JPS6133519B2 - - Google Patents
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- JPS6133519B2 JPS6133519B2 JP56150288A JP15028881A JPS6133519B2 JP S6133519 B2 JPS6133519 B2 JP S6133519B2 JP 56150288 A JP56150288 A JP 56150288A JP 15028881 A JP15028881 A JP 15028881A JP S6133519 B2 JPS6133519 B2 JP S6133519B2
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- piezoelectric element
- case
- ultrasonic transducer
- horn
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
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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
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
- G10K11/025—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators horns for impedance matching
-
- 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
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
- H04R17/10—Resonant transducers, i.e. adapted to produce maximum output at a predetermined frequency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、小型でかつ尖鋭な指向特性を有し、
パルス特性(過渡特性)のよい超音波送受波器に
関するものである。
パルス特性(過渡特性)のよい超音波送受波器に
関するものである。
空気中での超音波を送受波するための装置に
は、圧電セラミクスの貼り合せ型素子が多く用い
られており、上記貼り合せ型素子のたわみ振動の
共振点・***振点で使用するように作られてい
る。また、空気の機械的インピーダンスは圧電セ
ラミクスのそれに比して著しく小さいため、貼り
合せ型圧電素子を振動板と結合させて機械的イン
ピーダンスの低下を図つている。
は、圧電セラミクスの貼り合せ型素子が多く用い
られており、上記貼り合せ型素子のたわみ振動の
共振点・***振点で使用するように作られてい
る。また、空気の機械的インピーダンスは圧電セ
ラミクスのそれに比して著しく小さいため、貼り
合せ型圧電素子を振動板と結合させて機械的イン
ピーダンスの低下を図つている。
従来の超音波送受波器の構造と特性を第1図お
よび第2図にそれぞれ示す。第1図に示すよう
に、貼り合せ型圧電素子1の中心部に結合軸2が
貫通固定され、この結合軸2に振動板3が取付け
られている。そして、貼り合せ型圧電素子1の振
動の節部が支持台4の先端に弾性接着剤5をもつ
て固定されている。なお、6,6′は端子、7は
貼り合せ型圧電素子1等を覆うケース、8はケー
ス7の上部に形成された透孔に取り付けられた保
護用メツシユ、9,9′は、貼り合せ型圧電素子
1と端子6,6′を電気的に接続しているリード
線である。
よび第2図にそれぞれ示す。第1図に示すよう
に、貼り合せ型圧電素子1の中心部に結合軸2が
貫通固定され、この結合軸2に振動板3が取付け
られている。そして、貼り合せ型圧電素子1の振
動の節部が支持台4の先端に弾性接着剤5をもつ
て固定されている。なお、6,6′は端子、7は
貼り合せ型圧電素子1等を覆うケース、8はケー
ス7の上部に形成された透孔に取り付けられた保
護用メツシユ、9,9′は、貼り合せ型圧電素子
1と端子6,6′を電気的に接続しているリード
線である。
第2図は、上記構造の超音波送受波器を複数個
のパルスで駆動したときの送受波形を示したもの
で、立上がり、立下がり時間が遅く、2ミリ秒以
上にも及ぶものであつた。
のパルスで駆動したときの送受波形を示したもの
で、立上がり、立下がり時間が遅く、2ミリ秒以
上にも及ぶものであつた。
このような従来の超音波送受波器を用いて、短
い時間間隔で測定情報を得る必要がある場合、受
波器によつて受信された信号は、立上がり、立下
がり時間が長いために、受信信号がピーク値にな
るまでの時間がかかる。あるいは受信信号が立下
がる前に次の信号が受信される等、正確な測定情
報が得られなかつた。
い時間間隔で測定情報を得る必要がある場合、受
波器によつて受信された信号は、立上がり、立下
がり時間が長いために、受信信号がピーク値にな
るまでの時間がかかる。あるいは受信信号が立下
がる前に次の信号が受信される等、正確な測定情
報が得られなかつた。
また、送受波を単体の素子で行なわせる場合、
送波させてただちに受信可能な状態になるまで、
かなりの時間を要し、その間、測定情報は得られ
なかつた。
送波させてただちに受信可能な状態になるまで、
かなりの時間を要し、その間、測定情報は得られ
なかつた。
さらに圧電セラミクスを用いた超音波送受波器
に尖鋭な指向特性を要求すると、振動板、貼り合
せ型圧電素子および貼り合せ型圧電素子を支持す
るための支持台が著しく大きくなるという欠点が
あつた。たとえ大きな振動板を用いても、ピスト
ン振動させることは困難であるため、脂向特性を
著しく尖鋭にすることは不可能であつた。
に尖鋭な指向特性を要求すると、振動板、貼り合
せ型圧電素子および貼り合せ型圧電素子を支持す
るための支持台が著しく大きくなるという欠点が
あつた。たとえ大きな振動板を用いても、ピスト
ン振動させることは困難であるため、脂向特性を
著しく尖鋭にすることは不可能であつた。
そこで、ホーンを用いて指向特性を尖鋭にしよ
うとすると、機械的Qを低下させてパルス特性を
改善することは一層困難となつた。
うとすると、機械的Qを低下させてパルス特性を
改善することは一層困難となつた。
本発明は、貼り合せ型圧電素子の中心部に振動
板を設け、機械的振動を抑制するように振動板の
周囲を弾性ゴム等の弾性材でケースに弾性的に固
定するとともに、ホーンを付加することにより、
急峻なパルス特性かつ尖鋭な指向特性を有する超
音波送受波器を実現し、上述の問題点を解決した
ものである。
板を設け、機械的振動を抑制するように振動板の
周囲を弾性ゴム等の弾性材でケースに弾性的に固
定するとともに、ホーンを付加することにより、
急峻なパルス特性かつ尖鋭な指向特性を有する超
音波送受波器を実現し、上述の問題点を解決した
ものである。
以下、本発明の一実施例について、図面を用い
て説明する。第3図はこの実施例の断面図であ
り、第1図の従来例の構成要素と対応するものに
は同じ符号を付している。
て説明する。第3図はこの実施例の断面図であ
り、第1図の従来例の構成要素と対応するものに
は同じ符号を付している。
円板状の貼り合せ型圧電素子1の中心部に配さ
れている結合軸2に、金属あるいは樹脂より形成
された円錐状の振動板3が取り付けられている。
この振動板3の周辺部は、機械的振動を抑制する
ように円環状に形成された弾性ゴム等の緩衝材1
0を介して、円筒状のケース7の内側面に弾性的
に接着固定されている。そして、ケース7は円筒
状の導波路を有するホーン11に嵌入一体化され
ている。なお、ケース7、ホーン11は一体成形
物であつてもよい。9,9′は貼り合せ型圧電素
子1と端子6,6′を電気的に接続しているリー
ド線である。ここで、緩衝材10や、それとケー
ス7や振動板3とを接着するための接着剤に、導
電性を使用するものを使用すれば、アース部材を
少なくすることができる。
れている結合軸2に、金属あるいは樹脂より形成
された円錐状の振動板3が取り付けられている。
この振動板3の周辺部は、機械的振動を抑制する
ように円環状に形成された弾性ゴム等の緩衝材1
0を介して、円筒状のケース7の内側面に弾性的
に接着固定されている。そして、ケース7は円筒
状の導波路を有するホーン11に嵌入一体化され
ている。なお、ケース7、ホーン11は一体成形
物であつてもよい。9,9′は貼り合せ型圧電素
子1と端子6,6′を電気的に接続しているリー
ド線である。ここで、緩衝材10や、それとケー
ス7や振動板3とを接着するための接着剤に、導
電性を使用するものを使用すれば、アース部材を
少なくすることができる。
この実施例のパルス特性は第4図に示すとおり
であり、パルスの立上がり、立下がり時間が0.15
ミリ秒以下になつた。
であり、パルスの立上がり、立下がり時間が0.15
ミリ秒以下になつた。
第5図A,Bは、上記緩衝材10の内径を変化
させたときの音圧半減角および立上がり時間の変
化をそれぞれ示している。図から明らかなよう
に、緩衝材10の内径が減少するに伴ない、立上
がり時間は減少するが、音圧半減角は増大してい
る。内径を一層減少させると、サイドローブも増
大する。なお、貼り合せ型圧電素子1の直径は10
mm、振動板3の直径は17mm、ホーン11はコニカ
ル形で口形が45mmのときの実験値である。
させたときの音圧半減角および立上がり時間の変
化をそれぞれ示している。図から明らかなよう
に、緩衝材10の内径が減少するに伴ない、立上
がり時間は減少するが、音圧半減角は増大してい
る。内径を一層減少させると、サイドローブも増
大する。なお、貼り合せ型圧電素子1の直径は10
mm、振動板3の直径は17mm、ホーン11はコニカ
ル形で口形が45mmのときの実験値である。
第6図A,Bは、貼り合せ型圧電素子1の直径
が10mmで厚さを変化させたときの、音圧半減角お
よび立上がり時間の変化をそれぞれ示している。
貼り合せ型圧電素子1の厚さを増大するに伴ない
駆動周波数も高くなり、音圧半減角は減少する
が、立上がり時間が長くなる。
が10mmで厚さを変化させたときの、音圧半減角お
よび立上がり時間の変化をそれぞれ示している。
貼り合せ型圧電素子1の厚さを増大するに伴ない
駆動周波数も高くなり、音圧半減角は減少する
が、立上がり時間が長くなる。
第7図および第8図は、貼り合せ型圧電素子1
の直径10mm、厚さ0.6mm、振動板3の直径17mm、
緩衝材10の内径13mmのときの、ホーン11の形
状、大きさと音圧半減角との関係をそれぞれ示し
ている。第7図に示すように、ホーン11の口径
が40mm、50mmでは、ホーン11の開口角度θが23
度のとき、音圧半減角が最小になることが明らか
になつた。また、第8図に示すように、ホーン1
1の口径が40mmのとき導波路の長さl=6mmで、
口経が50mmのとき導波路の長さlが5〜9mmの範
囲で、音圧半減角が最小値をとることが明らかに
なつた。
の直径10mm、厚さ0.6mm、振動板3の直径17mm、
緩衝材10の内径13mmのときの、ホーン11の形
状、大きさと音圧半減角との関係をそれぞれ示し
ている。第7図に示すように、ホーン11の口径
が40mm、50mmでは、ホーン11の開口角度θが23
度のとき、音圧半減角が最小になることが明らか
になつた。また、第8図に示すように、ホーン1
1の口径が40mmのとき導波路の長さl=6mmで、
口経が50mmのとき導波路の長さlが5〜9mmの範
囲で、音圧半減角が最小値をとることが明らかに
なつた。
第9図は、ホーン11の開口角度および導波路
の長さを最適にして口径を変化したとき、音圧半
減角の変化を示している。なお、図中の曲線は、
貼り合せ型圧電素子1の厚さを変えて駆動周波数
fをパラメータにしている。
の長さを最適にして口径を変化したとき、音圧半
減角の変化を示している。なお、図中の曲線は、
貼り合せ型圧電素子1の厚さを変えて駆動周波数
fをパラメータにしている。
以上のように本発明の超音波送受波器は、中心
部に振動板が設けられている貼り合せ型圧電素子
と、この貼り合せ型圧電素子を封入するケース
と、振動板の周辺部とケース内側面とに接触する
よう配された緩衝材と、ケースと一体化されたホ
ーンとを有し、前記緩衝材により振動板をケース
に弾性的に固定するよう構成されているので、急
峻なパルス特性と尖鋭な指向特性を同時にすよう
になり、短い時間間隔で正確な測定情報を得るこ
とが可能となつた。したがつて本発明の超音波送
受波器は、音波を用いた距離計等、尖鋭な指向特
性が要求される超音波送応用計測にはきわめて有
用なものである。
部に振動板が設けられている貼り合せ型圧電素子
と、この貼り合せ型圧電素子を封入するケース
と、振動板の周辺部とケース内側面とに接触する
よう配された緩衝材と、ケースと一体化されたホ
ーンとを有し、前記緩衝材により振動板をケース
に弾性的に固定するよう構成されているので、急
峻なパルス特性と尖鋭な指向特性を同時にすよう
になり、短い時間間隔で正確な測定情報を得るこ
とが可能となつた。したがつて本発明の超音波送
受波器は、音波を用いた距離計等、尖鋭な指向特
性が要求される超音波送応用計測にはきわめて有
用なものである。
第1図は従来の超音波送受波器の一例の断面
図、第2図はそのパルス特性を示す図である。第
3図は本発明の超音波送受波器の一実施例を示す
断面図、第4図はそのパルス特性を示す図、第5
図はその緩衝材の内径と音圧半減角、立上がり時
間との関係を示す図、第6図は同じく貼り合せ型
圧電素子の厚さと音圧半減角、立上がり時間との
関係を示す図、第7図、第8図および第9図はホ
ーンの形状、大きさと音圧半減角との関係をそれ
ぞれ示す図である。 1……貼り合せ型圧電素子、3……振動板、7
……ケース、10……緩衝材、11……ホーン。
図、第2図はそのパルス特性を示す図である。第
3図は本発明の超音波送受波器の一実施例を示す
断面図、第4図はそのパルス特性を示す図、第5
図はその緩衝材の内径と音圧半減角、立上がり時
間との関係を示す図、第6図は同じく貼り合せ型
圧電素子の厚さと音圧半減角、立上がり時間との
関係を示す図、第7図、第8図および第9図はホ
ーンの形状、大きさと音圧半減角との関係をそれ
ぞれ示す図である。 1……貼り合せ型圧電素子、3……振動板、7
……ケース、10……緩衝材、11……ホーン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 中心部に振動板が設けられている貼り合せ型
圧電素子と、前記貼り合せ型圧電素子を封入する
ケースと、前記振動板の周辺部と前記ケースの内
側面とに接触するように配されている緩衝材と、
前記ケースと一体のホーンとを有し、前記緩衝材
により前記振動板が前記ケースに弾性的に固定さ
れていることを特徴とする超音波送受波器。 2 振動板が円錐状であつて貼り合せ型圧電素子
が円板形であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の超音波送受波器。 3 円錐状振動板の底部の直径が、貼り合せ型圧
電素子の直径に比して大きいことを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載の超音波送受波器。 4 ホーンが円筒状の導波路を有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の超音波送受波
器。 5 ケースとホーンを一体形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の超音波送受波
器。 6 緩衝材、および、この緩衝材とケース、振動
板とを接着するための接着剤として導電性材料を
使用していることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の超音波送受波器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56150288A JPS5851697A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 超音波送受波器 |
DE8282108514T DE3268681D1 (en) | 1981-09-22 | 1982-09-15 | Ultrasonic transducer |
EP82108514A EP0075273B1 (en) | 1981-09-22 | 1982-09-15 | Ultrasonic transducer |
US06/418,839 US4456849A (en) | 1981-09-22 | 1982-09-16 | Piezoelectric ultrasonic transducer with damped suspension |
CA000411883A CA1199719A (en) | 1981-09-22 | 1982-09-21 | Piezo-electric ultrasonic transducer with damped suspension |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56150288A JPS5851697A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 超音波送受波器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5851697A JPS5851697A (ja) | 1983-03-26 |
JPS6133519B2 true JPS6133519B2 (ja) | 1986-08-02 |
Family
ID=15493698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56150288A Granted JPS5851697A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 超音波送受波器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4456849A (ja) |
EP (1) | EP0075273B1 (ja) |
JP (1) | JPS5851697A (ja) |
CA (1) | CA1199719A (ja) |
DE (1) | DE3268681D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0152905B1 (de) * | 1984-02-21 | 1991-01-30 | Travenol GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Ortes mehrerer Messpunkte mit Hilfe von Ultraschallimpulsen |
JPS60198999A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-08 | West Electric Co Ltd | 超音波送受波器 |
JPH0540638Y2 (ja) * | 1984-10-23 | 1993-10-14 | ||
JPH0749916Y2 (ja) * | 1986-05-08 | 1995-11-13 | 株式会社村田製作所 | 超音波送受波器 |
US4945768A (en) * | 1988-05-20 | 1990-08-07 | Parker Electronics, Inc. | Pressure sensor |
US5185728A (en) * | 1990-10-31 | 1993-02-09 | Cyber Scientific | Omnidirectional ultrasonic transducer |
JPH10294995A (ja) * | 1997-04-21 | 1998-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 防滴型超音波送信器 |
JP3768789B2 (ja) * | 2000-09-07 | 2006-04-19 | アルプス電気株式会社 | 超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置 |
US6885300B1 (en) * | 2002-06-05 | 2005-04-26 | The Watt Stopper, Inc. | Broad field motion detector |
US6876128B2 (en) * | 2003-07-09 | 2005-04-05 | General Electric Company | Short-circuit noise abatement device and method for a gas ultrasonic transducer |
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 |
JP4598747B2 (ja) * | 2006-12-18 | 2010-12-15 | 三菱電機株式会社 | 測距センサ及びそれを備えた設備機器 |
CN102907117B (zh) * | 2009-12-31 | 2015-09-23 | 杰拓奥兹有限公司 | 低轮廓超声换能器 |
RU2625252C1 (ru) * | 2016-08-09 | 2017-07-12 | Владимир Борисович Комиссаренко | Электроакустический преобразователь |
CN111326133A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 海湾安全技术有限公司 | 蜂鸣器、蜂鸣装置以及安防设备 |
KR102099236B1 (ko) * | 2019-11-08 | 2020-04-09 | 김현철 | 초지향성 스피커 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1301808A (fr) * | 1960-09-06 | 1962-08-24 | Vega | Haut-parleur perfectionné pour fréquences aiguës |
US3253674A (en) * | 1961-09-11 | 1966-05-31 | Zenith Radio Corp | Ceramic microphone |
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