JPH01190100A - 空中超音波トランスジューサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 この発明は空中超音波トランスジューサに関し、特にた
とえば円板状の音響整合層に円板あるいはリング状の圧
電セラミックが固着され、その送波／受波タイミングに
よってたとえば物体までの距離を計測する、空中超音波
トランスジューサに関する。

〔従来技術〕

この種の空中超音波トランスジューサの一例が、たとえ
ば、昭和５９年１１月５日および昭和６０年１０月３１
日付でそれぞれ出願公開された、実開昭り９−１６４３
９８号および実開昭６０−１６３８９９号公報などに開
示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術のように超音波の送波および受波を同一の圧電
素子によって行うものでは、パルス（トーンバースト）
入力時に残響が生じ、もし受渡信号が残響に埋没すると
それらの区別がつきにくくなり、したがって距離計測が
不能になる。従来公知のものにおいては、そのような残
響時間が比較的長く、したがってより短い距離の計測な
いし検知ができないという問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、より短い距離を
識別できる、空中超音波トランスジューサを提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、ケースの中にそのケースの長さよりやや
長い弾性変形可能な材料たとえばフェルトなどからなる
筒状体を圧電素子を囲むように配置し、その筒状体の一
端を音響整合層に当接させてその下端ないし他端を典型
的には端子板のような蓋部材に当接させた状態で圧入し
た、空中超音波トランスジューサである。

〔作用〕

筒状体が蓋部材で圧入されると、その筒状体は弾性変形
を生じ、音響整合層を強く押しつける。

このため、音響整合層に適度な負荷がかかり、音響整合
層におけるスプリアス成分の発生が抑制される。なお、
筒状体には弾性があるため、圧電素子による超音波振動
それ自体が妨げられることはない。

〔発明の効果〕 この発明によれば、音響整合層におけるスプリアスが抑
制されるので、従来のものに比べて、残響時間が短くな
り、したがってより短い距離の識別が可能になる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。

空中超音波トランスジューサ１０は、この実施例では一
体的に樹脂成型された音響整合層１２およびケース１４
を含む。しかしながら、この音響整合Ｊ１１２とケース
１４とは別体のものとして構成されて互いに接着されて
一体化されてもよいことは勿論である。

音響整合層１２の内部には、所定の粒径たとえば１０〜
２００μｍを有するガラス製マイクロバルーン１６が分
散されている。この音響整合Ｆ！ｉ１２の音響インピー
ダンスは、空気中の音響インピーダンスと圧電素子１８
の音響インピーダンスとの中間のものとなり、したがっ
て両者の音響インピーダンスを整合する作用を果たす。

音響整合層１２の内面には、公知の円板状のあるいはリ
ング状の圧電素子１８が接着ないし固着される。この圧
電素子１８は、たとえばＰＺＴなどのセラミックユニッ
トとその両生面上にそれぞれ形成された振動電極とを含
み、その振動電極のそれぞれは、リード２０によって端
子板２２に設けられた対応の外部端子２４に接続される
。外部端子２４によって圧電素子１８にトーンバースト
波を印加すると圧電素子１８から所定の超音波信号が送
波され、反射体から戻った超音波が圧電素子１８によっ
て受波される。そして、その送受波タイミングのずれ時
間と音速とによって反射体までの距離がわかる。

注目すべきは、ケース１４の内部に筒状体２６が配置さ
れている点である。この筒状体２６は、弾性変形可能な
材料、典型的にはフェルトで形成された円筒体であって
、その長さが、第２図からよくわかるように、ケース１
４の下端面すなわち端子板２２の上端面より一定長さし
だけ長くされている。このような筒状体２６は、圧電素
子１８を取り囲み、その一端が音響整合Ｊｉ１２に接触
するように配置されている。そして、第２図に示すよう
に、筒状体２６の他端を端子板２２によって押し上げて
、端子板２２をケース１４の下端面に固着することによ
って、筒状体２６は第１図に示すように断面バレル状に
弾性変形した状態でケース１４内に圧入される。

このようにして圧入された筒状体２６の弾性によって、
音響整合層１２の内面には、圧電素子１８の周りにおい
て、比較的強い圧接力を受ける。

その圧接力によって音響整合層１２に適度な負荷がかか
り、したがってその音響整合Ｎ１２で生じることのある
スプリアス成分が抑圧される。そのため、音響整合層１
２に起因する全体の残響時間が比較的短（なる。

発明者等の実験によれば、従来の空中超音波トランスジ
ユーサでは、残響時間は、この１１０ｋＨｚの場合、約
１ｍｓ　ｅ　ｃであり、したがって識別可能な最小距離
は２５ｃｍであった。これに対して、この発明に従った
空中超音波トランスジェ−サでは、残響時間は０．６ｍ
５ｅｃ程度に短くなり、したがってその識別可能最小距
離もまたたとえば１５ｃｍのように大幅に短くなった。

なお、筒状体２６の材料としては、上述のフェルトのよ
うに吸音機能を併有する材料たとえばグラスウールなど
が好ましいが、吸音機能を持たない異方性ゴムあるいは
等方性シリコンゴムなとも利用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。 第２図はこの実施例の筒状体とケースとの長さの関係を
表す断面図解図である。 図において、１０は空中超音波トランスジューサ、１２
は音響整合層、１４はケース、１８は圧電素子、２２は
端子板、２６は筒状体を示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　山　１）　義　人 事１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 板状の音響整合層に圧電素子が固着され、音響整合層の
   その固着面と同一面側に所定長さのケースが形成され、
   ケースが蓋部材によって封止された空中超音波トランス
   ジューサにおいて、 前記ケース内において前記圧電素子を囲むように配置さ
   れた弾性変形可能な材料から成りかつその長さが前記ケ
   ースの長さより長い筒状体を備え、前記筒状体はその一
   端が前記音響整合層の前記固着面に接触しかつその他端
   が前記蓋部材に当接して圧入されていることを特徴とす
   る、空中超音波トランスジューサ。