedge 1 so as to surround the ultrasonic transducer 2.

バッキング材４は、不要な超音波の振動を吸収する機能を有しており、楔１およびスリーブ３で囲まれる空間に充填される。バッキング材４により、超音波振動子２、リード線３、コネクタ部６の下側が覆われる。
リード線５は二本あり、超音波振動子２のプラス側接続部２ａと、マイナス側接続部２ｂとにそれぞれ一本ずつ接続される。 The backing material 4 has a function of absorbing unnecessary ultrasonic vibration, and is filled in a space surrounded by the wedge 1 and the sleeve 3. The backing material 4 covers the ultrasonic transducer 2, the lead wire 3, and the lower side of the connector portion 6.
There are two lead wires 5, and one lead wire 5 is connected to each of the plus side connection portion 2 a and the minus side connection portion 2 b of the ultrasonic transducer 2.

コネクタ部６は、プラス側端子６ａとマイナス側端子６ｂとを備え、リード線５を介して、超音波振動子２のプラス側接続部２ａとプラス側端子６ａとが、また、マイナス側接続部２ｂとマイナス側端子６ｂとが、それぞれ接続される。このコネクタ部６は変換器（図示せず）に接続された他のコネクタ部（図示せず）と接続される。本形態では、例えば図１で示すようにコネクタ部６は雌型コネクタが採用されており、この場合、変換器に接続された相手側のコネクタ部は雄型コネクタとなる。なお、このコネクタ部６にはプラス側端子６ａ、マイナス側端子６ｂおよび電気抵抗７が接続された状態でプラスチック樹脂により一体にモールド形成されており、省スペース化、力からの保護、および組立て時の手間の低減などを実現している。 The connector portion 6 includes a plus side terminal 6a and a minus side terminal 6b, and the plus side connection portion 2a and the plus side terminal 6a of the ultrasonic transducer 2 are connected via a lead wire 5, and a minus side connection portion. 2b and the negative terminal 6b are connected to each other. This connector portion 6 is connected to another connector portion (not shown) connected to a converter (not shown). In this embodiment, for example, as shown in FIG. 1, a female connector is employed for the connector portion 6. In this case, the mating connector portion connected to the converter is a male connector. The connector 6 is integrally molded with plastic resin with the positive terminal 6a, the negative terminal 6b and the electrical resistor 7 connected thereto, saving space, protecting from force, and assembling. This reduces the time and effort required.

電気抵抗７は、プラス側端子６ａとマイナス側端子６ｂとにそれぞれ電気的に接続されている。つまり、超音波振動子２のプラス側接続部２ａと、マイナス側接続部２ｂと、に電気的に接続されることとなる。この電気抵抗７は、数Ωから数百ｋΩの範囲である。この場合、図２で示すように、超音波振動子２のインピーダンスと、接続している電気抵抗７の抵抗値と、で分圧する形となるため、超音波振動子２の駆動に十分な電圧となるように接続する電気抵抗７の抵抗値を決定する。 The electrical resistor 7 is electrically connected to the plus side terminal 6a and the minus side terminal 6b, respectively. That is, the ultrasonic transducer 2 is electrically connected to the plus side connecting portion 2a and the minus side connecting portion 2b. The electric resistance 7 is in the range of several Ω to several hundred kΩ. In this case, as shown in FIG. 2, since the voltage is divided by the impedance of the ultrasonic transducer 2 and the resistance value of the connected electrical resistor 7, a voltage sufficient for driving the ultrasonic transducer 2 is obtained. The resistance value of the electrical resistor 7 to be connected is determined so that

このような本形態の超音波送受信器１０は、超音波送受信器１０に力が加ったり、超音波送受信器１０に時間経過につれて温度差が生じたりして、温度変化量や力に応じて電圧が発生したとしても、超音波振動子２のプラス側接続部２ａと、マイナス側接続部２ｂと、に電気的に接続される電気抵抗７により発生電圧が消費放電されるため、超音波振動子２が高電圧に至る事態が回避される。特に単体の超音波送受信器１０を設置する場合や、複数個所にある複数の超音波送受信器１０を配管に取り付けたままとして１台の変換器に代わるがわる接続して測定する場合などでも変換器へ超音波送受信器１０から高電圧が変換器に入力されることがなくなり、変換器内に内蔵される変換素子を破壊するという事態の発生も回避される。 In the ultrasonic transceiver 10 according to this embodiment, a force is applied to the ultrasonic transmitter / receiver 10 or a temperature difference is generated in the ultrasonic transmitter / receiver 10 as time elapses. Even if a voltage is generated, since the generated voltage is consumed and discharged by the electrical resistance 7 electrically connected to the plus side connecting portion 2a and the minus side connecting portion 2b of the ultrasonic transducer 2, the ultrasonic vibration The situation where the child 2 reaches a high voltage is avoided. Especially when a single ultrasonic transmitter / receiver 10 is installed, or when a plurality of ultrasonic transmitter / receivers 10 at a plurality of places are attached to a pipe and connected instead of a single transducer for measurement. A high voltage is not input to the converter from the ultrasonic transmitter / receiver 10, and the occurrence of a situation in which the conversion element built in the converter is destroyed is also avoided.

続いて、本発明の他の形態について、図を参照しつつ説明する。図３は他の形態の超音波送受信器の断面構造図である。図４は放電系回路の回路図であり、図４（ａ）は端子（コネクタ）接続前の回路図、図４（ｂ）は端子（コネクタ）接続後の回路図である。
図３で示すような本形態の超音波送受信器１０’は、楔１、超音波振動子２、スリーブ３、バッキング材４、リード線５、コネクタ部６、電気抵抗７、スイッチ８を備えている。本形態の超音波送受信器１０’は、先の図１，図２を用いて説明した超音波送受信器１０と比較すると、スイッチ８を備える点のみが相違している。以下、相違点となるスイッチ８に関する事項を重点的に説明するとともに、他の構成は同じ符号を付すとともに同じ構成であるとして重複する説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram of another form of ultrasonic transceiver. FIG. 4 is a circuit diagram of a discharge system circuit, FIG. 4 (a) is a circuit diagram before connection of a terminal (connector), and FIG. 4 (b) is a circuit diagram after connection of a terminal (connector).
An ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ of this embodiment as shown in FIG. 3 includes a wedge 1, an ultrasonic transducer 2, a sleeve 3, a backing material 4, a lead wire 5, a connector portion 6, an electric resistance 7, and a switch 8. Yes. The ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ of this embodiment is different from the ultrasonic transmitter / receiver 10 described with reference to FIGS. 1 and 2 only in that the switch 8 is provided. In the following, the matters relating to the switch 8 as a difference will be mainly described, and other configurations will be denoted by the same reference numerals and redundant descriptions will be omitted because they are the same configurations.

スイッチ８は、コネクタ部６のプラス側端子６ａ（つまり超音波振動子２のプラス側端子２ａ）と、数Ωから数百ｋΩの範囲であってマイナス側端子６ｂに接続された電気抵抗７と、の間に電気的に接続されて断続を行う。なお、接続はコネクタ部６のマイナス側端子６ｂ（つまり超音波振動子２のマイナス側端子２ｂ）と、プラス側端子６ａに接続された電気抵抗７と、の間に電気的に接続するようにしても良い。 The switch 8 includes a plus-side terminal 6a of the connector section 6 (that is, a plus-side terminal 2a of the ultrasonic transducer 2), and an electric resistor 7 in the range of several Ω to several hundred kΩ and connected to the minus-side terminal 6b. , Is electrically connected between, and intermittent. The connection is made between the negative terminal 6b of the connector 6 (that is, the negative terminal 2b of the ultrasonic transducer 2) and the electrical resistor 7 connected to the positive terminal 6a. May be.

このスイッチ８は検出子８ａを備えている。検出子８ａは、コネクタ部６の内部まで突出しており、コネクタ部６内に変換器側の相手側コネクタ部が差し込まれたとき、検出子８ａがスイッチ側（図３では下側）に押し込まれて、変換器側の相手側コネクタ部が差し込まれたことを検出する。このコネクタ部６にはプラス側端子６ａ、マイナス側端子６ｂ、電気抵抗７およびスイッチ８が接続された状態で一体に形成されており、省スペース化、力からの保護、機械的精度の確保、および組立て時の手間の低減などを実現している。 The switch 8 includes a detector 8a. The detector 8a protrudes to the inside of the connector portion 6. When the mating connector portion on the converter side is inserted into the connector portion 6, the detector 8a is pushed to the switch side (lower side in FIG. 3). Then, it is detected that the mating connector on the converter side has been inserted. This connector portion 6 is integrally formed with a positive terminal 6a, a negative terminal 6b, an electrical resistor 7 and a switch 8 connected thereto, saving space, protecting from force, ensuring mechanical accuracy, In addition, it reduces the time and effort during assembly.

この検出子８ａの位置によりスイッチ８は断続されるものであり、変換器側の相手側コネクタ部が差し込まれていない場合はスイッチ８がオンとなって超音波振動子２のプラス側接続部２ａと、マイナス側接続部２ｂとが、電気抵抗７を介して接続されて前記超音波振動子２の発生電圧を放電する。また、変換器側の相手側コネクタ部が差し込まれた場合にスイッチ８がオフとなってプラス側接続部２ａとマイナス側接続部２ｂとの間が遮断される。 The switch 8 is intermittent depending on the position of the detector 8a. When the mating connector part on the converter side is not inserted, the switch 8 is turned on and the plus side connection part 2a of the ultrasonic transducer 2 is connected. And the negative side connecting portion 2b are connected via an electric resistor 7 to discharge the voltage generated by the ultrasonic vibrator 2. Further, when the mating connector portion on the converter side is inserted, the switch 8 is turned off, and the plus side connecting portion 2a and the minus side connecting portion 2b are disconnected.

このような本形態の超音波送受信器１０’は、変換器側の相手側コネクタ部を接続しない状態にあっては、図４（ａ）の等価回路で示すように、スイッチ８により電気抵抗７が超音波振動子２に接続された状態であって、超音波送受信器１０’に力が加ったり、超音波送受信器に時間経過につれて温度差が生じたりして、温度変化量や力に応じて電圧が発生したとしても、超音波振動子２のプラス側接続部２ａと、マイナス側接続部２ｂと、に電気的に接続される電気抵抗７により発生電圧が消費放電されるため、超音波振動子２が高電圧に至る事態が回避される。特に単体の超音波送受信器１０’を設置する場合や、複数個所にある複数の超音波送受信器１０’を配管に取り付けたままとして１台の変換器に代わるがわる接続して測定する場合などでも変換器へ超音波送受信器１０’から高電圧が変換器に入力されることがなくなり、変換器内に内蔵される変換素子を破壊するという事態の発生も回避される。 In the ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ according to the present embodiment, when the counterpart connector portion on the converter side is not connected, as shown in the equivalent circuit of FIG. Is connected to the ultrasonic transducer 2, and a force is applied to the ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ or a temperature difference occurs in the ultrasonic transmitter / receiver over time, resulting in a temperature change amount and force. Even if a voltage is generated accordingly, the generated voltage is consumed and discharged by the electrical resistor 7 electrically connected to the plus side connecting portion 2a and the minus side connecting portion 2b of the ultrasonic transducer 2, A situation in which the acoustic transducer 2 reaches a high voltage is avoided. In particular, when a single ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ is installed, or when a plurality of ultrasonic transmitter / receivers 10 ′ at a plurality of locations are left attached to a pipe and connected instead of a single transducer for measurement, etc. However, a high voltage is not input to the converter from the ultrasonic transmitter / receiver 10 ', and the occurrence of a situation in which the conversion element built in the converter is destroyed is avoided.

また、変換器側のコネクタを接続した状態にあっては、図４（ｂ）の等価回路で示すように、スイッチ８により電気抵抗７が超音波振動子に接続されていない状態となっているが、超音波振動子２からのリード線５のプラス側とマイナス側がオープンとなり、変換器からの送信電圧の全てを超音波振動子２に印加することができる。なお、動作中において超音波送受信器１０’に力が加ったり、超音波送受信器に時間経過につれて温度差が生じたりして、温度変化量や力に応じて電圧が発生したとしても低電圧であって瞬時に放電されるため、発生電圧が蓄積されるような事態は生じず、超音波振動子２が高電圧に至る事態が回避される。そして、高電圧が変換器に入力され、変換器内に内蔵される変換素子を破壊するという事態の発生が回避される。 In the state where the connector on the converter side is connected, the electrical resistance 7 is not connected to the ultrasonic transducer by the switch 8 as shown in the equivalent circuit of FIG. However, the plus side and the minus side of the lead wire 5 from the ultrasonic transducer 2 are open, and all of the transmission voltage from the transducer can be applied to the ultrasonic transducer 2. Even if a force is applied to the ultrasonic transmitter / receiver 10 ′ during operation or a temperature difference occurs in the ultrasonic transmitter / receiver over time, and a voltage is generated according to the amount of temperature change or the force, a low voltage is generated. In addition, since the discharge is instantaneous, a situation in which the generated voltage is accumulated does not occur, and a situation in which the ultrasonic vibrator 2 reaches a high voltage is avoided. And generation | occurrence | production of the situation where a high voltage is input into a converter and the conversion element incorporated in a converter is destroyed is avoided.

本発明を実施するための最良の形態の超音波送受信器の断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram of an ultrasonic transceiver according to the best mode for carrying out the present invention. 放電系回路の回路図である。It is a circuit diagram of a discharge system circuit. 他の形態の超音波送受信器の断面構造図である。It is a cross-section figure of the ultrasonic transceiver of another form. 放電系回路の回路図であり、図４（ａ）は端子（コネクタ）接続前の回路図、図４（ｂ）は端子（コネクタ）接続後の回路図である。FIG. 4A is a circuit diagram before a terminal (connector) is connected, and FIG. 4B is a circuit diagram after a terminal (connector) is connected. 従来技術の超音波送受信器を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the ultrasonic transmitter / receiver of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０’：超音波送受信器
１：楔
２：超音波振動子
２ａ：プラス側接続部
２ｂ：マイナス側接続部
３：スリーブ
４：バッキング材
５：リード線
６：コネクタ部
６ａ：プラス側端子
６ｂ：マイナス側端子
７：電気抵抗
８：スイッチ
８ａ：検出子 10, 10 ': Ultrasonic transmitter / receiver 1: Wedge 2: Ultrasonic transducer 2a: Positive side connecting portion 2b: Negative side connecting portion 3: Sleeve 4: Backing material 5: Lead wire 6: Connector portion 6a: Positive side terminal 6b: Negative terminal 7: Electrical resistance 8: Switch 8a: Detector

Claims

超音波の送受信を行う超音波送受信器であって、
プラス側接続部とマイナス側接続部とを有する超音波振動子と、
超音波振動子が取付けられる楔と、
超音波振動子を囲むように楔に接着固定されたスリーブと、
スリーブに充填されたバッキング材と、
プラス側端子とマイナス側端子とを有し、プラス側端子が超音波振動子のプラス側接続部に、また、マイナス側端子が超音波振動子のマイナス側接続部に、それぞれ電気的に接続されるコネクタ部と、
コネクタ部に内蔵され、コネクタ部のプラス側端子とマイナス側端子との間で電気的に接続される放電用の電気抵抗と、
を備え、
放電用の電気抵抗は、超音波振動子の発生電圧を放電することを特徴とする超音波送受信器。 An ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves,
An ultrasonic transducer having a plus side connection and a minus side connection;
A wedge to which an ultrasonic transducer is attached;
A sleeve bonded and fixed to the wedge so as to surround the ultrasonic transducer;
A backing material filled in the sleeve;
It has a plus side terminal and a minus side terminal. The plus side terminal is electrically connected to the plus side connection part of the ultrasonic transducer, and the minus side terminal is electrically connected to the minus side connection part of the ultrasound transducer. A connector part,
An electrical resistor for discharge that is built in the connector part and electrically connected between the plus side terminal and the minus side terminal of the connector part ;
With
The ultrasonic transmitter / receiver is characterized in that the electrical resistance for discharging discharges the voltage generated by the ultrasonic transducer.

請求項１に記載の超音波送受信器において、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のプラス側接続部と、前記コネクタ部のプラス側端子と、を接続するリード線と、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のマイナス側接続部と、前記コネクタ部のマイナス側端子と、を接続するリード線と、
を備えることを特徴とする超音波送受信器。 The ultrasonic transceiver according to claim 1,
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the plus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the plus side terminal of the connector portion;
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the minus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the minus side terminal of the connector portion;
An ultrasonic transmitter / receiver comprising:

請求項２に記載の超音波送受信器において、
前記コネクタ部は、前記プラス側端子、前記マイナス側端子および前記放熱用の電気抵抗がプラスチック樹脂により一体にモールド成形されたものであることを特徴とする超音波送受信器。 The ultrasonic transceiver according to claim 2,
The connector portion, the positive terminal, ultrasonic transducer the electrical resistance of the negative terminal and for the heat radiation, characterized in der Rukoto those integrally molded by plastic resin.

超音波の送受信を行う超音波送受信器であって、
プラス側接続部とマイナス側接続部とを有する超音波振動子と、
超音波振動子が取付けられる楔と、
超音波振動子を囲むように楔に接着固定されたスリーブと、
スリーブに充填されたバッキング材と、
プラス側端子とマイナス側端子とを有し、プラス側端子が超音波振動子のプラス側接続部に、また、マイナス側端子が超音波振動子のマイナス側接続部に、それぞれ電気的に接続されるコネクタ部と、
コネクタ部のプラス側端子またはマイナス側端子に一方が電気的に接続されるとともに前記コネクタ部に内蔵されて一体に形成される放電用の電気抵抗と、
一方がプラス側端子に接続される電気抵抗の他方とマイナス側端子との間、または、一方がマイナス側端子に接続される電気抵抗の他方とプラス側端子との間に電気的に接続されて断続を行う機能を有し、コネクタ部における相手側コネクタ部の挿抜に応じて断続されるようになされたスイッチと、
を備え、
変換器側の相手側コネクタ部とコネクタ部とが非結合の時にスイッチがオンとなって前記超音波振動子の発生電圧を放電用の電気抵抗が放電し、また、変換器側の相手側コネクタ部とコネクタ部とが結合の時にスイッチがオフとなってプラス側接続部とマイナス側接続部との間が遮断されることを特徴とする超音波送受信器。 An ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves,
An ultrasonic transducer having a plus side connection and a minus side connection;
A wedge to which an ultrasonic transducer is attached;
A sleeve bonded and fixed to the wedge so as to surround the ultrasonic transducer;
A backing material filled in the sleeve;
It has a plus side terminal and a minus side terminal. The plus side terminal is electrically connected to the plus side connection part of the ultrasonic transducer, and the minus side terminal is electrically connected to the minus side connection part of the ultrasound transducer. A connector part,
An electrical resistance for discharge formed integrally with the connector part, one of which is electrically connected to the plus side terminal or the minus side terminal of the connector part ,
One is electrically connected between the other of the electrical resistance connected to the plus side terminal and the minus side terminal, or one is electrically connected between the other of the electrical resistance connected to the minus side terminal and the plus side terminal. A switch having an intermittent function, which is adapted to be intermittent according to the insertion / extraction of the mating connector part in the connector part ,
With
The switch is turned on when the mating connector part on the converter side and the connector part are not coupled, and the electrical resistance for discharging discharges the voltage generated by the ultrasonic vibrator, and the mating connector on the converter side An ultrasonic transceiver characterized in that the switch is turned off and the connection between the plus side connection part and the minus side connection part is cut off when the part and the connector part are coupled .

請求項４に記載の超音波送受信器において、
前記スイッチは、検出子が前記コネクタ部の底から突出して移動可能に設けられており、変換器側の相手側コネクタ部が結合されたときに相手側コネクタ部が検出子を押下して結合を検出し、変換器側の相手側コネクタ部が非結合のときに検出子が押下されないで非結合を検出することを特徴とする超音波送受信器。 The ultrasonic transceiver according to claim 4,
The switch is provided so that the detector protrudes from the bottom of the connector portion and can be moved. When the mating connector portion on the converter side is coupled, the mating connector portion presses the detector to perform coupling. detecting ultrasonic transceivers mating connector portion of the transducer side is characterized that you detect the unbound by the detectors not pressed when uncoupled.

請求項５に記載の超音波送受信器において、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のプラス側接続部と、前記コネクタ部のプラス側端子と、を接続するリード線と、
前記バッキング材内に配置され、前記超音波振動子のマイナス側接続部と、前記コネクタ部のマイナス側端子と、を接続するリード線と、
を備えることを特徴とする超音波送受信器。 The ultrasonic transceiver according to claim 5,
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the plus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the plus side terminal of the connector portion;
A lead wire that is disposed in the backing material and connects the minus side connecting portion of the ultrasonic transducer and the minus side terminal of the connector portion;
An ultrasonic transmitter / receiver comprising:

請求項６に記載の超音波送受信器において、
前記コネクタ部は、プラス側端子、前記マイナス側端子、前記放電用の電気抵抗および前記スイッチがプラスチック樹脂により一体にモールド成形されたものであることを特徴とする超音波送受信器。 The ultrasonic transceiver according to claim 6,
The connector unit positive terminal, the negative terminal, an ultrasonic transceiver electrical resistance and the switch for the discharge is characterized der Rukoto those integrally molded by plastic resin.